KR20100008934A - 폴리아닐린 표면처리를 이용한 전도성 실리카 나노튜브복합재의 제조방법 - Google Patents

폴리아닐린 표면처리를 이용한 전도성 실리카 나노튜브복합재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리카 나노 세공체 표면에 아닐린 단량체를 흡착시킨 후, 산화제를 가하여 합성한 폴리아닐린으로 표면처리한 전도성 실리카나노튜브를 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린 실리카나노튜브 복합재의 제조방법에 관한 것으로, 우수한 고체전도도와 열적 안정성을 가지며, 전자기파 차폐재료로써 내부 바닥재나 차단벽, 휴대폰, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 외장, 그리고 각종 전자용품의 전도성 첨가재로 사용될 수 있다. 정전기 흡수판, 방식도료와 레이다 흡수용 도료의 첨가제, 고분자 이차전지 음극 등과 같이 넓은 응용범위에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
폴리아닐린, 실리카 나노튜브, 전도성, 복합재

Description

폴리아닐린 표면처리를 이용한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법{Preparative method of conductive silica nano-tube composite by using in situ polymerization of aniline}
본 발명은 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리카 나노 세공체 표면에 아닐린 단량체를 흡착시킨 후, 산화제를 가하여 폴리아닐린을 합성함으로써 전도성 나노튜브를 제조하는 것을 특징으로 하며, 아닐린의 직접 중합에 의한 표면처리를 함으로써 폴리아닐린 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 나노 크기의 실리카 입자는 보통 주형을 이용하여 합성한다. 하드(Hard) 주형은 분자형 주형(C. Zollfrank, et al., Adv. Mater., 19, 984, 2007), 나노 물질이나 멤블레인에 기초한 합성을 포함하며, 소프트(soft) 주형은 계면중합, 방사선분해(radiolytic) 합성, 빠른 혼합반응, 소노케미컬 합성이 속하지만 보통은 나노섬유를 만드는데 사용된다.
전도성 고분자로 표면처리 된 실리카 나노튜브의 경우 나노튜브의 직경과 구조 치밀도가 전도도에 큰 영향을 주는 것으로 예상되며, 폴리아닐린 나노튜브의 경우, 나노튜브의 직경이 작을수록 전도도가 크게 증가하는 특성이 있다. 즉 나노튜브의 직경이 100 nm 이상에서는 대체로 2~3 S/cm으로 변화가 없으며, 80 nm에서 15 S/cm, 60 nm에서 67 S/cm, 그리고 20 nm에서는 크게 증가하여 132 S/cm를 보였다(M. Delvaux, et al., Synth, Met., 113, 275, 2000). 폴리아닐린은 주로 탄소나노튜브에 표면처리 되었고, 고체전도도는 최대 1.7 S/cm 정도로 낮은 수준이었다 (W. K. Maser, et al., Mat. Sci. Eng. C23, 87, 2003). 20nm의 나노실리카에 도핑된 폴리아닐린의 전도도는 훨씬 낮아 고체전도도는 최대 0.07 S/cm정도로 고체만의 전도도는 매우 낮다(X. Li., et al., J. Appl. Polym. Sci., 107, 403, 2008).
