KR20110018024A - 탄소나노물질-고분자 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

탄소나노물질-고분자 복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

탄소나노물질-고분자 복합체 및 이의 제조방법을 제공한다. 상기 탄소나노물질-고분자 복합체는 고분자 매트릭스를 구비한다. 상기 고분자 매트릭스 내에 탄소나노물질 상에 고분자 나노입자가 도입된 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체가 위치한다. 고분자 나노입자를 탄소나노물질 상에 도입한 후 이를 고분자 매트릭스 내에 분산시킴에 따라, 고분자 나노입자로 인해 탄소나노물질과 고분자 매트릭스 사이의 융화성(compatibility)이 향상될 수 있다. 그 결과, 탄소나노물질이 고분자 매트릭스 내에서 잘 분산될 수 있고 또한 미세 상분리가 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 탄소나노물질-고분자 복합체의 전기적 특성 및 기계적 특성이 향상될 수 있다.

Description

탄소나노물질-고분자 복합체 및 이의 제조방법 {Nanocarbon-polymer composites and method for preparing the same}
본 발명은 고분자 복합체에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 탄소나노물질-고분자 복합체에 관한 것이다.
탄소나노물질-고분자 복합체 중 현재 개발이 활발하게 진행되고 있는 카본나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)- 고분자 복합체는 CNT의 넓은 표면적으로 인해 고분자와의 큰 접촉력을 가질 수 있어 경량이면서도 고강도를 나타낼 수 있고, 이와 더불어서 CNT의 전기전도성으로 인해 전도성을 가질 수 있다. 상기 경량이면서도 고강도의 특성으로 인해 상기 CNT 충전 고분자 복합체는 스포츠 용품, 자동차, 군수장비, 항공기 등에 적용될 수 있으며, 상기 전도성 특성으로 인해 정전기 방전 재료, 전자파 차폐 재료로 사용될 수 있다.
그러나, 탄소나노물질은 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 응집되기 쉽다. 따라서, 탄소나노물질-고분자 복합체를 제조함에 있어, 고분자 내에서 탄소나노물질을 균일하게 분산시키는 것이 중요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄소나노물질이 효율적으로 분산된 탄소나노물질-고분자 복합체 및 이의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 탄소나노물질-고분자 복합체를 제공한다. 상기 탄소나노물질-고분자 복합체는 고분자 매트릭스를 구비한다. 상기 고분자 매트릭스 내에 탄소나노물질 상에 고분자 나노입자가 도입된 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체가 위치한다.
상기 탄소나노물질은 그라핀 플레이크 또는 탄소나노튜브일 수 있다. 일 예로서, 상기 탄소나노물질은 1 내지 수십개의 그라핀층을 갖는 그라핀 플레이크일 수 있다. 상기 그라핀 플레이크는 1 내지 10개의 그라핀층을 갖는 그라핀 플레이크일 수 있다.
상기 고분자 나노입자와 상기 고분자 매트릭스는 동일한 고분자로 이루어질 수 있다.
상기 고분자 나노입자는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리 비닐 벤질 클로라이드(poly(vinyl benzyl chloride)), 폴리 비닐 클로라이드(poly(vinyl chloride)), 폴리 비닐 아세테이트(poly(vinyl acetate)), 폴리 아크릴아미드(poly(acrylamide)), 폴리 아크릴로니트릴(ploy(acrylonitrile)), 폴리 아크릴산(poly(acrylic acid)), 폴리 메타크릴레이트(poly(methacrylates)), 폴리 메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate)), 폴리 부틸 메타크릴레이트(poly(butyl methacrylate)), 폴리 라우릴 메타크릴레이트(poly(lauryl methacrylate)), 폴리 도데실 메타크릴레이트(poly(dodecyl methacrylate)), 및 폴리 스테아릴 메타크릴레이트(poly(stearyl methacrylate))로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다.
상기 탄소나노물질-고분자 복합체는 필름 형태를 가질 수 있다. 상기 탄소나노물질-고분자 복합체는 수십 Ω/sq. ~ 수십 ㏁/sq.의 면저항을 가질 수 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법을 제공한다. 먼저, 탄소나노물질 상에 고분자 나노입자를 도입하여 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 형성한다. 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 고분자 매트릭스 내에 투입하여 탄소나노물질-고분자 복합체를 형성한다.
탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 형성하는 것은 친수성 용매, 계면활성제 및 탄소나노물질을 구비하는 탄소나노물질 분산액을 준비하고, 상기 탄소나노물질 분산액 내에 유기 단량체와 중합 개시제를 각각 투입한 후 분산시켜 탄소나노물질-유기 단량체 분산액을 형성한 후, 상기 탄소나노물질-유기 단량체 분산액 내의 유기 단량체를 중합시켜 상기 탄소나노물질의 표면 상에 고분자 나노입자를 형성하여 수행할 수 있다.
상기 탄소나노물질은 그라핀 플레이크 또는 탄소나노튜브일 수 있다. 상기 탄소나노물질은 그라핀 플레이크이고, 상기 그라핀 플레이크는 팽창 흑연을 열처리하여 준비할 수 있다. 상기 팽창 흑연을 열처리하는 것은 700 내지 1500℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 팽창 흑연을 열처리하는 것은 900 내지 1100℃의 온도 에서 수행할 수 있다.
