KR102578487B1 - 질화붕소 나노튜브 진동 댐핑 - Google Patents

질화붕소 나노튜브 진동 댐핑 Download PDF

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Abstract

여기에 개시된 바와 같이, 정제 BNNT, 정렬 BNNT, 동위원소 강화 BNNT, 및 밀도 제어 BNNT 물질을 이용함으로써, 질화붕소 나노튜브(BNNT) 물질의 점탄성 성능이 향상되어, 유용한 형태로 만들어질 수 있다. 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지(nanocage)의 양을 최소화하고 h-BN 나노시트를 최적화하는 것은, 현재의 BNNT 표면적의 양을 최대화하는 효과를 가져, BNNT 자체와 상호 작용할 수 있고, 이에 의해 거의 절대온도 0으로부터 거의 1900K까지의 온도에 걸쳐 점탄성 거동을 발생시키는 나노튜브 대 나노튜브(nanotube-to-nanotube) 마찰을 생성한다. 또한 BNNT 물질 내에서 BNNT 분자 스트랜드를 서로 정렬하는 것은, 강화된 마찰면을 만들어낸다. BNNT 분자를 따른 포논의 이동은 동위원소 강화 BNNT를 이용함으로써 더 향상될 수 있다.

Description

질화붕소 나노튜브 진동 댐핑
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2017년 2월 7일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/455,924호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 인용에 의해 여기에 통합된다.
정부 지원에 대한 진술
없음.
본 발명의 분야
본 발명은 진동 댐핑을 위한 질화붕소 나노튜브(boron nitride nanotube, BNNT)의 점탄성 성질을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
수동 진동 댐핑은, 진동 에너지가 점탄성 물질, 유체, 또는 가스에서 열로 변환될 때 발생한다. 수동 진동 댐핑의 일반적인 예는, 모터를 프레임에 부착할 때 사용되는 고무 와셔(점탄성 물질) 및 차량에서의 충격 흡수체(유체)를 포함한다. 수동 점탄성 진동 댐핑에 사용되는 대부분 물질의 하나의 단점은, 좁은 온도 범위에서만 잘 작동한다는 점이다. 예를 들면, 고무 와셔는 일반적으로 섭씨 0도 이하 온도에서 굳어지고, 섭씨 수백 도 이상의 온도에서 열화 및/또는 연소될 것이다. 그럼에도 불구하고, 점탄성 물질은 일반적으로 진동 댐핑을 위해 선호되는데, 그 이유는: 1) 진동에 관한 움직임만이 있고, 2) 이동 유체 또는 가스가 없으며, 3) 능동 진동 댐핑에 관한 전기 제어와 동력을 필요로 하지 않기 때문이다. 광범위한 온도 범위에서 적용 가능성을 가지는 향상된 점탄성 물질에 대한 필요가 있다.
BNNT는 예외적으로 점탄성 거동을 가지며, BNNT 물질은 진동 댐핑 물질로서 사용하기 위한 원하는 구성으로 가공될 수 있다. 유리하게는, BNNT 물질의 점탄성 성능은, 예를 들면, BNNT 물질을 정제하는 것, 물질에서 BNNT를 정렬하는 것, BNNT 물질을 동위원소적으로 강화하는 것(isotopically enhancing), BNNT 물질의 밀도를 제어하는 것, 및 이들을 조합함으로써 향상될 수 있다. 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지(nanocage), 및 h-BN 나노시트(nanosheet)의 양을 BNNT 물질에서 최소화하는 것은, 존재하는 BNNT 표면적의 양을 최대화하고, 이에 의해 나노튜브 대 나노튜브(nanotube-to-nanotube) 마찰을 향상시켜 점탄성 거동을 만들어낸다. 또한 BNNT 물질 내에서 BNNT 분자 스트랜드를 서로 정렬하는 것은 강화된 마찰면을 만들어낼 수 있다. BNNT 분자를 따른 포논(phonon)의 이동은 동위원소 강화 BNNT를 이용함으로써 더 향상될 수 있다. 특히, BNNT 물질에 대한 10B 및 11B 동위원소 강화체 모두는 나노튜브 구조체를 따른 포논 이동을 향상시킨다. 점탄성 강화 BNNT 물질은, 물질의 점탄성 파라미터를 증가시키기 위한 및/또는 안내하기 위한 하나 이상의 강화체를 포함할 수 있다고 인식되어야 한다.
점탄성 물질의 중요한 특성은 저장 탄성률, 즉 강성(stiffness)이다. 점탄성 강화 BNNT 물질의 합성 파라미터, 및 BNNT 매트를 만드는 조립 공정의 선택은, 최종 매트의 저장 탄성률을 조정하도록 맞추어질 수 있다. 예를 들면, BNNT 물질을 매트로 압축할 때 고압이 사용되면, 저장 탄성률은 보다 높다. BNNT 물질이 선택 기하 구조로 정렬되거나 또는 짜여지면, 기하 구조에 따라, 저장 탄성률은 상승 또는 하락될 수 있다.
점탄성 강화 BNNT 물질을 형성하는 BNNT 분자 스트랜드는 스레드와 얀으로 만들어질 수 있으며, 얀은 복수의 스레드를 통합할 수 있어, 결국 로프 및 패브릭으로 만들어질 수 있다. BNNT 분자 스트랜드의 정렬은 이들의 다른 형태로 향상될 수 있고, 이에 의해 최종 BNNT 매트의 기계적 탄력성을 향상시켜 진동 댐핑에 대한 점탄성 성질을 향상시킨다.
