KR20140059843A - 낮은 저항률, 높은 모듈러스 및/또는 높은 열 전도율을 가진 탄소 나노튜브 섬유 및 섬유 방사-도프를 사용하여 방사함으로써 이러한 섬유들을 준비하는 방법 - Google Patents

낮은 저항률, 높은 모듈러스 및/또는 높은 열 전도율을 가진 탄소 나노튜브 섬유 및 섬유 방사-도프를 사용하여 방사함으로써 이러한 섬유들을 준비하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140059843A
KR20140059843A KR1020147009011A KR20147009011A KR20140059843A KR 20140059843 A KR20140059843 A KR 20140059843A KR 1020147009011 A KR1020147009011 A KR 1020147009011A KR 20147009011 A KR20147009011 A KR 20147009011A KR 20140059843 A KR20140059843 A KR 20140059843A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cnt
fibers
fiber
carbon nanotubes
gpa
Prior art date
Application number
KR1020147009011A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101936562B1 (ko
Inventor
마신 잔 오토
데 조리트 종
테르 로날드 폴컬트 와알비크
로날드 에드워드 후거워프
앤슨 마
낫넬 비햅투
드미트리 트센탈로비치
콜린 영
마테오 파스쿠알리
Original Assignee
데이진 아라미드 비.브이.
윌리엄 마쉬 라이스 유니버시티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP11180343A external-priority patent/EP2568064A1/en
Application filed by 데이진 아라미드 비.브이., 윌리엄 마쉬 라이스 유니버시티 filed Critical 데이진 아라미드 비.브이.
Publication of KR20140059843A publication Critical patent/KR20140059843A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101936562B1 publication Critical patent/KR101936562B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/22—Electronic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/24—Thermal properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/34—Length
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/04—Heat-responsive characteristics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]

Abstract

120 μΩ*cm 미만의 저항률을 가진 탄소 나노튜브 섬유들은 스피너렛에 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프를 공급하는 단계와, 방사된 탄소 나노튜브 섬유들을 형성하도록 상기 스피너렛 내의 적어도 하나의 방사 개구를 통해 상기 방사-도프를 밀어내는 단계와, 응고된 탄소 나노튜브 섬유들을 형성하도록 응고 매체에서 방사된 탄소 나노튜브 섬유들을 응고시키는 단계를 포함한 습식 방사 프로세스에 의해 준비되고, 상기 탄소 나노튜브 섬유들은 1.0 초과의 연신율로 인발되고, 상기 탄소 나노튜브들은 적어도 0.5 μm의 길이를 갖는다. 탄소 나노튜브 섬유들은 50 μΩ*cm 미만의 저항률을 갖고, 이는 임의의 공지된 생산 프로세스로부터 나노튜브 섬유들에 대해 보고된 것보다 낮다. 동시에, CNT 섬유들은 높은 모듈러스를 가질 수 있다.

Description

낮은 저항률, 높은 모듈러스 및/또는 높은 열 전도율을 가진 탄소 나노튜브 섬유 및 섬유 방사-도프를 사용하여 방사함으로써 이러한 섬유들을 준비하는 방법{CARBON NANOTUBES FIBER HAVING LOW RESISTIVITY, HIGH MODULUS AND/OR HIGH THERMAL CONDUCTIVITY AND A METHOD OF PREPARING SUCH FIBERS BY SPINNING USING A FIBER SPIN-DOPE}
본 발명은 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스(modulus)를 가진 탄소 나노튜브 섬유들 및 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 탄소 나노튜브 섬유들을 포함한 복합 물품들(composite article)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 탄소 나노튜브 섬유들을 제조하는 프로세스에 관한 것이다.
낮은 저항률의 탄소 나노튜브 섬유들을 생성하는 기술 방법들의 양태는 건식 프로세싱에 기초한다. 예를 들어, Nanocomp Technologies 사는 탄소 나노튜브 에어로겔(aerogel)들을 엮어서 섬유들로 만드는 것에 기초한다. 낮은 저항률은 이 섬유들을 도핑하여 얻게 된다. 50 μΩ*cm의 값은 도핑하여 얻게 된다.
그러나 건식 프로세싱에 의한 탄소 나노튜브 섬유들의 생산은 매우 힘들고 도핑은 추가의 프로세싱 단계를 필요로 한다.
나노튜브들의 건식 프로세싱에 대한 대안은 습식 프로세싱이다. US 7,125,502 B2는 500 μm, 250 μm 및 125 μm의 직경들을 가진 다이들을 통해 방사하는 단일 벽 탄소 나노튜브들의 섬유들을 개시하고 있다. 인발(drawing)은 탄소 나노튜브(CNT) 섬유들의 방사(spinning) 동안 적용되지 않았다. CNT 섬유들의 저항률은 300 μΩ*cm 이상이었다.
WO 2009/058855 A2는 50 내지 500 μm의 직경을 가진 오리피스(orifice)를 통해 방사하는 탄소 나노튜브 섬유들을 개시하고 있다. 120 μΩ*cm 이상의 저항률을 가진 CNT 섬유들은 WO 2009/058855의 방법에 의해 생성되어 왔다.
낮은 저항률을 가진 섬유들은 예를 들어, 전력 전송 및 데이터 전송을 위한 경량의 케이블들과 같은 많은 적용들에서 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 탄소 나노튜브 섬유들을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방사 프로세스는 최신의 습식 방사 프로세스들보다 낮은 120 μΩ*cm 이하의 저항률을 가진 CNT 섬유들의 제조를 가능하게 한다. 하나의 실시예에서, CNT 섬유들의 저항률은 임의의 공지된 생산 프로세스로부터 나노튜브 섬유들에 대해 보고된 것보다 낮은, 50 μΩ*cm 이하이다. 동시에, CNT 섬유들은 높은 모듈러스를 가질 수 있다.
탄소 나노튜브들의 다발이 직경, 길이 및 분자 비대칭성(chirality)에서 분포할 것임이 기술 분야의 숙련자에게 분명하다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이 탄소 나노튜브들은 단일 벽 탄소 나노튜브들(SWNT), 이중 벽 탄소 나노튜브들(DWNT) 또는 다중 벽 탄소 나노튜브들(MWNT) 및 그 혼합물들과 같은, 임의의 형태의 탄소 나노튜브들을 의미하도록 이해되고, 평균 외경의 적어도 10배, 바람직하게는 외경의 적어도 100배, 가장 바람직하게는 외경의 적어도 1000배인 평균 길이를 갖는다. 탄소 나노튜브들은 오픈 엔드형(open ended) 탄소 나노튜브들 또는 폐쇄형(closed) 탄소 나노튜브들일 수 있다.
바람직하게, 탄소 나노튜브 섬유는 적어도 50 wt.%의 탄소 나노튜브들, 더 바람직하게는 적어도 75 wt.%, 더욱더 바람직하게는 적어도 90 wt.%, 가장 바람직하게는 적어도 95 wt.%의 탄소 나노튜브들로 구성된다.
본 발명에서 사용되는 바와 같이 용어 탄소 나노튜브 섬유는 방사된(spun) 탄소 나노튜브들의 임의의 중간 생산물 및 최종 제품을 포함하도록 이해된다. 예를 들어, 스피너렛(spinneret)의 방사 개구(들)에 떨어져서 방사하는 방사-도프(spin-dope)의 액체 스트림, 응고 매체 내에 존재하는 바와 같이 부분적으로 및 완전히 응고된 섬유들, 인발된 섬유들을 포함하고, 또한 벗겨진, 중화된, 세척된 및/또는 열처리된 최종 섬유 제품을 포함한다. 용어 섬유는 필라멘트들, 실들, 리본들 및 테이프들을 포함하도록 이해된다. 섬유는 mm 내지 사실상 무한대의 범위인 임의의 원하는 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 섬유는 적어도 10 cm, 더 바람직하게는 적어도 1 m, 더 바람직하게는 적어도 10 m, 가장 바람직하게는 적어도 1000 m의 길이를 갖는다.
