KR20130039176A

KR20130039176A - 전기방사 장치, 전기방사 장치를 지지하는 지지대, 정렬된 나노 섬유 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130039176A
Application number: KR1020110103674A
Authority: KR
Inventors: 오일권; 아크바 자파리; 전진한
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-19
Also published as: KR101260459B1

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 정렬된 나노 섬유를 제조하는 전기방사 장치는 고분자 용액을 토출하는 방사 노즐, 상기 방사 노즐로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 나노 섬유를 제조하는 케이지 콜렉터, 그리고 상기 방사 노즐과 상기 케이지 콜렉터 사이에 위치하여 전류 흐름을 유도하는 제3의 극(pole)을 포함한다.

Description

전기방사 장치, 전기방사 장치를 지지하는 지지대, 정렬된 나노 섬유 및 그의 제조 방법{ELECTROSPINNING APPARATUS, SUPPORTING APPARATUS FOR SUPPORTING ELECTROSPINNING APPARATUS, WELL ALIGNED NANOFIBERS AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 전기방사 장치, 전기방사 장치를 지지하는 지지대, 정렬된 나노 섬유 및 그의 제조하는 방법에 관한 것이다.

나노 섬유는 초고비표면적 효과, 나노사이즈 효과, 초분자 배열 효과 등의 특성을 가지므로, 차세대 고성능 하이테크 신소재로서 부각되고 있다. 나노 섬유는 전자, 환경, 에너지, 생명공학, 국방 등의 다양한 기술 분야에서 활용되고 있다.

나노 섬유를 제조하는 방법에는 드로윙(drawing), 주형 합성(template synthesis), 상전이(phase separation), 자기조립(self assembly), 전기방사(electrospinning) 등이 있다. 이 중 나노 섬유를 연속적으로 제조할 수 있는 방법으로 전기방사 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

전기방사 방법은 고분자 용액을 방사하는 노즐부((+) 전극)와 접지부((-) 전극) 사이에 고전압을 인가하여 고분자 용액의 표면장력보다 큰 전기장이 형성되는 경우 노즐을 통해 나노 섬유 형태로 방사되도록 하는 것이다.

통상의 전기방사 장치에 따르면, 고분자 용액이 노즐로부터 불규칙적으로 분사되므로 나노 섬유는 무질서한 구조를 가진다. 이에, 정렬된 나노 섬유를 제조하기 위하여, 고분자 용액이 노즐로부터 일정한 방향으로 방사되도록 제어하는 기술이 필요하다.

정렬된 나노 섬유를 제조하는 방법의 일 예로, 노즐부와 접지부 사이에 균일한 전기장을 형성하기 위한 전기장 렌즈를 포함하고, 접지부를 한 쌍의 접지 전극으로 구성하며, 이를 교대로 스위칭시킬 수 있는 스위칭 수단을 포함하는 전기방사 장치를 사용할 수 있다. 이와 같은 전기방사 장치에는 전기방사를 위한 전원장치 외에 전기장 렌즈를 제어하기 위한 고전압 직류 발생기가 더 요구되는 문제가 있다.

