KR102567606B1 - Graphene manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흑연을 기계적으로 박리하여 그래핀을 제조하는 것으로서 단시간에 결함이 적은 고전도성 그래핀을 대량 생산할 수 있도록 하는 그래핀 제조장치에 관한 것으로서, 상부가 개방되고 수직의 중공 원통형으로 이루어지는 아우터 실린더, 상기 아우터 실린더의 내부 하측에 위치하며, 상기 아우터 실린더의 내경보다 작은 외경을 가지고 저면 및 내주면과 이격되어 설치되며 상기 아우터 실린더와 중심축을 공유하는 원통형의 이너 실린더 및 상기 이너 실린더를 회전시키는 구동수단 및 동력전달수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a graphene manufacturing apparatus capable of mass-producing highly conductive graphene with fewer defects in a short period of time by mechanically exfoliating graphite to produce graphene. , Cylindrical inner cylinder located on the inner lower side of the outer cylinder, having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer cylinder, installed at a distance from the bottom surface and the inner circumferential surface, and sharing a central axis with the outer cylinder, and driving means for rotating the inner cylinder And it is characterized in that it is configured to include a power transmission means.
Description
본 발명은 그래핀 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 흑연(Graphite)으로부터 고순도의 그래핀을 박리하여 제조하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing graphene, and more particularly, to an apparatus for exfoliating and manufacturing high-purity graphene from graphite.
그래핀은 탄소 원자가 6각형 모양으로 형성된 판상의 2차원 시트로서, 높은 열전도도, 높은 전류 이송 능력, 높은 탄성, 높은 투과율 등의 장점이 있어서 2차 전지, 연료 전지, 디스플레이, 태양 전지, 조명, 방열 필름 등 다양한 분야에서 사용된다.Graphene is a plate-like two-dimensional sheet in which carbon atoms are formed in a hexagonal shape. It has advantages such as high thermal conductivity, high current carrying capacity, high elasticity, and high transmittance, so that it can be used in secondary cells, fuel cells, displays, solar cells, lighting, It is used in various fields such as heat dissipation film.
이러한 그래핀은 통상 흑연(Graphite)을 여러 층으로 분리하여 제조하게 되는데, 일반적으로 물리적 박리법, 화학 증착법, 에피텍셜 성장법 등이 이용되고 있다.Such graphene is usually prepared by separating graphite into several layers, and a physical exfoliation method, a chemical vapor deposition method, an epitaxial growth method, and the like are generally used.
이와 같은 그래핀 제조의 최근 일례로서, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2176629호(2020.11.9.공고)는 그라파이트를 준비하고 이를 용기에 넣고 55Hz 내지 65Hz의 주파수 진동을 가하여 그래핀을 얻고 있음을 알 수 있다.As a recent example of such graphene production, Republic of Korea Patent Publication Registration No. 10-2176629 (2020.11.9. notice) prepares graphite, puts it in a container, and applies frequency vibration of 55Hz to 65Hz to obtain graphene can know
그런데 종래의 기술들은 생성 그래핀 결함 비율이 높고 대량 생산이 어렵거나 공정이나 장치가 복잡한 등의 문제점이 있다. However, conventional technologies have problems such as a high defect rate of generated graphene, difficulty in mass production, or complicated processes or devices.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 흑연을 기계적으로 박리하여 그래핀을 제조하는 것으로서 단시간에 결함이 적은 고전도성 그래핀을 대량 생산할 수 있도록 하는 그래핀 제조장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.Invented to solve the above problems, the present invention manufactures graphene by mechanically exfoliating graphite to provide a graphene manufacturing apparatus capable of mass-producing highly conductive graphene with fewer defects in a short time. Its purpose is to
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 그래핀 제조장치는, As a means for solving the above problems, the graphene manufacturing apparatus of the present invention,
흑연에 회전하는 회전체를 이용하여 전단력을 가하여 복수의 층으로 분리하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the graphite is separated into a plurality of layers by applying shear force to the graphite using a rotating body.
