KR20120039232A - 탄소나노튜브 시트를 이용한 수소센서 및 그 제조방법 - Google Patents

탄소나노튜브 시트를 이용한 수소센서 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판과, 상기 기판에 형성된 탄소나노튜브 시트, 및 상기 탄소나노튜브 시트의 양단과 연결된 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 형성된 수소센서를 개시한다.

Description

탄소나노튜브 시트를 이용한 수소센서 및 그 제조방법{HYDROGEN GAS SENSOR USING CARBON NANOTUBE SHEET AND ITS FABRICATION METHOD}
본 발명은 수소센서에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 탄소나노튜브 시트를 이용한 수소센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경오염을 방지하기 위하여 수소 에너지의 개발이 가속화되고 있으며, 이러한 노력의 결실로 수소 에너지를 이용한 다양한 기술들이 실용화 단계에 이르고 있다.
그러나 수소는 미세한 농도로 대기 중에 노출되어도 쉽게 폭발하는 특성이 있기 때문에 수소 농도의 측정 및 누출을 감지할 수 있는 수소센서에 대한 관심이 높아지고 있다.
일반적으로 사용되고 있는 수소센서는 수소 농도에 따른 소자의 전기적 특성 변화를 측정하는 방식으로 촉매연소 또는 열선방식의 센서를 이용하고 있다.
그러나 이러한 센서는 센서 자체가 발화나 폭발의 원인이 되고 소비전력이 큰 문제가 있어 최근에는 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)를 이용한 수소센서에 대한 연구가 활발하다.
탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 원통(튜브)형태의 신소재로, 최근 그 산업활용 범위의 다양성 및 기술적 효율성으로 인해 미래의 신소재로 각광을 받고 있다.
그러나 일반적으로 단일벽 탄소나노튜브를 이용한 수소센서는 수소와 거의 반응하지 않는 문제가 있으며, 제조과정에서 금속적인 특성과 반도체적인 특성이 서로 섞여있어 이를 분리하기 위하여 매우 복잡한 과정을 거쳐야 하는 단점이 있다.
또한 센서부분의 면적이 작아 정밀하게 수소를 감지하지 못하는 문제가 있고, 센서의 면적을 최대화하기 위하여 복잡한 탄소나노튜브 어레이(Array) 기술이 요구되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 대면적의 제조가 용이하고 제조공정이 간단하면서도 고효율, 고정밀의 수소 누출 감지가 가능한 수소센서를 개시한다.
본 발명의 일 특징에 따른 수소센서는 기판과, 상기 기판에 형성된 탄소나노튜브 시트, 및 상기 탄소나노튜브 시트의 양단과 연결된 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 형성된다.
이때 탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 형성함으로써 탄소나노튜브가 제1전극에서 제2전극 방향으로 배향되도록 구성한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 수소센서는 기판과, 상기 기판에 형성된 제1탄소나노튜브 시트와, 상기 제1탄소나노튜브 시트 상에 형성되는 제2탄소나노튜브 시트, 및 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트의 양단에 각각 전기적으로 연결되는 전극을 포함하고, 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배향되어 형성된다.
이때 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 상기 탄소나노튜브가 배향된 방향은 서로 교차되도록 형성된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 수소센서 제조방법은 제1탄소나노튜브 시트를 제조하여 기판에 부착하는 단계와, 상기 제1탄소나노튜브 시트의 상부에 제2탄소나노튜브 시트를 부착하는 단계, 및 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트의 양단에 각각 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 탄소나노튜브가 일방향으로 배향된 시트를 형성한다.
본 발명에 따르면 기존의 탄소나노튜브를 이용한 수소센서보다 대면적으로 제조가 가능하며, 제조공정이 간단해지는 장점이 있다.
따라서 고효율, 고정밀 수소 누출의 감지가 가능해지며, 내구성 및 유연성이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 확대 사진이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소센서의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 탄소나노튜브 시트 사이에 금속입자가 충진된 수소센서의 개략도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트 사이에 금속층이 형성된 수소센서의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트를 제조하는 과정을 보여주는 개략도이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트가 형성되는 과정을 보여주는 확대도이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트를 보여주는 사진이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트의 두께를 보여주는 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 확대 사진이다.