상기와 같은 특성을 갖는 폴리아닐린이 표면 처리된 실리카나노튜브는 그동안 하드(hard) 주형으로 제조되었으며, 에칭막(particle track etched membranes)(M. Delvaux, et al., Synth, Met., 113, 275, 2000), 폴리카보네이트 트랙 여과 막(B. Palys, et al., Electrochimica Acta, 51, 4115, 2006) 또는 알루미나 나노세공 막(B. H. Kim, et al., Synth. Met., 150, 279, 2005) 등이 사용되었으며, 이와 같이 하드(hard) 주형을 이용하여 폴리아닐린 나노튜브를 합성할 경우에는 특정 형상의 주형제작, 나노튜브 제조 후의 주형의 제거와 대량 생산의 어려움과 같은 문제점이 있었다. 또한 실리카 입자나 겔 형으로 제조되어 전도성입자 의 표면처리의 어려움과 낮은 전도 특성을 보였다.(J. Stejskal, et al., Langmuir, 19, 3013, 2003과 A. Riede, et al., Langmuir, 16, 6240, 2000)
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기존의 하드(hard) 주형에 의한 폴리아닐린 나노튜브의 제조방법과는 달리 소프트(soft) 주형인 자기조립형 주형을 이용하여 폴리아닐린으로 표면처리된 전도성 실리카 나노튜브를 제조함으로써, 주형 제조와 제거의 용이함과 대량생산과 같은 장점이 있고, 전도도 물성이 우수하여 전자기파 차폐용 재료, 방식방청 페인트 또는 레이다 흡수용 재료용 첨가제 등과 같이 그 넓은 응용범위에 적용될 수 있는 있도록 한 것을 특징으로 하는 폴리아닐린 표면처리를 이용한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 폴리아닐린으로 표면처리된 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법에 있어서,
실리카 나노튜브 복합재의 제조방법에 있어서,
자기조립형 주형(self-assembled mold)에 의하여 나노 세공체로 제조된 실리카 나노튜브 표면에 아닐린 단량체를 흡착시킨 후, 산화제를 가하여 직접 합성으로 폴리아닐린을 실리카 나노 표면에 부착함으로써, 전도성을 부여하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법을 과제 해결 수단으로 한다.
그리고 상기에서 자기조립형 주형은 2-아미노-N-도데실아세트아마이드 수용액을 사용하고, 상기에서 산화제는 암모니움 퍼옥시디설페이트 수용액, 암모니움 과산화염소산 수용액 또는 암모니움 과산화황산염 수용액 중에서 1종을 선택하여 사용한다.
상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 기존의 하드(hard) 주형에 의한 폴리아닐린 나노튜브의 제조방법과는 달리 소프트(soft) 주형인 자기조립형 주형을 이용하여 제조하므로 주형 제조와 제거의 용이성과 대량생산과 같은 장점이 있으며, 폴리아닐린으로 직접 표면 흡착된 실리카 나노튜브의 전도도 또한 실온에서 높은 고체전도도(약 3 S/cm)와 열안정성(약 550 ℃)을 보였다. 이러한 우수한 물성으로 인해 전자기파 차폐 재료로써 내부 바닥재나 차단벽, 휴대폰, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 외장 및 각종 전자용품의 전도성 첨가제로 사용될 수 있다. 그리고 정전기 흡수판, 방식도료와 레이다 흡수용 도료의 첨가제 등과 같이 그 응용범위가 넓을 것으로 기대된다.
이하, 상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 폴리아닐린을 이용하여 표면흡착된 전도성 실리카 나노튜브 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
그리고 본 발명에서 실리카 나노튜브 복합재의 제조를 위해 사용하는 자기조립형 주형은 소프트(soft) 주형으로 2-아미노-N-도데실아세트아마이드를 사용하며, 참고로 2-아미노-N-도데실아세트아마이드의 합성방법에 대해서는 본 발명자(한상철 등)가 대한민국 특허출원 제10-2008-0038509호로 이미 특허출원한바 있으며, 2-아미노-N-도데실아세트아마이드(화합물 4)의 구체적인 합성방법은 아래 반응식 1의 내용과 같다.
(반응식 1)
Figure 112008051456137-PAT00001
본 발명에서 자기조립형 주형을 이용한 폴리아닐린 나노튜브 복합재의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 실리카 나노튜브의 제조방법에 있어서,
자기조립형 주형(self-assembled mold)에 의하여 나노 세공체로 제조된 실리카 나노튜브 표면에 아닐린 단량체를 흡착시킨 후, 산화제를 가하여 직접 합성으로 폴리아닐린을 실리카 나노 표면에 부착함으로써, 전도성을 부여하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린이 표면 흡착된 전도성 실리카 나노튜브의 제조방법에 관한 것이다.
그리고 본 발명에 따른 폴리아닐린 합성은 도펀트(dopant)를 포함시키지 않고 폴리아닐린 중합반응을 유도하는 방법과, 또는 전도성 단량체와 복합체를 형성할 수 있도록 도펀트(dopant)를 포함시켜 폴리아닐린 중합반응을 유도하는 방법 중에서 선택하여 합성시킬 수 있다.
첨부된 도면을 중심으로 본 발명에 따른 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법을 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.