본 개시는 점탄성 강화 BNNT 물질을 포함하는 진동 댐퍼에 관한 것이다. 점탄성 강화 BNNT 물질은: (1) 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지, 및 h-BN 나노시트 중 적어도 하나의 양을 감소시키도록 정제되는 유사 합성(as-synthesized) BNNT 물질; (2) 동위원소 강화(isotopically-enhanced) BNNT 물질; 및/또는 (3) BNNT 압축 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 동위원소 강화 BNNT 물질은 10B 및/또는 11B의 강화 농도를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 압축 BNNT 물질은 유사 합성 BNNT 물질의 밀도보다 약 1 내지 3자릿수 더 큰 압축 밀도를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 점탄성 강화 BNNT 물질은, BNNT 스레드(thread), BNNT 얀(yarn), BNNT 매트(mat), 및 BNNT 패브릭(fabric) 중 적어도 하나를 포함한다. 점탄성 강화 BNNT 물질은, 복수의 BNNT 매트 및/또는 복수의 적층 BNNT 매트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 복수의 적층 BNNT 매트는 압축될 수 있다.
또한 본 개시는 BNNT 물질을 가지는 진동 댐퍼를 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, BNNT 물질을 정제하는 것; BNNT 물질에서 BNNT를 정렬하는 것; BNNT 물질을 동위원소적으로 강화하는 것; BNNT 물질의 밀도를 증가시키는 것; 및 진동 방향에 대해 BNTT 스트랜드의 정렬을 증가시키는 것 중 적어도 하나를 통한 점탄성 강화 BNNT 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, BNNT 물질을 정제하는 방법은, 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지, 및 h-BN 나노시트 중 적어도 하나를 BNNT 물질로부터 적어도 부분적으로 제거하는 것을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, BNNT 물질에서 BNNT를 정렬하는 방법은, BNNT 얀과 BNNT 스레드 중 적어도 하나를 형성하는 것을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, BNNT 물질을 동위원소적으로 강화하는 것은, 10B 및/또는 11B의 존재를 강화하는 것을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, BNNT 물질의 밀도를 증가시키는 것은, (1) BNNT 물질을 압축하는 것, 및 (2) BNNT 물질을 분산제에서 분산시키고, 분산된 BNNT 물질을 필터 멤브레인 상에 분리하며, 원하는 기하 구조로 배치된 BNNT로부터 분산제를 증발시키는 것 중 하나를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 분산제는, 메탄올, 에탄올, 또는 이소프로필 알코올과 같은 알코올이다. 일부 실시예에 있어서, BNNT 스레드 및/또는 BNNT 얀은 로프와 패브릭 중 적어도 하나로 만들어진다. BNNT 물질을 가지는 진동 댐퍼를 형성하는 방법은 BNNT 스레드 및/또는 BNNT 얀을 압축하는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법은 복수의 BNNT 매트를 형성하고, 복수의 BNNT 매트를 적층하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 실린더형 BNNT 매트를 형성하기 위해 맨드릴(mandrill) 둘레에 BNNT 얀을 감싸는 것을 더 포함할 수 있다. 본 방법은 BNNT 스레드 또는 BNNT 얀을 BNNT 패브릭으로 짜는 것을 더 포함할 수 있다.
또한 본 개시는, 점탄성 강화 BNNT 물질을 함유하는 하우징을 포함하는 진동 댐핑 시스템에 관한 것이다. 진동 댐핑 시스템의 일부 실시예에 있어서, BNNT 물질은 정제 BNNT, 동위원소 강화 BNNT 물질, 압축 BNNT 물질, BNNT 매트, BNNT 얀, 및 BNNT 스레드 중 적어도 하나를 포함한다.
도 1은 BNNT 매트의 전달 함수를 나타낸다.
도 2는 몇몇의 불순물을 포함하는 BNNT 분자 스트랜드(strand)로 구성된 매트를 도시한다.
도 3은 큰 BNNT 매트를 제작하기 위해 적층된 다수의 BNNT 매트를 도시한다.
도 4는 정렬 BNNT 분자 스트랜드를 가지는 실린더형 BNNT 매트를 제작하기 위해 맨드릴(mandrel)에 스풀(spool)된 BNNT 스레드(thread) 또는 얀(yarn)을 도시한다.
도 5는 정렬 BNNT 분자 스트랜드를 가지는 실린더형 BNNT 매트를 제작하기 위해 맨드릴에 감싸진 BNNT 패브릭을 도시한다.
도 6은 벨로우즈 내에서의 실린더형 BNNT 매트의 실시예를 도시한다.
도 7은 구동 벨로우즈를 가지는 실린더형 BNNT 매트의 실시예를 도시한다.
BNNT는 우수한 점탄성 거동을 가진다. 이 거동은 BNNT 분자가 서로 마찰하는 것이 원인이다. BNNT의 극성 붕소-니트로겐 결합은 특성상 부분 이온 결합이며, 진동 에너지를 열로 소멸시키는 BNNT 분자(및 그 사이)에서 포논(phonon)을 생성하는 나노스케일 마찰을 일으키는 것으로 생각된다. 탄소 나노튜브(Carbon nanotube : CNT)는, 탄소-탄소 결합이 이온이 아닌 비극성이고, 하나의 CNT의 탄소 원자가 다른 CNT 탄소 원자에 대해 쉽게 미끄러지기 때문에, 이러한 거동을 보이지 않는다.