상기 유기 단량체는 상기 고분자 매트릭스를 이루는 고분자의 단량체일 수 있다. 상기 유기 단량체는 스티렌(styrene), 이소프렌(isoprene), 비닐 벤질 클로라이드(vinyl benzyl chloride, VBC), 비닐 클로라이드(vinyl chloride), 비닐 아세테이트(vinyl acetate), 아크릴아미드(acrylamide), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴레이트(methacrylates), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 라우릴 메타크릴레이트(lauryl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 및 스테아릴 메타크릴레이트(stearyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다. 바람직하게는 상기 유기 단량체는 스티렌(styrene)일 수 있다.
상기 계면활성제는 SDS(sodium dodecyl sulfate), SLS(sodium lauryl sulfate), NaDDBS(sodium dodecylbenzene sulfonate), CTAB(cetyltrimethyl ammonium bromide), ODPB(octadecylpyridinium bromide), 폴리(에틸렌 옥사이드) 유도체(poly(ethylene oxide) derivatives), NP-40(nonylphenol polyethoxylate), PVOH(polyvinyl alcohol), 및 터지톨(tergitol)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다.
상기 중합 개시제는 AIBN(azobisisobutyronitrile), LPO(lauroyl peroxide), CUPO(cumyl peroxide), BPO(benzoyl peroxide), NaPS(sodium persulfate)/KPS (potassium persulfate), 및 V50(2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride) 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다.
본 발명에 따르면, 고분자 나노입자를 탄소나노물질 상에 도입한 후 이를 고분자 매트릭스 내에 분산시킴에 따라, 고분자 나노입자로 인해 탄소나노물질과 고분자 매트릭스 사이의 융화성(compatibility)이 향상될 수 있다. 그 결과, 탄소나노물질이 고분자 매트릭스 내에서 잘 분산될 수 있고 또한 미세 상분리가 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 탄소나노물질-고분자 복합체의 전기적 특성 및 기계적 특성이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노물질-고분자 복합체의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 탄소나노물질(10)을 준비한다(S100).
상기 탄소나노물질(10)은 그라핀 플레이크 또는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)일 수 있다. 상기 CNT는 SWCNT(Single-Walled Carbon Nanotube) 또는 MWCNT(Multi-Walled Carbon Nanotube)일 수 있다. 상기 그라핀 플레이크는 1 내지 수십의 그라핀층들을 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 그라핀 플레이크는 1 내지 10의 그라핀층들을 가질 수 있다. 그라핀은 CNT에 비해 표면적이 더 넓으며 전기전도성이 더 우수한 것을 고려하면, 상기 탄소나노물질(10)은 그라핀 플레이크일 수 있다.
상기 탄소나노물질(10)이 그라핀 플레이크인 경우, 상기 그라핀 플레이크는 팽창 흑연(expanded graphite)을 열처리하여 준비할 수 있다. 팽창 흑연은 일반적으로 결정질 흑연을 산처리한 후 가열하여 초기 부피의 100∼700%로 팽창된 것을 의미한다. 상기 팽창 흑연을 열처리하는 것은 0.01 ~ 1.00 torr 정도의 저압조건 및 700 ~ 1500℃의 온도조건에서 수행할 수 있다. 상기 열처리 온도는 900 내지 1100℃일 수 있다.
한편, 반응기(1) 내에 친수성 용매(20) 및 계면활성제(30)를 넣고 교반하여 액상 혼합물을 준비한다. 상기 액상 혼합물 내에 상기 탄소나노물질(10)을 투입하여 탄소나노물질 혼합액을 준비한다(S110). 상기 탄소나노물질(10)을 투입하기 전에 상기 액상 혼합물 내에 소수성 용매를 더 넣을 수 있다. 본 과정은 실온에서 진행할 수 있다.
상기 친수성 용매(20)는 탈이온수 일 수 있다.
상기 계면활성제(30)는 그의 분자 내에 친수성 부분(30b)와 소수성 부분(30a)을 구비하는 것으로, SDS(sodium dodecyl sulfate), SLS(sodium lauryl sulfate), NaDDBS(sodium dodecylbenzene sulfonate), CTAB(cetyltrimethyl ammonium bromide), ODPB(octadecylpyridinium bromide), 폴리(에틸렌 옥사이드) 유도체(poly(ethylene oxide) derivatives), NP-40(nonylphenol polyethoxylate), PVOH(polyvinyl alcohol), 및 터지톨(tergitol)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다.
상기 소수성 용매는 펜탄올, 헥사데칸(hexadecane), 도데실 알코올(dodecyl alcohol), 세틸 알코올(cetyl alcohol), 트리톤 X-100(Triton X-100)을 함유할 수 있다.
상기 탄소나노물질 혼합액을 분산시켜 탄소나노물질 분산액을 준비한다(S120). 이 때, 상기 계면활성제(30)의 소수성 부분(30a)은 상기 탄소나노물질(10)의 표면 상에 위치하고, 상기 계면활성제(30)의 친수성 부분(30b)은 상기 친수성 용매(20) 방향으로 위치하여 상기 탄소나노물질(10)이 상기 친수성 용매(20) 내에 분산될 수 있게 한다. 본 과정은 실온에서 진행할 수 있다.