도 1은 2-아미노-N-도데실아세트아마이드를 소프트(soft) 주형의 타입인 자기조립형 주형으로 이용하여, 테트라에톡시오르소실란으로 만든 실리카 나노튜브에 아닐린 단량체를 흡착시켜 폴리아닐린으로 합성함으로써 표면 처리한 실리카 나노튜브를 만드는 제조공정을 도식화한 그림이다.
본 발명에서 자기조립형 주형으로 사용하는 2-아미노-N-도데실아세트아마이드는 상온에서 층상 결정을 만드는 경향이 있으므로, 2-아미노-N-도데실아세트아마이드 수용액은 마이크로파를 이용하여 가열한 후 급속냉각시켜 겔화를 유도하여 나노세공체를 형성시킨다. 즉, 2-아미노-N-도데실아세트아마이드 수용액을 마이크로파를 이용하여 80~100 ℃의 온도로 5~10 분간 가열하여 층상결정을 파괴시킨 후에 얼음물을 이용하여 1~3 ℃의 저온으로 급속 냉각시켜 겔화를 유도하면, 직경이 45~70 nm인 나노세공체가 형성된다.
상기에서 제조한 실리카 나노튜브 2.4 g을 200 mL 증류수에 넣고 초음파로 분산시킨 수용액에 아닐린 단량체를 0.4~0.6 mol을 첨가하여 1~2시간 동안 교반시켜 나노튜브 표면에 흡착시킨다. 그리고 산화제는 증류수 0.5 L에 대하여 0.2~0.3 mol을 첨가하여 용해시킨 후 0~25 ℃의 온도를 유지하면서 0.5~4 시간 동안 천천히 아닐린 단량체가 흡착된 실리카 나노세공체 수용액에 넣어 중합반응을 유도한다.
그리고 상기에서 중합된 폴리아닐린/실리카 나노튜브를 증류수와 에탄올로 수세한 다음 78~82 ℃의 온도를 유지하면서 24±1 시간 동안 건조시키면, 전도도가 3 S/cm인 폴리아닐린/실리카 나노튜브 약 3 g을 얻을 수 있다.
본 발명에서 아닐린 단량체는 실리카 나노튜브의 외부와 내부에서 중합되어 나노튜브의 형상을 따라 나노튜브 표면에 흡착되어 폴리아닐린이 합성된다. 이어서 200 mL의 1 M 염산수용액으로 도핑한다.
본 발명에서 사용하는 단량체는 아닐린 단량체뿐 아니라 다른 모든 전도성 단량체들이 가능하며, 아닐린과 그 유도체. 티오펜, 1,6-헵타디인과 그 유도체, 그리고 이들의 조합 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 전도성 고분자인 폴리아닐린와 복합체를 형성하는 도판트(dopant)로서, 파라-톨루엔술폰산, 캠포술폰산, 도데실벤젠술폰산, 황산, 염산, 염화리튬, 5불소화비소, 술폰산 유도체, 그리고 다른 양성자산으로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
특히, 본 발명에서 도핑을 위해 사용된 도판트인 염산은 폴리아닐린과 쉽게 착체를 형성할 수 있으며, 본 발명에서 사용하는 산화제는 아닐린의 산화반응을 유도하기 위한 것으로써, 산화제의 첨가량은 증류수 0.5 L에 대하여 0.2~0.3 mol을 첨가하여 용해시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다. 산화제의 첨가량이 증류수 0.5 L에 대하여 0.2 mol 미만이 될 경우에는 미반응 아닐린이 남아 있을 우려가 있고, 0.3 mol을 초과할 경우에는 과량의 산화제로 인하여 분자량의 감소와 부반응(가지 화)을 유도할 우려가 있다.
본 발명에서 사용가능한 산화제는 암모니움 퍼옥시디설페이트(APS, ammonium peroxydisulfate) 수용액, 암모니움 과산화염소산 수용액 또는 암모니움 과산화황산염 수용액 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기에서 열거한 산화제와 동등 이상의 물성을 갖는 산화제일 경우에는 모두 사용이 가능하다.