BNNT, 및 특히 여기에 개시된 것과 같은 다양한 구성의 BNNT 물질은, 향상된 점탄성 성능을 제공한다. 일부 실시예에 있어서, 구성은 하나 이상의 정제 BNNT, 정렬 BNNT, 동위원소 강화 BNNT, 및 밀도 제어 BNNT 물질을 포함하는 점탄성 강화 BNNT를 포함한다. 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지, 및 h-BN 나노시트의 양을 줄이는 것은 현재 BNNT 표면적의 양을 증가시키고, 이에 의해 점탄성 거동을 발생시키는 나노튜브 대 나노튜브(nanotube-to-nanotube) 마찰을 생성시킨다. 따라서, 일부 실시예에 있어서, 하나 이상의 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지, 및 h-BN 나노시트는 BNNT 물질로부터 최소화되거나 제거될 수 있어, BNNT 물질의 점탄성 거동을 향상시킨다. BNNT 분자 스트랜드를 BNNT 물질 내에서 서로 정렬하는 것은 또한 향상된 마찰면을 발생시킨다. 따라서, BNNT 물질 내에서의 BNNT의 상대적 정렬을 증가시키는 것은 BNNT 물질의 점탄성 거동을 향상시킨다.
BNNT는 다양한 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 고온 또는 고온고압 방법에 의해 생산되는 BNNT는 일반적으로 고품질 BNNT이며, 즉 벽(wall)의 수가 1 내지 10(대부분 2개의 벽 및 3개의 벽)의 범위이고, 길이 대 직경의 비(ratio)가 일반적으로 10,000 대 1 또는 그 이상이고, BNNT는 무촉매이며, 그리고 BNNT는 거의 결점이 없는(100 지름의 길이당 결점 1개 미만) 고결정형이다. 그러나, 붕소, 비결정형(amorphous) 질화붕소(a-BN)의 작은 입자, 육각형 질화붕소(h-BN) 나노케이지, 및 h-BN 나노시트가 존재할 수 있다. 이 작은 입자는 일반적으로 수십 나노미터(nm) 규모이지만, 제조 공정에 따라 작거나 클 수 있다. 합성 조건(synthesis conditions)에 따라, 이 작은 입자는 유사 합성(as-synthesized) BNNT 물질의 질량의 5-95% 이상을 차지할 수 있다.
BNNT 물질은 몇 가지 가치있는 특성을 가진다. 유사 합성의 고온 방법 BNNT 물질의 밀도는 일반적으로 리터당 약 0.5 내지 약 4.0그램(0.5-4.0g/L)이지만, +/- 50% 정도는 특히 합성 공정에 따라 변할 수 있다. BNNT 물질의 밀도는 BNNT 물질의 점탄성 성질을 향상시키도록 증가될 수 있다. 예를 들면, BNNT 물질은 종래에 알려진 기술을 사용하여 압축될 수 있어, 유사 합성 BNNT 물질의 밀도에 비해 약 1-3자릿수 크기로, 일부 실시예에서는 이 값 이상으로 밀도를 증가시킨다. 예를 들면, BNNT 물질은 합성후 약 0.5 내지 약 4.0g/L의 밀도를 가질 수 있으며, 밀도가 약 1,000g/L만큼 높아질 때까지, 또는 일부 실시예에서는 그 이상 압축될 수 있어, 점탄성 강화 BNNT 물질을 형성할 수 있다. 다양한 압축 기술이 사용될 수 있음은 업계의 통상의 기술자에 의해 인정되어야만 한다. 이에 한정되지 않지만, 예시는, BNNT 물질을 얀(yarn)으로 형성하고, 그 후 얀을 비트는 평면 압축을 포함하여, 얀의 방향으로, 일부 실시예에서는, 얀 둘레에 나선형으로, 압축과 정렬 압축 모두를 제공하도록 하고, 얀을 패브릭 또는 다른 기하 구조로 짜고, 여기서 제1 방향의 압축은 제2 방향의 압축과 다를 수 있다. 압축후, BNNT 물질은 일반적으로 그 압축 형상 및 밀도에 가깝게 유지된다.
붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지 및 h-BN 나노시트의 대부분이 제거된 정제 BNNT 물질은, 최대 밀도가 일반적으로 낮음에도 불구하고 유사 합성 물질과 유사한 밀도를 가진다. 고품질의 유사 합성 BNNT 물질의 표면적은, 합성 파라미터의 선택에 따라, 일반적으로 100~200m2/g 이상의 범위에 있다. 점탄성 강화 BNNT 물질은 정제 BNNT 물질일 수 있으며, 즉 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지 및/또는 h-BN 나노시트 중 적어도 일부를 제거하거나 줄이기 위해 가공되어지는 BNNT 물질일 수 있다.
강성(저장 탄성률(storage modulus))은 점탄성 물질의 중요한 특성이다. 댐핑 스프링으로서 역할을 하며, 점탄성 물질의 댐핑과 강성 모두는 다른 응용분야에 중요하다. BNNT 물질은 진동 댐퍼로서 사용하기에 적합한 구성으로 형성될 수 있다. BNNT 매트가 일 예이다. 도 1은 약 200mg, 약 1.0cm 지름의 실린더형 정제 BNNT 매트의 전달 함수(11)를 나타낸다. 도 1의 BNNT 매트는, 약 3mm의 실린더 높이를 가지는 축을 따라 약 10MPa 압력을 가함으로써 조립되었으며, 실온에서 중력을 경험하는 1.09kg 질량을 지지하면서 축을 따라 가해진 진동(oscillation)을 경험한다. BNNT 물질은, 2017년 11월 29일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US17/63729호에 서술된 바와 같은 공정을 통해 정제될 수 있으며, 그 전체 내용에서 인용에 의해 통합될 수 있다. BNNT 물질은, 2015년 4월 24일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US2015/027570호에 서술된 바와 같이, 원하는 기하 구조로 형성될 수도 있으며, 그 전체 내용에서 인용에 의해 통합될 수 있다. 전달 함수(11)의 값은 주파수(12)에 따라 변한다. 실험 데이터(13)는 단진동 계산값(simple harmonic motion calculation)(14)과 비교된다. 피크(15)의 높이, 폭, 및 위치에 대한 계산값(14)의 맞춤(fit)은 Tanδ라고 일반적으로 불리는 손실 탄젠트(loss tangent)와 실린더형 BNNT 매트의 저장 탄성률의 추출을 허용한다. 도 1에 나타내어진 예에 있어서, Tanδ는 0.25이고 저장 탄성률은 4,000MPa이다. Tanδ의 값이 클수록, 물질의 점탄성이 크다.
