KR20130027195A - 그라핀 필름 및 패턴 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그라핀 산화물(graphene oxide) 잉크(ink)와 환원제(reducing agent) 잉크를 개별적으로 같은 지점에 인쇄하여 기판상에서 화학반응을 유도함으로써 고성능 그라핀의 제조와 패턴이 동시에 이루어지도록 함으로써, 저비용으로 신속하게 대면적 고성능 그라핀 필름 및 패턴을 형성할 수 있고, 이를 전자소자에 응용할 수 있도록 하기 위한 그라핀 필름 및 패턴 제조 방법에 관한 것이다.

Description

그라핀 필름 및 패턴 제조 방법{Fabrication Method of Graphene Films and Patterns}
본 발명은 그라핀 필름 및 패턴 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 그라핀 산화물(graphene oxide) 잉크(ink)와 환원제(reducing agent) 잉크를 개별적으로 같은 지점에 인쇄하여 기판상에서 화학반응을 유도함으로써 고성능 그라핀의 제조와 패턴이 동시에 이루어지도록 함으로써, 저비용으로 신속하게 대면적 고성능 그라핀 필름 및 패턴을 형성할 수 있고, 이를 전자소자에 응용할 수 있도록 하기 위한 그라핀 필름 및 패턴 제조 방법에 관한 것이다.
그라핀 필름의 형성에는 크게 세 가지 기술이 있다. 첫 째로, 흑연(graphite)에서 기계적(mechanically)으로 그라핀 층을 박리시키는 기술이다. 이 기술은 가장 최초로 그라핀 층을 형성시키는데 사용되었으나, 재현성 문제, 다량의 그라핀 확보의 어려움 등의 문제가 있기 때문에 실제 소자 제작 공정이나 양산 공정에 적용되기는 어렵다. 두 번째로, 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition)을 이용하여 그라핀을 증착시키는 기술이 있다. 이 기술을 이용하면 고성능의 그라핀을 비교적 균일하게 얻을 수 있으나, 기본적으로 진공 공정이기 때문에 비용이 많이 들고 확장성에도 문제가 있다. 세 번째로, 용액상 화학적 방법으로 그라핀 산화물을 생성하여 스핀코팅(spin coating)이나 진공여과법(vacuum filtration) 등을 이용하여 그라핀 산화물 필름을 형성한 다음에 열처리나 화학약품 처리 등의 환원 기법들을 사용하여 그라핀 필름을 얻는 방법이 있다.
그라핀 패턴의 형성은 보통 위와 같은 방법들로 그라핀 층을 형성한 다음, 마스크가 될 물질을 그라핀 층 위에 형성한 뒤, 습식 혹은 건식 식각(wet and dry etching) 공정을 적용하여 마스크의 패턴을 따라 그라핀 패턴을 형성한 다음, 마스크가 된 물질을 제거하여 최종적으로 그라핀 패턴을 얻게 된다.
그러나, 이러한 그라핀 패턴 형성 기법은 위와 같이 기술한 많은 과정을 거치게 됨으로써 비용이 많이 들고, 그라핀 자체의 특성도 열화될 가능성이 높으며, 재현성 확보도 어려운 단점이 있다. 위와 같은 세 번째 기술인 용액상 그라핀 산화물의 스핀코팅(spin coating)이나 진공여과법(vacuum filtration)을 이용하여도 대면적에 확장성이 용이할 뿐, 그라핀 산화물의 제조에 비용이 많이 들고 위와 같은 식각 공정이 필요하며 위와 같은 열화 문제나 재현성을 극복하기 어려워 고성능 그라핀 패턴을 형성하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 그라핀 산화물(graphene oxide) 잉크(ink)와 환원제(reducing agent) 잉크를 개별적으로 같은 지점에 인쇄하여 기판상에서 화학반응을 유도함으로써 고성능 그라핀의 제조와 패턴이 동시에 이루어지도록 함으로써, 저비용으로 신속하게 대면적 고성능 그라핀 필름 및 패턴을 형성할 수 있고, 이를 전자소자에 응용할 수 있도록 하기 위한 그라핀 필름 및 패턴 제조 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따른 그라핀 제조 방법은, 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 각각 기판 상에 개별적으로 동일 패턴으로 인쇄하여, 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 반응에 의해 상기 기판 상에 그라핀 필름이나 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 상에 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 인쇄를 위하여, 잉크젯 인쇄 수단의 서로 다른 두 노즐을 통해 각각의 잉크를 분사시킬 수 있다.
