KR20150002350A - 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 원료 전체에 균일한 전류가 인가되도록 하여 균일한 입도분포를 가지는 금속 나노분말을 제조할 수 있으며, 에너지를 절감하는 효과를 가져올 수 있는 금속 나노분말 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

Description

전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치{Manufacturing method of metal nanopowder by wire explosion and apparatus for manufacturing the same}
본 발명은 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 공급되는 금속 원료에 균일한 전기 에너지가 인가되도록 하여 균일한 입도분포를 가지는 나노분말을 제조하는 방법 및 제조장치에 관한 것이다.
산업의 고도화로 소자 및 부품은 작고, 가벼우면서도 강도가 높은 방향으로 기술이 진화되고 있다. 이러한 기능을 충족시킬 수 있는 대안 중의 하나가 나노 크기의 직경을 가지고 있는 입자로부터 소자 및 부품을 제조하는 것이다.
일반적으로 나노입자는 1~100nm의 직경을 가지며, 나노 입자로 제조된 소재는 동일한 화학적 조성 및 물리적 결정구조를 가지고 있다 하더라도 기존 소재에 비해 나타나지 않았던 특이한 물성을 나타내는 경우가 많다.
나노입자의 특이한 물성으로 인해 전자부품, 생활소재, 의료, 국방, 에너지, 환경소재 등의 분야에 큰 산업적 잠재력을 가지고 있으며, 일부는 상업화되어 가치가 확인되는 것들도 있다.
이러한 긍적적 측면과는 달리, 나노 입자라는 특이한 상황 때문에 해결해야 할 문제점도 있으며, 그 예로, 큰 비표면적에 의한 분산의 어려움, 입자 산화에 관련된 화학적 안정성 문제, 제조 과정에서 균일한 크기의 입자를 획득하기가 힘들다는 점을 내포하고 있다.
나노입자를 합성하는 방법은 주로 화학적 합성법을 사용하고 있는 실정이다. 하지만 산업의 고도화와 지구온난화 같은 환경적인 측면을 고려하면, 화학적 방법은 불순물에 의한 오염, 폐용액과 같은 화학적 부산물 발생, 화학물질 취급의 위험성 등과 같은 단점이 있다.
따라서 기상법을 이용한 친환경적이면서 나노 분말의 대량생산이 가능한 시스템을 연구 개발하고 있으며, 그 중에서 대량생산의 가능성이 큰 방법으로 플라즈마 가열법, 전기폭발법(pulsed wire discharge, PWD) 등을 이용한 물리적 방법이 될 것이다.
전기폭발법(pulsed wire discharge, PWD)은 전류를 커패시터에 충전한 후 대전압으로 펄스파워를 생성하여 순간적으로 금속 와이어에 방전함으로써 금속을 증발, 응축시켜 나노분말을 제조하는 방법이다. 와이어 상태의 고체상이 기상화하여 나노 분말이 생성되기까지의 흐름을 도 1에 도시하였다.
전기폭발법(pulsed wire discharge, PWD)은 와이어 사용이 가능한 모든 금속 및 합금에 대해서 응용이 가능하며, 공정 분위기를 산소 혹은 질소를 사용함으로써 산화물, 질화물 제조에도 용이하게 응용될 수 있는 장점을 가지고 있다. 일반적으로 방전하는 시간은 10-6초 정도이며, 이 짧은 시간 동안 106 W정도의 전력이 소비된다. 이와 같은 전기폭발법(PWD)는 50~150 nm 크기의 나노 분말을 제조하기에 적당하다.
그러나, 종래의 전기폭발법(PWD)은 금속 와이어 표면 부분에서는 수 nm의 입도 분포를 갖는 나노분말이 생성되지만, 와이어 중앙 부분에서는 수 ㎛의 입도 분포를 갖는 나노분말이 생성되는 문제점이 있었다.
