KR20160135866A - 초극세 케이블 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초극세 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 1 전도체 선을 포함하는 코어의 두께를 줄이고 탄소나노튜브를 포함하는 제 2 전도체 층을 도입함으로써, 케이블의 선경 초극세화를 달성할 수 있고, 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하 현상을 방지할 수 있는, 초극세 케이블 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 초극세 케이블은 제 1 전도체 선을 포함하는 코어와 제 2 전도체 층 사이에 고분자층 (절연층)을 도입하고 제 2 전도체 층에 탄소나노튜브를 포함시킴으로써, 최종선경이 수 μm 내지 수백 μm이고 코어의 직경이 나노 수준인 케이블 두께를 보유하면서도 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하가 거의 없어 내시경과 같은 의료 기기에 이용될 수 있다.
Description
본 발명은 초극세 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제 1 전도체 선을 포함하는 코어의 두께를 줄이고 탄소나노튜브를 포함하는 제 2 전도체 층을 도입함으로써, 케이블 선경의 초극세화를 달성할 수 있고, 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하 현상을 방지할 수 있는, 초극세 케이블 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 내시경 등 의료기기 또는 휴대용 멀티미디어기기 등의 극소형화가 진행되면서, 이들을 구동하기 위한 케이블의 선경 극세화 및 성능 향상을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
예를 들어, 직경 1 mm 이하인 극세 동축케이블에 관한 한국등록특허 제10-0910431호에는 두 개 이상의 극세 금속선으로 이루어진 중심 도체; 중심 도체를 둘러 감싸는 절연층; 절연층을 두 개 이상의 평각 형상의 금속선으로 횡권하여 둘러 감싸는 금속 차폐층 및 금속 차폐층을 둘러 감싸는 시스층 (sheath)을 포함하고, 금속 차폐층을 구성하는 금속선을 평각 성형하여 금속 차폐층의 두께를 줄임으로써, 케이블의 최종선경 (최종선경이란, 중심 도체 및 이를 둘러 감싸는 절연층 등의 구성을 모두 포함하는 케이블의 전체 입경을 의미함)을 극세화 하였음이 개시되어 있다.
한편, 계속되고 있는 전자기기 등의 극초소형화에 의해 종래의 최종선경이 수 mm 미만인 케이블보다 더욱 얇은, 최종선경이 수 μm 내지 수백 μm이고 코어 (중심 도선)의 입경이 나노 수준인 케이블에 대한 필요성이 증가하고 있는데, 일반적으로 도선의 두께를 가늘게 하는 경우 저항이 커져 전류세기가 감소하는 성능 저하의 문제점이 있어, 수 μm 내지 수백 μm 두께의 케이블을 다양한 응용 분야에 적용하는데 한계가 있다. 한국등록특허 제10-0910431호에서도 금속 차폐층의 차폐 특성만 염두하고 있을 뿐, 케이블의 선경 극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 감소를 방지하기 위한 해결책을 제공하고 있지는 않는다.
한편, 탄소나노튜브는 10 내지 107 Ω/□의 매우 넓은 범위의 전도성, 균일하고 선형적인 전도도, 탁월한 투명도 및 낮은 반사율을 가지며, 우수한 접착력, 내구성, 내마모성 및 굴곡성을 가지는 등 물리적·전기적 특성이 우수하여 전극 재료용 투명 전도성 막 형성 시 필러 등과 같은 형태로 많이 사용되고 있는 나노물질이며, 특히 상술한 바와 같이 매우 적은 수치의 면저항 (10 Ω/□)부터 매우 큰 수치의 면저항 (107 Ω/□)까지 넓은 범위의 전도성을 보이므로 용도에 따라 면저항을 조정할 수 있다. 이러한 탄소나노튜브는 고분자, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 알코올 등과 친화력이 있는 성질을 가질 수 있음이, Sertan Yesil 등에 의한 논문 (Polymer Engineering & Science, Volume 51, Issue 7, Article first published online: 11 FEB 2011)에 개시된 바 있다.