이 후, 상기 탄소나노물질 분산액 내에 유기 단량체와 중합 개시제를 각각 투입한 후, 분산시켜 탄소나노물질-유기 단량체 분산액을 형성한다(S130). 이 때, 상기 유기 단량체와 상기 중합 개시제는 소수성으로 상기 계면활성제에 의해 상기 친수성 용매(20) 내에서 미세한 드랍렛(40)를 형성한다. 본 과정은 상기 유기 단량체의 중합이 일어나지 않을 수 있는 온도 예를 들어, O ℃에서 수행할 수 있다.
상기 유기 단량체는 스티렌(styrene), 이소프렌(isoprene), 비닐 벤질 클로 라이드(vinyl benzyl chloride, VBC), 비닐 클로라이드(vinyl chloride), 비닐 아세테이트(vinyl acetate), 아크릴아미드(acrylamide), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴레이트(methacrylates), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 라우릴 메타크릴레이트(lauryl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 및 스테아릴 메타크릴레이트(stearyl methacrylate) 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다. 상기 유기 단량체는 단일 이중결합이 번갈아 나오는 형태인 컨주게이트 시스템(conjugate system)인 것이 바람직하다.
상기 중합 개시제는 AIBN(azobisisobutyronitrile), LPO(lauroyl peroxide), CUPO(cumyl peroxide), BPO(benzoyl peroxide), NaPS(sodium persulfate)/KPS (potassium persulfate), 및 V50(2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질일 수 있다.
이 후, 상기 탄소나노물질-유기 단량체 분산액 내의 유기 단량체를 중합시켜 상기 탄소나노물질(10)의 표면 상에 고분자 나노입자(45)를 형성한다(S140). 그 결과, 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체가 형성된다. 본 과정은 상기 유기 단량체의 중합이 가능한 온도에서 수행할 수 있다. 즉, 상기 탄소나노 물질-유기 단량체 분산액을 가열함으로써 상기 유기 단량체를 중합시킬 수 있다.
이 과정에서 상기 탄소나노물질-유기 단량체 분산액 내에서 중합이 시작된 드랍렛 즉, 초기 고분자 드랍렛(40', juvenile polymer droplet)과 그라핀 플레이크(10)는 친수성 용매(20) 내에서 브라운 운동을 하면서 서로 충돌한다. 이러한 충돌과정에서 상기 그라핀 플레이크(10)의 표면 상에 초기 고분자 드랍렛(40')을 고정시키는 사이트가 생성될 수 있다. 이러한 초기 고분자 드랍렛(40')과 그라핀 플레이크(10) 사이의 결합은, 상기 초기 고분자 드랍렛(40') 내의 고분자가 방향족기 또는 이중결합을 갖는 경우에 π-π 스택킹에 의해 더 용이하게 일어날 수 있다.
이 후, 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 고분자 매트릭스(50) 내에 투입하여 탄소나노물질-고분자 복합체를 형성한다(S150). 상기 고분자 매트릭스(50)을 구성하는 고분자의 단량체는 상기 유기 단량체와 동일한 것일 수 있다. 다시 말해서, 상기 고분자 나노입자(45)와 상기 고분자 매트릭스(50)는 동일한 고분자로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 매트릭스(50)는 고분자 비드를 녹여서 준비할 수 있다.
이 후, 상기 탄소나노물질-고분자 복합체를 베이스 기판 상에 캐스팅법과 같은 습식 코팅법을 사용하여 코팅한 후, 베이스 기판으로부터 분리하여 프리 스탠딩 필름을 제조할 수도 있다.
이와 같이, 고분자 나노입자를 탄소나노물질 상에 도입한 후 이를 고분자 매트릭스 내에 분산시킴에 따라, 고분자 나노입자로 인해 탄소나노물질과 고분자 매트릭스 사이의 융화성(compatibility)이 향상될 수 있다. 그 결과, 탄소나노물질 이 고분자 매트릭스 내에서 잘 분산될 수 있고 또한 미세 상분리가 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 탄소나노물질-고분자 복합체의 전기적 특성 및 기계적 특성이 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예 1 : 그라핀 플레이크 제조
<제조예 1-1>
99.9% 이상의 순도를 갖는 팽창 흑연 50mg을 뚜껑이 있는 알루미나 보트(boat)에 넣어 챔버 내에 투입하였다. 상기 챔버에 연결된 로터리 펌프(rotary pump)를 사용하여 상기 챔버 내의 압력을 0.01Torr 이하로 낮추었다. 텅스텐 램프 히터와 프로그램 가능한 히터 컨트롤러를 사용하여 800℃/min의 램핑율(ramping rate)과 700℃의 목표 온도를 셋팅한 후, 상기 목표 온도에서 상기 팽창 흑연을 2분 동안 열처리하여 그라핀 플레이크를 얻었다. 이 후, 챔버 내 온도를 실온으로 냉각한 후 상기 그라핀 플레이크를 언로드하였다.
<제조예 1-2>
팽창 흑연을 800℃에서 열처리 한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 동일한 방 법을 사용하여 그라핀 플레이크를 제조하였다.
