KR102543419B1 - 이종원소 도핑을 통한 고전도성 탄소나노튜브섬유 제조방법 및 이로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노탄소재료에 치환형 질소 및 붕소를 도핑하는 방법 및 이로부터 제조된 탄소나노튜브섬유에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이종원소 도핑을 통한 고전도성 나노탄소소재의 제조방법은, 원 나노탄소소재에 붕소를 도핑하는 단계; 상기 붕소가 도핑된 나노탄소소재에 탄소를 도핑하는 단계; 및 상기 탄소 및 붕소가 도핑된 나노탄소소재를 강산처리하는 단계를 포함한다.

Description

이종원소 도핑을 통한 고전도성 탄소나노튜브섬유 제조방법 및 이로부터 제조된 탄소나노튜브섬유{Method of manufacturing high conductivity CNTF by doping different element and CNTF therefrom}
본 발명은 질소 및 붕소 도핑을 통해 고 전기전도성을 갖는 나노탄소재료를 제조하는 방법 및 이로부터 얻어진 탄소나노튜브섬유에 관한 것이다.
그래핀 및 탄소나노튜브와 같은 나노탄소재료들은 낮은 밀도와 높은 기계적 및 전기적 특성을 가져 에너지 소재, 초고강도 재료, 반도체 등 다양한 분야에서 연구되고 있으며, 최근에는 나노탄소재료의 전기적 특성과 화학적 특성을 제어하기 위하여 질소, 붕소, 인, 알칼리 금속 등을 도핑하는 화학적 도핑 방법이 연구되고 있다.
질소는 매우 흔한 원소일 뿐만 아니라 sp2 탄소의 격자를 치환할 수 있는 원소이기 때문에 화학적, 열적, 및 전기적 안정성이 매우 뛰어난 도펀트이다.
탄소재료는 대표적으로 화학적 기상 증착 방법(chemical vapor depositon), 질소 플라즈마 이용법, 열처리 방법 등에 의해 질소로 도핑될 수 있다. 질소는 탄소재료로 도핑되었을 때 주로 세 가지 결합 형태로 존재할 수 있는데, 이는 결함 혹은 edge 부분에 도핑되는 피리딘성 질소(pyridinic nitrogen) 및 피롤성 질소(pyrrolic nitrogen)와 탄소의 sp2 육각형 구조에 치환형태로 도핑되는 그래파이트성 질소(graphitic nitrogen or quaternary nitrogen)일 수 있다.
이러한 질소의 결합 형태에 따라 탄소재료의 도핑 효과가 달라질 수 있다. 먼저, 피리딘성 질소 및 피롤성 질소는 비공유 전자쌍을 가져 화학적 활성을 가지므로 에너지 소재에서 화학반응 촉매 효과가 있다고 알려져 있다. 그러나, 이들은 전자를 편재화시켜 전자 캐리어 밀도를 감소시킬 뿐만 아니라, 구조적 대칭을 파괴하여 밴드 갭을 open시키기 때문에 전기 전도적 관점에서는 결함으로 작용한다. 반면, 그래파이트성 질소는 탄소보다 전자가 한 개 많은 질소 원자가 전자 도너로 작용하여 n-type 도핑 효과를 나타내어, 전기전도성 향상에 효과를 나타냄이 알려져 있다.
따라서 피리딘성 질소 및 피롤성 질소를 선택적으로 환원 또는 제거하여 질소의 결합 형태를 제어함을 통해 탄소재료의 전기전도도를 향상시키는 방법이 요구된다.
한국특허등록 제10-1531023호(2015.06.23 공고)
본 발명의 목적은 나노탄소재료에 치환형 질소 및 붕소를 도핑하는 방법 및 이로부터 제조된 탄소나노튜브섬유를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 이종원소 도핑을 통한 고전도성 나노탄소소재의 제조방법에 있어서, 원 나노탄소소재에 붕소를 도핑하는 단계; 상기 붕소가 도핑된 나노탄소소재에 탄소를 도핑하는 단계; 및 상기 탄소 및 붕소가 도핑된 나노탄소소재를 강산처리하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 나노탄소소재는 sp2구조의 나노탄소소재를 포함할 수 있다.