그러나 탄소나노튜브는 상기와 같은 우수한 물리적, 전기적 성질에도 불구하고, 케이블의 형태로 길이를 길게 만드는 것이 기술적으로 어렵고 공정이 복잡하여, 종래의 동축케이블에 사용되는 전도체로 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
Polymer Engineering & Science, Volume 51, Issue 7, Article first published online: 11 FEB 2011
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 제 1 도선인 제 1 전도체 선을 포함하는 코어와 제 2 도선인 제 2 전도체 층 사이에 고분자층 (절연층)을 도입하고 제 2 전도체 층에 탄소나노튜브를 포함시킴으로써, 최종선경이 수 μm 내지 수백 μm이고 코어의 직경이 나노 수준인 케이블의 두께를 보유하면서도 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하가 발생하지 않는 초극세 케이블을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 코어를 고분자 및 제 2 전도체-함유 용액에 각각 통과시킴으로써, 고분자층 (절연층) 및 제 2 전도체 층을 형성하여 생산 공정을 단순화시키고 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하를 방지할 수 있는, 초극세 케이블의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 포함하는 코어; 상기 코어의 외표면을 피복하는 절연층; 및 상기 절연층의 외표면을 피복하는 제 2 전도체 층을 포함하며, 상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것인, 초극세 케이블을 제공한다.
상기 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선은 구리, 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 인듐, 주석, 카드뮴, 팔라듐, 티타늄, 금, 백금, 은, 그래핀, 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것 일 수 있다.
상기 코어의 직경이 약 0.01 μm 내지 약 1000 μm인 것 일 수 있다.
상기 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone; PES) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 폴리에스테르, 아크릴, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자를 포함하는 것 일 수 있다.
상기 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET)를 포함하는 것 일 수 있다.
상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 내지 약 100 nm인 것 일 수 있다.
상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브를 포함하는 것 일 수 있다.
상기 제 2 전도체 층의 두께가 약 2 nm 내지 약 20 μm인 것 일 수 있다.
상기 초극세 케이블은 상기 제 2 전도체 층의 외표면을 피복하는 쉴드층을 더 포함할 수 있다.
상기 초극세 케이블은 상기 초극세 케이블의 최외곽 표면을 피복하는 보호층 (jacket)을 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면은, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 포함하는 코어를 고분자-함유 용액에 통과시켜 절연층에 의해 피복된 코어를 형성하는 것; 및 상기 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시켜, 상기 절연층의 외표면에 제 2 전도체 층을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것인, 초극세 케이블의 제조 방법을 제공한다.
상기 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선은 구리, 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 인듐, 주석, 카드뮴, 팔라듐, 티타늄, 금, 백금, 은, 그래핀, 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것 일 수 있다.
상기 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone; PES) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 폴리에스테르, 아크릴, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것 일 수 있다.
상기 고분자-함유 용액의 온도가 약 150℃ 내지 약 400℃인 것 일 수 있다.
상기 초극세 케이블의 제조 방법은 상기 절연층에 의해 피복된 코어를, 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키기 전에, 약 150℃ 미만의 온도까지 냉각시키는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 내지 약 100 nm인 것 일 수 있다.
상기 제 2 전도체는 탄소나노튜브를 포함하는 것 일 수 있다.
상기 제 2 전도체-함유 용액의 온도가 상온 내지 약 80℃인 것 일 수 있다.
상기 제 2 전도체-함유 용액은 상기 제 2 전도체의 분산량이 약 0.02 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL 인 것 일 수 있다.
