KR20130114523A - 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로 특히, 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은, 가스 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부; 상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하는 접촉부; 상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부; 및 상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치 {Apparatus for growing graphene using Joule heating}
본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로 특히, 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.
특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.
이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.
또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 촉매 금속을 효율적으로 가열하여 연속적인 그래핀의 형성이 가능하도록 하는 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부; 상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하는 접촉부; 상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부; 및 상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 접촉부는, 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전도성 롤러를 포함할 수 있다.
또한, 접촉부는, 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전극을 포함할 수 있다.
이때, 전극은 촉매 금속의 형성 영역의 양측에 선 접촉 또는 면 접촉하여 전류를 공급할 수 있다.
또한, 전극의 일측에 위치하는 지지 롤러를 더 포함할 수 있다.
이때, 전극은 촉매 금속의 폭과 같거나 넓은 브러시 형 전극일 수 있다.
한편, 챔버 내에 위치하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 온도 센서의 감지 값에 따라 전류 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 챔버는, 금속 또는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
공급부와 접촉부 사이 및 접촉부와 수납부 사이 중 적어도 어느 일측에는 이송 롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 위에서 설명한 제조 장치를 이용하여 얻어지는 그래핀을 제공할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 촉매 금속의 형성 영역의 양측에 접촉하여 전류가 인가되므로, 형성 영역 전체에 전류가 균일하게 흐를 수 있고, 따라서, 형성 영역 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 것이다.
이와 같은 줄-열을 이용하여 균일하게 온도가 제어되는 형성 영역에서 그래핀을 합성하면 연속적으로 균일한 그래핀의 성장이 가능하다.
따라서, 균일한 온도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으므로, 촉매 금속의 전체 형성 영역에서 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있다.
그리고, 그래핀이 형성된 후에는 촉매 금속을 이송시켜 새로운 형성 영역에서 그래핀을 형성할 수 있으므로, 촉매 금속 전체에 연속적으로 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하면, 촉매 금속의 폭과 관계 없이 일정한 온도 제어가 가능하므로, 대면적의 그래핀을 효율적으로 형성할 수 있고, 이러한 대면적의 그래핀은 대면적을 가지는 디스플레이 장치 등에 효율적으로 이용될 수 있다.
또한, 촉매 금속의 공급 및 수납, 그리고 가열을 위한 장치들이 모두 챔버 내에 위치하므로, 챔버는 쿼츠와 같은 고가의 물질을 사용할 필요 없고, 금속이나 세라믹 등으로 제작이 가능하다.
따라서, 챔버의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
도 1은 그래핀의 제조 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 그래핀 형성 영역의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 그래핀의 제조 장치의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 전극의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 3에 의한 그래핀 형성 영역의 예를 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 1의 장치를 이용하여 그래핀을 형성하는 과정을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 그래핀의 제조 장치는, 가스 유입부(11) 및 배기부(12)를 포함하는 챔버(10) 내에, 촉매 금속(80)을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부(20)와, 그래핀이 형성된 촉매 금속(80)을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부(30)를 포함한다.
공급부(20)와 수납부(30)는 촉매 금속(80)을 공급하거나 이송시킬 수 있는 롤러 형태일 수 있으며, 이러한 공급부(20)와 수납부(30)는 챔버(10) 외부에서 회전시킴으로써 촉매 금속(80)을 이송시킬 수 있다.
이러한 공급부(20)와 수납부(30) 사이에는 촉매 금속(80) 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역(A)이 정의된다. 이러한 형성 영역(A)은 그 양측에 위치하는 접촉부(40)를 통하여 정의될 수 있다.
이와 같은 접촉부(40)를 통하여 촉매 금속(80)은 그 형성 영역(A)에 전류 공급부(50)로부터 전류를 공급받을 수 있다.