일부 실시예에 있어서, BNNT 물질은 다양한 폼매트(format)로 합성될 수 있다. 미국특허 제9,776,865호, 미국특허 제9,745,192호, 2015년 4월 2일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US2015/027570호, 및 2016년 3월 21일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US2016/23432호의 전체 내용은 인용에 의해 통합된다. 여기에 설명된 바와 같이, 고품질 BNNT 물질은, 진동으로 마찰을 만들어낼 수 있는 적어도 극성 및 부분 이온 결합의 높은 표면적으로 인해, 손실 탄젠트와 저장 탄성률의 제어에 대한 높은 성능값을 제공한다. 도 2는 BNNT 스트랜드(21), 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지(22), 및 h-BN 나노시트(23)가 층(layer)으로 압축되어 BNNT 매트(20)를 형성하는 것을 도시한다. BNNT 물질의 단순 압축은 압축 방향에 수직인 일부 정렬을 생성한다. 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지(22), 및 h-BN 나노시트(23)의 양을 정제에 의해 최소화하는 것은 손실 탄젠트를 향상시키고, 일부의 경우에는 두 배 이상의 손실 탄젠트일 수 있다. 일부 h-BN 나노시트(23)는 BNNT를 결합하며, 압축 BNNT 물질의 개방 구조를 유지하는 것을 유리하게 도울 수 있다. 따라서, BNNT 물질은 합성되고 정제되어 특정한 실시예의 특별한 요구를 만족시킬 수 있다. 일 예로서, 전이 전자 현미경(Transition Electron Microscopy, TEM)으로 관찰된 바와 같은 변수는, 벽의 수(일반적으로 적을수록 좋음), 나노튜브 벌크 지름(일반적으로, 작을수록 좋음) 및 나노튜브 결정도(crystallinity)를 포함한다. 2017년 3월 23에 출원된 미국 가특허출원 제62/475,602호의 전체 내용은 인용에 의해 통합된다. 벽의 수, 벌크 지름, 및 결정도에 있어서, 이들 변수가 TEM 이미지의 시각 분석을 통하여 측정될 수 있음은 인식되어야 한다. 물론, 값에 대한 일부 변수는 정해질 수도 있음은 인식되어야 한다. 이것은 근사값일 수 있으며, 본 개시의 범위는 첨부된 청구범위에서 명백하게 서술되지 않으면 어떤 특정 근사값 또는 값에 제한되도록 의도되지 않는다. 추가 예로서, 합성 공정 및/또는 정제 레벨 및 방식은, 예를 들면 붕소 입자 및 a-BN 입자의 양을 최소화하기 위해, h-BN 나노케이지의 평균 크기 및 양을 제어하기 위해(일반적으로, 적고 작을수록 좋음), 그리고 h-BN 나노시트의 평균 크기, 양 및 분포를 제어하기 위해, 불순물의 양을 제어하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 2017년 11월 29일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US17/63729호에 서술되고, 그 전체 내용이 인용에 의해 통합된 바와 같은 BNNT 정제 공정은, 붕소 입자의 양을 물질의 1% 질량 이하로 감소시키도록 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 고품질 BNNT, 즉 벽의 수가 1 내지 10개 범위의 범위이고(대부분 2개의 벽 및 3개의 벽을 가짐), 길이 대 지름의 비는 일반적으로 10,000 대 1 또는 그 이상이며, BNNT는 무결정이고, BNNT는 결점이 거의 없는 고결정형인 것(100 지름의 길이당 결점 1개 미만)이 BNNT 물질용으로 바람직할 것이다.
일부 실시예에 있어서, 점탄성 강화 BNNT 물질의 매트는 원하는 기하 구조(예를 들면, 크기 및 형상)로 형성될 수 있다. BNNT 물질은 원하는 기하 구조로 합성될 수 있으며, 그리고/또는 원하는 기하 구조를 얻기 위한 후속 함성으로 가공될 수 있다. 이에 한정되지 않지만, 방법은, 유사 합성 BNNT 물질의 압축; 메탄올, 에탄올, 또는 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 알코올과 같은 액체에서 BNNT 물질을 분산시키고, 그 후 분산된 BNNT 물질을 2017년 11월 29일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US17/63729호에 서술된 바와 같은 필터 멤브레인 상에 분리함으로써 만들어지는 버키페이퍼(buckypaper)로부터의 형성; 및 일 형태로 배치된 BNNT, 및 상기 언급된 BNNT 얀 및 패브릭을 형성하는 몇 가지 실시예로부터, 알코올(예를 들면, IPA)과 같은 분산제를 증발시키는 것을 포함한다. 일부 실시예는 2017년 11월 29일에 출원된 국제특허출원 제PCT/US17/63729호에 서술된 바와 같은 BNNT 매트를 채용할 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 BNNT 매트(31)는 보다 두꺼운 BNNT 매트(32)를 생성하기 위하여 적층될 수 있다.