상기 제 2 전도체 층의 두께가 약 2 nm 내지 약 20 μm인 것 일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 초극세 케이블은 제 1 전도체 선을 포함하는 코어와 제 2 도선인 제 2 전도체 층 사이에 고분자층 (절연층)을 도입하고 제 2 전도체 층에 탄소나노튜브를 포함시킴으로써, 최종선경이 수 μm 내지 수백 μm이고 코어의 직경이 나노 수준인 케이블 두께를 보유하면서도 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하가 발생하지 않아 내시경과 같은 의료 기기에 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 초극세 케이블의 제조 방법에 의하여 코어를 고분자 및 제 2 전도체를 각각 함유하는 용액에 순차적으로 통과시킴으로써, 절연층 및 제 2 전도체 층을 형성하여 생산 공정을 단순화시킬 수 있고 선경 초극세화에 따른 저항 증가로 인한 전류세기 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 있어, 절연층에 사용될 수 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 예에 있어, 탄소나노튜브 (CNT)의 개략도 (위) 및 주사전자현미경 (SEM) 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 있어, 탄소나노튜브 (CNT)의 투과도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 있어, 절연층에 사용될 수 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 예에 있어, 탄소나노튜브 (CNT)의 개략도 (위) 및 주사전자현미경 (SEM) 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 있어, 탄소나노튜브 (CNT)의 투과도를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블 (100)은 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 포함하는 코어 (110); 상기 코어의 외표면을 피복하는 절연층 (120); 및 상기 절연층의 외표면을 피복하는 제 2 전도체 층 (130)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선은 내부 도선으로서, 구리, 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 인듐, 주석, 카드뮴, 팔라듐, 티타늄, 금, 백금, 은, 그래핀, 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것 일 수 있다. 통상적으로, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선으로는 구리 또는 구리를 함유하는 합금이 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 코어 (110)는 하나의 제 1 전도체 선일 수 있고, 또는 복수개의 제 1 전도체 선일 수 있으며, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선이 꼬여서 형성된 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 코어는 복수개의 제 1 전도체 선이 스트레인 (stranding)되어 형성된 것 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 코어의 직경이 약 0.01 μm 내지 약 1000 μm인 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 코어 직경은, 약 0.01 μm 내지 약 1000 μm, 약 0.01 μm 내지 약 800 μm, 약 0.01 μm 내지 약 600 μm, 약 0.01 μm 내지 약 400 μm, 약 0.01 μm 내지 약 300 μm약 0.01 μm 내지 약 200 μm, 약 0.01 μm 내지 약 100 μm, 약 0.01 μm 내지 약 80 μm, 약 0.01 μm 내지 약 60 μm, 약 0.01 μm 내지 약 40 μm, 약 0.01 μm 내지 약 20코1 μm 내지 약 10 μm, 약 0.01 μm 내지 약 1 μm, 약 0.01 μm 내지 약 0.5 μm, 약 0.5 μm 내지 약 1000 μm, 약 1 μm 내지 약 1000 μm, 약 10 μm 내지 약 1000 μm, 약 20 μm 내지 약 1000 μm, 약 40 μm 내지 약 1000 μm, 약 60 μm 내지 약 1000 μm, 약 80 μm 내지 약 1000 μm, 약 100 μm 내지 약 1000 μm, 약 200 μm 내지 약 1000 μm, 약 400 μm 내지 약 1000 μm, 약 600 μm 내지 약 1000 μm, 약 800 μm 내지 약 1000 μm, 약 0.01 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 100 nm 일 수 있으며, 약 1000 μm를 초과하는 경우 초극세 케이블의 형성에 방해가 될 수 있다.
본 발명에 있어, 제 1 도선인 제 1 전도체 선을 포함하는 코어와 제 2 도선인 제 2 전도체 층 사이의 결합력을 높이기 위해, 탄소나노튜브 또는 그래핀과 같은 탄소나노소재와 친화력이 있는 고분자를 이용할 수 있다. 이와 관련하여, Sertan Yesil 등에 의한 논문에는 탄소나노튜브가 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 알코올 등과 같은 고분자와 친화력이 있는 성질을 가질 수 있음이 개시되어 있다 (Polymer Engineering & Science, Volume 51, Issue 7, Article first published online: 11 FEB 2011). 상기 고분자는 절연층으로서의 역할을 한다.