또한, 흑연을 회전하는 회전체에 의하여 형성되는 속도차에 의해 분리되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the graphite is separated by the speed difference formed by the rotating body.
또한, 상부가 개방되고 수직의 중공 원통형으로 이루어지는 아우터 실린더,In addition, an outer cylinder with an open top and made of a vertical hollow cylinder,
상기 아우터 실린더의 내부 하측에 위치하며, 상기 아우터 실린더의 내경보다 작은 외경을 가지고 저면 및 내주면과 이격되어 설치되며 상기 아우터 실린더와 중심축을 공유하는 원통형의 이너 실린더 및Cylindrical inner cylinder located at the inner lower side of the outer cylinder, having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer cylinder, installed spaced apart from the bottom surface and the inner circumferential surface, and sharing a central axis with the outer cylinder, and
상기 이너 실린더를 회전시키는 구동수단 및 동력전달수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is configured to include a driving means and a power transmission means for rotating the inner cylinder.
또한, 흑연은 상기 아우터 실린더 저면과 회전하는 이너 실린더 저면 사이에 공급되어 아우터 실린더와 이너 실린더 사이의 속도차, 이너 실린더의 중심으로부터 직경에 따른 속도차에 의한 전단력에 의해 층이 분리되는 것을 특징으로 한다.In addition, the graphite is supplied between the bottom surface of the outer cylinder and the bottom surface of the rotating inner cylinder, and the layers are separated by the shear force caused by the speed difference between the outer cylinder and the inner cylinder and the speed difference along the diameter from the center of the inner cylinder. do.
또한, 상기 아우터 실린더의 상단과 결합되어 상기 아우터 실린더의 개방된 상부를 덮는 베이스 플레이트,In addition, a base plate coupled to the top of the outer cylinder and covering the open top of the outer cylinder,
상기 베이스 플레이트의 상측에 이격되어 나란히 배치되는 어퍼 플레이트 및An upper plate spaced apart from the upper side of the base plate and arranged side by side;
상기 베이스 플레이트 및 어퍼 플레이트를 연결하는 중공 원통형의 수용 실린더를 더 포함하여 구성되며,It is configured to further include a hollow cylindrical receiving cylinder connecting the base plate and the upper plate,
상기 구동수단은 상기 어퍼 플레이트에 고정 설치되는 기어드 모터를 포함하며,The driving means includes a geared motor fixed to the upper plate,
상기 동력전달수단은 상기 이너 실린더에 하부가 결합되고 상기 베이스 플레이트를 관통하여 상부는 상기 기어드 모터에 결합되는 회전 샤프트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The power transmission unit may include a rotating shaft having a lower portion coupled to the inner cylinder and an upper portion coupled to the geared motor through the base plate.
또한, 상기 베이스 플레이트의 하면에는 하부로 돌출되어 형성되고 수직 단면이 원형 또는 링 형태로 이루어지며 상기 아우터 실린더의 상단부 내부에 삽입되는 결합 돌부가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the lower surface of the base plate is formed to protrude downward, has a vertical cross section in a circular or ring shape, and is characterized in that a coupling protrusion inserted into the upper end of the outer cylinder is provided.
또한, 상기 결합돌부는 상기 아우터 실린더의 상단부 내부에 강제 끼워 맞춤되는 것을 특징으로 한다.In addition, the coupling protrusion is characterized in that forcibly fitted inside the upper end of the outer cylinder.
또한, 상기 아우터 실린더의 내부 저면 중앙에는 지지용 그루브가 구비되며,In addition, a support groove is provided at the center of the inner bottom surface of the outer cylinder,
상기 회전 샤프트의 단부는 상기 지지용 그루브에 수용되어 지지되는 것을 특징으로 한다.An end of the rotating shaft is supported by being accommodated in the support groove.