그리고 본 발명에서 폴리아닐린 중합반응의 온도는 0~25 ℃, 산화제 부가시간은 10분~4 시간인 것이 바람직하다. 반응온도가 0 ℃ 미만이 될 경우에는 낮은 온도로 인해 폴리아닐린이 충분히 합성되지 않을 우려가 있고, 반응온도가 25 ℃를 초과할 경우에는 폴리아닐린의 저분자량이나 가지화를 유도될 우려가 있다. 또한 산화제 부가시간은 10 분 미만일 경우에는 저분자량의 폴리아닐린이나 가지화가 유도할 우려가 있고, 4 시간을 초과할 경우에는 산화반응이 방해를 받아 낮은 수율과 저분자량을 유도할 우려가 있다.
상기의 과정을 거쳐 제조된 폴리아닐린이 표면흡착된 실리카 나노튜브 복합재는 기존의 하드(hard) 주형에 의한 실리카 나노튜브의 제조방법과는 달리 소프트(soft) 주형인 자기조립형 주형을 이용하여 제조된 실리카 나노튜브를 사용함에 따라 주형 제조 및 제거의 용이함과 대량생산의 장점이 있으며, 구조의 규칙성으로 인하여 전도성 고분자가 표면 흡착되었을 때 전도도 물성이 우수하여 전자기파 차 폐재료로 내부 바닥재나 차단벽, 휴대폰, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 외장, 그리고 각종 전자용품의 전도성 첨가제로 사용될 수 있다. 그리고 정전기 흡수판, 방식도료, 레이더 흡수용 도료의 첨가제 등과 같이 널리 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리아닐린 나노튜브입자를 전자현미경으로 배율별로 촬영하여 입자의 상태를 나타낸 사진, 도 2a는 본 발명에 따른 폴리아닐린이 표면 흡착된 실리카 나노튜브 복합재는 10,000배 확대한 전자현미경사진으로서 폴리아닐린이 표면 처리된 나노튜브가 관찰되었다. 도 2b에서 관찰된 본 발명의 폴리아닐린 나노튜브 복합재는 40,000배의 배율로 확대한 전자현미경의 사진으로 평균 직경이 56 nm이었고 두께는 약 7 nm이며, 이들의 평균전도도 3 S/cm이다. 이것은 본 발명 물질의 전도도는 약 20 nm 직경의 폴리아닐린으로 표면흡착된 실리카 나노입자의 전도도인 0.07 S/cm (X. li, et al., J. Appl. Polym. Sci., 107, 403, 2008)보다 높았으며, 역시 폴리아닐린으로 표면 흡착된 탄소나노튜브의 전도도 1.7 S/cm(W. K. Maser, et al., Mat. Sci. Eng. C23, 87, 2003)보다 더 큰 전도도를 보였다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리아닐린이 표면흡착된 실리카 나노튜브 입자들과폴리아닐린 입자의 열중량 분석 그림으로서 가열온도에 따라 열분해되고 남은 물질의 중량 퍼센트를 나타낸 그림이다. 폴리아닐린 단독 입자는 약 250 ℃에서 분해되기 시작했으며, 폴리아닐린이 표면흡착된 실리카 나노튜브는 300 ℃에서 폴리아닐 린이 분해되기 시작해서 650 ℃에서 완전히 분해되었고, 약 86 중량%의 실리카구조가 800℃까지 잔존했으며, 표면흡착된 폴리아닐린의 양은 13 중량%였다.
도 4는 본 발명에서 따른 폴리아닐린이 표면 흡착된 실리카 나노튜브 입자들의 적외선 분광기 그림 스펙트럼으로서 실리카 구조는 1000-~1300 cm-1에서 확인되었으며, 폴리아닐린의 벤젠 고리는 1500 cm-1, 실라놀의 OH는은 3500 3450 cm-1의 C-N와 1400-1800 cm-1의 C=C의 진동으로에서 확인되었다.
이하 본 발명에 따른 폴리아닐린이 표면 흡착되된 전도성 실리카 나노튜브의 제조방법을 하기의 실시 예를 통해 구체적으로 설명하면 다음의 실시 예와과 같으며, 본 발명은 하기의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니다.