최종 BNNT 매트의 저장 탄성률을 제어하는 것이 일부 실시예에서 중요할 수 있다. 최종 BNNT 매트의 길이(또는 높이)와 단면적이 매트의 스프링 상수를 결정한다. 부착식 질량체를 가지는 스프링 상수는 단진동으로서 거동을 하는 시스템을 위한 조립체의 진동 고유 주파수를 결정한다. 일부 실시예에 있어서, BNNT 매트를 만드는 조립 공정은 최종 매트의 저장 탄성률을 조정하도록 맞추어질 수 있다. 예를 들면, 고압, 예를 들면, 약 10MPa 이상의 압력이 BNNT 물질을 매트로 압축할 때 사용되면, 저장 탄성률은 보다 높아질 것이다. 저장 탄성률의 변화는 대부분의 실시예에서 손실 탄젠트에 보통의 효과만을 가지며, 예를 들면, 일부 실시예에서의 효과는 50% 보다 작다. 별도로, 점탄성 강화 BNNT 물질이 원하는 기하 구조로 정렬 및/또는 짜여지면, 저장 탄성률은 원하는 기하 구조에 따라 더 올라가거나 내려갈 수 있다. BNNT 분자 스트랜드의 정렬은 상기 언급된 바와 같이 BNNT 얀으로서 달성될 수 있으며, 일부 실시예에 있어서 정렬은 다른 방향으로 다른 저장 탄성률을 제공할 것이다. 예를 들면, BNNT 스트랜드가 진동 방향에 수직 또는 각을 이루어 평균 정렬되면, 저장 탄성률이 영향받을 것이다. 고품질의 BNNT 물질 생산에 이용되는 생산 공정은, 그 전체 내용에서 인용에 의해 통합되는 국제특허출원 제PCT/US15/27570에 언급된 바와 같은, BNNT 스트랜드, BNNT 파이버, 및 BNNT 얀으로 BNNT의 어떤 정렬을 만들 수도 있다. 이러한 정렬은 BNNT 자가-조립(self-assembly)에서 유동장(flow field) 및 합성 공정의 후속 자가-조립 영역으로부터 기인한다. 정렬이 생산 공정, 후속 생산 정제, 화학 처리 및/또는 분산 공정, 압축 공정, 국제특허출원 제PCT/US15/027570호에 언급된 것과 같은 얀 또는 패브릭을 만드는 스피닝(spinning) 및/또는 짜임 공정 또는 이들의 조합으로부터 유래되든 아니든, 정렬은 손실 탄젠트를 최적화하고 원하는 저장 탄성률을 생성하도록 이용될 수 있다. 이 파라미터는 특정 실시예에서 원하는 성질을 달성하기 위해 변화될 수 있음을 업계에서의 통상의 기술자는 인식해야한다.
도 4는 점탄성 강화 BNNT 물질을 실린더형 BNNT 매트(43)의 형태로 만들기 위한 실시예를 도시한다. 본 접근법은 다른 기하 구조를 형성하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 스레드 또는 얀(41)의 형태의 BNNT 물질은 맨드릴(mandrill)(42) 둘레에 감겨진다. 점탄성 강화 BNNT 스레드 또는 얀은 정렬 BNTT 물질로 만들어질 수 있다. 일부 실시예에서 얀이 BNNT 물질로부터 직접 만들어지고, 결국 로프, 패브릭 등으로 만들어질 수 있을지라도, BNNT 물질을 형성하는 BNNT 분자 스트랜드는 스레드로 만들어질 수 있고, 다수의 스레드는 얀으로 감겨질 수 있다. BNNT 분자 스트랜드의 정렬은, 최종 BNNT 매트의 기계적 탄력성을 향상시키고, 진동 댐핑에 대한 점탄성 성질을 향상시키는 것을 포함하는 다른 목적을 위해, BNNT 물질의 다른 형태로 향상될 수 있다. 도 5는 실린더형 BNNT 매트(53)를 형성하기 위해 맨드릴(52) 둘레에 감싸는 점탄성 강화 BNNT 패브릭(51)을 도시한다. BNNT 분자 스트랜드의 정렬은, 특정 방향에서의 BNNT 얀의 방향 및 양에 의해 맞추어질 수 있다. 선택된 정렬은 패브릭 내에서의 정렬의 방향 특성을 결정하고, 결국 최종 물질의 저장 탄성률을 방향성있게 제어한다. BNNT 스레드는, BNNT 정렬 물질로 만들어진다면, 몇 미터의 길이로 길 수도 있다. 게다가, 스레드 물질이 상기 언급된 밀도로 압축되면, 스레드가 뻣뻣할 수도 있으며, 즉 10cm 길이에 대하여 1cm 미만으로 늘어질 수 있다. 뻣뻣한 스레드는, 상기 언급된 바와 같이, 맨드릴과 패브릭 둘레에 코일과 같이 감겨지고 짜이는 구조로 형성될 수 있다. 이 공정은 스프링과 패브릭으로 형성되는 금속과 유사하다. 예를 들면, 스틸 스프링의 저장 탄성률은 스틸 그 자체의 저장 탄성률 보다 작은 크기의 자릿수일 수 있다. 이것은 정렬 BNNT를 포함하는 BNNT 물질의 저장 탄성률이 저장 탄성률을 변화시키도록 배열될 수 있는 많은 방식 중 추가적인 예이다. 이 세 개의 실시예는 오직 예시로서 역할하는 것으로 의도되어지며, BNNT 스트랜드의 정렬이 스레드 및 얀으로 통합되어 최종 BNT 매트를 형성하기 위한 BNNT 물질(들)을 만드는 방법을 설명한다. 이들 정렬 제어와, 조립 공정에서 이용되는 기하 구조 및 압력 제어는, 특정 진동 댐핑 수행에 대한 물질의 손실 탄젠트 및 저장 탄성률을 최적화하도록 이용될 수 있다.