낮은 저항률을 가진 탄소 나노튜브 섬유들은 높은 전기 전도율을 갖는다. 전도율은 저항률의 역을 의미하도록 이해된다. 본 발명에 따른 탄소 나노튜브 섬유들은 또한 높은 열 전도율을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따르면 프로세스는 스피너렛에 탄소 나노튜브들(CNT)을 포함한 방사-도프(spin-dope)를 공급하는 단계와, 방사된 CNT 섬유(들)를 형성하도록 상기 스피너렛 내의 적어도 하나의 방사 개구를 통해 상기 방사-도프를 밀어내는 단계와, 응고된 CNT 섬유들을 형성하도록 응고 매체에서 방사된 CNT 섬유(들)를 응고시키는 단계를 포함하고 상기 섬유(들)는 적어도 1.0의 연신율로 인발되고 상기 탄소 나노튜브들은 적어도 0.5 μm의 평균 길이를 갖는다.
바람직하게는, 탄소 나노튜브들은 적어도 1 μm, 더 바람직하게는 적어도 2μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 5 μm, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 15 μm, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 20 μm, 가장 바람직하게는 적어도 100 μm의 평균 길이를 갖는다.
탄소 나노튜브들이 적어도 0.5 μm의 평균 길이를 가질 때, 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 CNT 섬유들이 준비될 수 있다. 그러나, 10 내지 15 μm 범위 내의 길이를 가진 나노튜브들은 인간에게 잠재적으로 위험하고(특히 예방 조치들이 행해지지 않은 경우에) 따라서 적어도 15 μm의 길이를 가진 나노튜브들이 특히 바람직하다.
이론을 벗어나서, 낮은 저항률을 가진 CNT 섬유의 품질이 탄소 나노튜브들의 품질 및 CNT 섬유들 내의 탄소 나노튜브 로프들(rope)의 길이에 의해 결정된다고 여겨진다.
탄소 나노튜브 로프는 직경이 30 내지 200 nm인 대부분 평행한 탄소 나노튜브들의 가늘고 긴 어셈블리를 의미하도록 이해된다.
CNT 섬유들 내의 나노튜브 로프들의 길이는 바람직하게 1 μm 내지 5 mm의 범위이어야 한다. CNT 섬유들 내의 나노튜브 로프들의 길이가 방사-도프 내의 탄소 나노튜브들의 농도에 의해, 탄소 나노튜브들의 평균 길이에 의해, 방사 개구들의 크기에 의해, 방사-도프의 점도에 의해 및/또는 방사된 CNT 섬유들에 적용된 연신율에 의해 영향을 받게 된다고 여겨진다.
바람직하게, 탄소 나노튜브들은 G/D 비에 의해 규정되는 바와 같은 높은 품질을 갖는다. 높은 품질은 방사-도프들을 만드는 데 요구되는, 나노튜브 용해에 필수적이다. 나노튜브들은 G/D 비가 4 이상이면 강산에서 용해될 수 있다. 임의의 이론을 벗어나서, 4보다 높은 G/D 비를 가진 탄소 나노튜브들을 사용하는 것이 결과로 초래된 CNT 섬유들의 저항률을 감소시킨다고 여겨진다. 본 발명에 대해 G/D 비는 바람직하게 10보다 크다. 탄소 나노튜브들의 G/D 비는 514 nm의 파장에서 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 사용하여 결정된다.
탄소 나노튜브들은 예를 들어, 비결정성 탄소 및 촉매 잔여물들과 같은, 최대 약 30 wt.%의 불순물들을 함유할 수 있다.
방사-도프는 금속성 탄소 나노튜브들 및/또는 반도체의 탄소 나노튜브들을 포함할 수 있다.
방사-도프는 적합한 용액, 바람직하게는 초산, 가장 바람직하게는 클로로설폰산에 탄소 나노튜브들을 용해하여 형성될 수 있다. 게다가, 방사-도프는 전도율을 향상시킬 수 있는 폴리머들, 응고제들, 계면 활성제들, 염들, 나노입자들, 염료들 또는 재료들을 포함할 수 있다. 바람직하게 탄소 나노튜브들은 용액에 탄소 나노튜브들을 용해하기 전에 정화되거나 및/또는 건조된다.
방사-도프는 바람직하게 방사-도프의 전체 중량에 기초하여, 0.2 wt.% 내지 25 wt.%의 탄소 나노튜브들, 바람직하게는 0.5 wt.% 내지 20 wt.%, 더 바람직하게는 1 wt.% 내지 15 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한다.
하나의 실시예에서, 방사-도프는 1 wt.% 내지 6 wt.%의 탄소 나노튜브들, 가장 바람직하게는 2 wt.% 내지 6 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한다. 방사-도프 내의 탄소 나노튜브들의 비교적 낮은 농도들은 결과로 초래된 CNT 섬유가 더 낮은 저항률 및/또는 더 높은 모듈러스를 갖는 것을 가능하게 한다. 방사-도프 내의 탄소 나노튜브들의 비교적 낮은 농도들은 CNT 섬유의 높은 모듈러스 및/또는 높은 인장 강도를 가진 결과로 초래된 CNT 섬유 내의 낮은 저항률을 얻는 데 특히 유리하다.
탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프는 스피너렛에 공급되고 방사된 CNT 섬유(들)를 얻도록 적어도 하나의 방사 개구를 통해 나오게 된다. 스피너렛은 CNT 모노필라멘트를 제조하는 하나의 방사 개구부터 멀티필라멘트 CNT 실들을 생산하는 수천개의 방사 개구들과 같이 임의의 수의 방사 개구들을 포함할 수 있다.
낮은 저항률을 가진 CNT 섬유들을 얻는 프로세스의 하나의 실시예에서, 스피너렛 내의 방사 개구(들)는 원형이고 10 내지 1000 μm 범위, 더 바람직하게는 25 내지 500 μm 범위, 더욱더 바람직하게는 40 내지 250 μm 범위 내의 직경을 갖는다.
대안적인 실시예에서, 방사 개구들은 예를 들어, 단면의 2개의 마주보는 측면들 사이의 가장 긴 거리를 규정한 큰 치수 및 단면의 2개의 마주보는 측면들 사이의 가장 짧은 거리를 규정한 작은 치수를 가진, 직사각형과 같은 비원형 단면을 가질 수 있다. 비원형 단면의 작은 치수는 바람직하게는 10 내지 1000 μm의 범위, 더 바람직하게는 25 내지 500 μm의 범위, 더욱더 바람직하게는 40 내지 250 μm의 범위 내에 있다.
방사 개구(들)의 입구는 점점 작아질 수 있다.
밀린 CNT 섬유(들), 또한 소위 방사된 CNT 섬유(들)는 응고 매체에서 직접 방사될 수 있거나 또는 에어 갭을 통해 응고 매체 내로 안내될 수 있다. 응고 매체는 응고통에 포함될 수 있거나 또는 응고 커튼에 공급될 수 있다. 응고통 내의 응고 매체는 정체될 수 있거나 또는 응고통을 통해 또는 응고통 내부에 응고 매체의 흐름이 있을 수 있다.
방사된 CNT 섬유들은 CNT 섬유들이 그 중량을 지지하는데 충분히 강하다는 것을 보장하도록 CNT 섬유들의 강도를 증가시키기 위해 CNT 섬유들을 직접 응고하도록 응고 매체에 진입할 수 있다. 응고 매체 내의 CNT 섬유(들)의 속도는 CNT 섬유들이 응고되고 선택적으로 중화되고 및/또는 세척된 후에 속도 구동 고데(speed-driven godet) 또는 와인더의 속도로 일반적으로 설정된다.
에어 갭에서, 방사된 CNT 섬유(들)는 CNT 섬유(들)의 방향을 증가시키도록 인발될 수 있고 에어 갭은 스피너렛 및 응고 매체 사이의 직접적인 접촉을 회피한다. 따라서 CNT 섬유(들)의 속도 및 에어 갭의 연신율은 CNT 섬유들이 응고되고 선택적으로 중화되고 및/또는 세척된 후에 속도 구동 고데 또는 와인더의 속도로 일반적으로 설정된다.
바람직하게, 밀린 섬유들은 응고 매체 내로 직접 진입한다.