또한, 상기 이너 실린더는 중공 원통형으로 이루어지고,In addition, the inner cylinder is made of a hollow cylinder,
상기 이너 실린더의 상판의 상면에 결합되고 상기 회전 샤프트가 내부에 고정되는 상측 결합구 및An upper coupler coupled to the upper surface of the upper plate of the inner cylinder and having the rotating shaft fixed therein; and
상기 이너 실린더의 하판의 상면에 결합되고 상기 회전 샤프트가 내부에 고정되는 하측 결합구를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하다.It is characterized in that it is configured to further include a lower coupler coupled to the upper surface of the lower plate of the inner cylinder and fixed to the inside of the rotation shaft.
또한, 상기 상측 결합구 및 하측 결합구는 원통형으로 이루어지고, 하측 결합구의 외경이 상기 상측 결합구의 외경보다 크게 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the upper coupler and the lower coupler are formed in a cylindrical shape, and the outer diameter of the lower coupler is larger than the outer diameter of the upper coupler.
또한, 상기 아우터 실린더의 외부에는 냉각수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a cooling means is further provided outside the outer cylinder.
또한, 상기 이너 실린더의 저면에는 홈 형태의 전단력 강화수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that a shear force reinforcing means in the form of a groove is further provided on the bottom surface of the inner cylinder.
또한, 상기 전단력 강화수단은 중심으로부터 반경방향으로 형성되고 일정 각도 간격으로 이격되어 배치되는 직선 형태인 복수의 홈인 것을 특징으로 한다.In addition, the shear force reinforcing means is characterized in that a plurality of straight grooves formed in a radial direction from the center and arranged spaced apart at predetermined angular intervals.
또한, 상기 전단력 강화수단은 서로 이격되어 배치되는 직선 형태인 복수의 홈인 것을 특징으로 한다.In addition, the shear force reinforcing means is characterized in that a plurality of straight grooves arranged spaced apart from each other.
또한, 상기 전단력 강화수단은 중심으로부터 서로 이격되어 배치되고 직경이 점차 증가하는 원형인 복수의 홈인 것을 특징으로 한다.In addition, the shear force reinforcing means is characterized in that a plurality of circular grooves disposed spaced apart from the center and gradually increasing in diameter.
또한, 상기 전단력 강화수단은 상기 이너 실린더의 중심으로부터 편심되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the shear force reinforcing means is characterized in that it is eccentric from the center of the inner cylinder.
상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 그래핀 제조장치는 복잡한 시설이나 공정에 의하지 않고서도 흑연을 기계적으로 박리하여 효율적으로 그래핀을 제조할 수 있어 생산성이 우수할 뿐만 아니라 결함이 적은 양질의 고전도성 그래핀을 생산할 수 있는 등의 이점이 있다.Through the above-described problem solving means, the graphene manufacturing apparatus of the present invention can efficiently manufacture graphene by mechanically exfoliating graphite without resorting to complicated facilities or processes, resulting in excellent productivity and low defect quality. There are advantages such as being able to produce highly conductive graphene.
도 1은 본 발명에 따른 그래핀 제조장치를 도시한 투명사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 제조장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 그래핀 제조장치를 도시한 투명분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 그래핀 제조장치의 전단력 강화수단을 도시한 도면이다.1 is a transparent perspective view showing an apparatus for producing graphene according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a graphene manufacturing apparatus according to the present invention.
3 is a transparent exploded perspective view showing a graphene manufacturing apparatus according to the present invention.
4 is a view showing a shear force reinforcing means of the graphene manufacturing apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 그래핀 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.A preferred embodiment of the graphene manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 그래핀 제조장치를 도시한 투명사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 그래핀 제조장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 그래핀 제조장치를 도시한 투명분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 그래핀 제조장치의 전단력 강화수단(13)을 도시한 도면이다.1 is a transparent perspective view showing a graphene manufacturing apparatus according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a graphene manufacturing apparatus according to the present invention, Figure 3 is a transparent graphene manufacturing apparatus according to the present invention It is an exploded perspective view, and FIG. 4 is a view showing the shear force reinforcing means 13 of the graphene manufacturing apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 그래핀 제조장치는 흑연에 회전하는 회전체를 이용하여 전단력을 가하여 복수의 층으로 분리하는 것을 주요 원리로 한다.The main principle of the apparatus for manufacturing graphene according to the present invention is to separate graphite into a plurality of layers by applying a shear force to graphite using a rotating body.