이러한 불균일한 입도 분포를 갖는 나노 입자가 생성되는 원인은 와이어에 걸리는 전기장이 일정하지 않기 때문이다. 표면이 매끄러운 와이어는 표면효과(skin effect)에 의해 금속 와이어 표면 부분과 중앙 부분에서 전류의 흐름에 대한 방해 정도가 달라서 표면부분이 먼저 폭발하고 나중에 중앙 부분이 폭발하게 된다. 이 경우 중앙 부분의 증발은 원활하지 못하여 나노분말 입자 생성이 어렵고, 이에 따라 마이크로 단위의 큰 입자가 생성되는 경우가 많다. 이러한 원인은 전류의 흐름이 금속 와이어의 중앙 부분에서는 작게 일어나 주울열이 작기 때문이다.
도 2는 금속 와이어가 폭발하여 나노 분말이 생성되는 과정을 모식적으로 도식화한 것이다. 도 2에서와 같이, 금속 와이어의 경우 일정한 전기장이 걸리지 않으므로 표면 부분부터 증발이 발생하며, 와이어 중간 부분은 에너지 부족 및 주울 열이 충분하지 못하여 큰 입자가 생성되거나, 기화되기 전의 액체 상태의 상을 유지함으로써 나노분말에 좋지 않은 영향을 미친다. 마찬가지로 전극 부분에서도 접촉저항에 의한 큰 분말이 제조될 확률이 높다.
또한, 이와 같이 생성된 불균일한 입도 분포 나노분말은 다음 공정에서 고분해능의 필터링 및 원심력을 이용하는 분급 과정을 필요로 하고, 이에 따라 공정이 복잡해지고 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 전기폭발법(PWD)에서는 금속 원료에 균일한 전기 에너지가 공급되도록 하여 균일한 입도분포를 갖는 나노분말을 합성하는 방법이 필요한 실정이다.
아래의 특허문헌 1은 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치에 관한 것으로, 피딩부에 진동자를 장착하여 기계적인 공진현상, 원자/전자의 진동을 통해 와이어의 위치에 따라 생성되는 나노분말의 입도를 균일하게 한 특징이 있다.
한국공개공보 제2011-0122277호
본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조에 있어서, 공급되는 금속 원료에 균일한 전류가 인가되도록 하여 균일한 입도분포를 가지는 금속 나노분말을 제조하는 방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태는
반응 챔버 내부로 호일(foil) 형태의 금속을 공급하는 단계; 상기 반응 챔버 내부로 공급된 금속 호일(foil)에 직류 에너지를 공급하는 단계; 및 상기 직류 에너지가 공급되는 금속 호일(foil)에 펄스 에너지를 공급하여 전기 폭발시키는 단계;를 포함하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법을 제공한다.
상기 호일(foil) 형태의 금속은 0.001 ~ 1 mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 호일(foil) 형태의 금속을 전극봉에 감아 전극봉과 금속 호일(foil)을 함께 공급할 수 있다.
상기 금속 호일(foil)에 직류 에너지를 공급하는 상태에서 0.5 ~ 10 초 간격으로 펄스 에너지를 공급할 수 있다.
상기 금속 호일(foil)에 공급하는 직류 에너지와 펄스 에너지는 9:1 ~ 9.99:0.01 의 전압비로 인가할 수 있다.
상기 직류 에너지는 0.9 ~ 90 kV의 전압을 인가시켜 공급하고, 펄스 에너지는 0.1 ~ 10 kV의 전압을 인가시켜 공급할 수 있다.
상기 금속 호일(foil)은 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 및 은으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는 내부에서 금속이 전기폭발되어 나노분말로 형성되는 반응챔버; 상기 반응 챔버 상부에 구비되며, 반응 챔버 내부로 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 공급하는 피딩부; 상기 피딩부에 의해 반응 챔버 내부로 공급된 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉에 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및 상기 반응 챔버 내에 구비되며, 상기 피딩부로부터 공급된 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 장착하여 전원 공급부로 이동시키는 이동부;를 포함하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치를 제공한다.
상기 전원 공급부는 직류 전압 공급부 및 펄스 전압 공급부를 포함할 수 있다.