CNT 섬유들의 응고 속도는 응고 매체의 흐름에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 발명에 따른 프로세스들에서, 응고 매체는 CNT 섬유들과 동일한 방향으로 유동할 수 있다. 응고 매체의 유속은 CNT 섬유들의 속도보다 느리고, 동일하거나 또는 빠르도록 선택될 수 있다.
밀린 CNT 섬유들은 수평으로, 수직으로 또는 심지어 수직 방향에 대한 각 아래에서 방사될 수 있다.
하나의 실시예에서, 밀린 CNT 섬유들은 수평으로 방사된다. 수평 방사는 예를 들어, 응고통을 얕게 유지하는데 유리할 수 있다. 탄소 나노튜브 섬유들은 프로세스의 시작 시 또는 CNT 섬유의 손상이 발생할 때 얕은 응고통으로부터 비교적 쉽게 검색될 수 있다.
밀린 CNT 섬유들은 수평 방향으로 응고통을 향해 방사될 수 있다. 밀린 CNT 섬유들은 중력들에 의해 오직 제한되어 영향을 받고 액체 응고 매체에 의해 지원되고 따라서 그것의 중량 하에서 작은 조각들로 부서지지 않을 것이다.
하나의 실시예에서, 밀린 CNT 섬유들은 튜브 형태인 응고통을 향해 직접 방사되고 응고 매체는 CNT 섬유들과 동일한 방향으로 유동할 수 있다. 응고 매체의 유속은 튜브에 공급된 유체 유동 및 수송 튜브의 직경에 의해 결정되고 CNT 섬유들의 속도에 대한 임의의 원하는 값으로 설정될 수 있다.
대안적으로, 튜브는 더 큰 응고통 내부의 응고 매체에 잠길 수 있다. CNT 섬유들 없이, 튜브 내부의 응고 매체의 유속은 응고통의 액체 레벨 및 수송 튜브의 출구 사이의 높이 차이에 의해 결정된다.
밀린 CNT 섬유들은 응고 매체를 포함한 응고통에 진입하기 전에 에어 갭을 통해 수직으로 방사될 수 있거나 또는 응고 매체를 포함한 응고통에서 직접 수직으로 방사될 수 있다.
대안적으로, 밀린 CNT 섬유들은 에어 갭을 갖거나 또는 갖지 않은 응고 매체의 커튼을 향해 수직으로 방사될 수 있다. 응고 매체의 커튼은 오버플로우 시스템(overflow system)을 사용하여 쉽게 형성될 수 있다.
밀린 CNT 섬유들은 수평 및 수직 상향 사이의 각 아래 또는 수직 상향으로, 즉, 중력의 반대 방향으로, 응고 매체를 향해 직접적으로 방사될 수 있다. 중력의 반대 방향으로 밀린 CNT 섬유들은 특히 방사된 CNT 섬유들의 밀도가 응고 매체의 밀도보다 낮을 때 바람직하다. 프로세스의 시작 시에, 밀린 CNT 섬유들은 CNT 섬유들이 표면으로부터 픽업(pick up)될 수 있는 응고통의 끝을 향해 부유할 것이다.
응고 매체를 포함한 응고통은 응고 매체가 튜브의 하부로부터 상부로 유동할 수 있는 튜브의 형태일 수 있다. 응고 매체의 유속은 튜브에 공급된 유체 유동 및 수송 튜브의 직경에 의해 결정되고 CNT 섬유들의 속도에 대한 임의의 바람직한 값으로 설정될 수 있다.
적합한 응고 매체는 예를 들어, 황산, PEG-200, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 테트라클로로메탄, 에테르, 물, 메탄올, 에탄올 및 프로판올과 같은 알코올들, 아세톤, N-메틸 피롤리돈(NMP), 디메틸술폭시드(DMSO), 술포란이다. 응고제는 계면 활성제와 같은 용해 물질 또는 폴리비닐알코올(PVA)과 같은 폴리머를 포함할 수 있다. 요오드와 같은 전도율을 향상시킬 수 있는 폴리머들, 계면 활성제들, 염들, 나노입자들, 염료들 및 재료들에 제한되지 않는 바와 같이, 그 특성들을 개선하도록 섬유 내에 걸릴(entrap) 수 있는 응고 매체에 약제를 첨가하는 것이 또한 가능하다. 바람직하게, 응고 매체는 물 또는 아세톤이다.
낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 CNT 섬유를 얻기 위해서, 인발은 적어도 0.8, 바람직하게는 적어도 1.0, 더 바람직하게는 적어도 1.1, 더 바람직하게는 적어도 1.2, 더 바람직하게는 적어도 2, 더욱더 바람직하게는 적어도 5, 가장 바람직하게는 적어도 10의 연신율로 방사된 CNT 섬유에 적용되어야 한다.
방사된 CNT 섬유가 예를 들어, 적어도 5 또는 적어도 10의 연신율과 같이, 2의 연신율 이상의 연신율로 인발될 수 있을지라도, 연신율을 2 이상의 연신율로 증가시키는 것이 결과로 초래된 CNT 섬유의 더 낮은 저항률을 초래하지 못한다는 것이 알려져 있다.
높은 연신율은 결과로 초래된 섬유들의 직경을 조정하도록 사용될 수 있다.
방사된 CNT 섬유(들)의 인발은 하나의 단계의 프로세스에서 적용될 수 있고, 방사-도프는 방사 개구(들)를 통해 밀리고, 방사된 CNT 섬유(들)는 인발되고 선택적으로 응고되고, 벗겨지고, 중화되고 및/또는 세척되고, 및 하나의 연속 프로세스에서 권취된다.
대안적으로, 인발된 CNT 섬유들은 2개의 단계의 프로세스에서 준비될 수 있다. 제 1 프로세싱 단계에서, 방사-도프는 방사 개구(들)를 통해 밀리고, 방사된 CNT 섬유(들)는 선택적으로 응고되고, 벗겨지고, 중화되고 및/또는 세척되고 및 권취된다. 그 뒤에, 방사된 및 선택적으로 응고되고, 벗겨지고, 중화되고 및/또는 세척된 CNT 섬유들은 권취되지 않고 개별 인발 프로세스에서 인발된다.
CNT 섬유들의 인발은 바람직하게는 CNT 섬유들의 스웰링(swelling)을 야기하는, 액체 스웰링 매체에서 실행될 수 있다. CNT 섬유들의 스웰링이 CNT 섬유들의 인발 동안 탄소 나노튜브들의 향상된 정렬을 가능하게 하는, CNT 섬유 내의 인접한 탄소 나노튜브들 사이의 결합을 감소시킨다고 여겨진다. 두 번째 프로세싱 단계에서, 섬유들은 권취되기 전에 또한 선택적으로 응고되고, 벗겨지고, 중화되고 및/또는 세척될 수 있다.
적합한 스웰링 매체들은 예를 들어, 클로로설폰산, 발연 황산, 황산, 트리플루오르화메테인슬폰산, 그 혼합물 및 그 희석액과 같은, 강산들이다. 바람직하게, 스웰링 매체는 황산이다.
하나의 단계의 프로세스에서, 연신율은 방사 개구(들) 내의 방사-도프의 공탑 속도 이상의 CNT 섬유(들)의 권취 속도의 비를 의도하도록 이해된다. 공탑 속도는 방사 개구(들)의 단면적에 의해 나눠진 방사 개구(들)를 통해 밀려나온 방사-도프의 부피로서 계산될 수 있다. CNT가 2개의 단계의 프로세스의 개별 프로세싱 단계에서 인발되는 대안에서, 연신율은 비권취(unwinding) 속도 이상의 인발 후에 CNT 섬유(들)의 권취 속도의 비를 의미하도록 의도된다.
방사된 CNT 섬유에 적용된, 적어도 4, 바람직하게는 적어도 10의 G/D 비, 적어도 0.5 μm의 평균 탄소 나노튜브들의 길이 및 적어도 0.8, 바람직하게는 적어도 1.0의 연신율을 가진 탄소 나노튜브들의 조합은 특히 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 CNT 섬유들을 얻는데 유리하다.