따라서, 전류 공급부(50)로부터 전류를 공급받으면 촉매 금속(80)은 형성 영역(A)이 가열될 수 있다. 즉, 전류를 공급받으면 촉매 금속(80)의 저항에 의하여 줄-열(Joule heat)이 발생하여 형성 영역(A)이 그래핀을 형성하기에 알맞은 온도로 가열될 수 있는 것이다.
이때, 촉매 금속(80)에 전류를 공급하기 위한 접촉부(40)는, 도시하는 바와 같이, 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 한 쌍의 전도성 롤러(41, 42)를 포함할 수 있다.
즉, 이러한 롤러(41, 42)는 전도성을 가지고, 촉매 금속(80)에 선 접촉(또는 면 접촉)할 수 있으므로, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 균일한 전류를 공급할 수 있다. 이러한 롤러(41, 42)는 촉매 금속(80)을 지지하는 지지 롤러로 작용할 수도 있다.
경우에 따라, 이러한 전도성 롤러(41, 42)는 한 쌍 이상이 구비될 수도 있다. 즉, 두 쌍이 구비되어, 하나 이상의 형성 영역을 정의할 수도 있음은 물론이다.
이러한 형성 영역(A)에는 온도 센서(60)가 구비될 수 있어, 이 온도 센서(60)에서 감지되는 온도 값에 따라, 전류 공급부(50)에서 필요한 전류를 공급할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 전류 공급부(50)에는 온도 센서(60)에서 감지되는 값에 따라, 전류 공급부(50)를 제어할 수 있는 제어부(도시되지 않음)가 포함될 수 있다.
따라서, 제어부에서 온도를 설정하게 되면, 온도 센서(60)의 감지 값에 따라 전류 공급부(50)를 제어하여, 형성 영역(A)이 최단시간에 설정 온도에 다다를 수 있도록 할 수 있다.
또한, 온도가 미세하게 변화하는 경우에도 전류 공급 값을 미세 조절하여 그래핀 성장 시간 동안 온도가 일정하게 제어할 수 있는 것이다.
챔버(10)의 가스 유입부(11)를 통하여 탄소를 함유한 가스인 반응 가스(원료 가스)를 공급할 수 있다. 이러한 반응 가스는 탄소를 함유하는 화합물이며 탄소 수 6개 이하의 화합물이나, 탄소 수 4개 이하의 화합물, 또는 탄소수 2개 이하의 화합물일 수 있다.
반응 가스는 예를 들어 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로 헥산, 벤젠 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
이러한 가스 유입부(11)를 통하여 반응 가스 이외에도 분위기 가스도 함께 공급할 수 있다. 분위기 가스는, 헬륨, 아르곤 등과 같은 불활성 가스와, 금속 촉매의 표면을 깨끗하게 유지하여 기상 반응을 제어하기 위한 수소 등을 포함하는 비 반응 가스를 포함할 수 있다.
또한, 가스 유입부(11)와 배기부(12)에는 제어 밸브(도시되지 않음)가 설치되어 가스 유입부(11)로부터 챔버(10)로 공급되는 가스의 유량 등을 제어할 수 있다.
한편, 공급부(20)와 접촉부(40) 사이 및 접촉부(40)와 수납부(30) 사이 중 적어도 어느 일측에는 촉매 금속(80)을 효율적으로 이송하기 위한 이송 롤러(13, 14)가 구비될 수 있다.
이러한 이송 롤러(13, 14)는 공급부(20)에 감겨진 촉매 금속(80)을 형성 영역(A)에 로딩할 경우, 또는 그래핀이 형성된 촉매 금속(80)을 수납부(30)에 감기도록 하는 경우에, 촉매 금속(80)이 무게에 의하여 쳐지지 않도록 할 수 있다.
또한, 촉매 금속(80)에 적당한 장력을 가함으로써, 촉매 금속(80)이 전도성 롤러(41, 42)와 선 접촉(또는 면 접촉)하여 전류를 일정하게 공급받을 수 있도록 할 수 있다.
