KR20150082197A

KR20150082197A - 그래핀 시트 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20150082197A
Application number: KR1020157008632A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 리켄
Original assignee: 트루 투 머티리얼즈 피티이 리미티드
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-07-15
Also published as: IN2015DN02425A; IL237443A0; SG11201501609PA; RU2015112022A; US9499408B2; EP2892847A1; GB201215766D0; CA2883527A1; US20150210552A1; JP2015526382A; WO2014037882A1; CN104797526A

Abstract

본 발명은 그래핀 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 여기서 그래핀 또는 흑연 산화물의 용액은 청색 강철 기판에 도포되고 건조된다.

Description

그래핀 시트 및 이를 제조하는 방법{GRAPHENE SHEETS AND METHODS FOR MAKING THE SAME}

본 발명은 그래핀 시트 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

그래핀은 6각형 구조의 형태로 통상적으로 sp2 결합에 의해 함께 결합된 탄소 원자의 단일층을 포함하는 분자이다. 그래핀은 고 열전도율(5,000 W/mK), 실온에서의 고 전자 운반 능력(250,000 cm³/Vs), 고 인장 강도, 및 고 기계적 안정성을 비롯한 다수의 바람직한 열적 및 기계적 특성을 가지며, 영률은 1 TPa이다. 이러한 그래핀의 특성 때문에, 그래핀이 다수의 적용분야, 예컨대 센서, 배터리, 슈퍼 커패시터, 수소 저장 시스템에서 및 나노복합재의 강화 충전제로서 유용하다.

그래핀 시트는 그래핀의 단일층 또는 다중층의 형태일 수 있지만, 그래핀 시트를 제조하기 위한 현재의 방법을 제한한다.

기존의 그래핀 시트를 제조하는 방법은 금속(즉, 호일) 기판 상으로의 화학 증기 증착(chemical vapour deposition: CVD), 화학적 박리, 흑연의 기계적 박리, 에피택셜 성장, 탄소나노튜브 절단 및 직접적인 초음파처리를 포함한다. 이들 방법은 모두 특히 비용 및 규모성(scalability)에 대한 이점 및 단점을 가진다. 현재의 방법은 과도한 필터링, 화학적 분리 공정, 화학적 에칭 공정, 및 기타 다른 기능성 물질을 만드는 환경적으로 깨끗하지 않은 단계를 필요로 한다. 추가로, 이들 방법은 대규모 제조에 별로 적합하지 않다.

본 발명은 대체로 그래핀 시트를 생성하기 위해 용이하게 규모가 확대될 수 있는 단순화된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 그래핀 시트를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은,

그래핀 또는 흑연 산화물 용액을 청색 강철 기판 상에 도포하는 단계; 및

상기 용액을 건조시켜 기판 상에 그래핀 시트를 형성하는 단계;

를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "그래핀 시트" 또는 "그래핀 산화물 시트"는 서로 공유 결합된 방향족 폴리사이클릭 탄소 원자의 단일층을 갖는 분자를 포함할 수 있다. 용어 "그래핀 시트" 또는 "그래핀 산화물 시트 "는 또한 몇몇, 즉, 2개, 3개, 4개, 5개 내지 10개, 1개 내지 20개, 1개 내지 50개, 또는 1개 내지 100개의 단일층의 탄소원자가 탄소로 되돌아가는 일 없이 서로의 상부 상에 적층되는 분자를 포함한다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어 "그래핀 시트" 또는 "그래핀 산화물 시트"는 방향족 폴리사이클릭 탄소의 단일층뿐만 아니라 서로에 대해 적층된 복수의 이러한 층을 지칭한다.

상기 방법은 단일층 또는 다중층 시트를 형성하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게, 그래핀 시트는 1개 내지 100개의 층의 탄소 원자를 포함한다. 더 바람직하게 그래핀 시트는 1개 내지 20개의 층, 더 바람직하게는 1개 내지 20개의 층, 더 바람직하게는 2개 내지 10개의 층을 포함한다. 특히 바람직한 시트는 2개, 3개, 4개 또는 5개 층의 탄소 원자를 가진다.