바람직한 실시예에서, 방사 개구(들)의 단면의 작은 치수 또는 원형 단면에 대한 직경은 방사 개구 내의 방사-도프의 비교적 느린 공탑 속도를 얻기 위해서 비교적 크게 선택된다. 방사 개구(들) 내의 방사-도프의 비교적 느린 공탑 속도가 밀려나온 방사-도프가 높은 연신율, 바람직하게는 적어도 0.8의 연신율, 더 바람직하게는 적어도 1.0의 연신율, 더욱더 바람직하게는 적어도 2.0의 연신율로 인발될 수 있음을 가능하게 한다고 여겨진다.
방사 개구 내의 방사-도프의 느린 공탑 속도 및 바람직하게는 1 wt.% 내지 6 wt.%의 탄소 나노튜브들, 가장 바람직하게는 2 wt.% 내지 6 wt.%의 탄소 나노튜브들과 같은, 방사-도프 내의 탄소 나노튜브들의 낮은 농도의 조합이 낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 CNT 섬유들을 얻는데 특히 유리하다. 방사 개구 내의 방사-도프의 느린 공탑 속도 및 방사-도프 내의 탄소 나노튜브들의 비교적 낮은 농도는 CNT 섬유의 높은 모듈러스 및/또는 높은 인장 강도를 가진 결과로 초래된 CNT 섬유에서 낮은 저항률을 얻는데 있어서 특히 유리하다.
탄소 나노튜브들은 적어도 0.5 μm의 평균 길이를 가질 수 있다. 바람직하게, 탄소 나노튜브들은 적어도 1 μm, 더 바람직하게는 적어도 2 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 5 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 15 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 μm, 가장 바람직하게는 적어도 100 μm의 평균 길이를 갖는다. 탄소 나노튜브들의 더 긴 평균 길이가 방사-도프 내의 탄소 나노튜브들의 농도가 바람직하게는 1 wt.% 내지 6 wt.% 범위의 농도, 더 바람직하게는 2 wt.% 내지 6 wt.% 범위의 농도로 감소될 수 있음을 가능하게 한다고 여겨진다.
낮은 저항률의 CNT 섬유를 얻기 위해서, 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프가 동질의 방사-도프를 얻기 위해서 완전히 혼합되는 것이 유리하다. 바람직하게, 방사-도프는 용액에 탄소 나노튜브들을 용해하도록, 탄소 나노튜브들을 용액, 바람직하게 초산과 혼합하여 얻어진다.
탄소 나노튜브들을 용액에 용해하는 것은 각각의 단일 탄소 나노튜브가 용액에 의해 완전히 둘러싸이거나 또는 탄소 나노튜브들이 2개, 3개 이상의 탄소 나노튜브들, 최대 약 50개의 나노튜브들의 집성체들로 존재한다는 것을 의미하고, 따라서 집성체들은 완전히 용액에 의해 둘러싸이고 집성체들 내의 탄소 나노튜브들은 인접한 탄소 나노튜브들 사이에 존재하는 용액 없이 서로에 대해 인접하거나 또는 부분적으로 인접한다.
바람직하게, 탄소 나노튜브들은 초산, 바람직하게는 클로로설폰산과 혼합된다.
바람직하게, 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프는 방사-도프의 품질을 또한 개선하도록 방사 개구(들)에 공급되기 전에 하나 이상의 필터들을 통과한다.
낮은 저항률 및/또는 높은 모듈러스를 가진 CNT 섬유를 얻기 위해서, 방사-도프가 적어도 0.5 μm, 바람직하게는 적어도 1 μm, 더 바람직하게는 적어도 2 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 5 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 15 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 μm, 가장 바람직하게는 적어도 100 μm의 길이를 가진 이중 벽 탄소 나노튜브들(DWNT)을 포함한다는 것이 또한 유리하다.
다른 바람직한 실시예에서, 방사-도프는 적어도 0.5 μm, 바람직하게는 적어도 1 μm, 더 바람직하게는 적어도 2 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 5 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 μm, 가장 바람직하게는 적어도 100 μm의 길이를 가진 단일 벽 탄소 나노튜브들(SWNT)을 포함한다
또 다른 바람직한 실시예에서, 방사-도프는 적어도 0.5 μm, 바람직하게는 적어도 1 μm, 더 바람직하게는 적어도 2 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 5 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 μm, 가장 바람직하게는 적어도 100 μm의 길이를 가진, 다양한 수의 벽들을 가진 탄소 나노튜브들의 혼합물들을 포함한다.
방사된 및 응고된 CNT 섬유는 와인더 상에 수집될 수 있다. 발명의 프로세스는 산업의 권취 속도들로 CNT 섬유들을 제조하는 것을 가능하게 만든다. 권취 속도는 바람직하게 적어도 0.1 m/min, 더 바람직하게는 적어도 1 m/min, 더욱더 바람직하게는 적어도 5 m/min, 더욱더 바람직하게는 적어도 50 m/min, 가장 바람직하게는 적어도 100 m/min이다.
바람직하게, 방사 개구 내의 방사-도프의 공탑 속도는 적어도 0.8, 더 바람직하게는 적어도 1.0, 더욱더 바람직하게는 적어도 2.0의 연신율이 획득될 수 있도록 선택된다.
방사된 및 응고된 CNT 섬유는 선택적으로 중화될 수 있고 및/또는 바람직하게 물로 세척될 수 있고, 나중에 건조될 수 있다.
와인더는 보빈(bobbin) 상에 권취되는 동안 응고된 CNT 섬유를 세척하도록 응고통 내에 위치될 수 있고, 이는 방사된 섬유(들)를 응고하는데 사용되는 응고 매체가 또한 CNT 섬유들을 세척하는데 적합할 때, 예를 들어, 응고 매체가 물 일때, 특히 유용하다. 와인더는 응고 매체에 완전히 또는 부분적으로만 잠길 수 있다. 바람직하게, CNT 섬유(들)를 수집하는 보빈은 응고 매체 내에 부분적으로만 잠겨 있다.
건조는 예를 들어, 열풍 건조, 적외선 가열, 진공 건조 등과 같은 어떤 알려진 건조 기술에 의해 실행될 수 있다.
건조 후에, 저항률은 제한되는 것은 아니지만, 요오드, 칼륨, 산 또는 염들과 같은 물질들로 섬유를 도핑하여 또한 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 탄소 나노튜브(CNT) 섬유는 120 μΩ*cm 미만의, 20℃의 온도에서 측정된 저항률을 갖는다. 바람직하게, CNT 섬유는 100 μΩ*cm 미만, 더 바람직하게는 50 μΩ*cm 미만, 더욱더 바람직하게는 20 μΩ*cm 미만, 가장 바람직하게는 10 μΩ*cm 미만의 저항률을 갖는다.
본 발명에 따른 습식 방사 프로세스는 최신의 습식 방사 프로세스들보다 낮은, 120 μΩ*cm 이하의 저항률을 가진 CNT 섬유들의 제작을 가능하게 한다. 바람직한 실시예에서, CNT 섬유들의 저항률은 임의의 공지된 생산 프로세스로부터 보고된 나노튜브 섬유들보다 낮은, 50 μΩ*cm 이하이다. 동시에, CNT 섬유들은 높은 모듈러스를 가질 수 있다.
저항률은 2 침법을 사용하여 결정된다. 섬유는 3개의 위치들에 은 페이스트(silver paste)를 떨어뜨린 현미경용 유리 슬라이드에 접착된다. 지점들 1과 2, 지점들 2와 3 및 지점들 1과 3 사이의 저항률은 상온에서 측정된다. 이 저항률은 은 페이스트 스팟들(spot) 사이의 길이에 대해 표시된다. 저항률 대 길이의 기울기는 저항률을 얻도록 섬유의 표면적에 곱해진다.
CNT 섬유는 바람직하게 0.6*104 S*cm2/g 초과, 바람직하게는 2*104 S*cm2/g 초과, 더 바람직하게는 1.3*105 S*cm2/g 초과인 특정한 전기 전도율을 20℃에서 가진다. 특정한 전도율은 CNT 섬유의 밀도에 의해 나눠진 전도율로서 계산된다. 전기 전도율은 저항률의 역의 값이다.