실시 예 1
2-아미노-N-도데실아세트아마이드 주형으로 제조된 실리카 나노튜브 5 g을 증류수 200 mL에 넣어 5분간 마이크로파로 가열하여 완전히 녹이고, 다시 교반하여 분산시킨다. 소량의 증류수를 첨가한 후 초음파 세척기에서 다시 녹인다. 분산된 나노튜브 수용액에 아닐린 28 g(0.3 mol)을 첨가해서 2 ℃의 얼음물에서 1 시간 교반하여 나노튜브 표면에 흡착시킨 뒤, 산화제인 암모니움퍼옥시디술페이트 34 g(0.15 mol)을 증류수 100 mL에 녹인 후 30 분간 천천히 아닐린이 흡착된 실리카 나노튜브 수용액에 가하였다. 2 시간 동안 중합반응을 유도한 후, 여과하고 증류수와 에탄올로 수세한 후 80 ℃에서 24 시간 건조시켜서 약 5 g의 폴리아닐린/실리카 나노튜브를 얻었으며, 생성물의 전도도는 3 S/cm이고, 수율은 약 15%이었다.
실시 예 2
폴리아닐린의 중합방법은 상기 실시 예 1과 동일하며, 단 산화제인 암모니움퍼옥시디술페이트 22.8 g(0.1 mol)을 증류수 100 mL에 녹인 후, 30 분간 천천히 아닐린에 흡착된 나노세공체 수용액에 가하여, 상기 실시 예 1과 동일한 방법에 의해 약 5 g의 폴리아닐린/실리카 나노튜브를 얻었으며, 생성물의 전도도는 3 S/cm이고, 수율은 약 15%이었다.
실시 예 3
폴리아닐린의 중합방법은 상기 실시 예 1과 동일하며, 산화제 수용액을 4시간 동안 천천히 투입하여 약 5 g의 폴리아닐린/실리카 나노튜브를 얻었으며, 생성물의 전도도는 3 S/cm이고, 수율은 약 15%이었다.
실시 예 4
폴리아닐린의 중합방법은 상기 실시 예 2와 동일하며, 암모니움 과산화황산염 수용액 부가 시간은 4 시간이었고, 상기 실시예 1과 동일한 방법에 의해 약 5 g의 폴리아닐린 나노튜브를 얻었으며, 생성물의 전도도는 3 S/cm이고, 수율은 약 15%이었다.
실시 예 5
폴리아닐린의 중합방법은 상기 실시 예 1과 동일하며, 약 3 g의 폴리아닐린 나노튜브 생성물을 1 M HCl 1 몰 용액으로 30분간 담겨 도핑시켰다. 생성물의 전도도는 3 S/cm이고, 수율은 약 15%이었다.
이상에서 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 상기 실시 예 1 내지 5는 도 2a에 나타난 바와 같이 평균 직경이 56 nm이었고 두께는 약 7 nm이었으며, 이들의 평균전도도는 3 S/cm이었다. 이것은 상기에서 나타난 바와 같이 하드(hard) 주형인 알루미나 나노 세공막으로 만들어진 약 60 nm 직경의 폴리아닐린/탄소 나노튜브의 고체 전도도인 1.7 S/cm(W. K. Maser, et al., Mat. Sci. Eng. C23, 87, 2003)와 폴리아닐린/실리카 입자(20 nm)의 0.07 S/cm(X. li, et al., J. AppL. Polym. Sci., 107, 403, 2008) 보다 높은 전도도를 보였다.
본 발명은 상기 실시 예 1 내지 5에서 나타난 바와 같이 전도도의 물성이 우수하여 전자기파 차폐 재료로 내부 바닥재나 차단벽, 휴대폰, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 외장, 그리고 각종 전자용품의 전도성 첨가제로 사용될 수 있다. 정전기 흡수판, 방식도료와 레이더 흡수용 도료의 첨가제, 고분자 2차 전지 음극 등과 같이 널리 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하여 제조된 폴리아닐린이 표면 흡착된 실리카 나노튜브는 상기의 실시 예를 통해 그 물성의 우수성이 입증되었지만 본 발명은 상기의 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 실리카 나노튜브를 사용한 폴리아닐린으로 표면 흡착된 전도성 나노튜브의 제조공정을 나타낸 도식도이다.