<제조예 1-3>
팽창 흑연을 900℃에서 열처리 한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 동일한 방법을 사용하여 그라핀 플레이크를 제조하였다.
<제조예 1-4>
팽창 흑연을 1000℃에서 열처리 한 것을 제외하고는 그라핀 제조예 1-1과 동일한 방법을 사용하여 그라핀 플레이크를 제조하였다.
제조예들 1-1 내지 1-4에 따른 그라핀 플레이크들과 팽창 흑연을 SEM(scanning electron microscope)과 TEM(transmission electron microscopy)을 사용하여 관찰하였다. SEM은 JEOL사의 모델명이 JSM6700F인 FESEM(field emission transmission electron microscopy)를 사용하였으며, TEM은 JEOL사의 모델명이 JEOL 300 kV인 HRTEM (high resolution transmission electron microscopy)를 사용하였다. TEM을 사용하여 시료를 관찰함에 있어서, 시료를 메탄올에 분산시킨 후 구리 그리드 상에 드랍 코팅시킨 후 TEM 장비 내에 로딩하였다.
도 2a는 팽창 흑연과 제조예 1-4를 통해 준비된 그라핀 플레이크를 촬영한 사진이다.
도 2a를 참조하면, 팽창 흑연을 1000℃에서 열처리하여 제조된 그라핀 플레이크(GF)의 벌크 부피는 팽창 흑연 파우더(EG)의 벌크 부피에 비해 매우 큰 것을 알 수 있다. 이 외에도, 팽창 흑연을 열처리하는 온도가 700℃ (제조예 1-1), 800℃ (제조예 1-2), 900℃ (제조예 1-3), 1000℃(제조예 1-4)로 높아짐에 따라, 그들 각각에서 얻어진 그라핀 플레이크들의 벌크 부피는 점차로 증가하였다.
도 2b는 팽창 흑연을 촬영한 SEM 사진이고, 도 2c 및 도 2d는 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크를 촬영한 SEM 사진들이고, 도 2e 및 도 2f는 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크를 촬영한 SEM 사진들이다.
도 2b를 참조하면, 팽창 흑연은 수백개의 단위 그라핀들이 적층되되 그들 사이의 간격이 순수 흑연에 비해 팽창된 구조를 나타냄을 알 수 있다. 그러나, 도 2c, 도 2d, 도 2e 및 도 2f를 참조하면, 그라핀 플레이크는 하나 (도 2e) 또는 두 개 (도 2f)의 그라핀층을 가지며, 마치 종이처럼 접혀 있고(도 2c), 에지 부분 또한 접혀 있는 것(도 2d)을 알 수 있었다.
이 외에도, 팽창 흑연을 열처리하는 온도가 700℃ (제조예 1-1) 또는 800℃ (제조예 1-2)인 경우 얻어진 그라핀 플레이크들은 수십 개, 구체적으로 최대 35개의 그라핀층들을 구비하였다. 그러나, 팽창 흑연을 열처리하는 온도가 900℃ (제조예 1-3) 또는 1000℃(제조예 1-4)인 경우 얻어진 그라핀 플레이크들은 단일층의 그라핀 또는 2~10개의 그라핀층들을 구비하였다.
이러한 결과로부터 팽창 흑연 내에서 반데르발스힘(van der waals force)에 의해 수백층의 적층구조를 유지하던 그라핀층들은 700℃ 이상의 열처리에 의해 수 내지 수십층의 그라핀들을 구비하는 그라핀 플레이크들로 분리될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 약 1000℃의 열처리에 의해 팽창 흑연은 1개 또는 2개의 그라핀층을 구비하는 그라핀 플레이크들로 분리될 수 있음을 알 수 있다.
제조예 2: 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체 제조
<제조예 2-1>
직경 13mm의 교체 가능한 팁을 갖는 표준 알루미늄 혼(horn)과 온도 콘트롤러를 갖는 초음파 조사 장치(ultrasonic irradiation device)인 Sonomaster사 모델 번호 ULH-700S의 프로브(probe) 출력 에너지를 300W로 설정하였다. 비커 내에 탈이온수 200ml, 펜탄올 4.5ml, 및 SDS 0.5gm 을 넣었다. 여기에 제조예 1-4를 통해 얻어진 그라핀 플레이크 약 0.15 gm 투입한 후, 1시간 동안 초음파 처리하여 그라핀 플레이크를 분산시켜 그라핀 분산액을 형성하였다.
그 후, 콘덴서, 적하 깔대기(dropping funnel), 스터러(stirrer) 및 질소 유입구가 설치된 500ml의 4구 유리 반응기 내에 상기 그라핀 분산액을 넣은 후, 상기 반응기를 얼음 배쓰(ice bath) 내에 위치시켰다. 그 후, 유기 단량체인 스티렌 5mg과 중합 개시제인 AIBN 0.05mg을 적하 깔대기를 사용하여 상기 반응기 내에 각각 투입하였다. 이 후, 질소 유입구를 통해 질소 개스를 버블링시켜 무산소 질소(oxygen-free nitrogen) 분위기를 20분 동안 유지하면서 상기 반응기 내의 산소를 제거하였다. 그 후, 상기 혼합물을 0℃에서 4시간 동안 초음파 처리하여 균질한 그라핀-스티렌 분산액을 얻었다. 그 후, 상기 반응기를 오일 배쓰(oil bath) 내로 이동시킨 후, 상기 오일 배쓰의 온도를 85℃로 올려 4시간 동안 상기 반응기 내에서 중합이 일어나도록 방치하였다. 상기 중합 과정에서 상기 반응기 내부는 비활성 질소 분위기로 유지되었다.