도 1을 참조할 때 본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서는 기판(10)과, 상기 기판(10)에 형성된 탄소나노튜브 시트(20) 및 상기 탄소나노튜브 시트(20)의 양단과 연결된 제1전극(41)과 제2전극(42)을 포함한다.
상기 기판(10)은 일반적으로 사용되는 기판이 모두 적용될 수 있으며, 일 예로 실리콘 기판이 사용될 수 있어 유연성이 뛰어난 수소센서를 제작할 수 있다. 상기 기판(10)은 상기 탄소나노튜브 시트(20)가 부착될 수 있는 크기로 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브 시트(20)는 상기 기판(10)에 고정된다. 도 2를 참조할 때 상기 탄소나노튜브 시트(20)는 복수 개의 탄소나노튜브가 실과 같이 서로 연결되어 형성되며 방향성을 갖고 배향된다.
이러한 상기 탄소나노튜브 시트(20)는 수직 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 이를 횡방향으로 잡아당겨 형성될 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트(20)는 탄소나노튜브 번들로부터 원하는 길이로 형성할 수 있으므로 필요에 따라 대면적 수소센서를 제조할 수 있고, 센서의 면적이 크기 때문에 고효율, 고정밀의 수소 누출 감지가 가능해지는 장점이 있다.
또한, 탄소나노튜브 번들을 잡아당기는 방향으로 연속적으로 탄소나노튜브가 결합되어 형성되므로 탄소나노튜브 간에 오믹 컨택(ohmic contact)을 위한 어레이(Array) 작업을 별도로 수행할 필요가 없는 장점이 있다.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브가 모두 적용될 수 있으나, 단일벽 탄소나노튜브로 구성되는 경우에는 도체와 반도체를 분리하는 과정이 별도로 필요한 문제가 있으므로 다중벽 탄소나노튜브가 선택되는 것이 바람직하다. 또한 각각의 탄소나노튜브 길이는 0.2㎛ ~ 0.5㎛의 길이로 제작될 수 있다.
상기 복수 개의 탄소나노튜브는 일방향으로 연속적으로 배향되며, 바람직하게는 제1전극(41)에서 제2전극(42)의 방향으로 배향되는 것이 전기 전도도 측면에서 좋다.
상기 제1전극(41)과 제2전극(42)은 상기 탄소나노튜브 시트의 양단에 음극과 양극으로 각각 형성되며, 형성방법에는 제한이 없다.
또한, 상기 제1전극(41)과 제2전극(42)에 전원을 인가하고 저항을 측정하여 디스플레이하는 신호분석부(60)를 더 포함할 수 있다. 이러한 신호분석부(60)는 컴퓨터에 의해 수행되어 실시간으로 측정이 가능할 수 있다.
이러한 구성에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수소센서는 상기 탄소나노튜브 시트(20)에 수소분자(H2)가 접촉되는 경우 탄소나노튜브(201)의 저항값이 변화되므로 이를 측정함으로써 수소의 노출 여부를 파악할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소센서의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 탄소나노튜브 시트 사이에 금속입자가 충진된 수소센서의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트 사이에 금속층이 형성된 수소센서의 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소센서는 기판(10)과, 상기 기판(10)에 형성된 제1탄소나노튜브 시트(20)와, 상기 제1탄소나노튜브 시트(20) 상에 형성되는 제2탄소나노튜브 시트(30) 및 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)의 양단에 각각 전기적으로 연결되는 전극(41 내지 44)을 포함한다.
이때 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)의 제조방법, 및 구성은 앞서 설명한 바와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)는 복수 개의 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배향되고, 이러한 배향 방향은 도 3과 같이 서로 교차하도록 구성된다. 이 경우 탄소나노튜브 시트(20)(30)가 수소와 접촉할 수 있는 표면적이 증가하여 고효율, 고정밀의 수소 검출이 가능해지는 장점이 있다.
도 4 및 도 5를 참조할 때 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)의 사이에는 금속입자(51)가 충진되거나, 금속입자(51)로 구성된 금속층(50)이 더 형성될 수 있다. 상기 금속입자(51)는 탄소나노튜브 시트(20)와 수소의 반응을 위한 촉매제로서 수소에 대한 흡착 및 반응 특성이 우수한 금속입자로 구성될 수 있다.