상기 나노탄소소재는 탄소나노튜브섬유를 포함할 수 있다.
상기 붕소 도핑은, 상기 원 나노탄소재소재에 붕소화합물 용액을 코팅하는 단계;및 상기 코팅 후 900℃내지 1700℃에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리는 1100℃내지 1500℃에서 수행될 수 있다.
상기 탄소 도핑은 질소 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 강산처리는 상기 탄소 및 붕소가 도핑된 나노탄소소재를 강산과 접촉시켜 수행될 수 있다.
상기 강산처리는 클로로황산을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 본 발명의 목적은 고전도성 탄소나노튜브섬유에 있어서, 붕소 함량이 5 내지 9원자%, 질소 함량은 0.8 내지 1.7원자%이며, 전기전도성은 3000 내지 7000Sm2/kg이며, 비강도는 30 내지 200cN/Tex인 것에 의해 달성된다.
붕소는 90 내지 100원자%가 BC2O 형태이며, 질소는 70 내지 100원자%가 그래파이트성 질소일 수 있다.
붕소 함량이 6 내지 8원자%, 질소 함량은 1 내지 1.5원자%이며, 전기전도성은 4000 내지 6000Sm2/kg이며, 비강도는 50 내지 100cN/Tex일 수 있다.
붕소는 95 내지 100원자%가 BC2O 형태이며, 질소는 70 내지 90원자%가 그래파이트성 질소일 수 있다.
본 발명에 따르면 나노탄소재료에 치환형 질소 및 붕소를 도핑하는 방법 및 이로부터 제조된 탄소나노튜브섬유가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브섬유의 제조방법을 나타낸 순서도이고,
도 2는 실험예 1에서의 XPS 분석 결과를 나타낸 것이고,
도 3은 실험예 1의 1200℃ 열처리한 경우의 붕소의 XPS 결과를 나타낸 것이고,
도 4는 실험예 1의 1200℃ 열처리한 경우의 질소의 XPS 결과를 나타낸 것이고,
도 5 내지 9는 각각 실험예 1 내지 실험예 5에서의 전기전도성을 나타낸 것이고,
도 10은 열처리 및 붕소 도핑 후 CNT 섬유의 횡방향 단면 TEM 분석 결과이고,
도 11은 열처리 및 붕소 도핑 후 CNT 섬유의 축방향 단면 TEM 분석 결과이고,
도 12는 실험예 1에서의 비강도를 나타낸 것이다.
본원에서 개시되는 각각의 설명 및 실시 형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술되는 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 할 수 없다. 또한, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 통상의 실험만을 사용하여 본 출원에 기재된 본 발명의 특정 양태에 대한 다수의 등가물을 인지하거나 확인할 수 있다. 또한, 이러한 등가물은 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명에서는 다음 나열되는 효과에 의해 나노탄소소재의 전기전도성이 향상될 수 있다. (1)붕소 도핑에 의한 정공 수송자(Hole carrier)증가, (2)치환형 질소에 의한 전자 수송자(electron carrier)증가, (3)B-N 도핑 위치간 전자 도약을 통한 탄소나노튜브간 접촉저항 감소, (4) CSA-Acetone 처리 중 응고/응축(coagulation)에 기인한 밀집화(densification)효과, (5)붕소 도핑 과정에서 열처리에 의한 비정질 탄소의 결정화.
이하에서는 나노탄소재료로서 탄소나노튜브 및 탄소나노튜브섬유를 예로 들어 설명한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 탄소나노튜브섬유 제조방법을 설명한다.
먼저 원(pristine) 탄소나노튜브섬유를 마련한다(S10).
원 탄소나노튜브섬유는, 이에 한정되지 않으나, 단일벽 탄소나노튜브로 이루어져 있거나, 단일벽 탄소나노튜브가 50중량% 이상, 70중량%이상 또는 90중량%이상 포함되어 있을 수 있다.
원 탄소나노튜브섬유는 직접 제조하거나 상용품 등을 구매하여 사용할 수 있다.
다음으로 원 탄소나노튜브섬유에 붕소화합물을 코팅한다(S20).