또는, 상기 기판 상에 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 인쇄를 위하여, 스크린 마스크를 이용한 스크린 인쇄 또는 스프레이 인쇄 방식을 이용할 수도 있다.
상기 그라핀 필름이나 패턴을 전자소자의 전극이나 활성층으로 이용할 수 있다.
상기 기판은 유리, 반도체 웨이퍼, 유연한 플라스틱, 또는 종이일 수 있다.
상기 그라핀 산화물 잉크는 흑연을 산화시킨 뒤 산화 그라핀(oxidized graphene) 파편을 떼어내는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 산화 그라핀 파편을 떼어내기 위하여 초음파 분해 또는 초음파 처리를 이용할 수 있다.
상기 그라핀 산화물 잉크는 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜 중 하나 또는 복수 혼합물로 이루어진 용매를 포함할 수 있다.
상기 환원제 잉크는 히드라진(hydrazine), 아스코르브산(ascorbic acid), 철 이온(iron ion), 염산(hydrochloric acid) 중 하나 또는 복수혼합물을 포함할 수 있다.
상기 환원제 잉크는 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜 중 하나 또는 복수 혼합물로 이루어진 용매를 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 인쇄 중 상기 기판의 온도는 50℃ 내지 200℃ 이내일 수 있다.
상기 전자소자는 표시소자(display device), 태양전지(solar cell), 투명 박막 스피커(thin film speaker), 트랜지스터(transistor), 또는 화학 물질 센서(chemical sensor)일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른, 그라핀 필름은, 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 각각 기판 상에 개별적으로 동일 패턴으로 인쇄하여, 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 반응에 의해 상기 기판 상에 박막 또는 패턴 형태로 형성된 형태일 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 일면에 따른, 전자소자는, 그라핀 필름이나 패턴을 전극이나 활성층으로 갖는 전자소자로서, 상기 그라핀 필름이나 패턴은, 기판 상에 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크가 각각 동일 패턴으로 인쇄되어 상호 반응을 통해 형성된 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 그라핀 필름 및 패턴 제조 방법에 따르면, 그라핀 산화물(graphene oxide) 잉크(ink)와 환원제(reducing agent) 잉크를 개별적으로 같은 지점에 인쇄하여 기판상에서 화학반응을 유도함으로써 그라핀이 패턴을 이룬채로 형성되게 할 수 있다.
이는, 잉크젯 인쇄를 발전시킨 기술이므로 저비용 및 대면적으로의 확장성 등의 장점이 있으며, 신속하게 고성능 그라핀 패턴이 형성되게 할 수 있고, 침전물이나 입자가 없는 완전한 용액상태의 잉크를 이용하기 때문에 기존 잉크젯 기술의 단점으로 지적되어왔던 노즐 막힘 문제 등도 해결될 수 있다. 학계에서 그동안 잉크젯 기술에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔음에도 불구하고 여전히 실제 생산 공정에 적용되었다는 사례는 찾기가 쉽지 않은데, 이는 잉크젯 노즐의 막힘 문제와 더불어 비싼 잉크에 기인한 것으로 분석된다. 본 발명의 방법은 이 둘을 동시에 해결함으로써 전자소자 제조 등 전자 산업 분야의 응용에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 제안된 기술은 그라핀에 국한되지 않으므로 다양한 활용 분야를 찾을 수 있을 것으로 예상된다.