본 발명의 방법에 의해 형성된 예시적인 그래핀 시트는 1개 내지 30개의 원자층을 포함할 수 있다. 이러한 시트는 약 1 nm 내지 약 100 nm의 대응하는 두께를 가진다. 바람직하게, 시트는 1 nm 내지 50 nm의 두께, 더 바람직하게는 2 nm 내지 10 nm의 두께를 가질 수 있다. 특히 바람직한 시트는 2 nm, 3 nm, 4 nm 또는 5 nm의 두께를 가진다. 형성된 시트의 두께는 시트가 포함하는 층의 수에 좌우될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 그래핀 시트는 단일층 시트이다. 바람직하게, 시트는 약 1 nm의 두께를 가진다. 0.35 nm 내지 1 nm의 범위에 있는 단일층 그래핀에 대한 상이한 두께가 보고된 바 있다(Nemes-Incze et al., 2008, Carbon , 46(11):1435-1442). 본 발명자들은 그래핀 시트가 층 당 1 nm가 되는 것을 측정하였다.

다른 구현예에서, 그래핀 시트는 다중층 시트이다. 적층될 수 있는 그래핀 시트의 수는 기술적으로 제한되지 않지만, 실제로 그래핀 적층은 그래핀이 흑연으로 되돌아가는 지점에 도달된다. 바람직하게, 다중층 시트는 흑연으로 되돌아가지 않는 두께를 가진다. 바람직하게, 다중층 시트는 100 나노미터까지의 두께를 가질 수 있다.

상기 방법에 의해 생성된 시트의 두께는 다를 수 있다. 시트 두께를 변화시키는 방법은 용액을 도포하기 위한 드롭 캐스팅(drop casting) 기법을 사용할 때에 청색 강철 기판에 도포된 용액의 점적 크기 형성을 제어하는 단계 및/또는 용액 중의 흑연 산화물 농도를 제어하는 단계를 포함한다. 점적 크기는 용액 밀도, 바늘 크기 및 형상(분배 장비에 좌우됨), 형상화되고 조정된 전기장 및 이들의 조합을 사용하여 제어될 수 있다. 2개 내지 3개 원자층 두께를 달성하기 위해, 바람직한 농도는 100 ml의 H₂O 당 약 2 mg의 그래핀 또는 흑연 산화물이다. 더 두꺼운 층을 달성하기 위해, 용액은 100 ml의 H₂O 당 3 mg 내지 6 mg의 그래핀 또는 그래핀 산화물로 조절된다. 실험은 단일 원자층을 달성하는 데 100 ml H₂O 당 0.1 mg 내지 1.5 mg의 그래핀 또는 그래핀 산화물이 필요하다는 것을 나타낸다.

임의의 특정 이론에 구속시키고자 하는 것은 아니지만, 본 발명자들은 그래핀 시트를 형성하기 위해 금속 기판으로서 청색 강철을 사용하는 것이 기판 상에서 형성된 시트의 방출을 돕는다는 것을 믿는다. 청색 강철은 니켈 및 크롬을 포함하는 강철 합금이며, 구상화된(spheroidized) 탄소 구조를 가지고, JFE를 비롯하여 다수의 제조업자로부터 상업적으로 입수가능하다. 청색 강철은 미국 특허 제8,071,018호 및 미국 특허 제 8,052,812호에 추가로 기재되어 있으며, 이들의 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.

그래핀 또는 흑연 산화물 용액은 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 제조된 용액은 그래핀 시트의 요망되는 기능성, 시트를 처리하는 데 필요한 시간, 및 그래핀 시트와 그래핀 시트가 제조되는 청색 강철 기판 간의 표면 장력에 좌우될 수 있다.