붕소화합물은, 이에 한정되지는 않으나, B2O3 또는 H3BO3를 사용할 수 있다. 붕소화합물은 수용액 상태에 사용될 수 있다. 코팅 단계에서는 원 탄소나노튜브섬유와 붕소화합물 용액을 접촉시켜, 원 탄소나노튜브섬유의 표면에 붕소 화합물을 코팅한다. 코팅 후 건조과정을 거칠 수 있으며, 건조는 80℃내지 120℃에서 30분 내지 3시간 동안 수행될 수 있다.
이후 열처리를 통해 붕소를 탄소나노튜브섬유에 도핑한다(S30).
열처리 최고온도는 900℃내지 1700℃, 1100℃ 내지 1500℃ 또는 1200℃ 내지 1400℃일 수 있다. 최고온도 유지시간은 0시간 내지 1시간일 수 있으며 승온속도는 5℃/분 내지 10℃/분 일 수 있다.
열처리 과정 중에 그래파이트 지지대를 이용하여 탄소나노튜브섬유를 고정하여 열에 의한 탄소나노튜브섬유의 수축을 방지할 수 있다.
다음으로 붕소가 도핑된 탄소나노튜브섬유에 질소를 도핑한다(S40).
질소 도핑은, 이에 한정되지 않으나, ICP 플라즈마 공정을 통해 수행될 수 있다. ICP 플라즈마 공정의 조건은 N2 gas 10내지 200 sccm, 10 내지 200W, 1 내지 30분일 수 있다.
이후 붕소와 질소가 도핑된 탄소나노튜브섬유를 강산으로 처리한다(S50).
강산은 클로로 황산을 사용할 수 있으며, 탄소나노튜브섬유를 클로로 황산 용액에 30초 내지 2분 동안 처리한 후 아세톤 용액에서 1초 내지 1분 동안 처리할 수 있다. 이 과정을 통해 탄소나노튜브섬유가 밀집화되면서 치환형 질소를 제외한 피리딘성 질소 및 피롤성 질소가 제거된다.
마지막으로 강산처리된 탄소나노튜브섬유를 건조한다(S60).
건조는 100℃ 내지 200℃의 온도 및 -1 내지 -2 Mpa의 압력에서 5 내지 10시간 건조할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에서는 sp2 혼성 구조를 갖는 탄소재료에 붕소 화합물(붕소 첨가제) 처리 및 열처리를 통해 붕소 도핑을 실시한다.
구체적으로, sp2 혼성 구조를 갖는 탄소재료에 sp2 혼성 구조를 갖는 탄소를 포함하는 소재를 의미할 수 있으며, 그 외에 다른 혼성 구조의 탄소를 추가적으로 포함하거나 탄소 외의 다른 원소를 추가적으로 포함할 수 있다. sp2 혼성 구조를 갖는 탄소 재료는 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 탄소나노혼, 흑연, 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유, 피치계 탄소섬유, 카본블랙, 및 활성탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 본 발명에서 탄소나노튜브는　탄소가 sp2　결합으로 구성되는 한 층 이상의 벌집격자(honeycomb) 막이 원기둥 모양으로 형성되는 구조체를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 sp2 혼성 구조를 갖는 탄소 재료로서 탄소나노튜브섬유를 사용하여 붕소 첨가제를 코팅 한 후 열처리를 통해 붕소를 도핑하고, 이어지는 플라즈마 처리를 통해 질소를 도핑한다. 마지막으로, 초강산 처리를 통해 붕소 도핑의 열처리 과정에서 섬유 내에 생긴 공극을 다시 밀집해 줌과 동시에 상기 탄소 재료에 존재하는 그래파이트성 질소(graphitic nitrogen or quaternary nitrogen)를 유지시키면서 피리딘성 질소(pyridinic nitrogen) 및 피롤성 질소(pyrrolic nitrogen)를 제거한다. 결과적으로 상기 도핑 및 밀집화 과정을 통해 전기전도성이 크게 향상된 탄소나노튜브섬유를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면 sp2 혼성 구조를 갖는 탄소 재료로서 탄소나노튜브를 사용하여 붕소 도핑 후 질소 도핑 및 초강산 처리를 통해 붕소 도핑 및 그래파이트성 질소가 선택적으로 도핑된 탄소 재료를 제조할 수 있다. 본 발명의 제조방법은 판상의 sp2 격자를 단위로 하는 매크로 모폴로지(macro morphology)에 대한 반응을 기반으로 한 것이 아니라 각 원자 단위의 질소에 대한 화학적 반응을 기반으로 한 것이기 때문에 sp2 혼성 구조를 갖는 탄소 소재는 탄소나노튜브에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 탄소나노튜브섬유는 붕소 함량이 5 내지 9원자% 또는 6 내지 8원자%이며, 질소 함량은 0.8 내지 1.7원자% 또는 1 내지 1.5원자%일 수 있다.