도 1은 일반적인 환원전 그라핀 산화물과 환원 후의 그라핀 잉크의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그라핀 필름 및 패턴 제조를 위한 잉크젯 인쇄 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
앞서 설명한 바와 같은 용액상 화학적 방법에 의할 때에는, 일반적으로 스핀코팅, 진공여과법, 스프레이(spray), Langmuir-Blodgett 방식 등으로 기판 상에 그라핀 산화물 필름을 형성한 후에 환원처리를 통하여 그라핀 필름을 얻을 수 있다. 하지만 이와 같은 기존 방법으로 얻어지는 그라핀 필름은 기판에 전면적으로 형성된 그라핀 필름으로서, 전자소자의 전극이나 채널 등의 원하는 패턴을 얻기 위해선 앞서 기술한 패터닝 공정이 추가로 필요하다. 이렇게 다수의 공정을 거치게 되면 그라핀 패턴의 질과 성능, 재현성이 떨어지는 것은 물론 비용도 올라가게 된다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 개별적으로 기판 상에 인쇄하여 기판 상에서 화학 반응을 일으켜 최종적으로 그라핀 필름 및 패턴을 형성하는 방식을 제안하며, 이는 잉크젯(ink jet) 인쇄나 마스크(mask)를 동반한 스크린 인쇄/스프레이 인쇄 등으로 구현될 수 있으며, 이와 같은 방식의 그라핀 필름 및 패턴은 표시소자(display device), 태양전지(solar cell), 스피커(speaker), 트랜지스터(transistor), 화학 물질 센서(chemical sensor) 등 전자소자의 전극이나 활성층으로 사용될 수 있으며 기타 전자 산업 분야 전반에 응용될 수 있다.
기존의 대부분의 연구에서는, 그라핀 자체가 잉크로 안정적으로 존재할 수 없기 때문에, 그라핀 자체 잉크보다는 그라핀 산화물 잉크를 먼저 인쇄하여 필름 및 패턴을 형성한 다음에 열처리나 화학약품 처리를 통하여 그라핀으로 환원시키는 방식을 사용하기도 하였다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 그라핀 산화물 잉크를 만든 후에 이를 용액상태 그대로 환원처리하면 그라핀 산화물이 그라핀으로 환원됨과 동시에 침전물(precipitation)로 가라앉게 된다. 이렇게 그라핀이 덩어리지면서(agglomeration) 침전물을 형성하게 되면 잉크젯 인쇄시 수십 μm(마이크로미터) 사이즈의 잉크젯 노즐 막힘(nozzle clogging) 문제의 원인이 될 수 있기 때문에 잉크젯 인쇄에 적용될 수 없다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그라핀 필름 및 패턴 제조를 위한 잉크젯 인쇄 방법을 설명하기 위한 도면이다.
잉크젯 인쇄 방식은 잉크 용액 분사용 헤드 또는 노즐을 갖는 잉크젯 프린터를 이용하여 기판 상에 잉크를 분사하여 기판에 잉크 패턴을 얻을 수 있는 방식으로서, 잉크젯 인쇄를 통하여 원하는 곳에만 일정 물질의 패턴을 형성할 수 있기 때문에 재료비용이 획기적으로 절감될 수 있고, 기판 크기의 제한이 없기 때문에 대면적으로의 확장이 용이하며, 따라서 그라핀 필름 및 패턴의 형성에 이를 이용하는 방식을 먼저 설명한다.
본 발명에서 제안하는 새로운 잉크젯 인쇄 기법은 기존 잉크젯 인쇄의 문제점을 해결하기 위해, 도 2와 같이, 서로 다른 두 노즐(A, B)에서 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 각각 기판 상에 분사하여 인쇄하고 기판 상에서 두 용액이 반응을 일으켜 패턴 그대로 그라핀이 형성되도록 하는 방식이다.