상기 이동부는 피딩부로부터 공급되는 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 받치는 하부 받침대; 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉 상부에 장착되는 상부 받침대; 및 상기 상부 받침대 및 하부 받침대를 전원 공급부로 이동시키는 이동장치;를 포함할 수 있다.
상기 피딩부는 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉이 복수개 장착되며, 회전하며 상기 이동부에 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 하나씩 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법 및 제조장치는 금속 와이어를 대신하여 면적이 큰 호일(foil) 형태의 금속 원료를 사용함으로써 금속 호일(foil) 전체에 균일한 전류가 인가되도록 하여 균일한 입도분포를 가지는 금속 나노분말을 제조할 수 있다.
또한, 직류 에너지를 공급하는 동시에 펄스 에너지를 공급함으로써 에너지를 절감하는 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 전기폭발법에 의한 나노분말 생성의 흐름을 나타내는 공정도이다.
도 2는 금속 와이어가 폭발하여 나노 분말이 생성되는 과정을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치의 피딩부를 확대하여 도시하는 개략도이다.
이하, 구체적인 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
전기폭발법에 의해 금속 나노분말을 제조할 때, 공급되는 금속 원료에의 전류 흐름을 균일하게 하기 위하여 본 발명의 일 실시형태는 호일(foil) 형태의 금속을 공급한다. 면적이 넓은 호일(foil) 형태의 금속에는 전류가 균일하게 인가되어 균일한 입도분포의 금속 나노분말을 생성할 수 있다.
또한, 호일(foil) 형태의 금속을 공급하면 직류 에너지를 공급해주면서 일부 에너지를 펄스 에너지로 동시에 공급하여 전기폭발시킬 수 있어 보다 적은 에너지로 금속 나노분말을 생성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법은 반응 챔버 내부로 호일(foil) 형태의 금속을 공급하는 단계; 상기 반응 챔버 내부로 공급된 금속 호일(foil)에 고전압의 직류 에너지를 공급하는 단계; 및 상기 직류 에너지가 공급되는 금속 호일(foil)에 펄스 에너지를 공급하여 전기 폭발시키는 단계;를 포함한다.
먼저, 반응 챔버 내부로 호일(foil) 형태의 금속을 공급하는 단계를 설명한다.
상기 금속은 호일(foil) 형태로 공급이 가능한 금속이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 또는 은 금속 단독, 이들의 합금 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
금속 호일(foil)의 두께는 0.001 ~ 1mm 일 수 있다. 금속 호일(foil)의 두께가 0.001mm 미만일 경우 금속 호일(foil)의 피딩이 어려워질 수 있고, 1mm 를 초과할 경우 호일(foil)의 위치에 따라 전류 흐름의 차이가 발생할 수 있다.
호일(foil) 형태의 금속을 전기폭발을 일으키는 반응 챔버 내부로 공급하기 위해서는 금속 호일(foil)을 전극봉에 감아 전극봉과 금속 호일(foil)을 함께 공급할 수 있다. 상기 전극봉의 형태는 특별한 제한이 없으나, 예를 들어, 원통형 또는 다각기둥의 형태일 수 있다. 상기 전극봉의 직경은 1 ~ 10 mm, 길이는 1 ~ 100 mm 일 수 있다.
다음으로, 상기 전극봉을 이용하여 금속 호일(foil)에 고전압의 직류 에너지를 공급하고, 상기 직류 에너지가 공급되는 금속 호일(foil)에 펄스 에너지를 공급하여 금속 호일(foil)을 전기 폭발시킨다.
금속 호일(foil)이 공급되면, 금속 호일(foil)이 증발하는데 필요한 에너지 중 일부를 직류 에너지 형태로 공급할 수 있다. 직류 에너지가 지속적으로 공급되는 상태에서 일시적으로 펄스 에너지를 공급하여 금속 호일(foil)을 전기폭발시켜 나노분말을 생성할 수 있다. 금속 원료를 호일(foil) 형태로 공급하면 필요한 에너지 중 일부를 직류 에너지로 가해주는 상태에서 최소한의 펄스 에너지만을 공급하여 전기 폭발시킬 수 있다. 이에 따라 보다 적은 에너지로 다량의 나노분말을 생성할 수 있어 에너지 절감의 효과가 있다.