흑연 산화물 용액을 제조하기 위한 한 가지 방법은 흑연에 산화적 처리를 실시하는 단계를 수반한다. 한 가지 이러한 산화적 처리 공정은 플라스크에 흑연을 넣는 단계 및 진한 황산을 첨가하는 단계를 수반한다. 이어서, 혼합물을 냉각시킨다. 시간 경과에 따라 과망간산칼륨을 냉각된 혼합물에 소량 첨가한다. KMnO₄의 첨가 후에, 혼합물을 35℃에서 2 시간 동안 교반한다. 2 시간 후에, 물을 반응 혼합물에 첨가하고, 교반을 계속한다. 이어서, 반응 혼합물을 물에 붓고, 충분한 양의 과산화수소 수용액을 첨가함으로써 과량의 KMnO₄를 중화시킨다. 흑연 산화물을 여과에 의해 회수한다. 염화바륨 시험에 의해 황산염이 더 이상 검출되지 않을 때까지 여과된 흑연 산화물을 HCl 용액으로 세척한다.

흑연 산화물을 생성하기 위한 산화적 처리는 또한 문헌[Hummers et al, Journal of the American Chemical Society, 1958, vol. 80 p1339]에 기재되어 있다. 흑연 산화물 용액을 생성하기 위해 기타 다른 방법이 또한 사용될 수 있다. 흑연 산화물 용액을 제조하기 위한 기타 다른 방법은 브로디 방법(Brodie's Method) 및 초음파 분산 방법을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

바람직하게는, 흑연 산화물은 약 0.1 mg/ml 내지 100 mg/ml의 농도로 용액 중에 존재한다.

흑연 산화물 용액은 암모니아 용액을 추가로 함유할 수 있다. 암모니아는 약 1%(v/v)까지의 농도로 존재할 수 있다. 바람직하게 암모니아는 흑연 산화물 용액의 0.1%(v/v) 미만이다. 너무 많은 암모늄은 청색 강철에 흑연 산화물 용액이 도포될 때에 흑연 산화물 용액의 현상을 손상시킬 것이다. 암모늄이 흑연 산화물 용액의 1%(v/v)를 초과하면, 이는 용액이 엉기게 해서 청색 강철 기판에 도포될 때에 흑연으로 되돌아가게 할 수 있다. 더 나아가, 시간 경과에 따라 암모니아는 기판과 반응할 것이고, 그것을 손상시킬 것이다. 암모니아계 용액을 이용한 24 시간 초과의 건조시간은 암모니아가 기판 물질을 에칭하기 때문에 권장되지 않는다. 그러나, 흑연 산화물 용액에 대한 소량의 암모늄 첨가는 청색 강철 기판으로부터 그래핀 시트의 방출을 향상시킬 수 있다.

암모니아는 약 0.1 g/L 내지 약 0.5 g/L의 범위에서의 농도로 존재할 수 있다.

암모늄 용액은, 용액이 청색 강철 기판에 도포되기 전에 흑연 산화물 용액에 첨가된다. 사용될 암모늄의 양은 용액 중의 흑연 산화물 입자의 크기, 최종 그래핀 시트의 입자 농도 및 원하는 두께에 좌우된다. 바람직한 입자 크기는 10 마이크로미터 내지 60 마이크로미터의 범위에 있지만, 1 ㎛ 이하에 이르는 입자 크기가 또한 사용될 수 있다.

용액은 드롭 캐스팅에 의해 청색 강철 기판에 도포될 수 있다. 기타 다른 방법, 예컨대 분무 건조, 스핀 코팅이 또한 사용될 수 있다.