한편, 이러한 촉매 금속(80)의 이송 과정에서 공급부(20) 및 수납부(30)는 자동 제어될 수 있고, 이러한 과정에서 이송 롤러(13, 14)가 함께 작동될 수 있다.
챔버(10)에 구비된 가스 배기구(12)에는 진공펌프(70)가 구비되어, 그래핀의 성장시 필요한 반응 가스와 분위기 가스가 챔버(10) 내에 채워지거나 배기될 수 있도록 할 수 있다.
도 2에서는 촉매 금속(80)에 전도성 롤러(41, 42)에 의하여 정의되는 형성 영역(A)을 도시하고 있다.
도시하는 바와 같이, 전도성 롤러(41, 42)로 이루어지는 접촉부(40)는 촉매 금속(80)이 공급되는 방향과 수직 방향으로 선 접촉 또는 면 접촉하여, 촉매 금속(80)에는 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 전도성 롤러(41, 42)를 통하여 전류를 공급할 수 있다.
이와 같이, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)의 양측에 접촉하여 전류가 인가되므로, 형성 영역(A) 전체에 전류가 균일하게 흐를 수 있고, 따라서, 형성 영역(A) 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 것이다.
이와 같은 줄-열을 이용하여 균일하게 온도가 제어되는 형성 영역(A)에서 그래핀을 합성하면 연속적으로 균일한 그래핀의 성장이 가능하다.
따라서, 균일한 온도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으므로, 촉매 금속(80)의 전체 형성 영역(A)에서 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있다.
그리고, 그래핀이 형성된 후에는 촉매 금속(80)을 이송시켜 새로운 형성 영역(A)에서 그래핀을 형성할 수 있으므로, 촉매 금속(80) 전체에 연속적으로 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하면, 촉매 금속(80)의 폭과 관계 없이 일정한 온도 제어가 가능하므로, 대면적의 그래핀을 효율적으로 형성할 수 있고, 이러한 대면적의 그래핀은 대면적을 가지는 디스플레이 장치 등에 효율적으로 이용될 수 있다.
또한, 촉매 금속(80)의 공급 및 수납, 그리고 가열을 위한 장치들이 모두 챔버(80) 내에 위치하므로, 챔버(80)는 쿼츠(quartz)와 같은 고가의 물질을 사용할 필요 없고, 금속이나 세라믹 등으로 제작이 가능하다.
따라서, 챔버(80)의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
도 3에서는, 접촉부(40)의 다른 예를 나타내고 있다. 즉, 접촉부(40)는 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전극(43, 44)으로 이루어지는 예를 나타내고 있다.
즉, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)의 양측에 접촉하는 전극(43, 44)을 통하여 전류 공급부(50)로부터 전류가 인가된다.
이때, 이러한 전극(43, 44)의 일측에는 별도의 지지 롤러(45, 46)가 위치하여, 촉매 금속(80)의 이송을 용이하도록 할 수 있고, 촉매 금속(80)을 지지할 수 있다.
따라서, 이러한 지지 롤러(45, 46)는 촉매 금속(80)의 이송을 도우면서, 전극(43, 44)이 촉매 금속(80)과 적당한 압력으로 접촉할 수 있도록 할 수 있다.
이러한 전극(43, 44)은, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 바 형태, 또는 브러시 형태의 전극(44)이 이용될 수 있다. 이와 같은 전극(44)은 전체적으로 균일한 전류가 흐를 수 있도록 함으로써, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 균일한 전류가 공급될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 이러한 전극(43, 44)은 촉매 금속(80)과 일정 폭이 접촉할 수 있다. 즉, 면 접촉이 이루어질 수도 있으며, 이는 균일한 전류를 공급하는데 문제가 되지 않을 수 있다.
도 5에서는 촉매 금속(80)에 한 쌍의 전극(43, 44)에 의하여 정의되는 형성 영역(A)을 도시하고 있다.