이러한 금속입자(51)는 졸-겔법, 스퍼터링, 전자빔 증착, 코팅 등 다양한 방법에 의해 탄소나노튜브 시트 사이에 충진되거나 또는 금속층(50)으로 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 금속필름의 형태로도 적용 가능하다.
본 발명의 따르면 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)가 적층되어 있는 경우에도 서로 교차되어 그물 형태(Web)를 갖기 때문에 내부까지 산소분자가 용이하게 흡착될 수 있고, 특히 내부에 형성된 금속층(50)에 의해 용이하게 산소분자가 산소원자로 분해되어 탄소나노튜브에 흡착될 수 있는 장점이 있다.
따라서 금속입자를 복잡한 방법에 의해 탄소나노튜브에 형성할 필요없이 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30) 사이에 금속필름 형태의 금속층(50) 삽입하여도 상기 금속층(50)이 산소분자와 용이하게 접촉할 수 있어 수소센서의 제조가 간단해지는 장점이 있다.
이때 금속필름의 두께가 5㎛를 초과하는 경우에는 필름 층 간의 스트레스로 인하여 필링 현상이 발생하여 센서의 기능을 상실하는 문제가 있으므로 상기 금속필름의 두께는 5㎛이하로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 금속층(50)을 구성하는 금속입자(51)는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 산화아연(ZnO), 금(Au), 로듐(Rb), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.
특히 금속층(50)이 팔라듐(Pd) 입자로 이루어진 경우에는 팔라듐(Pd) 입자가 산소분자를 빠르게 원자로 분해하여 탄소나노튜브에 흡착이 용이해져 저농도의 수소가스에 대하여도 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 수소센서의 제조방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 수소센서의 제조방법은 제1탄소나노튜브 시트(20)를 제조하여 기판(10)에 부착하는 단계와, 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)의 상부에 제2탄소나노튜브 시트(30)를 부착하는 단계, 및 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)의 양단에 각각 전극(41 내지 44)을 형성하는 단계를 포함한다.
먼저 제1탄소나노튜브 시트(20)를 제조하여 기판(10)에 부착하는 단계를 살핀다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트를 제조하는 과정을 보여주는 개략도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트가 형성되는 과정을 보여주는 확대도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트를 보여주는 사진이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트의 두께를 보여주는 사진이다.
상기 제1탄소나노튜브 시트를 제조하여 기판에 부착하는 단계는 다시 성장판(100) 상에 다수의 탄소나노튜브(201)를 상향으로 성장시켜 탄소나노튜브 번들(200)을 형성하는 제1단계와, 상기 성장판(100)에서 수직으로 성장한 탄소나노튜브 번들(200)의 일 측면에 접착 부재(400)를 부착시킨 후 횡방향으로 잡아당겨 탄소나노튜브 시트(20)를 형성하는 제2단계, 및 상기 탄소나노튜브 시트(20)를 기판(10)에 적층하는 제3단계를 포함한다.
먼저 제1단계에 대하여 살펴본다. 상기 성장판(100)에 촉매금속(미도시)을 패턴형태로 만든 후, NH3, H2, He, Ar, N2 등 가스와 CH4, C2H2 와 같은 탄화수소가스를 혼합하여 750 ~1050 ℃의 온도 탄소나노튜브를 합성시키면 촉매금속의 형태를 따라서 다수개의 탄소나노튜브(201)가 성장된다.
이때, 상기 탄소나노튜브(201)는 성장판(100)의 촉매를 따라 수직 방향으로 성장되고 개개의 탄소나노튜브(201)가 반데르발스의 힘(Van der waals force)에 의해서 무질서하게 덩어리져 탄소나노튜브 번들(bundle, 200)을 형성하게 된다.
이렇게 형성된 탄소나노튜브(201)에 대하여 더욱 자세하게 살펴보면 각각의 탄소나노튜브(201)의 직경은 약 5~100nm 정도이고, 튜브의 가운데가 비어있으며 그래파이트 면이 수개에서 수십 개 정도로 구성된 다중벽 탄소나노튜브가 형성될 수 있다.
그러나 반드시 앞서 언급한 제조 과정에 한정되는 것은 아니며 실시예 맞게 단일벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브를 형성할 수도 있다.