중합 후에, 회색의 에멀젼(emulsion)을 메탄올과 물로 3번 세척하여 잔량의 펜탄올, SDS, 스티렌, 및 AIBN을 씻어낸 후, 60℃의 진공에서 24시간 동안 말려 그라핀이 3wt%로 함유된 그라핀-폴리스티렌 나노 입자 복합체를 얻었다.
<제조예 2-2>
제조예 1-4를 통해 얻어진 그라핀 플레이크 250mg을 사용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀이 5wt%로 함유된 그라핀-폴리스티렌 나노 입자 복합체를 얻었다.
<제조예 2-3>
제조예 1-4를 통해 얻어진 그라핀 플레이크 500mg을 사용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀이 10wt%로 함유된 그라핀-폴리스티렌 나노 입자 복합체를 얻었다.
<제조예 2-4>
제조예 1-4를 통해 얻어진 그라핀 플레이크 750mg을 사용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀이 15wt%로 함유된 그라핀-폴리스티렌 나노 입자 복합체를 얻었다.
<제조예 2-5>
제조예 1-4를 통해 얻어진 그라핀 플레이크 1000mg을 사용한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀이 20wt%로 함유된 그라핀-폴리스티렌 나노 입자 복합체를 얻었다.
<비교예 1>
그라핀 플레이크를 사용하지 않은 상태에서 제조예 2-1에 따른 방법과 동일한 방법을 진행하여 순수한 폴리스티렌 나노 입자를 얻었다.
제조예 2-1에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체를 SEM(scanning electron microscope)과 TEM(transmission electron microscopy)을 사용하여 관찰하였다. SEM은 JEOL사의 모델명이 JSM6700F인 FESEM(field emission transmission electron microscopy)를 사용하였으며, TEM은 JEOL사의 모델명이 JEOL 300 kV인 HRTEM (high resolution transmission electron microscopy)를 사용하였다. TEM을 사용하여 시료를 관찰함에 있어서, 시료를 메탄올에 분산시킨 후 구리 그리드 상에 드랍 코팅시킨 후 TEM 장비 내에 로딩하였다.
도 3a 내지 도 3c는 제조예 2-1에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체를 해상도를 달리하여 촬영한 SEM 사진들이고, 도 3d 내지 도 3f는 제조예 2-1에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체를 해상도를 달리하여 촬영한 TEM 사진들이다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체는 그라핀 플레이크와 이들의 상부면과 하부면 상에 불규칙하게 위치한 폴리스티렌 나노입자들을 구비함을 알 수 있다. 상기 그라핀 플레이크는 매우 얇고, 불규칙하게 뭉쳐졌으며, 약 5 내지 10um의 크기를 갖고 있었다.
또한 상기 SEM을 사용한 촬영과정에서 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체의 차징(charging)이 없었는데, 이는 상기 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체가 전도성을 갖는 것을 의미한다.
제조예 2-1에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체, 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크, 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나노입자를 FTIR(Fourier transform infrared spectrometer)과 라만 광학계(Raman spectroscopy)을 사용하여 관찰하였다. FTIR은 Nicolet사의 모델명 IR 200을 사용하였으며, 라만 광학계는 여기 광 소스로서 640nm의 Ar 이온 레이저를 채용한 Renishaw사의 모델명이 Invia Basic인 마이크로 라만 광학계를 사용하였다.
도 4a는 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체, 그라핀 플레이크, 및 순수 폴리스티렌 나노 입자의 FTIR 스펙트럼들을 나타낸 그래프이다.
도 4a를 참조하면, 그라핀 플레이크(GF)는 아무런 피크를 나타내지 않았다. 반면, 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(G/PSNP)와 순수 폴리 스티렌 나노 입 자(PSNP)는 지방족 C-H 스트레칭, 방향족 C-H 스트레칭, 지방족 CH2, 및 폴리스티렌의 서로 다른 형태에 기인하는 진동 모드를 각각 나타내는 2820-2967cm-1 근처, 2994-3043cm-1 근처, 1500cm-1 근처, 및 700-1400cm-1 근처의 피크들을 나타내었다. 이는 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체의 나노입자는 폴리스티렌임을 의미한다. 한편, 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체는 3036 cm-1 근처에서 새로운 피크를 나타내는데, 이는 방향족 고리의 C-H 스트레칭에 기인한다고 할 수 있다.
정리하면, 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP)와 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(G/PSNP)은 피크 세기를 제외하고는 피크 위치에 있어서 크게 다른 점이 없다. 이는 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP)와 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(G/PSNP) 내의 폴리스티렌 나노입자는 같은 구조적 특성을 갖는 것을 의미한다. 이로부터, 그라핀 플레이크 표면에 고정된 폴리스티렌 나노입자의 내부 구조는 변형되지 않음을 알 수 있다. 그러나, 그라핀 플레이크 표면은 구조적으로 변형되었을 수 있다.
