KR102530924B1 - 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조 방법 및 이를 이용한 복합소재 - Google Patents
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Abstract
탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조 방법 및 이를 이용한 복합소재 가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소나노튜브 및 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계, 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계, 판상의 실리콘펠릿을 폴딩하는 단계, 폴딩된 실리콘펠릿에 고체 실리콘을 투입하고 가압 및 혼련하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 및 제2 혼합물과 가교제를 투입하고 교반하여 실리콘 복합소재를 제조하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용한 복합소재에 관한 것이다.
다양한 산업분야 및 생활에서 열을 발생시키는 것은 필수적으로 필요하며, 현재 구리, 알루미늄 등의 금속 재료를 발열 소재로 이용하여 제조된 발열 장치를 사용하고 있다.
이러한 금속 발열 소재들은 중량이 무겁고, 두께가 얇은 형상으로 하는 것이 곤란하며 가격도 고가라는 단점이 있어, 이를 극복하기 위한 발열 소재 개발이 이루어지고 있다.
그 중 하나로 고분자 수지에 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 첨가한 발열재료에 관한 연구가 진행되고 있지만, 고분자 수지에 탄소나노튜브를 균일하게 분산시키는 것이 상당히 어려워 실질적으로 충분한 양의 발열효과를 얻는 것이 쉽지 않다. 따라서 탄소나노튜브의 열전도도 및 전기전도도를 극대화할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 탄소나노튜브, 실리콘오일, 고체 실리콘 및 가교제를 혼합하여 높은 열전도도를 가진 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소나노튜브 및 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계, 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계, 판상의 실리콘펠릿을 폴딩하는 단계, 폴딩된 실리콘펠릿에 고체 실리콘을 투입하고 가압 및 혼련하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 및 제2 혼합물과 가교제를 투입하고 교반하여 실리콘 복합소재를 제조하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법이 제공된다.
제1 혼합물 제조 단계는 10 내지 15℃ 상태에서 5 내지 10rpm으로 교반이 수행될 수 있다.
판상의 실리콘펠릿 제조 단계는 80 내지 120℃의 롤링 유닛에 의해 수행될 수 있다.
판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계는 복수회 반복 수행되고, 반복 수행되는 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계 사이에, 고체 실리콘을 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계는 100회 이상 수행될 수 있다.
기포 제거 단계는 제1 혼합물의 주변에 진공환경을 형성하여 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계일 수 있다.
실리콘 복합소재를 제조하는 단계 이후에, 실리콘 복합소재를 가열, 가압 및 성형하여 성형품을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
성형품 제조 단계는 190 내지 210℃의 상태에서 압출기에 의해 수행될 수 있다.
성형품 제조 단계는 190 내지 210℃의 상태에서 열프레스에 의해 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 탄소나노튜브와 실리콘오일이 혼합되어 형성되는 실리콘펠릿, 및 고체 실리콘을 포함하고, 실리콘펠릿 및 고체 실리콘은 가압 및 혼련되어 일체로 형성되는, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 탄소나노튜브, 실리콘오일, 고체 실리콘 및 가교제를 혼합하여 높은 열전도도를 가진 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 일 측면에 따르면, 탄소나노튜브 및 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계(S110), 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계(S120), 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계(S130), 판상의 실리콘펠릿을 폴딩하는 단계(S140), 폴딩된 실리콘펠릿에 고체 실리콘을 투입하고 가압 및 혼련하여 제2 혼합물을 제조하는 단계(S150), 및 제2 혼합물과 가교제를 투입하고 교반하여 실리콘 복합소재를 제조하는 단계(S160)를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법이 제공된다.
본 실시예의 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재는 탄소나노튜브, 실리콘오일, 고체 실리콘 및 가교제를 혼합하여 높은 열전도도 및 전기전도도를 가질 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법 및 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합 소재의 각 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법은 탄소나노튜브 및 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계(S110), 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계(S120), 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계(S130), 판상의 실리콘펠릿을 폴딩하는 단계(S140), 폴딩된 실리콘펠릿에 고체 실리콘을 투입하고 가압 및 혼련하여 제2 혼합물을 제조하는 단계(S150), 및 제2 혼합물과 가교제를 투입하고 교반하여 실리콘 복합소재를 제조하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
우선, 탄소나노튜브 및 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물 제조 단계(S110)는 10 내지 15℃의 저온 상태에서 5 내지 10rpm으로 교반이 수행될 수 있다.