정렬된 나노 섬유를 제조하는 전기방사 방법의 다른 예로, 회전하는 컬렉터, 고속 회전 드럼, 와이어 드럼 컬렉터를 사용하거나 팁 전극을 컬렉터 드럼의 아래/위에 추가할 수 있다. 이에 따르면, 전기방사 중에 섬유가 끝단 전극에 부착되고 드럼 표면과 끝단 전극 섬유 사이에 직접 접촉을 유발하여 드럼 컬렉터의 표면 전기장에 영향을 미쳐 끝단 전극에 도달하기 전에 정렬 성능을 감소시키는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전기방사 장치, 전기방사 장치를 지지하기 위한 지지대, 정렬된 나노 섬유 및 전기방사 장치를 이용하여 정렬된 나노 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따른 정렬된 나노 섬유를 제조하는 전기방사 장치는 고분자 용액을 토출하는 방사 노즐, 상기 방사 노즐로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 나노 섬유를 제조하는 케이지 콜렉터, 그리고 상기 방사 노즐과 상기 케이지 콜렉터 사이에 위치하여 전류 흐름을 유도하는 제3의 극(pole)을 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 정렬된 나노 섬유를 제조하는 전기방사 장치를 지지하기 위한 지지대는 기판, 상기 기판 위에 위치하여 제1 방향을 따라 이동할 수 있는 이동부, 상기 전기방사 장치의 방사 노즐을 지지하는 방사 노즐 지지부, 상기 전기방사 장치의 블레이드 전극을 끼우기 위한 홈을 가지는 블레이드 전극 지지부, 그리고 상기 방사 노즐과 상기 블레이드 전극 사이에 위치하여 전류 흐름을 유도하는 제3의 극(pole)을 지지하는 제3 전극 지지부를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 전기방사 장치를 이용한 정렬된 나노 섬유 제조 방법은 나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 방사 노즐로 공급하는 단계, 상기 방사 노즐, 고분자 용액을 수집하는 블레이드 전극 및 상기 방사 노즐과 상기 블레이드 전극 사이에 위치하는 제3의 극에 전압을 각각 인가하는 단계, 그리고 상기 방사 노즐로부터 상기 블레이드 전극을 향하여 고분자 용액을 토출하여 나노 섬유를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따른 정렬된 나노 섬유는 나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 방사 노즐로 공급하고, 상기 방사 노즐, 고분자 용액을 수집하는 블레이드 전극 및 상기 방사 노즐과 상기 블레이드 전극 사이에 위치하는 제3의 극에 전압을 각각 인가하며, 상기 방사 노즐로부터 상기 블레이드 전극을 향하여 고분자 용액을 토출하여 제조된다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 정렬 성능이 우수한 나노 섬유를 제조할 수 있다. 고분자 용액을 토출하는 (+) 전압의 방사 노즐과 고분자 용액을 수집하여 나노 섬유를 제조하는 (-) 전압의 블레이드 전극 사이에 제3의 극을 위치시킴으로써, 전기장 및 전류 흐름을 유도하여 정렬된 나노 섬유를 제조할 수 있다.

도 1은 나노 섬유를 제조하기 위하여 이용되는 전기방사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기방사 장치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 지지하기 위한 지지대를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 이용하여 정렬된 나노섬유를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치의 유한 요소 모델이다.
도 7은 전기방사 장치 주변의 전기장 분포를 시뮬레이션한 결과이다.
도 8은 방사 노즐로부터 콜렉터까지의 전기 포텐셜을 시뮬레이션한 결과이다.
도 9는 방사 노즐로부터 콜렉터까지의 전류 흐름을 시뮬레이션한 결과이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치로 제조된 나노 섬유 막의 SEM 이미지이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 나노 섬유를 제조하기 위하여 이용되는 전기방사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 1을 참고하면, 전기방사 장치(100)는 나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 노즐(110) 및 방사 노즐(110)로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 정렬된 나노 섬유를 갖는 막을 형성하는 케이지 콜렉터(120)를 포함한다.

케이지 콜렉터(120)는 케이지 드럼(122), 블레이드 전극(124) 및 회전 수단(126)을 포함한다.

케이지 드럼(122)은 회전 수단(126)에 의하여 회전한다.

블레이드 전극(124)은 케이지 드럼(122) 내부에 위치한다.

블레이드 전극(124)은 고전압 발생기(예를 들면, ConverTech, Model SHV30)의 (-) 전극과 연결되고, 방사 노즐(110)은 고전압 발생기의 (+) 전극과 연결될 수 있다.

(+) 전극인 방사 노즐(110)이 고분자 용액을 토출하면, (-) 전극인 케이지 콜렉터(120)는 회전하면서 나노 섬유를 갖는 막을 형성한다.

여기서, 블레이드 전극(124)에 수집된 나노 섬유와 케이지 드럼(122) 표면 간에 접촉이 유발되어 케이지 드럼(122) 표면의 전기장에 영향을 미치므로, 정렬 성능이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 이러한 문제를 해결하여 정렬 성능을 개선시키고자 도 1의 전기방사 장치에 제 3의 극(pole)을 더 추가한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 나타낸다.