BNNT 분자를 따르는 포논(phonon)의 이동은 동위원소 강화 BNNT를 이용함으로써 더 향상될 수 있다. 별도로, 10B 와 11B 강화체 모두 최종 BNNT 매트의 손실 탄젠트를 증가시킴으로써 이익을 제공한다. 붕소 공급원료(feedstock)는 10B 및/또는 11B을 함유하는 BNNT 합성을 위해 선택될 수 있다. 예를 들면, 합성 공정이 붕소의 동위원소 함유에 민감하지 않기 때문에, 동위원소 강화 붕소는 96% 10B 및 98% 11B로 상업적으로 이용 가능하며, 상기 언급된 공정에 의해 BNNT 합성에 사용될 수 있으며 인용에 의해 여기에 통합된다.
최종 BNNT 매트의 포논의 이동과 저장 탄성률은 최종 BNNT 매트에 비(non)-BNNT 물질을 혼합함으로써 변형될 수도 있다. 예를 들면, 나노 및/또는 마이크로 규모에서, 나노 및/또는 마이크로 필러(filler)는, 예를 들면, 도 2에 도시된 BNNT 스트랜드(21)와 같은 BNNT 물질에 도입될 수 있으며, 마이크로 규모에서 다른 물질의 층은 도 3에 도시된 매트(31) 사이에 배치될 수 있다. 고무, 비결정형(amorphous) 폴리머, 반결정형(semicrystalline) 폴리머, 바이오폴리머, 고온에서의 금속, 및 역청(bitumen) 물질과 같은, 종래에 알려진 일반적으로 사용되는 하나 이상의 점탄성 물질이 필러로서 사용될 수 있음은 인식되어야 한다. 일부 실시예에 있어서, 종래에 알려진 일반적으로 사용되는 점탄성 물질(들)의 하나 이상의 매트는, 하나 이상의 BNNT 매트에 인접할 수 있다. 이러한 물질의 거동은, 업계에서의 통상의 기술자가 특정한 실시예에 대해 적절한 구성을 결정할 수 있을지라도, 제한된 온도 범위에 거쳐 일정할 것이다. 도 2 및 도 3에 나타내어진 예에서, 조립체의 손실 탄젠트는 감소될 것이나, 저장 탄성률은 특정한 실시예에 대해 요구된 것과 같이 오르거나 내리도록 변화될 수 있다. 통상의 기술자가 인식하는 것과 같이, 진동 댐핑 시스템을 생성하기 위해 물질을 혼합하는 것에는 상당한 융통성이 있다.
BNNT 매트의 점탄성 거동은 77K(액체 질소) 정도로 낮은 온도에서, 그리고 400K 정도로 높은 온도에서 관찰되었다. 게다가, BNNT 점탄성 거동은 BNNT에 대해 거의 절대온도 0에서 최대 온도까지 존재할 것으로 기대되며, 이것은 1900K의 영역에 있을 것으로 추정된다. 77K에서 400K까지 측정된 영역에서, 물질의 손실 탄젠트는 온도에 의해 최소한으로 영향을 받는다. 실험 결과는, BNNT 점탄성 진동 댐핑이 초전도 라디오 주파수(superconducting radio frequencies : SRF)에서, 예를 들면, 일반적으로 2K 또는 4K, 액화 천연 가스(LNG) 온도, 및 고온 터빈 엔진에서 겪는 온도의, 응용분야에 효과적인 것이 실험 결과에 나타난다.
일부 실시예에 있어서, 점탄성 강화 BNNT 물질은 구조체에서 감싸질 수 있어, BNNT 물질을, SRF, LNG, 및 가스 터빈 환경과 같은 환경으로부터 분리할 수 있다. 예를 들면, BNNT 물질은 BNNT 매트의 형태일 수 있으며, 진동 댐핑을 요구하는 응용분야는 용제 흐름(solvent flow)을 포함할 수 있다. 도 6은 맨드릴 칼럼(column)(62) 둘레에 형성되고 맨드릴 플레이트(63)에 의해 지지되는 실린더형 BNNT 매트(61)의 일 실시예를 나타낸다. 벨로우즈(64)는 BNNT 매트(61) 둘레에 배치되고, 맨드릴 플레이트(63) 및 탑 플레이트(65)에 연결된다. 벨로우즈(64)는 스테인리스 스틸의 용접된 벨로우즈일 수 있으나, 임의의 환경으로부터 BNNT 매트의 분리를 제공할 수 있는 다른 물질일 수도 있다. 맨드릴 칼럼(62)은 탑 플레이트(65)에 형성된 개구(66) 내에서 자유롭게 진동할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 진동 댐핑용 BNNT 매트는 복합 구조체에 통합될 수 있다. 예를 들면, 도 7은 플레이트(74) 상에 가스 가압의 진동 댐핑을 위해, 하우징(72 및 76)에 통합된 도 6으로부터의 실린더형 BNNT 매트(71)를 나타낸다. 플레이트(74)로부터의 진동은 슬라이딩 로드(73)와 플렉시블 벨로우즈(75)를 통해 실린더형 BNNT 매트(71)로 전달된다. 이러한 배열은, 예를 들면, SRF 및 LNG 냉각 시설에서 가스 진동을 제어할 때와 같이, 다양한 응용분야에서 이용될 수 있다. 도면에서 논의된 BNNT 매트는 예시일 뿐이다. 본 접근법은 광범위한 다양한 구성을 가능하게 할 수 있음은 인식되어야 한다. BNNT 매트의 손실 탄젠트 및 저장 탄성률 성능은, 합성 및 정제 공정에서 BNNT 물질의 품질을 최적화하고, 합성 및 공정 단계에서 물질을 정렬하며, 조립 단계에서 조립 공정을 제어함으로써, 특정한 실시예에서 최적화될 수 있다.