다음으로 상기 제2단계에서는 상기 성장판(100) 위에 형성된 탄소나노튜브 번들(200)의 일측면에 접착 부재(400)를 부착한다.
이때 상기 접착부재(400)는 봉이나 막대 또는 평평한 판의 표면(400a)에 접착제 또는 접착테이프를 코팅하여 형성된다. 이때 접착제 또는 접착 테이프는 상기 접착 부재(400)에 부착된 탄소나노튜브(201)를 성장판(100)에서 떼어낼 정도의 점도를 가지면 종류에 관계없이 사용 가능하다.
상기 접착부재(400)의 길이는 상기 탄소나노튜브 번들(200)의 측면의 길이와 동일하거나 길게 형성되어 횡방향으로 접착부재(400)를 잡아당길 때 길이방향으로 많은 양의 상기 탄소나노튜브(201)가 성장판(100)에서 떨어질 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
이러한 과정을 통하여 횡방향으로 다수의 탄소나노튜브(201)가 성장판(100)에서 이탈하게 되고 탄소나노튜브(201) 사이에는 반데르 발스의 힘이 작용하고 있으므로 도 6의 확대도와 같이 최외측의 탄소나노튜브(201)가 이탈될 때 이웃한 탄소나노튜브(201)가 반데르발스의 힘에 의하여 연속적으로 성장판(100)에서 떨어지게 된다.
따라서 탄소나노튜브(201)는 순차적으로 성장판(100)에서 이격되고 떨어진 탄소나노튜브(201) 사이에는 반데르 발스 힘에 의하여 붙어 있게 되므로 연속적인 제1탄소나노튜브 시트(20)를 형성하게 된다.
또한, 도 7과 같이 복수 개의 탄소나노튜브가 붙은 다발 간에 반데르 발스 힘이 작용하여 탄소나노튜브 다발(210)이 연속적으로 결합되어 형성될 수도 있다.
즉, 탄소나노튜브 시트(20)는 각각의 탄소나노튜브(201) 또는 탄소나노튜브(201) 다발이 연속하여 결합될 수 있는 것이다.
이때 접착부재(400)를 성장판(100)을 기준으로 너무 높은 각도로 잡아당기거나 너무 빠르게 잡아당기면 탄소나노튜브(201) 간의 인력이 끊어져 탄소나노튜브 시트(20)가 연속적으로 형성되지 않는 문제가 있으므로 성장판(100)을 기준으로 1 ~ 60°의 각도와 0.1m/s이하의 속도로 잡아당기는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄소나노튜브(201)의 길이가 0.2mm이하인 경우에는 탄소나노튜브(201) 간의 반데르발스 힘이 약해 상기 탄소나노튜브 시트(20)가 연속적으로 형성되지 않는 문제가 있으므로, 탄소나노튜브(201)는 0.2mm이상의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
도 8을 참고하여 살펴보면 탄소나노튜브 번들(200)에서 제1탄소나노튜브 시트(20)가 마치 실과 같이 연속적으로 형성되는 것을 볼 수 있다. 또한 도 9와 같이 탄소나노튜브 시트(20)는 소정의 두께를 갖고 형성되는 것을 볼 수 있다. 이때 상기 탄소나노튜브 시트(20)의 두께는 20~40㎛로 제작된다.
이러한 구조의 제1탄소나노튜브 시트(20)는 기존의 코팅방식의 탄소나노튜브 필름이 각각의 탄소나노튜브가 무질서하게 배열되어 있는 것과 달리 각각의 탄소나노튜브가 길이방향으로 연속적으로 형성되어 있어 전기 전도도가 현저히 높아지는 효과가 있다.
이후 제3단계에 대하여 살펴보면, 제1탄소나노튜브 시트(20)는 알코올을 분사하거나 알코올에 넣었다가 실온에서 건조하는 방법 등으로 기판(10)에 유효하게 부착될 수 있다. 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)는 알코올 분사 처리 후에는 100nm ~ 120nm로 얇아지면서 기판(10)에 부착되게 된다.
이때, 추가적으로 제1탄소나노튜브 시트(20)의 표면의 손상을 방지하기 위하여 바인더(binder)나 탑 코팅(Top coating)을 수행할 수 있는데 이러한 코팅 방식은 일반적인 코팅 방법에 의하여 다양하게 구현될 수 있다.