구체적으로서, 흑연을 회전하는 회전체에 의하여 형성되는 속도차에 의해 분리 되도록 하는 것이다. 더욱 구체적으로는, 회전체의 주변에 흑연을 공급하고 회전체 주위에 발생되는 속도차와 그로 인한 전단력을 이용하여 흑연을 단일의 층으로 분리하는 것이다.Specifically, it is to separate the graphite by the speed difference formed by the rotating body. More specifically, graphite is supplied to the periphery of the rotating body and the graphite is separated into a single layer using the speed difference generated around the rotating body and the resulting shear force.
이때, 흑연과 함께 용매나 첨가제가 부가될 수 있다.At this time, a solvent or an additive may be added together with the graphite.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀 제조장치는 상부가 개방되고 수직의 중공 원통형으로 이루어지는 아우터 실린더(1)와, 상기 아우터 실린더(1)의 내부 하측에 위치하며, 상기 아우터 실린더(1)의 내경보다 작은 외경을 가지고 저면 및 내주면과 이격되어 설치되며 상기 아우터 실린더(1)와 중심축을 공유하는 원통형의 이너 실린더(2)와, 상기 이너 실린더(2)를 회전시키는 구동수단 및 동력전달수단으로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 3, the graphene manufacturing apparatus according to the present invention includes an outer cylinder 1 having an open top and having a vertical hollow cylinder, and is located on the inner lower side of the outer cylinder 1, A cylindrical inner cylinder 2 having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer cylinder 1 and installed spaced apart from the bottom surface and the inner circumferential surface and sharing a central axis with the outer cylinder 1, and rotating the inner cylinder 2 It consists of a driving means and a power transmission means.
여기서, 흑연은 상기 아우터 실린더(1) 저면과 회전하는 이너 실린더(2) 저면 사이에 공급되어 아우터 실린더(1)와 이너 실린더(2) 사이의 속도 차, 이너 실린더(2)의 중심으로부터 직경에 따른 속도차 등에 의한 전단력에 의해 층이 분리되어 그래핀이 형성되게 된다. 상기 아우터 실린더(1)와 이너 실린더(2) 사이의 간격은 1~5.5mm로 할 수 있으며, 이는 이너 실린더(2)의 회전속도에 따라 변화할 수 있어 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Here, graphite is supplied between the bottom surface of the outer cylinder 1 and the bottom surface of the rotating inner cylinder 2, and the speed difference between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2, the diameter from the center of the inner cylinder 2 The layers are separated by the shear force caused by the speed difference according to the graphene to be formed. The distance between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 may be 1 to 5.5 mm, which may change according to the rotational speed of the inner cylinder 2, but is not necessarily limited thereto.
즉, 아우터 실린더(1)의 저면과 이너 실린더(2) 저면 사이에 투입되는 흑연은 아우터 실린더(v=0)에서 이너 실린더(v=πrω/30: r은 반경, ω는 rpm)로 근접할수록 속도가 증가하게 되고 중심으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 증가하게 되므로 결국 각 지점에서의 속도는 모두 상이하며, 이러한 속도차로 인해 흑연에 전단력이 발생되어 흑연에서 분리가 이루어지게 된다.That is, the graphite introduced between the bottom surface of the outer cylinder 1 and the bottom surface of the inner cylinder 2 approaches the outer cylinder (v=0) to the inner cylinder (v=πrω/30: r is the radius, ω is rpm). Since the speed increases and increases from the center to the outer side in the radial direction, the speed at each point is different, and the shear force is generated in the graphite due to this speed difference, so that the graphite is separated from the graphite.