본 접근법의 실시예가 초기 BNNT 합성 공정에 상당히 의존할 수 있음을 업계에서의 통상의 기술자는 인식해야 한다. 특별한 합성 공정으로부터 기인하는 BNNT 물질은, 지름 및 길이 평균으로부터 불순물 함유에 걸치는, 다양한 파라미터를 가질 것이다. 이러한 파라미터는 다른 합성 공정에서 상당히 변화될 수 있다. 결국, 이러한 파라미터는 (예를 들면, 정제 단계, 압축 및 형상 등과 같은) 후속 합성 공정에 영향을 미칠 것이며, 진동 댐핑 구현을 위한 BNNT 물질을 준비하는데 적절할 수 있다. 여기에 기술된 예는 실증예로서 제공되며, 본 접근법의 분야를 한정하는 것으로서 이해되어서는 안된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 서술하기 위한 목적일 뿐이며, 본 접근법을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수형 "하나", "일", "상기"는, 문맥상 명확하게 달리 나타내지 않는 한, 복수형도 함께 포함하도록 의도되어진다. 본 명세서에서 사용될 때, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이란 용어는, 언급된 특징, 정수(integer), 단계, 작동, 요소 및/또는 성분의 존재를 구체화하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 성분, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것이 아님이 더 이해될 것이다.
본 접근법은 그 사상 및 본질적 특징을 벗어나지 않으면서 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 상기 개시된 실시예는 모든 측면에서 예시적인 것일 뿐 제한적인 것이 아닌 것으로 간주되어야 하며, 본 접근법의 범위는 전술한 설명에 의해서라기 보다는 본 출원의 청구범위에 의해 나타내어지며, 따라서 청구범위에 대한 균등물의 의미 및 범위에 이르는 모든 변경은 본 발명에 포괄되도록 의도된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 무수한 가능성이 있으며, 본 접근법의 범위가 본 명세서에 개시된 실시예에 의해 제한되지 않음을 인식해야 한다.

Claims (25)

  1. BNNT 분자가 서로 마찰하여 발생되는 점탄성 거동을 가지는 점탄성 강화(visco-elastically-enhanced) BNNT 물질을 포함하며, 상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, (a) 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지(nanocage), 및 h-BN 나노시트(nanosheet) 중 적어도 하나의 양을 감소시키도록 정제되는 BNNT 물질, (b) 동위원소 강화(isotopically-enhanced) BNNT 물질, 및 (c) 분산제에서 분산되고, 필터 멤브레인 상에 분리되며, 원하는 기하 구조로 형성되는 BNNT 물질 중 적어도 하나를 포함하고, 이로 인해 상기 점탄성이 강화되도록 구성되는 진동 댐퍼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지, 및 h-BN 나노시트 중 적어도 하나의 양을 감소시키도록 정제되는 BNNT 물질을 포함하는 진동 댐퍼.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, 동위원소 강화(isotopically-enhanced) BNNT 물질을 포함하는 진동 댐퍼.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 동위원소 강화 BNNT 물질은 10B 와 11B 중 적어도 하나의 강화 농도를 포함하는 진동 댐퍼.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, 압축 BNNT 물질을 포함하는 진동 댐퍼.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 압축 BNNT 물질은 유사 합성 BNNT 물질의 밀도보다 1 내지 3자릿수 더 큰 압축 밀도를 가지는 진동 댐퍼.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, BNNT 스레드(thread), BNNT 얀(yarn), BNNT 매트(mat), 및 BNNT 패브릭(fabric) 중 적어도 하나를 포함하는 진동 댐퍼.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, BNNT 스레드, BNNT 얀, BNNT 매트, 및 BNNT 패브릭 중 적어도 하나를 복수개 포함하는 진동 댐퍼.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, 복수의 적층 BNNT 매트를 포함하는 진동 댐퍼.
  10. 청구항 8에 있어서,
    BNNT 스레드, BNNT 얀, BNNT 매트, 및 BNNT 패브릭 중 적어도 하나의 복수개는 압축되는 진동 댐퍼.