붕소는 90 내지 100원자% 또는 95 내지 100원자%가 BC2O 형태일 수 있으며, 질소는 70 내지 100원자%, 80 내지 100원자% 또는 70 내지 90원자%가 그래파이트성 질소일 수 있다.
또한 탄소나노튜브섬유는 3000 내지 7000Sm2/kg 또는 4000 내지 6000Sm2/kg의 전기전도성을 가지며, 비강도는 30 내지 200cN/Tex 또는 50 내지 100cN/Tex일 수 있다.
이하 실험예를 바탕으로 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실험예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 오롯이 sp2 탄소로의 효과를 확인하기 위하여, 탄소재료 중 sp2 탄소 비율이 가장 높은 재료 중 하나인 단일벽 탄소나노튜브를 통해 본 발명의 효과를 확인하였다. 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실험예 1(붕소 도핑/열처리/질소도핑/강산처리)
단계 1
단일벽 탄소나노튜브(이하 SWCNT; TUBALLTM, carbon>99%)를 탄소 재료로 이용하였다. 이를 사용하여 액정방사섬유를 제조하였다. 구체적으로, 클로로황산과 20mg/mL 농도로 혼합되어 액정상을 가지는 용액 상태의 CNT를 실린지 펌프를 이용하여 3.2의 연신비로 응고조의 아세톤에 노즐을 통해 분사하여 섬유화한 후, 제2 응고조의 물에서 권취하였으며, 이후 150℃에서 12시간 건조시켰다.
단계 2
단계 1의 CNT 섬유를 균일하게 도핑하기 위해 붕소 혼합용액을 이용하여 코팅하였다. 붕소 혼합용액은 B2O3가 10 wt.% 첨가 된 증류수를 160℃ 온도를 유지하며 과포화 상태를 만들었다. CNT 섬유를 붕소 혼합용액과 접촉시켜, 섬유 표면에 붕소 화합물이 코팅 되도록 하였다. 이후 100℃ 분위기에서 한시간 동안 건조하였다.
단계 3
단계 2의 붕소 코팅된 CNT 섬유를 고온 열처리 장치에서 1000℃ 내지 1800℃ 사이에서 최고온도를 변경하면서 열처리하였다. 최고온도 유지시간은 1시간이었으며, 승온속도는 10℃/분이었다. 열처리 과정 중에는, 그라파이트 지지대를 이용하여 섬유를 고정하여 열에 의한 섬유의 수축을 방지하였다.
단계 4
단계 3의 붕소 도핑 된 CNT 섬유를 ICP 플라즈마 장치를 이용하여 N2 gas 100 sccm, 50W, 1분간 처리하여 질소를 도핑하였다.
단계 5
단계 4를 통해 제조된 붕소/질소 도핑된 CNT 섬유를 클로로황산 용액에서 30초간 처리 후 아세톤 용액에서 5초 동안 처리하여 밀집화와 동시에 치환형 질소를 제외한 피리딘성 질소 및 피롤성 질소를 제거 하였다.
단계 6
상기 과정을 통해 제조된 CNT 섬유를 150℃ 및 -1Mpa 에서 5 시간 동안 건조하였다.
실험예 2(질소 도핑 생략)
실험예 1과 동일하게 실시하였으나, 단계 4를 생략하였다.
실험예 3(붕소 도핑 생략)
실험예 1과 동일하게 실시하였으나, 단계 2를 생략하였다.
실험예 4(붕소 도핑 및 강산처리 생략)
실험예 1과 동일하게 실시하였으나, 단계 2 및 단계 5를 생략하였다.