CNT 섬유의 밀도는 필라멘트 부분의 중량을 그 체적으로 나눔으로써 결정된다. CNT 섬유의 밀도는 0.3 내지 2.2 g/cm3의 범위 내에 있을 수도 있다. 바람직하게 CNT 섬유의 밀도는 가능한 한 낮다.
본 발명에 따른 탄소 나노튜브(CNT) 섬유들은 20℃의 온도에서 적어도 1 W/mK의 열 전도율을 가질 수도 있다. 바람직하게, CNT 섬유는 적어도 10 W/mK, 더 바람직하게는 적어도 100 W/mK, 더 바람직하게는 적어도 200 W/mK, 더욱더 바람직하게는 적어도 500 W/mK, 가장 바람직하게는 적어도 1000 W/mK의 열 전도율을 갖는다.
열 전도율(k)은 3 오메가법(3-omega method)을 사용하여 결정되어 왔다. 4개의 은 에폭시 접촉부들은 사파이어 기판 상에 연이어 놓여졌다. 1 cm 길이의 섬유는 4개의 접촉부들을 가로질러 놓여졌고 MMR Technology사에 의해 생산된 VTMP(Variable Temperature Micro Probe) 시스템으로 ~1×10-5 Torr로 진공 처리(evacuated)시켰다. 도선들은 접촉부들에 연결되었고 AC 전류는 170 내지 330 K 범위의 온도들, ω 주파수에서 섬유에 인가되었다. 전압은 로크-인 앰플 기술(lock-in amplifier technique)로 검출된다. 인가된 전류는 낮은 주파수 한계에서, 길고 가느다란 와이어에 대한 열 전도율(k)과 관련된, 3ω에서의 전압(V3 ω)에 대응하는, 2ω의 주파수에서 저항 변동을 초래하는 섬유 내의 줄 가열(Joule heating)을 야기한다:
Figure pct00001
여기서, I, L, R, R′ 및 S는 각각 전류, 샘플 길이, 전기 저항, 온도에 따른 전기 저항, 및 섬유 단면이다. 열 확산율(Y)을 정확하게 구하도록, V3ω가 각각의 온도에서 0.5 Hz 내지 1 kHz의 범위 내의 적어도 6개의 주파수들에 대해 측정되고, Y는 실험에 입각한 V3ω에 대한 주파수 데이터에 관한 V3ω 등식에 맞춰서 계산된다.
바람직한 실시예에서, CNT 섬유의 직경은 바람직하게는 50 μm 미만이다. 바람직하게, CNT 섬유는 1 내지 50 μm의 범위 내, 더 바람직하게는 2 내지 40 μm의 범위 내, 가장 바람직하게는 15 내지 35 μm의 범위 내의 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 탄소 나노튜브(CNT) 섬유들은 바람직하게 직경이 25 μm인 CNT 섬유에 대해, 적어도 2000 A/cm2, 바람직하게는 적어도 10000 A/cm2, 더 바람직하게는 적어도 20000 A/cm2, 가장 바람직하게는 적어도 30000 A/cm2의 높은 전류 용량(current-carrying capacity)을 가질 수도 있다.
전류 용량은 유리 기판 상의 섬유가 실험 동안 일정한 저항을 나타내는 최대 전류 밀도로서 여기에 규정된다. 저항을 측정하는 방법이 더 쉽게 설명되어 있다. 전용 설정에서 실행된 온도에 의존하는 저항률 측정들로부터, 우리는 초산으로부터 방사된 CNT 섬유들이 상온에서 금속 특성들을 나타내는 점, 즉, 저항이 온도가 증가함에 따라 증가한다는 점을 안다. 따라서, 전류 밀도를 증가시키는 것은 전기적으로 생성된 열을 증가시킬 것이고 전류 밀도의 특정한 임계치에서 섬유 온도가 증가하기 시작할 것이다. 임계치 이하에서 섬유의 온도는 증가하지 않는다. 섬유 저항이 증가할 때 섬유에서의 온도 증가를 쉽게 관찰할 수 있다. 전기 저항에서의 증가에 의해 야기된, 섬유의 온도 증가가 안정되지 않는다면, 특정한 온도에서 섬유는 폭발적으로 부서진다. 전류 용량의 결정은 주위 온도에서 섬유 저항이 증가하지 않는 최대 전류를 찾는 것에 기초한다. 최대 전류 용량은 섬유 직경과 관련된다.
12.5 μm 직경의 섬유에 대해, 전류 용량은 적어도 3000 A/cm2, 바람직하게는 적어도 50000 A/cm2, 더 바람직하게는 적어도 100000 A/cm2, 가장 바람직하게는 적어도 500000 A/cm2이다. 50 μm 직경의 섬유에 대해, 전류 용량은 적어도 500 A/cm2, 바람직하게는 적어도 5000 A/cm2, 더 바람직하게는 적어도 10000 A/cm2, 가장 바람직하게는 적어도 20000 A/cm2이다.
하나의 실시예에서, CNT 섬유는 최대 25 wt.%의 전하 캐리어 공여 재료(들)를 포함한다. CNT 섬유 내의 전하 캐리어 공여 재료(들)가 CNT 섬유의 저항률을 또한 감소시킬 수도 있다고 여겨진다.
전하 캐리어 공여 재료는 특히, CNT 섬유가 오픈 엔드형 탄소 나노튜브들을 포함할 때, 각각의 탄소 나노튜브들 내에 포함될 수 있고, 및/또는 전하 캐리어 공여 재료는 특히, CNT 섬유가 폐쇄형 탄소 나노튜브들을 포함할 때, 각각의 탄소 나노튜브들 사이에 포함될 수 있다.
전하 캐리어 공여 재료는 예를 들어, 제한하지 않고, 산, 바람직하게는 초산, 예를 들어, CaCl2, 물질들 및/또는 요오드를 포함한 브롬화물과 같은 염들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, CNT 섬유는 적어도 120 GPa, 더 바람직하게는 적어도 150 GPa, 가장 바람직하게는 적어도 200 GPa의 모듈러스를 갖는다.
바람직한 실시예에서, CNT 섬유는 적어도 0.3 GPa, 바람직하게는 적어도 0.8 GPa, 더 바람직하게는 적어도 1.0 GPa, 가장 바람직하게는 적어도 1.5 GPa의 인장 강도를 갖는다.
인장 강도는 3 mm/s의 신장율로 파괴력을 측정하고 힘을 필라멘트의 평균 표면적으로 나눔으로써 20 mm 길이의 샘플들 상에서 결정되어 왔다. 모듈러스는 힘 대 신장 곡선에서 가장 큰 기울기를 찾고, 그 값을 평균 표면적으로 나눔으로써 결정되어 왔다.
섬유 표면적은 평균 직경으로부터 결정된다. 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(SEM) 둘 다는 CNT 섬유들의 단면 표면적들을 결정하기 위해 사용되었다. SEM 측정들(FEI Quanta 400 ESEM FEG)로부터 표면적들을 결정하도록, 섬유 직경들은 섬유의 20 mm 길이의 최소한의 10 세그먼트들에 대해 ~1×104의 배율로 측정되었다.
광학 현미경 측정들에 대해(투과광; Olympus BH60; 550 nm 필터), 샘플들은 하나의 판지 상에 섬유들을 테이핑(taping)하여 준비되었다. 다음에 판지 상의 섬유들은 에포히트(Epoheat) 수지에 내장되었다. 경화 후에, 샘플들은 섬유 축에 대해 수직으로 절단되었고 폴리싱되었다. 폴리싱된 표면은 광학 현미경으로 이미징되었고(image) SISpro Five 이미지 분석 소프트웨어는 내장된 섬유들의 단면적들을 측정하도록 사용되었다.
표 1은 높은 성능의 재료들에 대해 특정한 전기 전도율, 특정한 길이 및 특정한 열 전도율을 나타낸다.
Figure pct00002
도 1은 본 발명에 따른 CNT 섬유들이 종래 기술의 CNT 섬유들 및 탄소 섬유들보다 더 높은 특정한 전기 전도율을 갖고, 금속 섬유들보다 더 높은 특정한 열 전도율을 갖는 것을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 CNT 섬유들이 높은 특정한 인장 강도와 높은 특정한 전기 전도율의 독특한 결합을 갖는 것을 도시한 도면.