흑연 산화물 용액은 청색 강철 표면의 표면에 도포되어 필름을 형성하고 건조될 수 있다. 건조는 공기 건조 또는 기타 다른 기법에 의해 일어날 수 있다. 바람직하게, 그래핀 시트는 32 시간까지 동안 청색 강철 기판 상에서 건조시킨다. 바람직하게, 시트는 20 시간 내지 24 시간까지 동안 건조될 수 있다. 바람직하게 시트는 실온에서 또는 35℃까지에서 건조된다. 불균일한 표면이 만들어지게 하는, 그래핀 또는 그래핀 산화물 결정을 어긋나게 만드는 용액 중에서의 버블링을 야기하지 않도록 이런 방법을 사용하는 느린 건조가 권장된다. 단순함에도 불구하고, 공기-건조는 열 변형 및 제어되지 않은 수축에 기인하여 물질 중의 불일치를 야기할 수 있다. 건조 공정을 더 신속히 처리하는 데 기타 다른 건조 방법이 사용될 수 있다.

특히 바람직한 구현예에서, 진공에서 또는 질소 기체 중에서 다중 주파수 적외 방사를 사용하여 건조가 달성된다. 건조 방법은 50 ns 내지 500 ns 동안 500 와트 내지 100 와트의 범위에서의 전력으로 원적외선, 중간 적외선 및 단파 적외선을 적용하는 단계를 수반한다. 진공 하에서 수행될 때, 진공 압력은 3 kPa 내지 100 mPa이다. 대안적으로, 상기 방법은 10 torr, 분 당 50 표준 입방 센티미터(sccm)에서 건조 질소 기체의 유동 하에 수행될 수 있다. 수증기는 하이드로겔 결정과 같은 증기 흡수 물질에 의해 기체상에서 포획된다. 원적외선, 중간 적외선 및 단파 적외선 방사의 혼합물을 사용하는 펄스 방식 소자가 단시간 프레임 내에서 물질을 빠르게 건조시키는데 사용될 수 있는데, 이는 버블링의 생성 없이 만들어진 시트의 표면적에 좌우된다. 이 기법에 의해, 수 초 내지 수 분 내에 그래핀을 건조시켜 공기 건조와 동일한 결과(하지만, 시간 인자가 없고, 시트 물질의 상당한 수축이 없음)를 제공할 수 있다.

그래핀 시트의 성장을 제어하기 위해 바이어스 전압이 그래핀 시트에 인가될 수 있다. 바이어스 전압의 방향은 변할 수 있다. 콤브(comb) 전극의 사용에 의해 정 바이어스 또는 부 바이어스가 시트에 인가될 수 있다. 예시적인 바이어스 전압은 0.001 A에서 100,000 kV 내지 2,000,000 kV이다.

그래핀 시트에 바이어스를 적용하기 위한 기타 다른 기법이 또한 사용될 수 있다. 이 방법으로 시트의 성장을 제어하는 것은 시트를 구성하는 그래핀 판(platelet)(결정)의 균일성을 증가시킨다. 이는 결국 물질의 기계적 및 물리적 특징을 개선시킨다.

일단 형성되면, 그래핀 시트는 청색 강철 기판으로부터 제거될 수 있다. 그래핀 시트는 청색 강철로부터 손으로(박리에 의해), 또는 신문, 박막 플라스틱, 및 전기 컨덴서 산업에서 이미 존재하는 기계적 박리 기법에 의해 제거될 수 있다. 그래핀 산화물의 시트는 공기로부터 물을 흡수하는 이의 능력 때문에 무수분 구역에 저장되어야 한다. 대안적으로, 시트는 플라스틱 물질 내에 함침될 수 있고, 그 내부로 수증기가 침투될 수 없다. 그러나, 그래핀 시트는 임의의 기타 다른 플라스틱 또는 얇은 금속 물질과 비슷하게 저장될 수 있다. 그래핀 시트와 그래핀 산화물 시트는, 이들 시트가 더 강하고, 압축 후조차 형상이 변하지 않는다는 두 가지를 제외하고, 둘 다 얇은 플라스틱 식품 랩과 동일한 질감 및 점조도를 가진다.