도 2를 참고하면, 전기방사 장치(200)는 나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 노즐(210), 방사 노즐(210)로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 정렬된 나노 섬유를 갖는 막을 형성하는 케이지 콜렉터(220) 및 제 3의 극인 한 쌍의 와이어 전극(230)을 포함한다.

케이지 콜렉터(220)는 케이지 드럼(222), 블레이드 전극(224) 및 회전 수단(226)을 포함한다.

한 쌍의 와이어 전극(230)은 케이지 콜렉터(220) 앞에 위치한다. 예를 들면, 한 쌍의 와이어 전극(230)은 케이지 콜렉터(220)와 방사 노즐(210) 사이에 수직으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 와이어 전극(230)은 케이지 콜렉터(220)의 케이지 드럼(222)으로부터 약 5mm 내지 10mm 거리만큼 떨어진 곳에 위치하고, 약 0.1mm의 직경을 가질 수 있다. 각 와이어 전극은 케이지 드럼(222)의 각 프레임(A)에 평행하게 놓일 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기방사 장치를 나타낸다.

도 3을 참고하면, 전기방사 장치(300)는 나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 노즐(310), 방사 노즐(310)로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 정렬된 나노 섬유를 갖는 막을 형성하는 케이지 콜렉터(320) 및 제 3의 극인 한 쌍의 채널 전극(330)을 포함한다.

케이지 콜렉터(320)는 케이지 드럼(322), 블레이드 전극(324) 및 회전 수단(326)을 포함한다.

한 쌍의 채널 전극(330)은 케이지 드럼(322) 앞에 위치한다. 예를 들면, 한 쌍의 채널 전극(330)은 케이지 드럼(322)으로부터 소정의 거리(약 5mm 내지 10mm)만큼 떨어진 위치에서 소정의 각도(약 60도)의 열린 각으로 형성될 수 있다. 한 쌍의 채널 전극(330)은, 예를 들면 120mm*50mm 크기의 두 개의 알루미늄 판을 사용하여 만들 수 있다.

도 2의 한 쌍의 와이어 전극(230) 및 도 3의 한 쌍의 채널 전극(330)은 금속 물질로써, 전기장 및 전류 흐름을 유도하여 정렬된 나노 섬유를 갖는 막을 형성하도록 할 수 있다.

또한, 전기방사 장치에서 케이지 드럼의 평행한 프레임(A)으로 인하여 평행 전극이 형성될 수 있고, 케이지 드럼의 표면이 개방되어 있으므로 전기장의 외란을 제거할 수 있으며, 케이지 드럼의 회전에 의한 동적 효과를 가질 수 있다. 또한, 블레이드 전극은 날카로운 전극의 효과를 가질 수 있다.

평행 전극을 형성하기 위한 프레임(A)은, 예를 들면 나무일 수 있다. 나무의 높은 유전체 특성으로 인하여 나무들 사이의 간극을 가로질러 더욱 우수한 정렬 효과를 얻을 수 있다.

한편, 날카로운 전극의 효과를 최대화하기 위하여 블레이드 전극은 긴 모서리의 사각 블레이드 전극(예를 들면, 20*60*1mm)이 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 지지하기 위한 지지대를 나타낸다.

도 4를 참고하면, 지지대(400)는 기판(410), 이동부(420), 방사 노즐 지지부(430), 블레이드 전극 지지부(440) 및 제3의 극 지지부(450)를 포함한다.

이동부(420)는 기판(410) 위에 위치하여 가로 방향, 즉 방사 노즐과 블레이드 전극 간의 방향에 수직하고, 케이지 드럼의 프레임(A)에 평행한 방향으로 움직인다.

방사 노즐 지지부(430)는 방사 노즐을 지지하고, 블레이드 전극 지지부(440)는 날카로운 전극을 형성하기 위하여 블레이드 전극을 끼우는 홈을 가진다. 제3의 극 지지부(450)는 제3의 극을 지지한다.

고정된 위치에서 회전하는 케이지 콜렉터에 대하여 케이지 콜렉터의 프레임에 평행한 방향으로 방사 노즐, 블레이드 전극 및 제3의 극을 동시에 이동시키면 너비가 있는 대면적의 나노 섬유막을 제조할 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 이용하여 정렬된 나노섬유를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.