이후 제2탄소나노튜브 시트(30)를 제조하여 부착하는 단계에 대하여 살펴본다. 상기 제2탄소나노튜브 시트(30)를 제조하는 과정은 앞서 설명한 제1탄소나노튜브 시트(20)의 제조과정과 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
다만 상기 제2탄소나노튜브 시트(30)의 탄소나노튜브의 배향방향은 제1탄소나노튜브 시트(20)의 탄소나노튜브(201) 배향방향과 교차되게 형성한다. 이 경우 탄소나노튜브 시트의 표면적이 증가하게 되어 수소의 흡착이 용이해지고 저항이 높아지게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소센서 제조방법은 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)의 상부에 금속층(50)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 금속층(50)은 졸-겔법, 스퍼터링, 화학적층, 전자빔 증착, 코팅 등 다양한 방법에 의해 구현될 수 있으며, 금속필름의 경우에도 적용가능하다. 이때 상기 금속필름의 두께는 5㎛이하로 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 상기 제1탄소나노튜브 시트(20)와 제2탄소나노튜브 시트(30)의 양단에 전극을 형성하는 단계는 일반적인 스퍼터링 등에 의해 용이하게 구현될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하며, 상기 수소센서의 저항을 분석하여 디스플레이하는 신호분석부(60)를 더 구성할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 기판 20: (제1)탄소나노튜브 시트
30: 제2탄소나노튜브 시트 41: 제1전극
42:제2전극 50: 금속층
51: 금속입자 60: 신호분석부
100: 성장판 200: 탄소나노튜브 번들
201: 탄소나노튜브 400: 접착 부재

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판에 형성된 탄소나노튜브 시트; 및
    상기 탄소나노튜브 시트의 양단에 연결된 제1전극과 제2전극을 포함하고,
    상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 형성되는 수소센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 상기 제1전극에서 제2전극 방향으로 배향되는 수소센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 형성되는 수소센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브인 수소센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브의 길이는 0.2mm이상인 수소센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트의 저항 변화를 분석하여 디스플레이하는 신호분석부를 더 포함하는 수소센서.
  7. 기판;
    상기 기판에 형성된 제1탄소나노튜브 시트;
    상기 제1탄소나노튜브 시트 상에 형성되는 제2탄소나노튜브 시트; 및
    상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트의 양단에 각각 전기적으로 연결되는 전극을 포함하고,
    상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배향되어 형성되는 수소센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 상기 탄소나노튜브가 배향된 방향이 서로 교차하는 수소센서.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 형성되는 수소센서.
  10. 제7항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브 중 어느 하나인 수소센서.
  11. 제7항에 있어서, 상기 탄소나노튜브의 길이는 0.2mm이상인 수소센서.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트 사이에는 금속층이 더 형성된 수소센서.
  13. 제9항에 있어서, 상기 금속층은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 산화아연(ZnO), 금(Au), 로듐(Rb), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo) 중 어느 하나 이상인 금속으로 이루어지는 수소센서.
  14. 제9항에 있어서, 상기 금속층은 금속필름으로 구성되며, 상기 금속필름의 두께는 5nm이하인 수소센서.
  15. 제1탄소나노튜브 시트를 제조하여 기판에 부착하는 단계;
    상기 제1탄소나노튜브 시트의 상부에 제2탄소나노튜브 시트를 부착하는 단계; 및
    상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트의 양단에 각각 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1탄소나노튜브 시트와 제2탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 탄소나노튜브가 일방향으로 배향된 시트를 형성하는 수소 센서 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2탄소나노튜브 시트를 형성하는 단계에서, 상기 제2탄소나노튜브 시트의 탄소나노튜브 배향방향은 제1탄소나노튜브 시트의 탄소나노튜브 배향방향과 교차되게 형성하는 수소 센서 제조방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1탄소나노튜브 시트를 형성하는 단계 이후에, 상기 제1탄소나노튜브 시트의 상부에 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 수소센서 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 금속층을 형성하는 단계는 상기 제1탄소나노튜브 시트의 상부에 금속필름을 적층 형성하는 수소센서 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 금속필름은 5㎛이하의 두께로 형성하는 수소센서 제조방법.


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