실험예 5(강산처리 생략)
실험예 1과 동일하게 실시하였으나, 단계 5를 생략하였다.
분석실험 1: 이종원소의 함량 및 구조
XPS 분석을 통해 실험예 1에 대하여 CNT 섬유 내로 도핑된 붕소 및 질소의 함량 및 구조를 확인하였다.
XPS 분석결과는 도 2 내지 도 4와 같다.
도 2는 실험예 1에서의 XPS 분석 결과를 나타낸 것이고, 도 3은 실험예 1의 1200 ℃ 열처리한 경우의 붕소의 XPS 결과를 나타낸 것이고, 도 4는 실험예 1의 1200 ℃ 열처리한 경우의 질소의 XPS 결과를 나타낸 것이다.
XPS 분석에는 Thermo Scientific ESCALab 250Xi spectrometer를 이용하였다.
도 3과 도 4에서 빨간선과 파란선은 그래프의 중심에 있는 빨간선과 파란선 등은 각각의 그래프의 중심에 있는 점선에 해당하는 결합 형태를 의미한다. 예를 들어, 도3의 경우 파란선은 B2O3, 빨간선은 BC2O 를 의미한다.
즉 도 3의 그래프를 통해 B2O3, 및 BC2O의 붕소를 포함하는 CNT가 제조 되었음을 알 수 있다.
열처리 온도별로 탄소나노튜브섬유에서의 붕소함량과 질소함량은 표 1 및 표 2와 같다. 함량은 XPS 결과를 분석하여 얻었다.
<표 1>
Figure 112021010788854-pat00001
<표 2>
Figure 112021010788854-pat00002
1200℃ 열처리한 경우 붕소와 질소의 구조는 표 3 및 표 4와 같다. 붕소와 질소의 구조는 XPS 그래프의 피크의 상대적 크기 비교로 얻었다. B2O3는 탄소나노튜브와 결합하지 않은 표면에 뭍은 불순물로, 세척이 가능하므로 구성비율에는 포함하지 않았다.
<표 3>
Figure 112021010788854-pat00003
<표 4>
Figure 112021010788854-pat00004
분석실험 2: 전기전도성 분석
각 실험예에서 제조된 탄소나노튜브섬유에 대해 4-Probe 측정을 통해 전기전도성을 측정하였다. 실험예 1에 대한 도 5를 보면 전기전도성이 크게 향상 되었음을 확인할 수 있다.
도면에서의 “Pr”은 어떠한 후처리도 수행 되지 않은, 단계 1의 과정만을 거친 원 탄소나노튜브섬유로, 도 8과 도 9와 같이 2604 Sm2/kg 의 전기전도성을 보인다.
도 6과 도 7의 “Pr”은 초강산 처리만 상태이며, 도 5의 “Pr”은 질소도핑과 초강산 처리만 상태이다.
실험예 2의 경우 단계 4를 생략한 것으로, 질소도핑 과정 없이 제조했을 때의 결과를 나타낸다. 도 5(실험예 1)과 도 6(실험예 2)의 비교를 통해, 질소 도핑되지 않은 섬유에서 전반적으로 낮은 전기전도성을 보임을 확인할 수 있다.
실험예 3에서는 붕소 화합물 첨가없이 열처리하므로, 붕소도핑 효과를 분리하여 확인할 수 있다. 결과적으로 실험예 3(도 7)은 실험예 2(도 6)보다도 낮은 전기전도성을 보이므로, 붕소 도핑의 효과를 확인할 수 있다.
실험예 4와 실험예 5에서는 강산처리에 의한 밀집화 과정이 생략됨으로 도 8 및 도 9와 같이 전기전도성이 크게 감소함을 확인할 수 있다.
분석실험 3: 그라파이트화 분석
실험예 1의 탄소나노튜브섬유를 대상으로 TEM분석을 수행하였다.
도 10은 열처리 및 붕소 도핑 후 CNT 섬유의 횡방향 단면 TEM 분석 결과이고, 도 11은 열처리 및 붕소 도핑 후 CNT 섬유의 축방향 단면 TEM 분석 결과이다.
도 10은 탄소 도핑 전의 CNT섬유에 관한 것이며, 도 10의 왼쪽의 HTT 표시된 사진은 붕산 도핑 없이 열처리한 경우이다.