  11. BNNT 분자가 서로 마찰하여 발생되는 점탄성 거동을 가지는 점탄성 강화 BNNT 물질을 가지는 진동 댐퍼 형성 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    a) 상기 BNNT 물질을 정제하는 것;
    b) 상기 BNNT 물질을 동위원소적으로 강화하는 것;
    c) 상기 BNNT 물질을 분산제에서 분산시키고, 분산된 상기 BNNT 물질을 필터 멤브레인 상에 분리하며, 원하는 기하 구조로 배치된 BNNT로부터 분산제를 증발시키는 것;
    중 적어도 하나를 통해 점탄성이 강화된 점탄성 강화 BNNT 물질을 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은 정제되며,
    상기 BNNT 물질을 정제하는 것은, 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지, 및 h-BN 나노시트 중 적어도 하나를 상기 BNNT 물질로부터 적어도 부분적으로 제거하는 것을 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    BNNT 버키페이퍼(buckypaper), BNNT 얀 및 BNNT 스레드 중 적어도 하나를 형성하는 것을 더 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은 동위원소적으로 강화되며, 동위원소적으로 강화된 BNNT 물질은 10B 와 11B의 존재를 강화하는 것을 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    진동 방향에 대해 BNNT 스트랜드의 정렬을 증가시키는 것; 및 진동 방향에 수직으로 BNNT 스트랜드의 정렬을 증가시키는 것 중 적어도 하나를 더 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 분산제는 알코올인 진동 댐퍼 형성 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    BNNT 스레드와 BNNT 얀 중 적어도 하나는 로프, 및 패브릭 중 적어도 하나로 만들어지는 진동 댐퍼 형성 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    BNNT 스레드와 BNNT 얀 중 적어도 하나를 압축하는 것을 더 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    복수의 BNNT 매트를 형성하는 것, 및 상기 복수의 BNNT 매트를 적층하는 것을 더 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    실린더형 BNNT 매트를 형성하기 위해 맨드릴(mandrill) 둘레에 상기 BNNT 얀을 감싸는 것을 더 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  21. 청구항 13에 있어서,
    BNNT 스레드와 BNNT 얀 중 적어도 하나를 BNNT 패브릭으로 짜는 것을 더 포함하는 진동 댐퍼 형성 방법.
  22. BNNT 분자가 서로 마찰하여 발생되는 점탄성 거동을 가지는 점탄성 강화 BNNT 물질을 함유하는 하우징을 포함하며, 상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, (a) 붕소 입자, a-BN 입자, h-BN 나노케이지(nanocage), 및 h-BN 나노시트(nanosheet) 중 적어도 하나의 양을 감소시키도록 정제되는 BNNT 물질, (b) 동위원소 강화(isotopically-enhanced) BNNT 물질, 및 (c) 분산제에서 분산되고, 필터 멤브레인 상에 분리되며, 원하는 기하 구조로 형성되는 BNNT 물질 중 적어도 하나를 포함하고, 이로 인해 상기 점탄성이 강화되도록 구성되는 진동 댐핑 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은, BNNT 버키페이퍼, 압축 BNNT 물질, BNTT 매트, BNNT 얀, 및 BNNT 스레드 중 적어도 하나를 더 포함하는 진동 댐핑 시스템.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은 77K로부터 400K까지 점탄성 거동을 보이는 진동 댐퍼.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 점탄성 강화 BNNT 물질은 적어도 2K로부터 1900K까지 점탄성 거동을 보이는 진동 댐퍼.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019113405A2 (en) * 2017-12-08 2019-06-13 Bnnt, Llc Free electron laser orbital debris removal system
WO2020090240A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 日立金属株式会社 窒化ホウ素ナノ物質の製造方法および窒化ホウ素ナノ物質、複合材料の製造方法および複合材料、ならびに窒化ホウ素ナノ物質の精製方法
DE112020000350T5 (de) * 2019-01-07 2021-09-23 Bnnt, Llc Optimierung einer Bornitrid-Nanoröhren-Vibrationsdämpfung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007291286A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Nissan Motor Co Ltd 防振用ゴム組成物及び自動車サスペンション部品用防振ゴム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007290908A (ja) 2006-04-25 2007-11-08 National Institute For Materials Science ナノチューブ単体から形成された長尺ファイバとその作製方法および作製装置
JP5774815B2 (ja) 2009-03-06 2015-09-09 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 除振部材およびその製造方法
JP5752128B2 (ja) * 2009-09-21 2015-07-22 ディーキン ユニバーシティ 製造方法
US8709538B1 (en) * 2009-09-29 2014-04-29 The Boeing Company Substantially aligned boron nitride nano-element arrays and methods for their use and preparation
US8734748B1 (en) * 2010-09-28 2014-05-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Purifying nanomaterials
US9233492B2 (en) * 2010-10-12 2016-01-12 Florida State University Research Foundation, Inc. Composite materials reinforced with carbon nanotube yarns
DE102011084089A1 (de) * 2011-10-06 2013-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-Radaufhängung mit einem hydraulischen Schwingungs-Dämpfer
US9776865B2 (en) 2013-11-01 2017-10-03 Bnnt, Llc Induction-coupled plasma synthesis of boron nitride nanotubes
JP6374096B2 (ja) * 2014-04-24 2018-08-15 ビイエヌエヌティ・エルエルシイ 連続的な窒化ホウ素ナノチューブ繊維
KR102515356B1 (ko) 2014-11-01 2023-03-30 비엔엔티 엘엘씨 Bnnt 합성을 위한 타겟 홀더, 다입사각 및 다영역 가열
KR102517816B1 (ko) 2014-12-17 2023-04-04 비엔엔티 엘엘씨 질화붕소 나노튜브 강화 전기 부품
WO2016186721A1 (en) 2015-05-21 2016-11-24 Bnnt, Llc Boron nitride nanotube synthesis via direct induction
KR102524467B1 (ko) 2016-11-29 2023-04-24 비엔엔티 엘엘씨 질화붕소 나노튜브의 정제

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007291286A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Nissan Motor Co Ltd 防振用ゴム組成物及び自動車サスペンション部品用防振ゴム

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