일단 시트가 청색 강철 기판으로부터 제거되면, 시트는 이의 후속 용도에 따라서 추가로 처리될 수 있다. 시트는 이의 최종 용법에 따라서 롤링, 프레싱, 화학적 처리 등이 될 수 있다. 일단 청색 강철 기판으로부터 제거된 시트는 마이크로일렉트로닉스, 의료 및 건축 분야를 포함하는 다양한 적용분야에서 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 코팅 기판은 청색 강철; 및 청색 강철 기판 상의 그래핀 시트를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 그래핀 시트는 상기 기재한 바와 같은 방법으로부터 만들어진다.

본 발명의 구현예는 이제, 단지 예로서 수반하는 도면을 참조로 하여 기재될 것이다:
도 1은 청색 강철 기판 표면의 주사 전자 현미경 사진을 나타낸다.
도 2는 그래핀 산화물 릿지에 대한 기판 표면의 주사 전자 현미경 사진을 나타낸다.
도 3은 기판 상에서의 3층 그래핀 샘플의 주사 전자 현미경 사진을 나타낸다.

본 발명에 따른 그래핀 시트의 형성은 기판, 바람직하게는 청색 강철 또는 유사한 물리적 구상화된 탄소 구조를 지니는 물질에 흑연 산화물 용액을 도포하는 단계를 포함한다. 청색 강철의 물리적 특성에 의해, 기판 상에서 형성된 그래핀 시트는 건조됨에 따라 기판으로부터 자동적으로 방출된다. 이는 형성된 그래핀 시트가 추가 처리 없이 청색 강철 기판의 표면으로부터 방출되기 시작한다는 것을 의미한다.

용액이 청색 강철 기판 상에서 고정됨에 따라, 몇몇 사건이 일어난다: (a) 흑연 산화물 용액이 순서대로 배열된다(즉, 탄소 원자는 규칙적 구조를 형성함); (b) 용액이 증발된다; (c) 그래핀은 청색 강철 기판의 구상화된 구조 상에 고정된다; (d) 청색 강철 기판의 구상화된 구조는 이의 표면 상에 균일한 그래핀 시트를 만든다; 그리고 (e) 그래핀 시트는, 흑연 산화물 용액이 고형화됨에 따라 기판으로부터 분리되기 시작한다. 이어서, 그래핀 시트는 기판으로부터 제거되고, 필요하다면 사용될 수 있다.

청색 강철의 구조는 건조 시 이의 표면으로부터 그래핀 시트가 용이하게 제거될 수 있게 한다. 건조 시 청색 강철 기판으로부터 그래핀 시트의 분리는 흑연 산화물 용액의 팽창계수가 청색 강철 기판의 팽창계수보다 훨씬 크다는 것에 기인한다. 이는 후속적 사용을 위해 그래핀 시트를 제거할 수 있도록 돕는다. 청색 강철의 구조는 기판 상에서 균일한 그래핀 시트를 만드는 것을 도울 수 있다.

실시예 1

흑연 산화물 용액의 제조

흑연 산화물 용액을 제조하는 데 변형 허머(Hummer) 방법을 사용하였다. 0.5 g 내지 6 g의 흑연을 플라스크에 첨가한 다음, 100 ml의 진한 황산을 첨가하였다. 혼합물을 빙수욕에서 냉각시켰다. 플라스크를 빙욕에서 유지하고, 교반시키면서 30 g의 과망간산칼륨을 20 분에 걸쳐 플라스크에 서서히 첨가하였다. 빙욕을 제거하고, 혼합물을 주위온도에서 2 시간 동안 유지하였다.

용액에 30% H₂SO₄ 용액 230 ml를 첨가하고 계속 교반하면서 과산화수소 수용액을 반응 용액에 첨가하였다.