특히, 이 출원발명은 이너 실린더(2)가 원판이 아닌 원통형으로 이루어져 내재하는 흑연에 원심력 등에 의해 외측으로 밀려나더라도 이너 실린더(2) 외주면과 아우터 실린더(1) 내주면 사이에 존재하게 되므로 계속해서 분리 작업을 수행할 수 있으며 작업 면적이 확대되어 상대적으로 대량 작업이 가능하게 되는 등의 이점이 있다.In particular, in this application, even if the inner cylinder 2 is formed in a cylindrical shape rather than a disc, and is pushed outward by centrifugal force or the like due to the inherent graphite, it exists between the outer circumferential surface of the inner cylinder 2 and the inner circumferential surface of the outer cylinder 1, so it continues to be separated. There are advantages such as being able to perform work and being able to work in a relatively large amount due to the expansion of the working area.
또한, 본 발명은 상기 아우터 실린더(1)의 상단과 결합되어 상기 아우터 실린더(1)의 개방된 상부를 덮는 베이스 플레이트(3)와, 상기 베이스 플레이트(3)의 상측에 이격되어 나란히 배치되는 어퍼 플레이트(4)와, 상기 베이스 플레이트(3) 및 어퍼 플레이트(4)를 연결하는 중공 원통형의 수용 실린더(5)를 구비하며, 상기 구동수단은 상기 어퍼 플레이트(4)에 고정 설치되는 기어드 모터(Geared motor,6)로 이루어지며, 상기 동력전달수단은 상기 이너 실린더(2)에 하부가 결합되고 상기 베이스 플레이트(3)를 관통하여 상부는 상기 기어드 모터(6)에 결합되는 회전 샤프트(7)를 포함하여 구성된다.In addition, the present invention is coupled to the upper end of the outer cylinder (1) and the base plate (3) covering the open top of the outer cylinder (1), and the upper spaced apart from the upper side of the base plate (3) disposed side by side A plate 4 and a hollow cylindrical receiving cylinder 5 connecting the base plate 3 and the upper plate 4 are provided, and the driving means is a geared motor fixed to the upper plate 4 ( Geared motor, 6), and the power transmission means is a rotary shaft (7) whose lower part is coupled to the inner cylinder (2) and whose upper part is coupled to the geared motor (6) passing through the base plate (3). It is composed of.
이와 같은 구조를 통해 구동수단은 안정적으로 지지가 되고 베이스 플레이트(3)가 아닌 별도의 어퍼 플레이트(4)에 고정되고 수용 실린더(5) 등을 통해 이너 실린더(2) 등으로의 진동의 전달을 방지할 수 있으며, 아우터 실린더(1)를 제외하고 나머지 구성을 모듈화하여 구성하여 설치나 작업이 용이한 등의 이점이 있다.Through this structure, the driving means is stably supported, fixed to a separate upper plate 4 instead of the base plate 3, and transmits vibration to the inner cylinder 2 and the like through the receiving cylinder 5 and the like. It can be prevented, and there are advantages such as easy installation or operation by modularizing the rest of the configuration except for the outer cylinder (1).
또한, 상기 베이스 플레이트(3)의 하면에는 하부로 돌출되어 형성되고 수직 단면이 원형 또는 링 형태로 이루어지며 상기 아우터 실린더(1)의 상단부 내부에 삽입되는 결합 돌부(8)가 구비되며, 상기 결합돌부는 상기 아우터 실린더(1)의 상단부 내부에 강제 끼워 맞춤되도록 구성된다.In addition, a coupling protrusion 8 is provided on the lower surface of the base plate 3 to protrude downward, has a circular or ring shape in vertical cross section, and is inserted into the upper end of the outer cylinder 1. The protrusion is configured to be forcibly fitted into the upper end of the outer cylinder 1.
이를 통해, 아우터 실린더(1)에 안정적으로 이너 실린더(2) 등의 구성을 설치 및 장착할 수 있고 작업시에 이물질의 유입을 방지하는 등의 효과가 있다.Through this, it is possible to stably install and mount components such as the inner cylinder 2 on the outer cylinder 1, and there are effects such as preventing the inflow of foreign substances during work.