도 2 a 및 도 2b는 본 발명에 따른 폴리아닐린/실리카 나노튜브 입자를 전자현미경으로 도 2a는 10,000배, 도 2b는 40,000배의 배율로 촬영하여 입자의 상태를 나타낸 사진들이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리아닐린과 폴리아닐린/실리카 나노튜브 입자의 열중량 분석 그림이다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리아닐린/실리카 나노튜브입자들의 적외선(Infrared) 스펙트럼분광기 그림에 관한 것이다.

Claims (10)

  1. 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법에 있어서,
    자기조립형 주형(self-assembled mold)에 의하여 나노 세공체로 제조된 실리카 나노튜브 표면에 아닐린 단량체를 흡착시킨 후, 산화제를 가하여 직접 합성으로 폴리아닐린을 실리카 나노 표면에 부착함으로써, 전도성을 부여하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자기조립형 주형은 2-아미노-N-도데실아세트아마이드 수용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 산화제는 암모니움 퍼옥시디설페이트 수용액, 암모니움 과산화염소산 수용액 또는 암모니움 과산화황산염 수용액 중에서 1종을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재 의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리아닐린 합성은 도펀트(dopant)를 포함시키지 않고 폴리아닐린 중합반응을 유도하는 방법과, 또는 전도성 단량체와 복합체를 형성할 수 있도록 도펀트(dopant)를 포함시켜 폴리아닐린 중합반응을 유도하는 방법 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 자기조립형 주형인 2-아미노-N-도데실아세트아마이드 수용액은 마이크로파를 이용하여 가열한 후 얼음물을 사용하여 2 ℃로 급속 냉각시켜 겔화를 유도하여 나노세공체를 형성시킨 뒤 테트라에톡시오르소실리케이트(tetraethoxyorthosiLicate, TEOS)로 실리카화한 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 도펀트(dopant)는 파라-톨루엔술폰산, 캠포술폰산, 도데실벤젠술폰산, 황산, 염산, 염화리튬, 5불소화비소, 술폰산 유도체, 그리고 다른 양성자산으로 이루어진 군에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 2-아미노-N-도데실아세트아마이드 수용액은 증류수 1 L에 대하여 40~60 mmol을 첨가하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 아닐린 단량체는 0.4~0.6 mol을 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재의 제조방법.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 산화제는 증류수 0.5 L에 대하여 0.2~0.3 mol을 첨가하여 용해시키는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복 합재의 제조방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 10의 방법에 의해 전도성이 부여되도록 제조되어진 것을 특징으로 하는 폴리아닐린을 이용하여 표면처리한 전도성 실리카 나노튜브 복합재.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394823B1 (ko) * 2010-06-04 2014-05-30 주식회사 엘지화학 고전기전도성 및 고분산성 탄소 나노 구조체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고분자 복합체
US8992809B2 (en) 2010-09-15 2015-03-31 Jeld-Wen, Inc. Anti-bonding coatings for inhibiting material adhesion to equipment in thin layer fiber composite manufacturing
KR20160124399A (ko) * 2015-04-16 2016-10-27 포항공과대학교 산학협력단 고전도성 2차원 폴리아닐린 나노시트 및 그 제조 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1268543C (zh) 2004-05-11 2006-08-09 湖南大学 水热法制备自组生长的硅纳米管及硅纳米线的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394823B1 (ko) * 2010-06-04 2014-05-30 주식회사 엘지화학 고전기전도성 및 고분산성 탄소 나노 구조체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고분자 복합체
US8992809B2 (en) 2010-09-15 2015-03-31 Jeld-Wen, Inc. Anti-bonding coatings for inhibiting material adhesion to equipment in thin layer fiber composite manufacturing
US9186812B2 (en) 2010-09-15 2015-11-17 Jeld-Wen, Inc. Fiber composite manufacturing system with anti-bonding coatings
US9999988B2 (en) 2010-09-15 2018-06-19 Jeld-Wen, Inc. Formed fiber composite sheet with improved edge detail and anti-bonding coatings for manufacturing fiber composite sheets
KR20160124399A (ko) * 2015-04-16 2016-10-27 포항공과대학교 산학협력단 고전도성 2차원 폴리아닐린 나노시트 및 그 제조 방법

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