예들
예 1
CNT 섬유는 6 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프를 얻도록 10 ml의 클로로설폰산과 17의 G/D 비 및 3 μm의 평균 길이를 가진 대부분의 이중 벽 탄소 나노튜브들의 1 g을 완전히 혼합하여 준비되었다. 방사-도프는 65 μm의 직경을 가진 단일 방사 개구를 포함한 스피너렛을 통해 밀려졌다. 밀린 CNT 섬유는 물을 포함한 응고통 내에 진입했다. CNT 섬유는 10 m/min의 분출 속도 및 13 m/min의 권취 속도로 와인더 상에 수집되었고, 1.3의 유효한 연신율이 주어졌다. 다음의 프로세싱 단계에서, 섬유는 물로 세척되었고 120분 동안 110℃로 오븐에서 건조되었다.
CNT 섬유의 저항률은 43 +/- 4 μΩ*cm이었고, 섬유의 직경은 16 +/- 0.2 μm이었고, 인장 강도는 0.58 +/- 0.07 GPa(가장 높은 것은 0.62 GPa)이었고 모듈러스는 146 +/- 27 GPa(가장 높은 것은 169 GPa)이었다.
예 2
CNT 섬유는 예 1과 같이 준비되었지만, 분출 속도는 11 m/min이었고, 1.1의 유효한 연신율이 주어졌다.
CNT 섬유의 저항률은 44 +/- 2 μΩ*cm이었고, 섬유의 직경은 19.6 +/- 2.7 μm이었고, 인장 강도는 0.38 +/- 0.08 GPa(가장 높은 것은 0.47 GPa)이었고 모듈러스는 80 +/- 26 GPa(가장 높은 것은 130 GPa)이었다.
예 3
CNT 섬유는 3 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프를 얻도록 10 ml의 클로로설폰산과 17의 G/D 비 및 3 μm의 평균 길이를 가진 대부분의 이중 벽 탄소 나노튜브들의 0.5 g을 완전히 혼합하여 준비되었다. 방사-도프는 65 μm의 직경을 가진 단일 방사 개구를 포함한 스피너렛을 통해 밀려졌다. 밀린 CNT 섬유는 DMSO/PVA를 포함한 응고통 내에 진입했다. CNT 섬유는 1.8 m/min의 분출 속도 및 8.8 m/min의 권취 속도로 와인더 상에 수집되었고, 4.9의 유효한 연신율이 주어졌다. 다음의 프로세싱 단계에서, 섬유는 물로 세척되었고 120분 동안 110℃로 오븐에서 건조되었다.
CNT 섬유의 저항률은 46 μΩ*cm이었고, 인장 강도는 0.25 GPa이었고 모듈러스는 47 GPa이었다.
예 4
CNT 섬유는 3 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프를 얻도록 10 ml의 클로로설폰산과 27의 G/D 비 및 7 μm의 평균 길이를 가진 대부분의 이중 벽 탄소 나노튜브들의 0.54 g을 완전히 혼합하여 준비되었다. 방사-도프는 65 μm의 직경을 가진 단일 방사 개구를 포함한 스피너렛을 통해 밀려졌다. 밀린 CNT 섬유는 아세톤을 포함한 응고통 내에 진입했다. CNT 섬유는 2 m/min의 분출 속도 및 4 m/min의 권취 속도로 와인더 상에 수집되었고, 2의 유효한 연신율이 주어졌다. 다음의 프로세싱 단계에서, 섬유는 물로 세척되었고 120분 동안 110℃로 오븐에서 건조되었다.
CNT 섬유의 저항률은 53 +/- 7 μΩ*cm이었고, 섬유의 직경은 8.2 +/- 0.2 μm이었고, 인장 강도는 1.15 +/- 0.08 GPa(가장 높은 것은 1.27 GPa)이었고 모듈러스는 145 +/- 20 GPa(가장 높은 것은 167 GPa)이었고 열 전도율은 200 W/m.K이었다.
예 5
예 4의 섬유는 고체 요오드로 밀봉된 진공 오븐(0.2 기압)에서 도핑되었다. 샘플은 24 시간 동안 200 ℃로 오븐에서 유지되었다. 도핑은 Graphi-Bond 551-RN Aremco(고온의 적용들에서 적합한 그래파이트 접착제)의 금속 와이어에 부착되었던 섬유들의 단부들에 중량들(10%의 파괴력)을 부착하여 장력 하에서 실행되었다. 24 시간 후에, 섬유들은 오븐으로부터 제거되었고, 냉각되었고, 다음에 그 표면들로부터 임의의 초과한 요오드를 제거하도록 에탄올로 세척되었다.
저항률은 22 +/- 4 μΩ*cm로 개선되었고, 열 전도율은 635 W/m.K로 개선되었다.
예 6
CNT 섬유는 11 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프를 얻도록 10 ml의 클로로설폰산과 27의 G/D 비 및 7 μm의 평균 길이를 가진 대부분의 이중 벽 탄소 나노튜브들의 2.16 g을 완전히 혼합하여 준비되었다. 방사-도프는 65 μm의 직경을 가진 단일 방사 개구를 포함한 스피너렛을 통해 밀려졌다. 밀린 CNT 섬유는 아세톤을 포함한 응고통 내에 진입했다. CNT 섬유는 2 m/min의 분출 속도 및 7 m/min의 권취 속도로 와인더 상에 수집되었고, 3.5의 유효한 연신율이 주어졌다. 다음의 프로세싱 단계에서, 섬유는 물로 세척되었고 120분 동안 110℃로 오븐에서 건조되었다.
CNT 섬유의 저항률은 59 μΩ*cm이었고, 섬유의 직경은 17.6 +/- 1.4 μm이었고, 인장 강도는 0.49 GPa이었고, 모듈러스는 102 +/- 17 GPa이었다.
예 7
CNT 섬유는 1.8 wt.%의 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프를 얻도록 10 ml의 클로로설폰산과 48의 G/D 비 및 14 μm의 평균 길이를 가진 대부분의 이중 벽 탄소 나노튜브들의 0.32 g을 완전히 혼합하여 준비되었다. 방사-도프는 65 μm의 직경을 가진 단일 방사 개구를 포함한 스피너렛을 통해 밀려졌다. 밀린 CNT 섬유는 아세톤을 포함한 응고통 내에 진입했다. CNT 섬유는 2 m/min의 분출 속도 및 4 m/min의 권취 속도로 와인더 상에 수집되었고, 2의 유효한 연신율이 주어졌다. 다음의 프로세싱 단계에서, 섬유는 물로 세척되었고 120분 동안 110℃로 오븐에서 건조되었다.
CNT 섬유의 저항률은 63 μΩ*cm이었고, 섬유의 직경은 10.2 +/- 1.4 μm이었고, 인장 강도는 1.01 +/- 0.02 GPa이었고, 모듈러스는 155 +/- 17 GPa이었다.
비교예 1
CNT 섬유는 예 1과 같이 준비되었지만, 분출 속도는 9 m/min이었고, 0.9의 유효한 연신율이 주어졌다.
CNT 섬유의 저항률은 460 +/- 31 μΩ*cm이었고, 섬유의 직경은 25 +/- 2 μm이었고, 인장 강도는 0.05 +/- 0.01 GPa이었고, 모듈러스는 12.5 +/- 5 GPa이었다.