기존과 같이 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 섞으면 앞서 기술하였듯이 침전물이 생기게 되고, 이 침전물은 잉크젯 노즐 막힘 등의 문제의 원인이 될 수 있기 때문에 잉크젯 인쇄에 적용될 수 없다. 따라서 도 2에서와 같이 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 서로 다른 두 노즐(A, B)에서 분사되도록 인쇄하되 같은 패턴으로 같은 지점에 인쇄하여 기판 상에서 환원반응이 일어나게 하면 노즐 막힘 문제를 해결할 수 있고, 이후에 다른 환원 공정을 필요로 하지 않기 때문에 공정 시간과 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 잉크젯 인쇄 방식을 위하여, 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크가 각각 담긴 용기들에 결합된 서로 다른 두 노즐(A, B)에서 기판 상에 분사시킬 수 있는 인쇄 수단(예, 프린터 형태)을 이용할 수 있으며, 인쇄 수단은 컴퓨터 등 외부 제어기에 의해 제어를 받되, 미리 프로그램된 명령(예, 기판 상에 패턴을 따라 잉크를 분사시키기 위한 명령)에 따라 제어기는 기판 상의 일정 패턴을 따라 원하는 곳에만 두 노즐(A, B)로 각 잉크를 분사시켜 박막 또는 패턴 형태의 그라핀 필름을 형성할 수 있다. 이와 같은 잉크젯 인쇄를 이용하는 분사방식은 진동을 이용하는 피에조 방식, 열을 이용하는 써멀 방식, 및 버블젯 방식 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.
여기서, 각각의 잉크가 두 노즐(A, B)에서 분사되어 기판 상에 같은 패턴으로 같은 지점에 인쇄되어 자체 환원반응으로 그라핀 필름 또는 패턴이 형성되며, 다른 환원 공정이 요구되지 않는다. 여기서, 기판은 유리, 반도체 웨이퍼(wafer), 유연한(flexible) 플라스틱, 종이 등일 수 있으며, 잉크젯 인쇄 중 기판의 온도는 50℃ 내지 200℃ 이내인 것이 바람직하다.
또한, 노즐 A에서 분사되는 그라핀 산화물 잉크는, 흑연을 산화시킨 뒤 산화 그라핀(oxidized graphene) 파편을 초음파 분해 혹은 초음파 처리 방식으로 떼어내는 방법으로 제조된 것일 수 있으며, 상기 그라핀 산화물 잉크에는, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜 중 하나 또는 복수 혼합물로 구성된 용매가 포함될 수 있다.
기판에 분사되는 그라핀 산화물 잉크를 환원시키기 위하여 노즐 B에서 분사되는 환원제 잉크는, 히드라진(hydrazine), 아스코르브산(ascorbic acid), 철 이온(iron ion), 염산(hydrochloric acid) 중 하나 또는 복수 혼합물로 구성될 수 있으며, 상기 환원제 잉크에는, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜 중 중 하나 또는 복수 혼합물로 구성된 용매가 포함될 수 있다.
한편, 이와 같은 그라핀 필름 및 패턴을 형성하는 방식은 위와 같은 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 사용하여 마스크(mask)를 동반한 스크린(screen printing) 인쇄/스프레이 인쇄(spray printing) 방식 등으로도 구현될 수 있다.
예를 들어, 기자재나 기판 위에 원하는 일정 패턴으로 뚫린 부분을 갖는 스크린 마스크(screen mask)를 올려 놓고, 스크린 마스크 위에서 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 개별적으로(순차로) 스프레이하여 일정패턴을 기판에 인쇄하거나, 스크린 마스크 위에서 일정 누름 수단으로 누르면서 각 잉크가 마스크의 구멍을 통과에 기판에 일정패턴이 만들어지도록 할 수도 있다. 이에 따라 개별적으로 기판 상에 형성되는 잉크들이 화학 반응을 일으켜 최종적으로, 잉크젯 인쇄와 유사한 박막 또는 패턴 형태의 그라핀 필름을 형성할 수 있다. 다만, 여기서는 잉크젯 방식에서보다 각 잉크의 높은 점도 등의 특성이 요구되므로 먼저 각 잉크의 용매 등을 조절해 각 방식에 맞는 특성을 갖는 잉크가 사용될 필요가 있다. 여기서도 기판의 온도는 50℃ 내지 200℃ 이내일 수 있다.