도시하는 바와 같이, 전극(43, 44)으로 이루어지는 접촉부(40)는 촉매 금속(80)이 공급되는 방향과 수직 방향으로 선 접촉 또는 면 접촉하여, 촉매 금속(80)에서는 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 전극(43, 44)으로부터 전류를 공급받을 수 있다. 이러한 전극(43, 44)의 폭은 촉매 금속(80)의 폭과 같거나 더 클 수 있다.
그리고, 이러한 전극(43, 44)의 일측에는 지지 롤러(45, 46)가 위치함을 도시하고 있다.
이와 같이, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)의 양측에 접촉하여 전류가 인가되므로, 형성 영역(A) 전체에 전류가 균일하게 흐를 수 있고, 따라서, 형성 영역(A) 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 것이다.
그 외의 설명되지 않은 사항은 위에서 설명한 도 1 및 도 2의 경우와 동일한 사항이 적용될 수 있다.
도 6은 촉매 금속(80) 상에 그래핀(90)이 형성된 상태를 도시하고 있다. 이하, 도 1 및 도 6을 참고하여 그래핀의 제조 장치를 이용하여 제조하는 과정을 간략히 설명한다.
이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하여 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)을 이용하여 그래핀(20)을 형성할 수 있다.
먼저, 공급부(20)에 포일 형태의 촉매 금속(80)을 공급하여, 이송 롤러(13, 14)를 거쳐 수납부(30)에 촉매 금속(80)의 일부가 감기도록 하여, 촉매 금속(80)에 일정한 장력이 유지될 수 있도록 한다.
이때, 촉매 금속(80)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr 등의 금속이 이용될 수 있다. 또한, 촉매 금속(80)은 대략 10 ㎛ 내지 10 mm 두께의 포일 형태로 이용할 수 있다.
이와 같이, 촉매 금속(80)은 형성 영역(A)의 양측에서 전도성 롤러(41, 42)와 긴밀하게 접촉하도록 촉매 금속(80)의 장력을 유지시킨다.
이후, 진공펌프(70)를 작동하여 챔버(10) 내의 불순물을 제거할 수 있다.
그런 후에, 유입부(11)를 통하여 분위기 가스를 유입시키고, 전류 공급부(50)를 통하여 촉매 금속(80)에 전류를 공급함으로써 형성 영역(A)의 온도를 상승시킨다. 이때, 온도의 제어는 온도센서(60)와 제어부를 통하여 자동으로 이루어질 수 있다.
도 6에서와 같이, 전도성 롤러(41, 42)의 길이 방향을 따라 전류가 공급되는 경우에, 전류의 방향은 주로 B와 같은 방향으로 흐를 수 있으나, 형성 영역(A) 전체의 관점에서는 전체적으로 고르게 전류가 흐를 수 있다.
이후, 온도센서(60)에서 감지된 온도가 실제 설정된 온도에 다다르고 안정되면 유입부(11)를 통하여 반응 가스를 공급하여, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 그래핀(90)을 성장시킨다.
이러한 그래핀(90)의 형성은 대략 300 내지 1500 ℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 그래핀(90)을 형성하기 전에 소정의 전처리 과정이 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 그래핀(90)이 형성된 다음에는, 공급부(20), 수납부(30), 및 이송 롤러(13, 14)를 조절하여 촉매 금속(80)을 형성 영역(A)의 폭만큼 또는 그보다 큰 폭으로 이송시킨 후에, 다시 반응 가스를 공급하여 촉매 금속(80) 상에 연속적으로 그래핀(90)을 형성시킬 수 있다.
이러한 과정에 의하여, 공급부(20)에 공급된 촉매 금속(80)의 장력 유지 부분을 제외한 전체에 그래핀(90)을 형성시킨 후에는 전류 공급을 차단하여 촉매 금속(80)의 온도를 하강시킨다.
이후에는 진공펌프(70)를 작동하여 배기부(12)를 통하여 잔여 반응 가스를 제거할 수 있다.