상기 공급하는 직류 에너지와 펄스 에너지는, 전기폭발을 위해 필요한 전체 전압에 대하여 9:1 ~ 9.99:0.01 의 전압비로 인가될 수 있다. 펄스 전압이 상기 전압비의 범위를 초과할 경우 연속적인 회로 동작이 어려울 수 있으며, 펄스 전압이 상기 전압비 범위 미만일 경우 순간적으로 점화(ignition)가 되지 않아 전기폭발이 어려울 수 있다.
구체적으로, 0.9 ~ 90 kV의 직류 전압을 지속적으로 공급하는 상태에서 주기적으로 0.1 ~ 10 kV의 펄스 전압을 공급하여 전기폭발시킬 수 있으며, 공급되는 전압은 상기 범위 내에서 일정하거나, 또는 가변될 수 있다.
이 때, 펄스 전압은 직류 에너지를 공급하는 상태에서 0.5 ~ 10 초 간격으로 공급해 줄 수 있으며, 상기 범위 내에서 주기는 일정하거나 또는 가변될 수 있다.
상기와 같이 금속 원료를 와이어 형태가 아닌 호일(foil) 형태로 공급하고, 직류 에너지가 공급되는 상태에서 주기적으로 펄스 에너지를 동시에 가해줌으로써 금속 호일(foil) 전체에 균일한 전류 흐름을 발생시켜 균일한 입도분포를 가지는 나노분말을 생성할 수 있으며, 에너지를 절감할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 전기폭발법에 의한 금속 나노분말의 제조장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조장치를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 전기폭발이 이루어지는 반응 챔버(100)의 상부에는 전극봉(10)에 감싼 금속 호일(F)을 공급하는 피딩부(110)가 설치된다. 상기 피딩부(110)로부터 공급된 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)은 이동부(121, 122, 123)에 의하여 전원 공급부(200) 방향으로 이동된다. 이동된 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)에는 전원 공급부(200)에 의하여 직류 전압 및 펄스 전압이 공급되고 금속 호일(F)은 전기폭발되어 나노분말을 생성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 피딩부(110)는 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)이 복수개 장착될 수 있는 형태일 수 있으며, 피딩부(110)가 회전하면서 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)을 하나씩 떨어뜨려 하부에 위치한 하부 받침대(121)에 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)이 장착되도록 할 수 있다.
하부 받침대에 장착된 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)은 이동하여 전극봉(10) 상부에 상부 받침대(122)가 장착될 수 있다. 하부 받침대(121) 및 상부 받침대(122)에 장착된 금속 호일(F)이 감긴 전극봉(10)은 이동장치(123)에 의해 전원 공급부(200)와 연결되도록 이동할 수 있다.
상기 전원 공급부(200)는 직류 전압 공급부(210) 및 펄스 전압 공급부(220)를 포함하고, 각각 전극봉(10)과의 연결을 조절하는 스위치(221, 222)가 구비될 수 있다. 직류 전압 공급부(210)에 의해 직류 전압을 지속적으로 인가하는 상태에서 펄스 전압 공급부(220)에 의해 일시적으로 펄스 전압을 인가하여 전기 폭발이 일어나게 할 수 있다.