도 4b는 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체와 그라핀 플레이크의 라만 스펙트럼들을 나타낸 그래프이다. 라만 스펙트럼은 탄소 결정 구조의 정렬도를 파악하는데 효과적이며, 일반적인 그라핀은 라만 스펙트럼에서 G 밴드(~1580 cm-1)와 2D 밴드(~2670 cm-1)를 나타낸다.
도 4b를 참조하면, 그라핀 플레이크(GF)와 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합 체(G/PSNP)의 2D 밴드는 일반적인 그라핀의 2D 밴드에 비해 넓어졌다. 이는 그라핀 플레이크(GF)와 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(G/PSNP) 내의 그라핀에 결정 결함이 있는 것으로 볼 수 있다. 한편, 그라핀 플레이크(GF)와는 달리 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(G/PSNP)는 1354 cm-1의 D 밴드를 나타낸다. 이는 폴리스티렌 나노입자가 그라핀 상에 도입될 때 그라핀의 π 본드가 열리면서 폴리스티렌 나노입자와 공유 결합함에 기인하는 것으로 파악되었다. 또한, 그라핀 플레이크(GF)에 비해 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(G/PSNP)의 I(D)/I(G) 값은 크게 증가하였는데, 이는 그라핀이 도핑된 것을 의미한다.
제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들, 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크, 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나노입자를 열천칭(thermobalance) TGA 2050을 사용하여 시차열중량분석하였고, 또한 열분석기(thermal analyzer) DSC 2920을 사용하여 동적 DSC(dynamic differential scanning calorimetry) 분석을 실시하였다. 시차열중량분석시에는 연속적으로 질소를 유동시키면서 실온에서 800℃까지 10℃/min의 속도로 온도를 상승시켰으며, 동적 DSC 분석시에는 연속적으로 질소를 유동시키면서 5℃/min의 속도로 온도를 상승시켰다.
도 5a는 제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들, 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크, 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나 노입자의 온도에 따른 중량손실을 나타낸 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 그라핀 플레이크(GF)는 350℃ 미만에서 초기 8%의 중량 손실을 나타내었는데, 이는 시료 내의 비정질 탄소의 산화에 따른 것이다. 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP)는 380℃에서 분해되기 시작하여 401℃에서 완전히 분해되었다. 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP) 및 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들(G/PSNP)이 200℃ 미만에서 중량손실을 나타낸 것은 저분자량 폴리스티렌의 분해에 의한 것이며, 200℃ 이상에서 중량손실이 나타낸 것은 고분자량 폴리스티렌의 분해에 의한 것이다. 특이한 것은 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들(G/PSNP) 내에 그라핀의 함량이 증가할수록 400℃ 이상에서의 잔존량이 증가하며, 중량손실이 시작되는 온도 또한 증가한다는 것이다.
도 5b는 제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들, 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크, 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나노입자의 온도에 대한 중량손실의 1차 미분값을 나타낸 그래프이다.
도 5b를 참조하면, 피크들은 최고 반응 속도가 발생한 온도를 나타낸다. 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP)는 401℃에서 최고 반응 속도를 나타내며, 그라핀의 함량이 증가할수록 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들(G/PSNP)이 최고 반응 속도를 나타내는 온도가 증가한다. 구체적으로, 그라핀 함량이 20wt%인 경우는 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP)에 비해 최고 반응 속도를 나타내는 온도가 약 7℃ 증가하였다. 이는 그라핀의 함량이 증가할수록 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들(G/PSNP)의 열안정성이 향상됨을 의미한다. 따라서, 상기 그라핀-폴리스티렌 나 노입자 복합체들은 열차단막에 응용될 수 있음을 알 수 있다.
도 5c는 제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나노입자의 유리전이온도(Tg)를 나타낸 그래프이다.
도 5c를 참조하면, 순수 폴리스티렌 나노입자(PSNP)의 경우 96℃에서 Tg가 관찰되고, 그라핀 함량이 20wt%일 때 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(20% G/PSNP)의 Tg가 113℃에서 관찰되었다. 이로부터, 그라핀의 함량이 증가할수록 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들(G/PSNP)의 Tg는 증가함을 알 수 있다. 그라핀 함량 증가에 따른 Tg의 증가는 그라핀-폴리스티렌 나노 입자 복합체들(G/PSNP) 내의 고분자 나노입자와 그라핀 경계면에서 고분자 체인의 운동 제한이 커짐에 기인하는 것이고, 이러한 고분자 체인의 운동 제한은 고분자 체인과 그라핀 사이의 경계 친화성(interfacial compatibility)이 우수할수록 커진다. 따라서, 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들(G/PSNP)내에서 폴리스티렌 나노입자와 그라핀 간의 경계 친화성이 우수함을 알 수 있다.
제조예 3: 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름 제조
<제조예 3-1>
5mg의 폴리스티렌 비드(Mw: 280,000)를 20ml의 THF에 녹여 폴리스티렌 매트 릭스를 준비하였다. 상기 폴리스티렌 매트릭스 내에 제조예 2-1에서 얻어진 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(그라핀 3 wt%)를 0.150gm 넣은 후 교반하였다. 그 후, 결과물을 유리 기판 상에 캐스트한 후 실온에서 말려, 600um로 두께가 균일한 그라핀-폴리스티렌 복합체 프리 스탠딩 필름을 었었다.