상기 절연층 (120)은 상기 코어 (110)의 외표면을 피복하고 있는 층으로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone; PES) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 폴리에스테르, 아크릴, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자를 포함하는 것 일 수 있다. 상기 절연층은 상술한 고분자들 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 또는 상술한 고분자들 중 적어도 둘 이상이 배합된 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 있어, 상기 절연층에 사용될 수 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)의 구조를 도시한 도면으로서, 도 2를 참조하면, 폴리에틸렌테레프탈레이트는 음전하를 가질 수 있는 산소를 많이 함유하고 있다. 이러한 산소는 탄소나노튜브 또는 그래핀과 결합을 허용할 수 있는 결합자리로서 역할을 하게 된다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 반결정 열가소성 고분자 (semicrystalline thermoplastic polymer)로서 우수한 화학적 저항성, 열 안정성, 용융 이동성 (melt mobility) 및 가방성 방적성 (spinnability)을 가져, 복합재료, 포장재, 전기, 섬유, 자동차 및 건설 산업 등의 다양한 분야에서 사용되는 물질이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 내지 약 100 nm인 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층의 두께는, 약 0.01 nm 내지 약 100 nm, 약 0.01 nm 내지 약 80 nm, 약 0.01 nm 내지 약 50 nm, 약 0.01 nm 내지 약 30 nm, 약 0.01 nm 내지 약 10 nm, 약 0.01 nm 내지 약 5 nm, 약 0.01 nm 내지 약 1 nm, 약 0.01 nm 내지 약 0.5 nm, 약 0.01 nm 내지 약 0.1 nm, 약 0.1 nm 내지 약 100 nm, 약 0.5 nm 내지 약 100 nm, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 5 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm 또는 약 80 nm 내지 약 100 nm일 수 있으며, 약 100 nm를 초과하는 경우 초극세 케이블의 형성에 방해가 될 수 있다. 케이블의 극소형화는 상기 절연층의 두께 감소가 수반되어야 한다. 하지만, 상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 미만인 경우 케이블에 흐르는 허용전류가 감소하거나 절연파괴 강도가 낮아지는 것과 같이 전기적 신뢰성이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 전도체 층 (130)은 상기 절연층 (120)의 외표면을 피복하는 것으로서, 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 그래핀은 6 원환의 탄소가 반복되어 벌집 모양으로 배열되어 있는, 얇은 막 형태의 나노물질로서, 단층 그래핀 또는 약 50 층 이하의 그래핀 시트가 적층된 것일 수 있으며, 그래핀 시트의 층 수를 조절하여 제 2 전도체 층의 두께를 조절할 수 있다. 또한, 그래핀의 경우 층 수에 따라 투명도, 전도도, 산소 차폐 효과 등에 영향을 미칠 수 있으므로, 그래핀의 층 수를 조절하여 요구되는 두께로 형성할 수 있다. 탄소나노튜브는 그래핀의 탄소 동소체로서, 그래핀이 원통형으로 말려있는 형태로 볼 수 있으나, 실제로는 나선형으로 비틀린 구조를 갖고 있으며, 그래핀과는 전혀 다른 나노물질이다(도 4 참조). 본 발명에 있어, 탄소나노튜브는 상기 절연층 (120)의 외표면에 자기조립 (self-assembly)된 탄소나노튜브 네트워크를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 있어, 탄소나노튜브 (CNT)의 투과도를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 탄소나노튜브와 전기적/물리적 특성이 유사한 것으로 알려져 있는 전도체인 주석인듐산화물 (ITO) 및 PEDOT (Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene, 비금속계 전도성 고분자)는 일부 파장에 국한하여 90% 이상의 투과도를 보인 반면, 탄소나노튜브는 가시광선 전 파장대 (400 nm 내지 700 nm)에 걸쳐 90% 이상의 우수한 투과도가 유지되고 있고, 오히려 파장 증가와 함께 투과도가 다소 증가하고 있음을 확인할 수 있다 (90% 이상 : 230 Ω/□, 95% 이상 : 450 Ω/□). 이러한 점에 근거하여, 본 발명에 있어, 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브를 포함하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 탄소나노튜브 또는 그래핀은 그 표면이 화학적으로 처리된 것일 수도 있다. "화학적으로 처리된" 이라는 용어는 그 표면이 다양한 화학종에 의해 기능기화된 것을 의미하며, 탄소나노튜브 또는 그래핀의 표면개질을 의미한다. 상기 표면개질은 공유결합적 표면개질 및 비공유결합적 표면개질을 포함할 수 있으며, 상기 표면개질을 통해 탄소나노튜브 또는 그래핀의 표면에 다양한 기능기를 도입할 수 있다. 공유결합적 표면개질은 산화반응, 첨가반응, 불소화 반응과 같은 화학반응을 통하여 탄소나노튜브 또는 그래핀의 표면의 sp2 혼성화를 붕괴시키는 방법이고, 비공유결합적 표면개질은 탄소나노튜브 또는 그래핀 표면의 전자구조를 파괴하기 않으면서 소수성 표면에 양친성 분자 또는 고분자를 도입하는 방법이다. 예를 들어, 상기 탄소나노튜브 또는 그래핀은 히드록시기, 카르복시기, 할로겐기, 아미노기, 아민기, 아마이드기, 티올기, 니트로기, 케톤기, 설폰산기 또는 인산기 등과 같은 기능기에 의해 표면개질된 것일 수 있고, 또는 황산, 질산, 인산, 초산, 소듐 도데실 설페이트 (SDS), 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 (DGEBA), 폴리비닐피롤리돈, 폴리아닐린, 폴리아크릴산, 폴리(4-스티렌설포네이트) 등에 의해 표면개질된 것일 수 있다. 상술한 바와 같이 표면개질된 탄소나노튜브 또는 그래핀과, PET 와 같이 산소를 함유하는 고분자는 강한 결합력을 가지고 서로 화학적으로 결합할 수 있다.
예를 들어, 기능기화 또는 표면개질된 탄소나노튜브 또는 그래핀을 제 2 전도체 층에 도입하면, 절연층 (120) 및 제 2 전도체 층 (130)은 강한 결합을 형성하게 되어, 하네스 공정 중 발생할 수 있는 제 2 전도체 층의 탈피를 방지할 수 있다.