이어서, 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계(S120)는 제1 혼합물의 주변에 진공환경을 형성하여 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거할 수 있으며, 진공탈포기를 이용하여 수행될 수 있다.
이어서, 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계(S130)는 80 내지 120℃의 온도의 롤링 유닛에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계(S140)는 복수회 반복 수행될 수 있으며, 반복 수행되는 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계 사이에 고체 실리콘을 투입하는 단계(S150)가 더 포함될 수 있다. 여기서, 고체 실리콘은 SiO2의 산화규소를 말할 수 있다. 또한, 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계는 100회 이상 수행될 수 있다.
이어서, 실리콘 복합소재를 제조하는 단계(S160) 이후에, 실리콘 복합소재를 가열, 가압 및 성형하여 성형품(S170)을 제조하는 단계가 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 성형품 제조 단계(S170)는 190 내지 210℃의 온도에서 압출기에 의해 수행될 수 있다. 또한, 성형품 제조 단계는 190 내지 210℃의 온도에서 열프레스에 의해 수행될 수도 있다.
또한, 본 실시예의 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재는 상술한 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법을 이용하여 제조될 수 있으며, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재는 탄소나노튜브와 실리콘오일이 혼합되어 형성되는 실리콘펠릿, 및 고체 실리콘을 포함하고, 실리콘펠릿 및 고체 실리콘은 가압 및 혼련되어 일체로 형성될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Claims (10)
- 탄소나노튜브 및 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계;
상기 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계;
상기 판상의 실리콘펠릿을 폴딩하는 단계;
상기 폴딩된 실리콘펠릿에 고체 실리콘을 투입하고 가압 및 혼련하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제2 혼합물과 가교제를 투입하고 교반하여 실리콘 복합소재를 제조하는 단계를 포함하고,
상기 제1 혼합물 제조 단계는,
10 내지 15℃상태에서 5 내지 10rpm으로 교반이 수행되고,
상기 판상의 실리콘펠릿 제조 단계는,
80 내지 120℃의 롤링 유닛에 의해 수행되고,
상기 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계는 복수회 반복 수행되고,
반복 수행되는 상기 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계 사이에,
상기 고체 실리콘을 투입하는 단계를 더 포함하고,
상기 기포 제거 단계는,
상기 제1 혼합물의 주변에 진공환경을 형성하여 상기 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계인, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계는 100회 이상 수행되는, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 실리콘 복합소재를 제조하는 단계 이후에,
상기 실리콘 복합소재를 가열, 가압 및 성형하여 성형품을 제조하는 단계를 더 포함하는, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 성형품 제조 단계는,
190 내지 210℃의 상태에서 압출기에 의해 수행되는, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법.
- 제7항에 있어서,
상기 성형품 제조 단계는,
190 내지 210℃의 상태에서 열프레스에 의해 수행되는, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재 제조방법.
- 탄소나노튜브와 실리콘오일이 혼합되어 형성되는 실리콘펠릿; 및
고체 실리콘을 포함하고,
상기 실리콘펠릿 및 고체 실리콘은 가압 및 혼련되어 일체로 형성되고,
상기 탄소나노튜브 및 상기 실리콘오일을 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계;
상기 제1 혼합물을 가열 및 가압하여 판상의 실리콘펠릿을 제조하는 단계;
상기 판상의 실리콘펠릿을 폴딩하는 단계;
상기 폴딩된 실리콘펠릿에 고체 실리콘을 투입하고 가압 및 혼련하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제2 혼합물과 가교제를 투입하고 교반하여 실리콘 복합소재를 제조하는 단계가 수행되어 형성되고,
상기 제1 혼합물 제조 단계는,
10 내지 15℃상태에서 5 내지 10rpm으로 교반이 수행되고,
상기 판상의 실리콘펠릿 제조 단계는,
80 내지 120℃의 롤링 유닛에 의해 수행되고,
상기 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계는 복수회 반복 수행되고,
반복 수행되는 상기 판상의 실리콘펠릿 폴딩 단계 사이에,
상기 고체 실리콘을 투입하는 단계를 더 포함하고,
상기 기포 제거 단계는,
상기 제1 혼합물의 주변에 진공환경을 형성하여 상기 제1 혼합물에 형성된 기포를 제거하는 단계인, 탄소나노튜브를 이용한 실리콘 복합소재.
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