또한, 본 발명에서는 상기 아우터 실린더(1)의 내부 저면 중앙에는 지지용 그루브(9)가 구비되며, 상기 회전 샤프트(7)의 단부는 상기 지지용 그루브(9)에 수용되어 지지된다. Further, in the present invention, a support groove 9 is provided at the center of the inner bottom surface of the outer cylinder 1, and an end portion of the rotating shaft 7 is received and supported by the support groove 9.
이를 통해, 자유단인 회전 샤프트(7)를 안정적으로 지지하고 부가적인 공진 발생, 진동폭의 증가, 회전 샤프트(7) 좌굴, 이너 실린더(2)와 아우터 실린더(1)의 간섭 및 이로 인한 변형 등을 방지하게 되는 등의 이점이 있다.Through this, the free end rotating shaft 7 is stably supported, additional resonance occurs, an increase in the amplitude of vibration, buckling of the rotating shaft 7, interference between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 1, and resulting deformation, etc. There are advantages such as preventing
구체적으로, 상기 이너 실린더(2)는 중공 원통형으로 이루어지고, 상기 이너 실린더(2)의 상판의 상면에 결합되고 상기 회전 샤프트(7)가 내부에 고정되는 상측 결합구(10)와, 상기 이너 실린더(2)의 하판의 상면에 결합되고 상기 회전 샤프트(7)가 내부에 고정되는 하측 결합구(11)를 구비한다. Specifically, the inner cylinder 2 is made of a hollow cylinder, coupled to the upper surface of the upper plate of the inner cylinder 2 and the upper coupler 10 to which the rotating shaft 7 is fixed therein, and the inner It is coupled to the upper surface of the lower plate of the cylinder (2) and has a lower coupler (11) to which the rotating shaft (7) is fixed therein.
그리고 상기 상측 결합구(10) 및 하측 결합구(11)는 원통형으로 이루어지고, 하측 결합구(11)의 외경이 상기 상측 결합구(10)의 외경보다 크게 구성된다.And the upper coupler 10 and the lower coupler 11 are formed in a cylindrical shape, and the outer diameter of the lower coupler 11 is larger than the outer diameter of the upper coupler 10 .
상기 회전 샤프트(7)는 상기 상측 결합구(10), 하측 결합구(11) 등을 관통하여 설치하고, 상기 상측 결합구(10)와 하측 결합구(11)의 측면에는 관통구를 형성하고 여기에 암나사부를 형성하며 이 암나사부에 나사 결합하는 수나사부가 형성된 볼트 등을 삽입하여 회전 샤프트(7)를 측방향에서 가압하여 고정시키게 되나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. The rotary shaft 7 is installed through the upper coupler 10 and the lower coupler 11, and forms through holes on the side surfaces of the upper coupler 10 and the lower coupler 11, A female screw portion is formed here, and a bolt or the like having a male screw portion screwed into the female screw portion is inserted to press and fix the rotation shaft 7 from the side, but is not necessarily limited thereto.
그리고 상기 아우터 실린더(1)의 외부에는 냉각수단(미도시)이 설치되며, 냉각수단으로는 팬(Fan)이나 히트 펌프 등이 사용된다.A cooling means (not shown) is installed outside the outer cylinder 1, and a fan or a heat pump is used as the cooling means.
이를 통해, 이너 실린더(2)의 고속 회전으로 인해 점성 저하에 의한 전단력 저하로 인한 분리 효율이 감소되는 것을 방지함과 아울러 점성 저하로 인해 이너 실린더(2)와 아우터 실린더(1)의 간섭 및 변형을 방지하게 된다.Through this, the reduction in separation efficiency due to the shear force drop due to the decrease in viscosity due to the high-speed rotation of the inner cylinder 2 is prevented, and interference and deformation of the inner cylinder 2 and the outer cylinder 1 due to the decrease in viscosity are prevented. will prevent
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이너 실린더(2)의 저면에는 홈 형태의 전단력 강화수단(13)이 구비됨으로써, 전단력 증대를 통해 그래핀 분리 효율을 증가시키게 된다.In addition, as shown in FIG. 4 , the shear force reinforcing means 13 in the form of a groove is provided on the bottom surface of the inner cylinder 2, thereby increasing the graphene separation efficiency by increasing the shear force.