상기 탄소나노튜브 또는 그래핀은 볼밀링을 거친 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 전도체 층 (130)의 두께가 약 2 nm 내지 약 20 μm인 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전도체 층 (130)의 두께는 약 2 nm 내지 약 20 μm, 약 2 nm 내지 약 10 μm, 약 2 nm 내지 약 2 μm, 약 2 nm 내지 약 1 μm, 약 2 nm 내지 약 800 nm, 약 2 nm 내지 약 600 nm, 약 2 nm 내지 약 400 nm, 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 2 nm 내지 약 100 nm, 약 2 nm 내지 약 80 nm, 약 2 nm 내지 약 60 nm, 약 2 nm 내지 약 40 nm, 약 2 nm 내지 약 20 nm, 약 2 nm 내지 약 10 nm, 약 2 nm 내지 약 5 nm, 약 5 nm 내지 약 20 μm, 약 10 nm 내지 약 20 μm, 약 20 nm 내지 약 20 μm, 약 40 nm 내지 약 20 μm, 약 60 nm 내지 약 20 μm, 약 80 nm 내지 약 20 μm, 약 100 nm 내지 약 20 μm, 약 200 nm 내지 약 20 μm, 약 400 nm 내지 약 20 μm, 약 600 nm 내지 약 20 μm, 약 800 nm 내지 약 20 μm, 약 1 μm 내지 약 20 μm, 약 2 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm 또는 약 30 nm 내지 약 50 nm일 수 있다. 상기 제 2 전도체 층의 두께가 약 20 μm를 초과할 경우, 투명도, 전도도, 산소 차폐 효과 등이 저하될 수 있다.
예를 들어, 단일벽 탄소나노튜브로 상기 제 2 전도체 층이 형성될 경우, 상기 제 2 전도체 층의 두께는 약 10 nm 이하, 바람직하게는 약 2 nm일 수 있으며, 다중벽 탄소나노튜브로 상기 제 2 전도체 층이 형성될 경우, 상기 제 2 전도체 층의 두께는 약 10 μm 이하일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블은, 상기 제 2 전도체 층의 외표면을 피복하는 쉴드층을 더 포함할 수 있다. 쉴드층은 탄소나노튜브, 그래핀, 구리 합금, 또는 유연성을 증가시킬 수 있는 전도성 고분자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블은, 상기 초극세 케이블의 최외곽 표면을 피복하는 보호층 (jacket)을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 외부로부터의 충격을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 당 업계에서 통상적으로 사용되는, 고분자, 고분자 복합재료, 탄소나노소재, 실리콘 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 포함하는 코어를 고분자-함유 용액에 통과시켜 절연층에 의해 피복된 코어를 형성하는 것; 및 상기 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시켜, 상기 절연층의 외표면에 제 2 전도체 층을 형성하는 것을 포함하며, 상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것인, 초극세 케이블의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선은 구리, 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 인듐, 주석, 카드뮴, 팔라듐, 티타늄, 금, 백금, 은, 그래핀, 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것 일 수 있다. 통상적으로, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선으로는 구리 또는 구리를 함유하는 합금이 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 코어는 하나의 제 1 전도체 선일 수 있고, 또는 복수개의 제 1 전도체 선일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 코어는, 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 꼬아 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 코어는 복수개의 제 1 전도체 선이 스트레인 (stranding)되어 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 코어의 직경은 약 0.01 μm 내지 약 1000 μm인 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 코어 직경은, 약 0.01 μm 내지 약 1000 μm, 약 0.01 μm 내지 약 800 μm, 약 0.01 μm 내지 약 600 μm, 약 0.01 μm 내지 약 400 μm, 약 0.01 μm 내지 약 300 μm약 0.01 μm 내지 약 200 μm, 약 0.01 μm 내지 약 100 μm, 약 0.01 μm 내지 약 80 μm, 약 0.01 μm 내지 약 60 μm, 약 0.01 μm 내지 약 40 μm, 약 0.01 μm 내지 약 20 μm, 약 0.01 μm 내지 약 10 μm, 약 0.01 μm 내지 약 1 μm, 약 0.01 μm 내지 약 0.5 μm, 약 0.5 μm 내지 약 1000 μm, 약 1 μm 내지 약 1000 μm, 약 10 μm 내지 약 1000 μm, 약 20 μm 내지 약 1000 μm, 약 40 μm 내지 약 1000 μm, 약 60 μm 내지 약 1000 μm, 약 80 μm 내지 약 1000 μm, 약 100 μm 내지 약 1000 μm, 약 200 μm 내지 약 1000 μm, 약 400 μm 내지 약 1000 μm, 약 600 μm 내지 약 1000 μm, 약 800 μm 내지 약 1000 μm, 약 0.01 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 100 nm 일 수 있으며, 약 1000 μm를 초과하는 경우 초극세 케이블의 형성에 방해가 될 수 있다.