반응 용액을 원심분리에 의해 추가로 처리하고, 묽은 산성 용액(진한 황산/과산화수소의 혼합물 또는 HCl) 및 증류수로 세척하여 반응 용액으로부터 불순물을 제거하였다. 이어서, 혼합물을 실험실 보온기에서 3일 동안 건조시켰다.

흑연 산화물 분말을 수중에서 분산시켜 흑연 산화물 용액을 형성한다.

실시예 2

흑연 산화물 용액을 실시예 1에서 기재한 방법에 따라 준비하였다.

50 mg의 흑연 산화물 분말을 1000 mL의 탈이온수 중에서 분산시켰다. 분산물을 500 W에서 약 30 분 동안 초음파로 처리하였다.

0.05 mg/ml 흑연 산화물 용액을 청색 강철 기판의 표면 상에 드롭 캐스팅한다.

시트 15 cm x 3 cm를 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성하고, 24 시간 동안 서서히 공기 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 손으로 박리시킴으로써 기판으로부터 제거하였다.

미쯔비시 케미컬 로레스타-AX(Mitsubishi Chemical Loresta-AX) MCP-T370 4-프로브 저항계를 사용하여 시트의 비저항(resistivity)을 측정하였다. 다중 비저항 값을 얻었다(3.6 x 10⁶ ohm-cm, 5.7 x 10⁶ ohm-cm 및 6.2 x 10⁶ ohm-cm). 본 발명자들은 불일치가, 상기 기재한 바와 같은 공기-건조 방법을 사용할 때 형성된 그래핀 시트의 표면 구조의 불균일함에 기인한다고 믿는다.

실시예 3

0.05 mg/ml 흑연 산화물 용액을 실시예 2의 방법에 따라 준비하였다. 0.3 g/L 암모늄 용액을 흑연 산화물 용액에 첨가하였다.

암모늄과 함께 흑연 산화물 용액을 표준 드롭 캐스팅 기법을 사용하여 청색 강철 기판의 표면 상에 증착시켰다.

시트가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 24 시간 동안 공기 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 기판으로부터 제거하였다.

암모늄 용액의 첨가에 의해 기판으로부터 그래핀 시트의 방출이 향상되었음을 나타내었다.

실시예 4

흑연 산화물 용액을 실시예 1에 기재한 방법에 따라 준비하였다.

3 g의 흑연 산화물 분말을 1000 ml의 탈이온수 중에 분산시켰다. 분산물을 500 W에서 약 30 분 동안 초음파 처리하였다.

3 mg/ml 흑연 산화물 용액을 표준 드롭 캐스팅 기법을 사용하여 청색 강철 기판의 표면 상에 증착시켰다.

시트는 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되며, 32 시간 동안 공기 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 기판으로부터 제거하였다.

실시예 5

3 mg/ml 흑연 산화물 용액을 실시예 4의 방법에 따라 준비하였다. 0.1 g/l 암모늄 용액을 흑연 산화물 용액에 첨가하였다.

시트가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 32 시간 동안 공기 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 기판으로부터 제거하였다.

암모늄 용액의 첨가에 의해 기판으로부터 그래핀 시트의 방출이 향상되었음을 나타내었다. 표면의 일부 암모니아 에칭을 검출하였다.

실시예 6

6 g의 흑연 산화물 분말을 1000 ml의 탈이온수 중에서 분산시켰다. 분산물을 500 W에서 약 10 분 동안 초음파 처리하였다.

표준 드롭-캐스팅 기법을 사용하여 6 mg/ml 흑연 산화물 용액을 청색 강철 기판의 표면 상에 증착시켰다.

시트가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 20 시간 동안 공기 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 기판으로부터 제거하였다. 이 실험 동안 형성된 더 두꺼운 시트는 녹 생성 때문에 기판에 손상을 준다는 것을 발견하였다.