<제조예 3-2>
제조예 2-2에서 얻어진 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(그라핀 5 wt%) 를 0.250gm을 사용한 것을 제외하고는 제조예 3-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀-폴리스티렌 복합체 프리스탠딩 필름을 었었다.
<제조예 3-3>
제조예 2-3에서 얻어진 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(그라핀 10 wt%) 를 0.500gm을 사용한 것을 제외하고는 제조예 3-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀-폴리스티렌 복합체 프리스탠딩 필름을 었었다.
<제조예 3-4>
제조예 2-4에서 얻어진 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(그라핀 15 wt%) 를 0.750gm을 사용한 것을 제외하고는 제조예 3-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀-폴리스티렌 복합체 프리스탠딩 필름을 었었다.
<제조예 3-5>
제조예 2-5에서 얻어진 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체(그라핀 20 wt%) 를 1.0gm을 사용한 것을 제외하고는 제조예 3-1과 동일한 방법을 수행하여 그라핀-폴리스티렌 복합체 프리스탠딩 필름을 었었다.
<비교예 2>
5mg의 폴리스티렌 비드(Mw: 280,000)를 20ml의 THF에 녹여 폴리스티렌 매트릭스를 준비하였다. 상기 폴리스티렌 매트릭스를 유리 기판 상에 캐스트한 후 실온에서 말려, 600um로 두께가 균일한 그라핀-폴리스티렌 복합체 프리 스탠딩 필름을 었었다.
도 6a는 제조예 3-1 내지 제조예 3-5, 및 비교예 2를 통해 제조한 프리스탠딩 필름을 촬영한 사진이며, 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 모두 제조예 3-5를 통해 제조한 프리스탠딩 필름의 유연성을 나타내는 사진들이다.
도 6b 내지 도 6e를 참조하면, 그라핀 함량에 관계없이 프리스탠딩 필름은 유연성을 유지하는 것으로 나타났다.
제조예 3-1 내지 제조예 3-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름의 면저항(Rs)을 측정하였다. 구체적으로, 면저항은 4-점 프로브 저항측정기(4-point probe resist meter)인 CMT-SR1000 N (AIT사)를 사용하여 측정하였다.
도 7은 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름의 그라핀 함량에 따른 면저항(Rs) 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 3wt%의 그라핀을 함유하는 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름은 36.67㏁/sq.의 면저항을 나타내었으나, 그라핀의 함유량이 증가할수록 면저항이 급격하게 감소하여 20wt%의 그라핀을 함유하는 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름은 65.46Ω/sq.의 면저항을 나타내었다. 이러한 면저항을 전기전도도로 환산하면, 3wt%의 그라핀을 함유하는 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름은 전기전도도가 4.5 × 10-5 S/m로서 정전기 방지 필름으로 사용하기 위한 기준 전도도인 1 × 10-6 S/m보다 약 20배나 높았다.
이와 같은 전기전도도의 향상은 그라핀이 폴리스티렌 매트릭스 내에 매우 잘 분산되었음을 의미한다. 이는 폴리스티렌 나노 입자를 그라핀 상에 도입한 후 이를 폴리스티렌 매트릭스 내에 분산시킴에 따라, 폴리스티렌 나노 입자가 그라핀과 폴리스티렌 매트릭스 사이의 융화성(compatibility)을 향상시킨 것에 기인한다고 할 수 있다.
도 1은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노물질-고분자 복합체의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 2a는 팽창 흑연과 제조예 1-4를 통해 준비된 그라핀 플레이크를 촬영한 사진이다.
도 2b는 팽창 흑연을 촬영한 SEM 사진이다.
도 2c 및 도 2d는 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크를 촬영한 SEM 사진들이다.
도 2e 및 도 2f는 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크를 촬영한 SEM 사진들이다.
도 3a 내지 도 3c는 제조예 2-1에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체를 해상도를 달리하여 촬영한 SEM 사진들이다.
도 3d 내지 도 3f는 제조예 2-1에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체를 해상도를 달리하여 촬영한 TEM 사진들이다.
도 4a는 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체, 그라핀 플레이크, 및 순수 폴리스티렌 나노 입자의 FTIR 스펙트럼들을 나타낸 그래프이다.
도 4b는 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체와 그라핀 플레이크의 라만 스펙트럼들을 나타낸 그래프이다.
도 5a는 제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들, 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크, 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나 노입자의 온도에 따른 중량손실을 나타낸 그래프이다.
도 5b는 제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들, 제조예 1-4에 따른 그라핀 플레이크, 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나노입자의 온도에 대한 중량손실의 1차 미분값을 나타낸 그래프이다.
도 5c는 제조예들 2-1 내지 2-5에 따른 그라핀-폴리스티렌 나노입자 복합체들 및 비교예 1에 따른 순수 폴리스티렌 나노입자의 유리전이온도(Tg)를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 제조예 3-1 내지 제조예 3-5, 및 비교예 2를 통해 제조한 프리스탠딩 필름을 촬영한 사진이다.