구체적으로 상기 전단력 강화수단(13)은 중심으로부터 반경방향으로 형성되고 일정 각도 간격으로 이격되어 배치되는 직선 형태인 복수의 홈으로 이루어질 수 있다.Specifically, the shear force reinforcing means 13 may be formed of a plurality of linear grooves formed in a radial direction from the center and spaced apart at predetermined angular intervals.
또한, 상기 전단력 강화수단(13)은 서로 이격되어 배치되는 직선 형태인 복수의 홈으로 이루어질 수 있다.In addition, the shear force reinforcing means 13 may be formed of a plurality of linear grooves arranged spaced apart from each other.
또한, 상기 전단력 강화수단(13)은 중심으로부터 서로 이격되어 배치되고 직경이 점차 증가하는 원형인 복수의 홈으로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 전단력 강화수단(13)은 상기 이너 실린더(2)의 중심으로부터 편심되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the shear force reinforcing means 13 may be formed of a plurality of circular grooves disposed spaced apart from the center and gradually increasing in diameter. At this time, the shear force intensifying means 13 is located at the center of the inner cylinder 2 It is desirable to be eccentric from
이와 같이 이너 실린더(2)와 아우터 실린더(1) 사이의 단면 변화를 통해 전단력을 높이고 이를 통해 그래핀 분리 효과를 증대시킬 수 있다.As such, shear force may be increased through a change in cross section between the inner cylinder 2 and the outer cylinder 1, and through this, the graphene separation effect may be increased.
상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 그래핀 제조장치는 복잡한 시설이나 공정에 의하지 않고서도 흑연을 기계적으로 박리하여 효율적으로 그래핀을 제조할 수 있어 생산성이 우수할 뿐만 아니라 결함이 적은 양질의 고전도성 그래핀을 생산할 수 있는 등의 이점이 있다.Through the configuration as described above, the graphene manufacturing apparatus of the present invention can efficiently manufacture graphene by mechanically exfoliating graphite without resorting to complicated facilities or processes, resulting in excellent productivity and low defects. There are advantages such as being able to produce conductive graphene.
1: 아우터 실린더 2: 이너 실린더
3: 베이스 플레이트 4: 어퍼 플레이트
5: 수용 실린더 6: 기어드 모터
7: 회전 샤프트 8: 결합 돌부
9: 지지용 그루브 10: 상측 결합구
11: 하측 결합구
13: 전단력 강화수단1: outer cylinder 2: inner cylinder
3: base plate 4: upper plate
5: receiving cylinder 6: geared motor
7: rotating shaft 8: coupling protrusion
9: groove for support 10: upper joint
11: lower coupler
13: shear force reinforcing means
Claims (2)
상부가 개방되고 수직의 중공 원통형으로 이루어지는 아우터 실린더,
상기 아우터 실린더의 내부 하측에 위치하며, 상기 아우터 실린더의 내경보다 작은 외경을 가지고 저면 및 내주면과 이격되어 설치되며 상기 아우터 실린더와 중심축을 공유하는 원통형의 이너 실린더 및
상기 이너 실린더를 회전시키는 구동수단 및 동력전달수단을 포함하여 구성되며,
흑연은 상기 아우터 실린더 저면과 회전하는 이너 실린더 저면 사이에 공급되어 아우터 실린더와 이너 실린더 사이의 속도차, 이너 실린더의 중심으로부터 직경에 따른 속도차에 의한 전단력에 의해 층이 분리되도록 구성되며,
상기 아우터 실린더의 상단과 결합되어 상기 아우터 실린더의 개방된 상부를 덮는 베이스 플레이트,
상기 베이스 플레이트의 상측에 이격되어 나란히 배치되는 어퍼 플레이트 및
상기 베이스 플레이트 및 어퍼 플레이트를 연결하는 중공 원통형의 수용 실린더를 더 포함하여 구성되며,
상기 구동수단은 상기 어퍼 플레이트에 고정 설치되는 기어드 모터를 포함하며,
상기 동력전달수단은 상기 이너 실린더에 하부가 결합되고 상기 베이스 플레이트를 관통하여 상부는 상기 기어드 모터에 결합되는 회전 샤프트를 포함하여 구성되며,
상기 아우터 실린더의 내부 저면 중앙에는 지지용 그루브가 구비되며,
상기 회전 샤프트의 단부는 상기 지지용 그루브에 수용되어 지지되며,
상기 아우터 실린더의 외부에는 냉각수단이 더 구비되며,
상기 이너 실린더의 저면에는 홈 형태의 전단력 강화수단이 더 구비되며,
상기 전단력 강화수단은 중심으로부터 반경방향으로 형성되고 일정 각도 간격으로 이격되어 배치되는 직선 형태인 복수의 홈인 것을 특징으로 하는
그래핀 제조장치
In the graphene manufacturing apparatus for separating graphite into a plurality of layers by applying a shear force to graphite using a rotating body,
An outer cylinder with an open top and made of a vertical hollow cylinder,