잉크의 점도 등의 특성이 다르기 때문에, 먼저 잉크의 특성을 각 인쇄 기술에 맞춘 후, 스크린 마스크(screen mask) 등을 원하는 기자재 위에 대고 각 잉크를 스크린 인쇄 및 스프레이 인쇄 한 뒤 온도 등을 가하여 기판상에서 반응을 일으켜 원하는 물질을 얻으면 잉크젯 인쇄와 동일한 결과를 가져올 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른, 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 개별적으로 기판 상에 인쇄하여 기판 상에서 화학 반응을 일으켜 제조되는 그라핀 필름 및 패턴은, 그라핀 특성 상 탄소 원자로 구성된 하나의 층(단원자층)으로 이루어져 sp2 혼성 궤도로 인한 육각망면을 갖는 2차원 박막형태를 갖는다. 그라핀 내부에서는 전자가 유효 질량이 없는 것처럼 이동하여 상온에서도 100,000cm2/V.s를 넘는 매우 높은 전자 이동도를 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 그라핀 필름 및 패턴은, 전자 산업 분야 전반에 응용될 수 있다.
예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 기타 유기 EL 등의 평판 표시 장치에 투명 전극인 Indium Tin Oxide (ITO)가 많이 사용되고 있으나, 인듐 (indium)의 제한적인 공급으로 인해 시간이 흐를수록 비용이 증가할 수밖에 없기 때문에 현재 다양한 대체 물질들이 연구, 개발되고 있다. 따라서, 이러한 투명 전극은 높은 전도도를 가지고 얇은 박막으로 형성될 수 있는 본 발명의 그라핀 필름이나 패턴으로 대체될 수 있다. 이외에도 태양전지(solar cell)나 투명 박막 스피커(thin film speaker) 등 투명 전극이 요구되는 분야에 본 발명의 그라핀 필름 및 패턴이 적용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 위와 같이 제안된 기술로 형성된 그라핀 필름 및 패턴은, 그 그라핀이 환원되는 정도에 따라 반도체의 성질도 가질 수 있으므로, 박막 트랜지스터 (thin film transistor; TFT), 화학 물질 센서(chemical sensor) 등 전자소자의 전극이나 활성층(active layer)(혹은 채널층)으로 사용될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
예를 들어, 본 발명에 따라 그라핀 필름 및 패턴을 형성하기 위하여, 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 개별적으로 기판 상에 인쇄하고 기판 상에서 화학 반응이 일어나도록 하는 방식을 사용하였지만, 이러한 방식은 그라핀 필름 및 패턴을 형성하기 위하여서만 사용되는 것은 아니고, 다양한 분야에서 고분자막 등 다양한 박막이나 패턴을 형성하기 위하여 유사하게 적용이 가능할 것이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
그라핀(Graphene)
잉크젯(ink jet)
스크린(screen printing) 인쇄
스프레이 인쇄(spray printing)

Claims (14)

  1. 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 각각 기판 상에 개별적으로 동일 패턴으로 인쇄하여,
    상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 반응에 의해 상기 기판 상에 그라핀 필름이나 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 인쇄를 위하여, 잉크젯 인쇄 수단의 서로 다른 두 노즐을 통해 각각의 잉크를 분사하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 인쇄를 위하여, 스크린 인쇄 또는 스프레이 인쇄 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그라핀 필름이나 패턴을 전자소자의 전극이나 활성층으로 이용하기 위한 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리, 반도체 웨이퍼, 유연한 플라스틱, 또는 종이인 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그라핀 산화물 잉크는 흑연을 산화시킨 뒤 산화 그라핀(oxidized graphene) 파편을 떼어내는 방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산화 그라핀 파편을 떼어내기 위하여 초음파 분해 또는 초음파 처리를 이용하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 그라핀 산화물 잉크는 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜 중 하나 또는 복수 혼합물로 이루어진 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 환원제 잉크는 히드라진(hydrazine), 아스코르브산(ascorbic acid), 철 이온(iron ion), 염산(hydrochloric acid) 중 하나 또는 복수혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 환원제 잉크는 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜 중 하나 또는 복수 혼합물로 이루어진 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 인쇄 중 상기 기판의 온도는 50℃ 내지 200℃ 이내인 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 전자소자는 표시소자(display device), 태양전지(solar cell), 투명 박막 스피커(thin film speaker), 트랜지스터(transistor), 또는 화학 물질 센서(chemical sensor)인 것을 특징으로 하는 그라핀 제조 방법.