그런 후에는, 챔버(10)를 열어서 수납부(30)에 수납된 그래핀(90)이 형성된 촉매 금속(80)을 회수하여 이용할 수 있는 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 챔버 11: 유입부
12: 배기부 13, 14: 이송 롤러
20: 공급부 30: 수납부
40: 접촉부 41, 42: 전도성 롤러
43, 44: 전극 45, 46: 지지 롤러
50: 전류 공급부 60: 온도센서
70: 전공펌프

Claims (10)

  1. 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부;
    상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하는 접촉부;
    상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부; 및
    상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉부는, 상기 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전도성 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 접촉부는, 상기 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 전극은 상기 촉매 금속의 형성 영역의 양측에 접촉하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 전극의 일측에 위치하는 지지 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 전극은 상기 촉매 금속의 폭과 같거나 넓은 브러시 형 전극인 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 챔버 내에 위치하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 온도 센서의 감지 값에 따라 상기 전류 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 챔버는, 금속 또는 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 공급부와 접촉부 사이 및 상기 접촉부와 수납부 사이 중 적어도 어느 일측에는 이송 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150117924A (ko) * 2014-04-11 2015-10-21 한국기계연구원 전도성 금속 필름 전극 제조장치
CN106829936A (zh) * 2017-03-27 2017-06-13 重庆墨希科技有限公司 卧式石墨烯卷对卷连续生长设备
KR20190082534A (ko) * 2018-01-02 2019-07-10 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 줄 히팅을 이용한 그래핀 제조장치 및 이의 제조방법
KR20200078764A (ko) * 2018-12-21 2020-07-02 한국기계연구원 그래핀 제조장치 및 이를 이용한 그래핀 제조방법
CN114787081A (zh) * 2019-10-11 2022-07-22 普世物料公司 用于合成石墨烯的装置、方法和碳丸
US11471871B2 (en) * 2017-12-28 2022-10-18 Center For Advanced Meta-Materials Method for producing graphene using joule heating

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110092207A (ko) * 2010-02-08 2011-08-17 성균관대학교산학협력단 그래핀 롤투롤 코팅 장치 및 이를 이용한 그래핀 롤투롤 코팅 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110092207A (ko) * 2010-02-08 2011-08-17 성균관대학교산학협력단 그래핀 롤투롤 코팅 장치 및 이를 이용한 그래핀 롤투롤 코팅 방법
JP2011162877A (ja) * 2010-02-08 2011-08-25 Sungkyunkwan Univ Foundation For Corporate Collaboration グラフィンロールトロールコーティング装置及びこれを用いたグラフィンロールトロールコーティング方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. M. Lee et al. Journal of Electronic Materials. 2010, Vol. 39, pp. 2190-21915 (2010.08.19.)* *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150117924A (ko) * 2014-04-11 2015-10-21 한국기계연구원 전도성 금속 필름 전극 제조장치
CN106829936A (zh) * 2017-03-27 2017-06-13 重庆墨希科技有限公司 卧式石墨烯卷对卷连续生长设备
US11471871B2 (en) * 2017-12-28 2022-10-18 Center For Advanced Meta-Materials Method for producing graphene using joule heating
KR20190082534A (ko) * 2018-01-02 2019-07-10 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 줄 히팅을 이용한 그래핀 제조장치 및 이의 제조방법
WO2019135502A1 (ko) * 2018-01-02 2019-07-11 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 줄 히팅을 이용한 그래핀 제조장치 및 이의 제조방법
US11772974B2 (en) 2018-01-02 2023-10-03 Center For Advanced Meta-Materials Graphene preparation apparatus using Joule heating and preparation method therefor
KR20200078764A (ko) * 2018-12-21 2020-07-02 한국기계연구원 그래핀 제조장치 및 이를 이용한 그래핀 제조방법
CN114787081A (zh) * 2019-10-11 2022-07-22 普世物料公司 用于合成石墨烯的装置、方法和碳丸

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