Cylindrical inner cylinder located at the inner lower side of the outer cylinder, having an outer diameter smaller than the inner diameter of the outer cylinder, installed spaced apart from the bottom surface and the inner circumferential surface, and sharing a central axis with the outer cylinder, and
It is configured to include a driving means and a power transmission means for rotating the inner cylinder,
Graphite is supplied between the bottom surface of the outer cylinder and the bottom surface of the rotating inner cylinder so that the layers are separated by the shear force caused by the speed difference between the outer cylinder and the inner cylinder and the speed difference along the diameter from the center of the inner cylinder,
A base plate coupled to the top of the outer cylinder and covering the open top of the outer cylinder;
An upper plate spaced apart from the upper side of the base plate and arranged side by side;
It is configured to further include a hollow cylindrical receiving cylinder connecting the base plate and the upper plate,
The driving means includes a geared motor fixed to the upper plate,
The power transmission means includes a rotating shaft having a lower portion coupled to the inner cylinder and an upper portion coupled to the geared motor through the base plate,
A support groove is provided at the center of the inner bottom surface of the outer cylinder,
The end of the rotating shaft is accommodated and supported in the support groove,
A cooling means is further provided outside the outer cylinder,
A shear force reinforcing means in the form of a groove is further provided on the bottom surface of the inner cylinder,
Characterized in that the shear force reinforcing means is a plurality of grooves in the form of a straight line formed in a radial direction from the center and spaced apart at regular angular intervals
Graphene manufacturing device
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230037703A KR102567606B1 (en) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | Graphene manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230037703A KR102567606B1 (en) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | Graphene manufacturing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102567606B1 true KR102567606B1 (en) | 2023-08-17 |
Family
ID=87800042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230037703A KR102567606B1 (en) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | Graphene manufacturing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102567606B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120088832A (en) * | 2009-11-03 | 2012-08-08 | 유니베르시떼 드 스트라스부르 | Preparation of graphene by mechanically thinning graphite materials |
| KR102176629B1 (en) | 2017-04-28 | 2020-11-09 | 주식회사 엘지화학 | Method for preparing a graphene |
-
2023
- 2023-03-23 KR KR1020230037703A patent/KR102567606B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120088832A (en) * | 2009-11-03 | 2012-08-08 | 유니베르시떼 드 스트라스부르 | Preparation of graphene by mechanically thinning graphite materials |
| KR102176629B1 (en) | 2017-04-28 | 2020-11-09 | 주식회사 엘지화학 | Method for preparing a graphene |
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