본 발명에 있어, 절연층에 의해 피복된 코어를 형성하는 것은 제 1 전도체 선을 포함하는 코어를 고분자-함유 용액에 통과시키는 것을 포함한다. 제 1 전도체 선을 포함하는 코어를 고분자-함유 용액에 통과시키는 것은 고분자-함유 용액이 들어있는 반응조에 상기 코어를 관통하여 이동시키면서 상기 고분자-함유 용액 내에 침지되도록 하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 과정은 요구되는 절연층의 두께를 달성하기 위하여, 1 회 또는 수회 거듭 진행될 수 있다.
상기 고분자-함유 용액은 고분자 용융액 또는, 고분자 및 용매의 혼합액을 포함할 수 있다. 상기 용매는 고분자를 용해 또는 분산시키기 위해 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone; PES) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 폴리에스테르, 아크릴, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 고분자는 상술한 고분자들 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 또는 상술한 고분자들 중 적어도 둘 이상이 배합된 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET)를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자-함유 용액은 온도가 약 150℃ 내지 약 400℃인 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자-함유 용액의 온도는 약 150℃ 내지 약 400℃, 약 150℃ 내지 약 350℃, 약 150℃ 내지 약 300℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 250℃ 내지 약 400℃, 약 300℃ 내지 약 400℃, 또는 약 350℃ 내지 약 400℃일 수 있다.
상기 고분자-함유 용액의 온도는 약 150℃ 이상에서 선택되되, 고분자의 용융점을 고려하여 선택될 수 있다. 예를 들어, PET는 약 250℃에서 용융되므로, 이 경우는 250℃ 이상이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 초극세 케이블의 제조 방법은 상기 절연층에 의해 피복된 코어를, 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키기 전에, 약 150℃ 미만의 온도까지 냉각시키는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층에 의해 피복된 코어를 약 150℃ 미만이 되도록 냉각시키면 피복된 고분자가 굳어 그 표면에 다음 과정 (제 2 전도체 층의 피복 과정)을 수행하기에 용이해 진다. 이때, 냉각 온도는 상온 내지 약 150℃, 상온 내지 약 100℃, 상온 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 150℃ 미만 또는 약 100℃ 내지 약 150℃ 미만일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 형성된 절연층의 두께는 약 0.01 nm 내지 약 100 nm 일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층의 두께는, 약 0.01 nm 내지 약 100 nm, 약 0.01 nm 내지 약 80 nm, 약 0.01 nm 내지 약 50 nm, 약 0.01 nm 내지 약 30 nm, 약 0.01 nm 내지 약 10 nm, 약 0.01 nm 내지 약 5 nm, 약 0.01 nm 내지 약 1 nm, 약 0.01 nm 내지 약 0.5 nm, 약 0.01 nm 내지 약 0.1 nm, 약 0.1 nm 내지 약 100 nm, 약 0.5 nm 내지 약 100 nm, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 5 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm 또는 약 80 nm 내지 약 100 nm 일 수 있으며, 약 100 nm를 초과하는 경우 초극세 케이블의 형성에 방해가 될 수 있다. 케이블의 극소형화는 상기 절연층의 두께 감소가 수반되어야 한다. 하지만, 상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 미만인 경우 케이블에 흐르는 허용전류가 감소하거나 절연파괴 강도가 낮아지는 것과 같이 전기적 신뢰성이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.
본 발명에 있어, 절연층의 외표면에 제 2 전도체 층을 형성하는 것은 상기 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키는 것을 포함한다. 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키는 것은 제 2 전도체-함유 용액이 들어있는 반응조에 상기 절연층에 의해 피복된 코어를 관통하여 이동시키면서 상기 제 2 전도체-함유 용액 내에 침지되도록 하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 과정은 요구되는 제 2 전도체 층의 두께를 달성하기 위하여, 1 회 또는 수회 거듭 진행될 수 있다.