도 10에서는 1600℃ 이후부터 탄소나노튜브가 고유의 구조를 잃고 그라파이트화 됨을 확인할 수 있다. 마찬가지로 도 11에서도 축방향 이미지에서 회절 패턴을 통해 1600℃ 이상부터 그라파이트에 해당하는 (002) peak가 발생함을 확인할 수 있다. 분석실험 2를 통해 그라파이트화 이후에는 초강산을 이용한 밀집화 효과가 감소하는 것을 알 수 있다. 붕소를 도핑 했을 경우 붕소 화합물 없이 열처리만 했을 경우보다 그라파이트화가 더 빨리 진행됨을 확인할 수 있다. 또한 1800℃ 수준의 온도에서 열처리 할 경우 탄소나노튜브의 고유 구조가 완전히 파괴되어 그라파이트화되었다.
분석실험 4: 비강도 측정
실험예 1의 탄소나노튜브섬유를 대상으로 비강도를 측정하였으며, 그 결과는 도 12에 나타내었다.
상술한 물성 측정은 FAVIMAT+ (단섬유물성측정기)을 이용하였다. 이 장비의 경우 인장강도(N)와 선밀도(Linear density, tex)를 측정해주어 비강도(Specific strength, N/tex)를 계산해주는 장비이다.
FAVIMAT은 섬유가 가지고 있는 고유 진동수를 이용하여
Figure 112021010788854-pat00005
의 식을 이용하여 선밀도(μ)를 계산할 수 있다. 여기서 f는 고유진동수[Hz], T는 장력[N], L은 섬유의 길이[km]이다. 이와 같은 방법으로 선밀도를 측정한 뒤에 인장시험을 통해 강도를 측정한다. 측정된 강도와 선밀도를 계산하여 비강도를 알 수 있는 장비이다.
비강도(Specific Tensile Strength, N/tex)는 FAVIMAT에서 계산된 선밀도와 인장시험에서 측정된 강도(Force, N)를 이용하여 계산된 값이다.
1000℃ 내지 1600℃에서의 열처리를 통해 비강도가 증가했음을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 이종원소 도핑을 통한 고전도성 나노탄소소재의 제조방법에 있어서,
    원 나노탄소소재에 붕소를 도핑하는 단계;
    상기 붕소가 도핑된 나노탄소소재에 질소를 도핑하는 단계;
    상기 질소 및 붕소가 도핑된 나노탄소소재를 강산처리하는 단계를 포함하며,
    상기 나노탄소소재는 탄소나노튜브섬유를 포함하는 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 붕소 도핑은,
    상기 원 나노탄소소재에 붕소화합물 용액을 코팅하는 단계;및
    상기 코팅 후 900℃ 내지 1700℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열처리는 1100℃ 내지 1500℃에서 수행되는 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 질소 도핑은 질소 플라즈마를 이용하여 수행되는 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 강산처리는 상기 질소 및 붕소가 도핑된 나노탄소소재를 강산과 접촉시켜 수행되는 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 강산처리는 클로로황산을 이용하여 수행되는 제조방법.
  9. 고전도성 탄소나노튜브섬유에 있어서,
    붕소 함량이 5 내지 9원자%, 질소 함량은 0.8 내지 1.7원자%이며,
    전기전도성은 3000 내지 7000Sm2/kg이며, 비강도는 30 내지 200cN/Tex인 탄소나노튜브섬유.
  10. 제9항에 있어서,
    붕소는 90 내지 100원자%가 BC2O 형태이며,
    질소는 70 내지 100원자%가 그래파이트성 질소인 탄소나노튜브섬유.
  11. 제10항에 있어서,
    붕소 함량이 6 내지 8원자%, 질소 함량은 1 내지 1.5원자%이며,
    전기전도성은 4000 내지 6000Sm2/kg이며, 비강도는 50 내지 100cN/Tex인 탄소나노튜브섬유.
  12. 제11항에 있어서,
    붕소는 95 내지 100원자%가 BC2O 형태이며,
    질소는 70 내지 90원자%가 그래파이트성 질소인 탄소나노튜브섬유.
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