도 5를 참고하면, 나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 방사 노즐로 공급한다(S500). 여기서, 고분자 용액은 고분자와 용매를 혼합하여 전기방사에 적합한 점도를 가지도록 제조될 수 있다. 예를 들면, 고분자 용액은 순수 P(VDF-TrFE) 또는 0.5wt% MWCNTs를 혼입한 P(VDF-TrFE)일 수 있다. 첫 번째 경우는 P(VDF-TrFE) [SOLEF

, Mw= 530,000- Solvey Solexis Co., Paris]를 1:1 비의 DMAC-acetone 용액과 섞어 15wt% 용액으로 만들고, 55℃와 상온에서 각각 약 1시간과 5시간 동안 교반하여 제조할 수 있다. 두 번째 경우, MWNTs(95% purity, 직경 10-15nm, 길이 10-20㎛, ILJIN Nanotech)의 분산성을 향상시키기 위해 나노입자를 1:1비의 황산-질산 용액에 담궈 얼음물 조건에서 10분간 초음파 분산 시킨 후, 증류수로 여러 차례 헹구어 중성화시켜 CNT-PVDF 나노 복합체를 만들며, 이를 앞서 합성한 PVDF 용액에 분산시켜 제조할 수 있다. 고분자 용액은 방사 노즐에 연결된 시린지(syringe)로부터 공급될 수 있다.

방사 노즐, 블레이드 전극 및 제3의 극에 전압을 인가한다(S510). 방사 노즐에는 (+) 전압을 인가하고, 블레이드 전극에 (-) 전압을 인가한다. 예를 들면, 방사 노즐에 약 +3.5kV 내지 +4kV를 인가하고, 블레이드 전극에 약 -12kV 내지 -17kV를 인가하며, 제3의 극인 와이어 전극에 0kV 내지 0.2kV를 인가하거나 채널 전극에 +1kV를 인가할 수 있다.

방사 노즐은 케이지 콜렉터의 블레이드 전극을 향하여 고분자 용액을 토출하여 정렬된 나노 섬유를 제조한다(S520). 정렬된 나노 섬유를 가지는 막을 형성하기 위하여 소정의 시간 동안 전기방사 장치 지지대의 이동부를 가로 방향으로 이동시키면서 고분자 용액을 토출할 수 있다. 이때, 이동부의 이동 속도 및 이동 횟수는 미리 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치의 유한 요소 모델이다.

케이지 콜렉터 및 제3의 극(예를 들면, 와이어 전극 또는 채널 전극)을 포함하는 전기방사 장치의 간단한 2차원 유한 요소 모델은상용 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 사각 솔리드 요소인 CPE4E로 메쉬를 형성하였다. 유한요소모델에 사용된 구성들의 물성은 표 1과 같다.

구성	재료	유전 계수(dielectric coefficient(F/m))
에어 스페이스(air space)	공기(air)	1.00059
방사 노즐(needle)	스틸(steel)	14.0
블레이드 전극	구리(copper)	6.0
와이어 전극	스틸(steel)	14.0
채널 전극	알루미늄(aluminum)	9.1

방사 노즐에 인가된 전압은 +4kV, 블레이드 전극에 인가된 전압은 -12kV, 케이지 드럼에 인가된 전압은 -12kV, 와이어 전극에 인가된 전압은 0kV, 채널 전극에 인가된 전압은 +1kV이다.

도 6(a)는 제3의 극으로 한 쌍의 채널 전극을 갖는 전기방사 장치의 상면도이고, 도 6(b)는 이에 대응하여 사각 솔리드 요소인 CPE4E로 메쉬가 형성된 모델이다. 도 6(a) 및 도 6(b)로부터, 제3의 극을 가지는 전기방사 장치를 이용하여 정렬된 나노 섬유를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

도 7은 전기방사 장치 주변의 전기장 분포를 시뮬레이션한 결과이다.