Claims (18)

  1. 적어도 50 wt.%의 탄소 나노튜브들로 구성된 탄소 나노튜브(CNT) 섬유로서, 상기 CNT 섬유가 50 μΩ*cm 미만의 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  2. 적어도 50 wt.%의 탄소 나노튜브들로 구성된 용액 방사(solution-spun) 탄소 나노튜브(CNT) 섬유로서, 상기 CNT 섬유가 120 μΩ*cm 미만의 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는, 용액 방사 CNT 섬유.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유는 100 μΩ*cm 미만, 바람직하게는 50 μΩ*cm 미만의 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는, 용액 방사 CNT 섬유.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유는 20 μΩ*cm 미만, 바람직하게는 10 μΩ*cm 미만의 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  5. 적어도 50 wt.%의 탄소 나노튜브들로 구성된 탄소 나노튜브(CNT) 섬유로서, 상기 CNT 섬유가 적어도 120 GPa의 모듈러스(modulus)를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유는 적어도 150 GPa, 바람직하게는 적어도 200 GPa의 모듈러스를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유는 1 μm 내지 5 mm의 길이를 가진 로프들(rope)을 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  8. 적어도 50 wt.%의 탄소 나노튜브들로 구성된 탄소 나노튜브(CNT) 섬유로서, 상기 CNT 섬유가 적어도 10 W/mK, 더 바람직하게는 적어도 100 W/mK, 더 바람직하게는 적어도 200 W/mK, 더욱더 바람직하게는 적어도 500 W/mK, 가장 바람직하게는 적어도 1000 W/mK의 열 전도율을 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유는 최대 25 wt.%의 전하 캐리어 공여 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유의 직경은 1 내지 50 μm의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유는 적어도 0.3 GPa, 바람직하게는 적어도 0.8 GPa, 더 바람직하게는 적어도 1.0 GPa, 가장 바람직하게는 적어도 1.5 GPa의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 탄소 나노튜브 섬유들을 포함하는, 복합 물품(composite article).
  13. 적어도 50 wt.%의 탄소 나노튜브들로 구성된 탄소 나노튜브(CNT) 섬유들을 제조하는 프로세스로서, 스피너렛(spinneret)에 탄소 나노튜브들을 포함한 방사-도프(spin-dope)를 공급하는 단계와, 방사된 CNT 섬유(들)를 형성하도록 상기 스피너렛 내의 적어도 하나의 방사 개구를 통해 상기 방사-도프를 밀어내는 단계와, 응고된 CNT 섬유들을 형성하도록 응고 매체에서 방사된 CNT 섬유(들)를 응고시키는 단계를 포함하고, 상기 CNT 섬유(들)가 적어도 1.0의 연신율로 인발되고 상기 탄소 나노튜브들이 적어도 0.5 μm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유 제조 프로세스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브들은 적어도 1 μm, 바람직하게는 적어도 2 μm, 더 바람직하게는 적어도 5 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 15 μm, 더욱더 바람직하게는 적어도 20 μm, 가장 바람직하게는 적어도 100 μm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유 제조 프로세스,
  15. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브들은 적어도 4, 바람직하게는 적어도 10의 G/D 비를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유 제조 프로세스,
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유의 권취 속도는 적어도 0.1 m/min, 바람직하게는 적어도 1 m/min, 더 바람직하게는 적어도 5 m/min, 더욱더 바람직하게는 적어도 50 m/min, 가장 바람직하게는 적어도 100 m/min인 것을 특징으로 하는, CNT 섬유 제조 프로세스,
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스피너렛 내의 상기 방사 개구(들)는 10 내지 1000 μm의 범위, 바람직하게는 25 내지 500 μm의 범위, 가장 바람직하게는 40 내지 250 μm의 범위 내의 직경 또는 보다 작은 치수의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유 제조 프로세스,
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CNT 섬유(들)는 별개의 인발 프로세스에서 인발되는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유 제조 프로세스,
KR1020147009011A 2011-09-07 2012-09-07 낮은 저항률, 높은 모듈러스 및/또는 높은 열 전도율을 가진 탄소 나노튜브 섬유 및 섬유 방사-도프를 사용하여 방사함으로써 이러한 섬유들을 준비하는 방법 KR101936562B1 (ko)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11180343A EP2568064A1 (en) 2011-09-07 2011-09-07 Carbon nanotubes fiber having low resistivity
EP11180343.3 2011-09-07
EP12151484.8 2012-01-18
EP12151484 2012-01-18
US201261639608P 2012-04-27 2012-04-27
US61/639,608 2012-04-27
EP12177741.1 2012-07-25
EP12177741 2012-07-25
PCT/EP2012/067478 WO2013034672A2 (en) 2011-09-07 2012-09-07 Carbon nanotubes fiber having low resistivity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140059843A true KR20140059843A (ko) 2014-05-16
KR101936562B1 KR101936562B1 (ko) 2019-01-10

Family

ID=47832663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147009011A KR101936562B1 (ko) 2011-09-07 2012-09-07 낮은 저항률, 높은 모듈러스 및/또는 높은 열 전도율을 가진 탄소 나노튜브 섬유 및 섬유 방사-도프를 사용하여 방사함으로써 이러한 섬유들을 준비하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140363669A1 (ko)
EP (1) EP2753733B1 (ko)
JP (1) JP5963095B2 (ko)
KR (1) KR101936562B1 (ko)
CN (1) CN103827364A (ko)
RU (1) RU2621102C2 (ko)
WO (1) WO2013034672A2 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080223A1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-03 주식회사 엘지화학 정렬도가 향상된 탄소나노튜브 섬유 집합체 제조 방법
KR20190105903A (ko) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법
KR20190105904A (ko) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법
KR20190127688A (ko) * 2017-01-24 2019-11-13 콘야르 비브이 탄소 나노튜브를 포함하는 성형품의 제조 방법
WO2022154208A1 (en) * 2021-01-18 2022-07-21 Korea Institute Of Science And Technology Carbon nanotube fiber having improved physical properties and method for manufacturing same
WO2023080715A1 (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 한국과학기술연구원 탄소복합섬유의 제조 방법 및 탄소나노섬유

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105189840B (zh) * 2013-05-17 2018-04-06 独立行政法人产业技术综合研究所 拉伸的碳纳米管丝及其制造方法
JP6440963B2 (ja) * 2014-04-15 2018-12-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 凝集紡糸構造体の製造方法
RU2702246C2 (ru) * 2015-04-22 2019-10-07 Тейджин Арамид Б.В. Корд, включающий многоволоконную пара-арамидную нить, включающую некруглые волокна
RU2612716C2 (ru) * 2015-06-02 2017-03-13 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный областной университет Способ получения волокон из углеродных нанотрубок
CN110249394B (zh) * 2017-02-03 2021-07-06 古河电气工业株式会社 碳纳米管线材、碳纳米管的制造方法和碳纳米管线材的制造方法
JP6666866B2 (ja) * 2017-02-17 2020-03-18 矢崎総業株式会社 カーボンナノチューブ撚糸電線の製造方法
KR102170675B1 (ko) 2017-06-23 2020-10-27 주식회사 엘지화학 탄소 나노튜브 섬유 집합체의 인장강도 향상 방법
EP3696303B1 (en) * 2017-10-13 2022-03-09 National Institute of Advanced Industrial Science And Technology Fiber constituted from carbon nanotube and method for manufacturing same
JP7189882B2 (ja) 2017-10-26 2022-12-14 古河電気工業株式会社 カーボンナノチューブ被覆電線およびその施工方法、識別マークの検出方法
EP3703081B1 (en) 2017-10-26 2024-03-06 Furukawa Electric Co., Ltd. Coated carbon nanotube electric wire
JP6567628B2 (ja) 2017-10-26 2019-08-28 古河電気工業株式会社 カーボンナノチューブ被覆電線
RU2698806C1 (ru) * 2018-03-01 2019-08-30 Общество с ограниченной ответственностью "Фрязинские Магнитные Технологии" Волокно из углеродных нанотрубок и способ его получения
WO2019183766A1 (zh) * 2018-03-26 2019-10-03 苏州捷迪纳米科技有限公司 碳纳米管制备系统
JP7189938B2 (ja) 2018-03-30 2022-12-14 古河電気工業株式会社 カーボンナノチューブ線材
WO2019189925A1 (ja) 2018-03-30 2019-10-03 古河電気工業株式会社 コイル用カーボンナノチューブ被覆線材、コイル用カーボンナノチューブ被覆線材を用いたコイル及びカーボンナノチューブ被覆線材コイルの製造方法
JP6952003B2 (ja) * 2018-03-30 2021-10-20 古河電気工業株式会社 カーボンナノチューブ線材の製造方法
US11111146B2 (en) * 2018-10-04 2021-09-07 Wootz, LLC Carbon nanotube product manufacturing system and method of manufacture thereof