도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 모두 제조예 3-5를 통해 제조한 프리스탠딩 필름의 유연성을 나타내는 사진들이다.
도 7은 그라핀-폴리스티렌 복합체 필름의 그라핀 함량에 따른 면저항(Rs) 나타낸 그래프이다.

Claims (19)

  1. 탄소나노물질 상에 고분자 나노입자를 도입하여 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 형성하는 단계; 및
    탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 고분자 매트릭스 내에 투입하여 탄소나노물질-고분자 복합체를 형성하는 단계를 포함하는 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 형성하는 단계는
    친수성 용매, 계면활성제 및 탄소나노물질을 구비하는 탄소나노물질 분산액을 준비하는 단계;
    상기 탄소나노물질 분산액 내에 유기 단량체와 중합 개시제를 각각 투입한 후 분산시켜 탄소나노물질-유기 단량체 분산액을 형성하는 단계; 및
    상기 탄소나노물질-유기 단량체 분산액 내의 유기 단량체를 중합시켜 상기 탄소나노물질의 표면 상에 고분자 나노입자를 형성하는 단계를 포함하는 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄소나노물질은 그라핀 플레이크 또는 탄소나노튜브인 탄소나노물질-고 분자 복합체 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄소나노물질은 그라핀 플레이크이고,
    상기 그라핀 플레이크는 팽창 흑연을 열처리하여 준비하는 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팽창 흑연을 열처리하는 것은 700 내지 1500℃의 온도에서 수행하는 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 팽창 흑연을 열처리하는 것은 900 내지 1100℃의 온도에서 수행하는 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유기 단량체는 상기 고분자 매트릭스를 이루는 고분자의 단량체인 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  8. 제2항 또는 제7항에 있어서,
    상기 유기 단량체는 스티렌(styrene), 이소프렌(isoprene), 비닐 벤질 클로라이드(vinyl benzyl chloride, VBC), 비닐 클로라이드(vinyl chloride), 비닐 아세테이트(vinyl acetate), 아크릴아미드(acrylamide), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴레이트(methacrylates), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 라우릴 메타크릴레이트(lauryl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 및 스테아릴 메타크릴레이트(stearyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질인 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기 단량체는 스티렌(styrene)인 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 계면활성제는 SDS(sodium dodecyl sulfate), SLS(sodium lauryl sulfate), NaDDBS(sodium dodecylbenzene sulfonate), CTAB(cetyltrimethyl ammonium bromide), ODPB(octadecylpyridinium bromide), 폴리(에틸렌 옥사이드) 유도체(poly(ethylene oxide) derivatives), NP-40(nonylphenol polyethoxylate), PVOH(polyvinyl alcohol), 및 터지톨(tergitol)로 이루어진 군에서 선택되는 적어 도 하나의 물질인 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 중합 개시제는 AIBN(azobisisobutyronitrile), LPO(lauroyl peroxide), CUPO(cumyl peroxide), BPO(benzoyl peroxide), NaPS(sodium persulfate)/KPS (potassium persulfate), 및 V50(2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride) 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질인 탄소나노물질-고분자 복합체 제조방법.
  12. 고분자 매트릭스;
    상기 고분자 매트릭스 내에 위치하고, 탄소나노물질 상에 고분자 나노입자가 도입된 탄소나노물질-고분자 나노입자 복합체를 구비하는 탄소나노물질-고분자 복합체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탄소나노물질은 그라핀 플레이크 또는 탄소나노튜브인 탄소나노물질-고분자 복합체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탄소나노물질은 1 내지 수십개의 그라핀층을 갖는 그라핀 플레이크인 탄소나노물질-고분자 복합체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 그라핀 플레이크는 1 내지 10개의 그라핀층을 갖는 그라핀 플레이크인 탄소나노물질-고분자 복합체.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 고분자 나노입자와 상기 고분자 매트릭스는 동일한 고분자로 이루어진 탄소나노물질-고분자 복합체.
  17. 제12항 또는 제16항에 있어서,
    상기 고분자 나노입자는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리이소프렌(polyisoprene), 폴리 비닐 벤질 클로라이드(poly(vinyl benzyl chloride)), 폴리 비닐 클로라이드(poly(vinyl chloride)), 폴리 비닐 아세테이트(poly(vinyl acetate)), 폴리 아크릴아미드(poly(acrylamide)), 폴리 아크릴로니트릴(ploy(acrylonitrile)), 폴리 아크릴산(poly(acrylic acid)), 폴리 메타크릴레이트(poly(methacrylates)), 폴리 메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate)), 폴리 부틸 메타크릴레이트(poly(butyl methacrylate)), 폴리 라우릴 메타크릴레이트(poly(lauryl methacrylate)), 폴리 도데실 메타크릴레이트(poly(dodecyl methacrylate)), 및 폴리 스테아릴 메타크릴레이트(poly(stearyl methacrylate))로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질인 탄소나노물질-고분자 복합체.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 탄소나노물질-고분자 복합체는 필름 형태를 갖는 탄소나노물질-고분자 복합체.
  19. 제12항 또는 제18항에 있어서,
    상기 탄소나노물질-고분자 복합체는 수십 Ω/sq. ~ 수십 ㏁/sq.의 면저항을 갖는 탄소나노물질-고분자 복합체.
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