도 7(a)는 일반적인 금속형 원통 드럼 주변의 전기장 분포이고, 도 7(b) 내지 도 7(d)는 각각 도 1 내지 도 3에 해당하는 케이지 콜렉터 주변의 전기장 분포이다.

도 7(a)에 따르면 콜렉터 근방의 전기장 분포가 거의 일정하지만, 도 7(b) 내지 도 7(d)로 갈수록 콜렉터 주변의 전기장 분포가 일정하지 않다. 이로부터 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치를 사용하면 미소 영역에서 전기 포텐셜 집중이 발생하여 나노 섬유가 임의로 넓게 퍼지는 것을 막을 수 있다.

도 8은 방사 노즐로부터 콜렉터까지의 전기 포텐셜을 시뮬레이션한 결과이고, 도 9는 방사 노즐로부터 콜렉터까지의 전류 흐름을 시뮬레이션한 결과이다. 도 8 및 도 9에서 가로축은 방사 노즐로부터 콜렉터까지의 거리이다.

도 8을 참고하면, 금속형 원통 드럼의 전기 포텐셜은 콜렉터로 갈수록 선형적으로 줄어들지만, 도 1에 해당하는 케이지 콜렉터의 전기 포텐셜은 비선형적으로 줄어들었고 케이지 콜렉터 근처의 전기 포텐셜은 금속형 원통 드럼의 전기 포텐셜보다 높았다. 와이어 전극 또는 채널 전극을 제3 극으로 사용하는 케이지 콜렉터의 경우, 더욱 양호한 효과를 나타내었다.

도 9를 참고하면, 금속형 원통 드럼의 전류 흐름보다 도 1에 해당하는 케이지 콜렉터의 전류 흐름이 높아 양호하고, 케이지 콜렉터의 전류 흐름보다 와이어 전극 또는 채널 전극을 제3 극으로 사용하는 케이지 콜렉터의 전류 흐름이 더욱 높아 양호한 효과를 나타내었다.

콜렉터 주변의 전기 포텐셜 또는 전류 흐름이 높으면 외란을 막아 우수한 정렬 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 케이지 콜렉터 앞에 와이어 전극 또는 채널 전극과 같은 제3의 전극을 위치시키면 우수한 정렬 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기방사 장치로 제조된 나노 섬유 막의 SEM 이미지이다. 도 10(a)는 도 1의 케이지 콜렉터로 제조된 나노 섬유 막이고, 도 10(b)는 도 2와 같이 제3의 극으로 와이어 전극을 가지는 케이지 콜렉터로 제조된 나노 섬유 막이며, 도 10(c)는 도 3과 같이 제3의 극으로 채널 전극을 가지는 케이지 콜렉터로 제조된 나노 섬유 막이다. 도 11(a)는 도 10(b)를 확대한 도면이고, 도 11(b)는 도 10(c)를 확대한 도면이다.

도 10(a)에 비하여 도 10(b) 및 도 10(c)에서는 더욱 개선된 정렬 양상을 보임을 알 수 있다.

또한, 도 11(b)와 같이 제3의 극으로 와이어 전극을 사용한 경우 직경 200nm 내지 800nm의 다양한 직경을 보이나, 도 11(c)와 같이 제3의 극으로 채널 전극을 사용한 경우 약 300nm의 비교적 고른 직경을 보인다. 따라서, 제3의 극으로 채널 전극을 이용하는 경우에는 와이어 전극을 이용하는 경우에 비하여 더욱 우수한 정렬 효과를 보임을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 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.