  13. 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크를 각각 기판 상에 개별적으로 동일 패턴으로 인쇄하여,
    상기 그라핀 산화물 잉크와 상기 환원제 잉크의 반응에 의해 상기 기판 상에 박막 또는 패턴 형태로 형성된 그라핀 필름.
  14. 그라핀 필름이나 패턴을 전극이나 활성층으로 갖는 전자소자로서,
    상기 그라핀 필름이나 패턴은, 기판 상에 그라핀 산화물 잉크와 환원제 잉크가 각각 동일 패턴으로 인쇄되어 상호 반응을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 전자소자.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101424603B1 (ko) * 2013-09-10 2014-08-04 한국과학기술연구원 박막 트랜지스터의 제조 방법
WO2014188059A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 Nokia Corporation Proton-battery based on graphene derivatives
WO2016076563A1 (ko) * 2014-11-11 2016-05-19 한국전기연구원 그래핀 나노 패턴 인쇄 방법,그에 사용되는 장치 및 잉크
KR20160112885A (ko) 2015-03-20 2016-09-28 오이호 돈가스용 돼지고기 잡내제거와 식감을 증대시키기 위한 돈가스용 돼지고기 제조방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102153931B1 (ko) 2014-01-28 2020-09-10 한국전자통신연구원 그래핀 나노 소자의 제조 방법
US10390162B2 (en) 2014-10-06 2019-08-20 The Royal Institution For The Advancement Of Learning / Mcgill University Method of forming an acoustic transducer
CN105084858B (zh) * 2015-08-07 2018-05-18 常州富烯科技股份有限公司 一种石墨烯薄膜的制备方法
CN107833759A (zh) * 2017-10-13 2018-03-23 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种丝网印刷法制备石墨烯超级电容器电极的制备方法
CN109507881A (zh) * 2018-11-08 2019-03-22 广东道氏技术股份有限公司 一种陶瓷渗花墨水制备过程的分布式预测控制方法及系统
KR102243302B1 (ko) * 2019-09-25 2021-04-22 한국기계연구원 진공 프린팅 장치 및 이를 이용한 진공 프린팅 방법
CN114697820A (zh) * 2020-06-08 2022-07-01 深圳市汉嵙新材料技术有限公司 振膜、发声装置及麦克风组件

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102224596B (zh) * 2008-06-09 2015-06-17 三星电子株式会社 用于制造透明导体的改进cnt/顶涂层方法
KR20110049593A (ko) * 2009-11-05 2011-05-12 삼성테크윈 주식회사 그래핀을 포함하는 센서와 이의 제조 방법
KR101630390B1 (ko) * 2010-01-08 2016-06-16 한국과학기술원 자기조립물질을 이용한 그라핀 나노구조체의 제조방법
KR20110097355A (ko) * 2010-02-25 2011-08-31 연세대학교 산학협력단 도전성 잉크 및 이를 이용한 인쇄회로기판
KR101051448B1 (ko) * 2010-10-26 2011-07-22 한국기계연구원 인쇄기반 금속 배선을 이용한 투명전극 제조 방법 및 그 투명전극

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014188059A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 Nokia Corporation Proton-battery based on graphene derivatives
US9728771B2 (en) 2013-05-23 2017-08-08 Nokia Technologies Oy Proton-battery based on graphene derivatives
KR101424603B1 (ko) * 2013-09-10 2014-08-04 한국과학기술연구원 박막 트랜지스터의 제조 방법
US9064778B2 (en) 2013-09-10 2015-06-23 Korea Institute Of Science And Technology Method of manufacturing thin film transistor
WO2016076563A1 (ko) * 2014-11-11 2016-05-19 한국전기연구원 그래핀 나노 패턴 인쇄 방법,그에 사용되는 장치 및 잉크
KR20160112885A (ko) 2015-03-20 2016-09-28 오이호 돈가스용 돼지고기 잡내제거와 식감을 증대시키기 위한 돈가스용 돼지고기 제조방법

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