펄스 전압 공급부(220)로부터 전극봉(10)에 연결되는 전선(?)은 전극봉(10)과 마주하는 끝단이 직접 연결되지 않고 떨어져 있을 수 있다. 직류 전압을 인가하는 상태에서 점화(ignition)하여 폭발을 발생시키기 위한 펄스 전압만을 공급해주면 되므로 전극봉(10)가 5 ~ 50 mm 간격을 두고 이격되어 있을 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100 : 반응챔버 123 : 이동장치
110 : 피딩부 200 : 전원 공급부
10 : 전극봉 210 : 직류 전압 공급부
F : 금속 호일 220 : 펄스 전압 공급부
121 : 하부 받침대 211, 221 : 스위치
122 : 상부 받침대

Claims (11)

  1. 반응 챔버 내부로 호일(foil) 형태의 금속을 공급하는 단계;
    상기 반응 챔버 내부로 공급된 금속 호일(foil)에 직류 에너지를 공급하는 단계; 및
    상기 직류 에너지가 공급되는 금속 호일(foil)에 펄스 에너지를 공급하여 전기 폭발시키는 단계;
    를 포함하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호일(foil) 형태의 금속은 0.001 ~ 1 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 호일(foil) 형태의 금속을 전극봉에 감아 전극봉과 금속 호일(foil)을 함께 공급하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 호일(foil)에 직류 에너지를 공급하는 상태에서 0.5 내지 10 초 간격으로 펄스 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 호일(foil)에 공급하는 직류 에너지와 펄스 에너지는 9:1 ~ 9.99:0.01 의 전압비로 인가하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 호일(foil)은 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 및 은으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 직류 에너지는 0.9 ~ 90 kV의 전압을 인가시켜 공급하고, 펄스 에너지는 0.1 ~ 10 kV의 전압을 인가시켜 공급하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말의 제조방법.
  8. 내부에서 금속이 전기폭발되어 나노분말로 형성되는 반응챔버;
    상기 반응 챔버 상부에 구비되며, 반응 챔버 내부로 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 공급하는 피딩부;
    상기 피딩부에 의해 반응 챔버 내부로 공급된 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉에 전기 에너지를 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 반응 챔버 내에 구비되며, 상기 피딩부로부터 공급된 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 장착하여 전원 공급부로 이동시키는 이동부;
    를 포함하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    직류 전압 공급부 및 펄스 전압 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이동부는
    피딩부로부터 공급되는 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 받치는 하부 받침대;
    금속 호일(foil)이 감긴 전극봉 상부에 장착되는 상부 받침대; 및
    상기 상부 받침대 및 하부 받침대를 전원 공급부 방향으로 이동시키는 이동장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 피딩부는
    금속 호일(foil)이 감긴 전극봉이 복수개 장착되며,
    회전하며 상기 이동부에 금속 호일(foil)이 감긴 전극봉을 하나씩 공급하는 것을 특징으로 하는 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조장치.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020242049A1 (ko) * 2019-05-24 2020-12-03 박정욱 항균 구리 나노분말의 제조방법 및 그에 따라 제조된 항균 구리 나노분말
KR102584650B1 (ko) 2022-11-09 2023-10-05 (주)씨큐파이버 비정질 금속 와이어의 전기 폭발에 의한 비정질 금속 나노 분말의 제조방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017184194A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Hrl Laboratories, Llc Apparatus for making nanoparticles and nanoparticle suspensions
US20180084504A1 (en) 2016-05-12 2018-03-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Communication device and method therein for handling connection state changes in wireless communication network

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6972115B1 (en) * 1999-09-03 2005-12-06 American Inter-Metallics, Inc. Apparatus and methods for the production of powders
US20030108459A1 (en) * 2001-12-10 2003-06-12 L. W. Wu Nano powder production system
US6777639B2 (en) * 2002-06-12 2004-08-17 Nanotechnologies, Inc. Radial pulsed arc discharge gun for synthesizing nanopowders
CA2659298C (en) * 2006-07-31 2012-03-06 Tekna Plasma Systems Inc. Plasma surface treatment using dielectric barrier discharges
WO2008091581A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-31 The University Of Minnesota Nanoparticles with grafted organic molecules
US8889469B2 (en) * 2009-12-28 2014-11-18 Aeris Capital Sustainable Ip Ltd. Multi-nary group IB and VIA based semiconductor
GB201004373D0 (en) * 2010-03-16 2010-04-28 Designed Materials Ltd method for sythesising diamond

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020242049A1 (ko) * 2019-05-24 2020-12-03 박정욱 항균 구리 나노분말의 제조방법 및 그에 따라 제조된 항균 구리 나노분말
KR102584650B1 (ko) 2022-11-09 2023-10-05 (주)씨큐파이버 비정질 금속 와이어의 전기 폭발에 의한 비정질 금속 나노 분말의 제조방법

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