Claims

정렬된 나노 섬유를 제조하는 전기방사 장치에 있어서,
고분자 용액을 토출하는 방사 노즐,
상기 방사 노즐로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 나노 섬유를 제조하는 케이지 콜렉터, 그리고
상기 방사 노즐과 상기 케이지 콜렉터 사이에 위치하여 전류 흐름을 유도하는 제3의 극(pole)
을 포함하는 전기방사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제3의 극은 한 쌍의 채널 전극인 전기방사 장치.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 채널 전극은 상기 케이지 콜렉터로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치에서 소정의 각도의 열린 각으로 형성되는 전기방사 장치.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 채널 전극은 알루미늄으로 이루어지는 전기방사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제3의 극은 한 쌍의 와이어 전극인 전기방사 장치.
제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 와이어 전극은 상기 방사 노즐과 상기 케이지 콜렉터 사이에 수직으로 형성되는 전기방사 장치.
제1항에 있어서,
상기 케이지 콜렉터는
복수의 평행한 케이지 프레임으로 형성된 케이지 드럼,
상기 케이지 드럼 내부에 위치하는 블레이드 전극, 그리고
상기 케이지 드럼을 회전시키는 회전 수단
을 포함하는 전기방사 장치.
제7항에 있어서,
상기 케이지 프레임은 나무로 이루어진 전기방사 장치.
제7항에 있어서,
상기 블레이드 전극의 옆면은 상기 방사 노즐로부터 상기 고분자 용액이 토출되는 방향으로 형성되는 전기방사 장치.
제7항에 있어서,
상기 방사 노즐은 (+) 전극과 연결되고, 상기 블레이드 전극은 (-) 전극과 연결되는 전기방사 장치.
정렬된 나노 섬유를 제조하는 전기방사 장치를 지지하기 위한 지지대에 있어서,
기판,
상기 기판 위에 위치하여 제1 방향을 따라 이동할 수 있는 이동부,
상기 전기방사 장치의 방사 노즐을 지지하는 방사 노즐 지지부,
상기 전기방사 장치의 블레이드 전극을 끼우기 위한 홈을 가지는 블레이드 전극 지지부, 그리고
상기 방사 노즐과 상기 블레이드 전극 사이에 위치하여 전류 흐름을 유도하는 제3의 극(pole)을 지지하는 제3 전극 지지부
를 포함하는 지지대.
제11항에 있어서,
상기 전기방사 장치는
고분자 용액을 토출하는 방사 노즐,
상기 방사 노즐로부터 토출되는 고분자 용액을 수집하여 정렬된 나노 섬유를 제조하는 케이지 콜렉터, 그리고
상기 방사 노즐과 상기 케이지 콜렉터 사이에 위치하여 전류 흐름을 유도하는 제3의 극(pole)
을 포함하는 지지대.
제12항에 있어서,
상기 케이지 콜렉터는
복수의 평행한 케이지 프레임으로 형성된 케이지 드럼,
상기 케이지 드럼 내부에 위치하는 블레이드 전극, 그리고
상기 케이지 드럼을 회전시키는 회전 수단
을 포함하는 지지대.
제13항에 있어서,
상기 제1 방향은 상기 프레임에 평행한 방향인 지지대.
제14항에 있어서,
상기 이동부의 이동에 따라 상기 방사 노즐, 상기 블레이드 전극 및 상기 제3의 극이 함께 이동하는 지지대.
전기방사 장치를 이용한 정렬된 나노 섬유 제조 방법에 있어서,
나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 방사 노즐로 공급하는 단계,
상기 방사 노즐, 고분자 용액을 수집하는 블레이드 전극 및 상기 방사 노즐과 상기 블레이드 전극 사이에 위치하는 제3의 극에 전압을 각각 인가하는 단계, 그리고
상기 방사 노즐로부터 상기 블레이드 전극을 향하여 고분자 용액을 토출하여 나노 섬유를 제조하는 단계
를 포함하는 정렬된 나노 섬유 제조 방법.
제16항에 있어서,
상기 방사 노즐에 (+) 전압을 인가하고, 상기 블레이드 전극에 (-) 전압을 인가하는 정렬된 나노 섬유 제조 방법.
제16항에 있어서,
상기 제조하는 단계에서, 상기 방사 노즐, 상기 블레이드 전극 및 상기 제3의 극이 동시에 동일한 방향으로 이동하는 정렬된 나노 섬유 제조 방법.
나노 섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 방사 노즐로 공급하고,
상기 방사 노즐, 고분자 용액을 수집하는 블레이드 전극 및 상기 방사 노즐과 상기 블레이드 전극 사이에 위치하는 제3의 극에 전압을 각각 인가하며,
상기 방사 노즐로부터 상기 블레이드 전극을 향하여 고분자 용액을 토출하여 제조되는 정렬된 나노 섬유.