실시예 7

6 mg/ml 흑연 산화물 용액을 실시예 6의 방법에 따라 준비하였다. 0.1 g/L 암모늄 용액을 흑연 산화물 용액에 첨가하였다.

시트가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 20 시간 동안 공기 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 기판으로부터 제거하였다.

암모늄 용액의 첨가에 의해 기판으로부터 그래핀 시트의 방출이 향상되었음을 나타내었다. 실시예 5에서와 같이, 기판 표면에 대한 암모니아 손상을 관찰하였다.

실시예 8

50 mg의 흑연 산화물 분말을 1000 ml의 탈이온수 중에 분산시켰다. 분산물을 500 W에서 약 30 분 동안 초음파 처리하였다.

시트 15 cm x 3 cm가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 진공 하에서 다중 주파수 IR을 사용하여 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 손으로 박리시킴으로써 기판으로부터 제거하였다.

실시예 9

50 mg의 흑연 산화물 분말을 1000 ml의 탈이온수 중에서 분산시켰다. 분산물을 500 W에서 약 30 분 동안 초음파 처리하였다.

시트 15 cm x 3 cm가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 질소 대기 하에서 다중 주파수 IR을 사용하여 건조시켰다. 시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 손으로 박리시킴으로써 기판으로부터 제거하였다.

실시예 10

50 mg의 흑연 산화물 분말을 1000 ml의 탈이온수 중에서 분산시켰다. 분산물을 500 W에서 약 30분 동안 초음파 처리하였다.

시트 15 cm x 3 cm가 청색 강철 기판의 표면 상에서 형성되고, 질소 대기 하에서 다중 주파수 IR을 사용하여 건조시켰다. 건조 동안 콤브 전극을 사용하여 바이어스 전압을 시트에 인가하였다.

시트를 건조시킨 후에, 형성된 그래핀 시트를 손으로 박리시킴으로써 기판으로부터 제거하였다.

본 발명은 본 명세서에 기재된 구체적 구현예에 의한 범주로 제한되어서는 안 된다. 사실, 본 명세서에 기재된 것에 추가로 본 발명의 다양한 변형은 앞서 언급한 설명 및 수반하는 도면으로부터 당업자에게 명백하게 될 것이다. 이러한 변형은 첨부하는 특허청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다. 게다가, 본 명세서에 기재된 모든 구현예는 적절하다면, 광범위하게 적용가능하고 임의의 및 모든 기타 다른 일관된 구현예와 조합가능한 것으로 고려된다.

다양한 간행물이 본 명세서에서 인용되며, 이의 개시내용은 전체가 참조로서 포함된다.

Claims

그래핀 또는 흑연 산화물 용액을 청색 강철 기판에 도포하는 단계;
상기 용액을 건조시켜 상기 청색 강철 기판 상에서 상기 그래핀 또는 그래핀 산화물 시트를 형성하는 단계;
를 포함하는, 그래핀 시트를 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 청색 강철 기판으로부터 상기 그래핀 시트를 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 청색 강철 기판 및 그래핀 시트를 32 시간까지 동안 공기 중에서 건조시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 청색 강철 기판 및 그래핀 시트를 적외 방사를 사용하여 건조하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 동안 바이어스 전압이 상기 그래핀에 인가되는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액은 암모니아 용액을 더 포함하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 암모니아는 1%까지의 농도로 존재하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 암모니아는 0.1 g/l 내지 0.5 g/l 범위의 농도로 존재하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흑연 산화물은 0.1 mg/ml 내지 100 mg/ml 범위의 농도인 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그래핀 시트는 다중 그래핀 층을 포함하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그래핀 시트는 단일 그래핀 층을 포함하는 방법.
청색 강철 기판; 및
상기 청색 강철 기판 상의 그래핀 시트;
를 포함하는, 코팅 기판.
제12항에 있어서, 상기 그래핀 시트는 두께가 약 1 나노미터 내지 약 100 나노미터인, 코팅 기판.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 그래핀 시트.