상기 제 2 전도체-함유 용액은 용매 중에 제 2 전도체를 분산시킨 것 일 수 있으며, 상기 용매로는 물, 부틸아민, 헥실아민, 트리에틸아민, 피리딘, 피라진, 피롤, 메틸피리딘, 메탄올, 에탄올, 트리플루오로에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 테르피네올, 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,2-디클로로벤젠, 클로로포름, 사이클로헥사논, 톨루엔, 1,4-다이옥산, 아세톤, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸렌글리콜, 헥산, 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 부틸셀로솔브, 부틸셀로솔브아세테이트, 및 N-메틸-피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 전도체는 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 그래핀은 6 원환의 탄소가 반복되어 벌집 모양으로 배열되어 있는, 얇은 막 형태의 나노물질로서, 단층 그래핀 또는 약 50 층 이하의 그래핀 시트가 적층된 것일 수 있으며, 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키는 과정을 적어도 1 회 수행하여 피복된 그래핀 시트의 층 수를 조절하고 제 2 전도체 층의 요구되는 두께를 달성할 수 있다. 탄소나노튜브는 그래핀의 탄소 동소체로서, 그래핀이 원통형으로 말려있는 형태로 볼 수 있으나 나선형으로 비틀린 구조를 갖고 있으며, 그래핀과는 다른 나노물질이다. 본 발명에 있어, 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키는 과정을 적어도 1 회 수행하여 상기 절연층의 외표면에 탄소나노튜브를 자기조립 (self-assembly)시킬 수 있고 제 2 전도체 층의 요구되는 두께를 달성할 수 있다. 상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브를 포함하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 탄소나노튜브 또는 그래핀은 그 표면이 화학적으로 처리된 것일 수도 있다. "화학적으로 처리된"이라는 용어는 그 표면이 다양한 화학종에 의해 기능기화된 것을 의미하며, 탄소나노튜브 또는 그래핀의 표면개질을 의미한다. 상기 표면개질은 공유결합적 표면개질 및 비공유결합적 표면개질을 포함할 수 있으며, 상기 표면개질을 통해 탄소나노튜브 또는 그래핀의 표면에 다양한 기능기를 도입할 수 있다. 공유결합적 표면개질은 산화반응, 첨가반응, 불소화 반응과 같은 화학반응을 통하여 탄소나노튜브 또는 그래핀의 표면의 sp2 혼성화를 붕괴시키는 방법이고, 비공유결합적 표면개질은 탄소나노튜브 또는 그래핀 표면의 전자구조를 파괴하기 않으면서 소수성 표면에 양친성 분자 또는 고분자를 도입하는 방법이다. 예를 들어, 상기 탄소나노튜브 또는 그래핀은 히드록시기, 카르복시기, 할로겐기, 아미노기, 아민기, 티올기, 니트로기, 케톤기, 설폰산기 또는 인산기 등과 같은 기능기에 의해 표면개질된 것일 수 있고, 또는 황산, 질산, 인산, 초산, 소듐 도데실 설페이트 (SDS), 폴리에틸렌글리콜 (PEG), 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 (DGEBA), 폴리비닐피롤리돈, 폴리아닐린, 폴리아크릴산, 폴리(4-스틸렌설포네이트) 등에 의해 표면개질된 것일 수 있다. 상술한 바와 같은 기능기화 또는 표면개질에 의하면, 탄소나노튜브 또는 그래핀은 PET 와 같이 산소를 함유하는 고분자는 강한 결합력을 가지고 화학적으로 결합할 수 있으며, 용매 중에서 보다 균일하게 분산될 수 있다.
예를 들어, 기능기화 또는 표면개질된 탄소나노튜브 또는 그래핀을 제 2 전도체 층에 도입하면, 절연층 및 제 2 전도체 층은 강한 결합을 형성하게 되어, 하네스 공정 중 발생할 수 있는 제 2 전도체 층의 탈피를 방지할 수 있다.