DE102018218676A1 (de) 2018-10-31 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Kabel für eine Handwerkzeugmaschine
DE102018222698A1 (de) 2018-12-21 2020-06-25 Robert Bosch Gmbh Haltevorrichtung für einen Elektromotor
US10892070B2 (en) * 2019-02-01 2021-01-12 Baker Hughes Oilfield Operations, Llc Methods of treating carbon nanotubes and conductive elements including such carbon nanotubes
DE102019219184A1 (de) 2019-12-09 2021-06-10 Robert Bosch Gmbh Elektrischer Leiter aus Graphen und/oder Kohlenstoffnanoröhren mit beschichteten Fügestellen
KR102313612B1 (ko) * 2020-04-17 2021-10-19 한국과학기술연구원 조밀화된 탄소나노튜브 섬유의 제조방법
DE102021210974A1 (de) 2021-09-30 2023-03-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine und Verfahren zum Einlegen von zumindest einem elektrischen Leiterverbund in zumindest eine Nut eines Stators oder Rotors für eine elektrische Maschine
KR102586338B1 (ko) * 2021-10-12 2023-10-11 한국과학기술연구원 아라미드 및 탄소나노튜브 복합섬유용 방사 도프 및 이를 이용한 아라미드 및 탄소나노튜브 복합섬유의 제조방법
CN114672994A (zh) * 2022-04-19 2022-06-28 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种石墨烯增强的碳纳米管复合纤维、其制备方法及装置
CN115418748B (zh) * 2022-08-18 2023-11-10 中国科学院金属研究所 一种圆形截面高导电性碳纳米管纤维的制备方法
CN116121903A (zh) * 2023-04-10 2023-05-16 江西师范大学 一种双聚合物协助碳纳米管分散湿法纺丝成纤的方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080063585A1 (en) * 1997-03-07 2008-03-13 William Marsh Rice University, A Texas University Fullerene nanotube compositions
US6683783B1 (en) * 1997-03-07 2004-01-27 William Marsh Rice University Carbon fibers formed from single-wall carbon nanotubes
US20050181209A1 (en) * 1999-08-20 2005-08-18 Karandikar Prashant G. Nanotube-containing composite bodies, and methods for making same
US7288238B2 (en) * 2001-07-06 2007-10-30 William Marsh Rice University Single-wall carbon nanotube alewives, process for making, and compositions thereof
US7125502B2 (en) * 2001-07-06 2006-10-24 William Marsh Rice University Fibers of aligned single-wall carbon nanotubes and process for making the same
EP1461390A1 (en) * 2002-04-01 2004-09-29 Carbon Nanotechnologies, Inc. Composite of single-wall carbon nanotubes and aromatic polyamide and process for making the same
EP2853615B1 (en) * 2003-06-12 2017-12-27 JFE Steel Corporation Low yield ratio, high strength, high toughness, thick steel plate and welded steel pipe, and method for manufacturing the same
WO2008048705A2 (en) * 2006-03-10 2008-04-24 Goodrich Corporation Low density lightning strike protection for use in airplanes
WO2007119747A1 (ja) * 2006-04-13 2007-10-25 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha 微細炭素繊維撚糸を連続的に製造する方法、装置、及び該方法によって製造された微細炭素繊維撚糸
US20110110843A1 (en) * 2007-10-29 2011-05-12 William March Rice University Neat carbon nanotube articles processed from super acid solutions and methods for production thereof
JP2009197365A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Toray Ind Inc 炭素繊維前駆体繊維の製造方法、及び、炭素繊維の製造方法
JP5261405B2 (ja) * 2009-01-16 2013-08-14 東洋紡株式会社 高強度かつ高弾性率の炭素繊維を得るための前駆体繊維の製造方法
JP5697258B2 (ja) * 2009-03-06 2015-04-08 東洋紡株式会社 高強度かつ高弾性率の炭素繊維を得るための前駆体繊維の製造方法
FR2946177B1 (fr) * 2009-05-27 2011-05-27 Arkema France Procede de fabrication de fibres composites conductrices a haute teneur en nanotubes.
US20110124253A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Applied Nanostructured Solutions, Llc Cnt-infused fibers in carbon-carbon composites
JP5135620B2 (ja) * 2010-11-22 2013-02-06 古河電気工業株式会社 凝集紡糸構造体および電線
US20140084219A1 (en) * 2011-02-28 2014-03-27 William Marsh Rice University Doped multiwalled carbon nanotube fibers and methods of making the same

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080223A1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-03 주식회사 엘지화학 정렬도가 향상된 탄소나노튜브 섬유 집합체 제조 방법
US11549202B2 (en) 2016-10-31 2023-01-10 Postech Academy-Industry Foundation Method for producing carbon nanotube fiber aggregate having improved level of alignment
KR20190127688A (ko) * 2017-01-24 2019-11-13 콘야르 비브이 탄소 나노튜브를 포함하는 성형품의 제조 방법
KR20190105903A (ko) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법
KR20190105904A (ko) * 2018-03-07 2019-09-18 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법
WO2022154208A1 (en) * 2021-01-18 2022-07-21 Korea Institute Of Science And Technology Carbon nanotube fiber having improved physical properties and method for manufacturing same
KR20220104451A (ko) * 2021-01-18 2022-07-26 한국과학기술연구원 향상된 물성을 가지는 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법
KR20230017155A (ko) * 2021-01-18 2023-02-03 한국과학기술연구원 향상된 물성을 가지는 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법
WO2023080715A1 (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 한국과학기술연구원 탄소복합섬유의 제조 방법 및 탄소나노섬유

Also Published As

Publication number Publication date
KR101936562B1 (ko) 2019-01-10
CN103827364A (zh) 2014-05-28
JP2014530964A (ja) 2014-11-20
EP2753733A2 (en) 2014-07-16
WO2013034672A2 (en) 2013-03-14
WO2013034672A3 (en) 2013-04-25
EP2753733B1 (en) 2017-04-26
US20140363669A1 (en) 2014-12-11
RU2621102C2 (ru) 2017-05-31
JP5963095B2 (ja) 2016-08-03
RU2014113426A (ru) 2015-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101936562B1 (ko) 낮은 저항률, 높은 모듈러스 및/또는 높은 열 전도율을 가진 탄소 나노튜브 섬유 및 섬유 방사-도프를 사용하여 방사함으로써 이러한 섬유들을 준비하는 방법
KR102601181B1 (ko) 탄소 나노튜브를 포함하는 성형품의 제조 방법
JP5658567B2 (ja) 超酸溶液から加工処理される整然と配列されたカーボンナノチューブ物品及びその製造方法
JP5607819B2 (ja) グラフェンリボン繊維の紡糸方法
Liu et al. Carbon nanotube yarns with high tensile strength made by a twisting and shrinking method
KR102556948B1 (ko) 탄소나노튜브 나노복합 전도성 다섬유 및 그 제조방법
WO2002055769A1 (en) Spinning, processing, and applications of carbon nanotube filaments, ribbons, and yarns
KR20100087321A (ko) 탄소 섬유 및 필름, 및 이들의 제조 방법
KR20100059874A (ko) 콜로이드 입자를 포함하는 복합 섬유를 얻기 위한 연속적인 방법 및 이렇게 얻어진 섬유
US20200299863A1 (en) Continuous wet-spinning process for the fabrication of pedot:pss fibers with high electrical conductivity, thermal conductivity and young's modulus
EP2568064A1 (en) Carbon nanotubes fiber having low resistivity
Park et al. Carbon nanotube/poly (vinyl alcohol) fibers with a sheath-core structure prepared by wet spinning
RU2698806C1 (ru) Волокно из углеродных нанотрубок и способ его получения
KR20100105157A (ko) 나노사이즈의 메타아라미드피브릴의 제조방법
CN115354522B (zh) 一种高导电碳纳米管纤维无纺布的制备方法
Wang Spinning methods for carbon nanotube fibers
Zhao et al. Wet Twisting in Spinning for Rapid and Cost‐Effective Fabrication of Superior Carbon Nanotube Yarns
Davis et al. 11 Macroscopic Fibers of Single-Wall Carbon Nanotubes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right