상기 탄소나노튜브 또는 그래핀은 용매와 혼합하기 전에 볼밀링을 거친 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 전도체-함유 용액은 초음파 또는 자력 (magnetic force)을 이용하여 제 2 전도체를 용매 내에 균일하게 분산시킨 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 제 2 전도체-함유 용액은 상기 제 2 전도체의 분산량이 약 0.02 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL인 것 일 수 있다. 상기 제 2 전도체-함유 용액에서 제 2 전도체의 분산량이 약 0.5 mg/mL를 초과하는 경우, 분산성이 저하되어 형성된 제 2 전도체 층의 두께가 일정하지 못하고 돌기가 형성되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제 2 전도체-함유 용액은 온도가 상온 내지 약 80℃인 것 일 수 있다. 상기 제 2 전도체-함유 용액의 바람직한 온도는 상기 고분자의 융점 미만일 수 있으며, 예를 들어 상온 내지 약 80℃, 상온 내지 약 70℃, 상온 내지 약 60℃, 상온 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 80℃, 약 60℃ 내지 약 80℃ 또는 약 70℃ 내지 약 80℃일 수 있다. 제 2 전도체 층의 형성 시 상온 미만의 온도는 과한 냉각으로 인해 비용증대의 문제점이 발생할 수 있으며, 약 150℃ 초과의 온도는 상기 절연층을 형성하고 있는 고분자가 용융되어 그 표면에 제 2 전도체 층을 형성하는 것이 어려울 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 형성된 제 2 전도체 층은 두께가 약 2 nm 내지 약 20 μm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전도체 층의 두께는 약 2 nm 내지 약 20 μm, 약 2 nm 내지 약 10 μm, 약 2 nm 내지 약 2 μm, 약 2 nm 내지 약 1 μm, 약 2 nm 내지 약 800 nm, 약 2 nm 내지 약 600 nm, 약 2 nm 내지 약 400 nm, 약 2 nm 내지 약 200 nm, 약 2 nm 내지 약 100 nm, 약 2 nm 내지 약 80 nm, 약 2 nm 내지 약 60 nm, 약 2 nm 내지 약 40 nm, 약 2 nm 내지 약 20 nm, 약 2 nm 내지 약 10 nm, 약 2 nm 내지 약 5 nm, 약 5 nm 내지 약 20 μm, 약 10 nm 내지 약 20 μm, 약 20 nm 내지 약 20 μm, 약 40 nm 내지 약 20 μm, 약 60 nm 내지 약 20 μm, 약 80 nm 내지 약 20 μm, 약 100 nm 내지 약 20 μm, 약 200 nm 내지 약 20 μm, 약 400 nm 내지 약 20 μm, 약 600 nm 내지 약 20 μm, 약 800 nm 내지 약 20 μm, 약 1 μm 내지 약 20 μm, 약 2 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm 또는 약 30 nm 내지 약 50 nm일 수 있다. 상기 제 2 전도체 층의 두께가 약 20 μm를 초과할 경우, 투명도, 전도도, 산소 차폐 효과 등이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 초극세 케이블의 제조 방법은, 상기 제 2 전도체 층의 외표면에 쉴드층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있으며, 상기 쉴드층이 형성된 후에, 상기 쉴드층의 외표면에 보호층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
쉴드층을 형성하는 것 또는 보호층을 형성하는 것을 당업계에서 통상적으로 수행되는 피복 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 쉴드층은 탄소나노튜브, 그래핀, 구리 합금, 또는 유연성을 증가시킬 수 있는 전도성 고분자를 포함할 수 있으며, 상기 보호층은 당 업계에서 통상적으로 사용되는, 고분자, 고분자 복합재료, 탄소나노소재, 실리콘 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기실을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:
초극세 케이블
110: 코어
120: 절연층
130: 제 2 전도체 층
110: 코어
120: 절연층
130: 제 2 전도체 층
Claims (20)
- 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 포함하는 코어;
상기 코어의 외표면을 피복하는 절연층; 및
상기 절연층의 외표면을 피복하는 제 2 전도체 층
을 포함하며,
상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것인,
초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선은 구리, 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 인듐, 주석, 카드뮴, 팔라듐, 티타늄, 금, 백금, 은, 그래핀, 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코어의 직경이 0.01 μm 내지 1000 μm인 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone; PES) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 폴리에스테르, 아크릴, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 고분자를 포함하는 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET)를 포함하는 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 내지 약 100 nm인 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전도체 층은 탄소나노튜브를 포함하는 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전도체 층의 두께가 2 nm 내지 20 μm인 것인, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전도체 층의 외표면을 피복하는 쉴드층을 더 포함하는, 초극세 케이블.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초극세 케이블의 최외곽 표면을 피복하는 보호층 (jacket)을 더 포함하는, 초극세 케이블.
- 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선을 포함하는 코어를 고분자-함유 용액에 통과시켜 절연층에 의해 피복된 코어를 형성하는 것; 및
상기 절연층에 의해 피복된 코어를 제 2 전도체-함유 용액에 통과시켜, 상기 절연층의 외표면에 제 2 전도체 층을 형성하는 것
을 포함하며,
상기 제 2 전도체는 탄소나노튜브 또는 그래핀을 포함하는 것인,
초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 제 1 전도체 선은 구리, 나트륨, 알루미늄, 마그네슘, 철, 니켈, 코발트, 크롬, 망간, 인듐, 주석, 카드뮴, 팔라듐, 티타늄, 금, 백금, 은, 그래핀, 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate; PET), 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone; PES) 및 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate; PEN) 폴리에스테르, 아크릴, 셀룰로오즈, 불화탄소, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리비닐플루오라이드, 폴리아마이드, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 고분자-함유 용액의 온도가 150℃ 내지 400℃인 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 절연층에 의해 피복된 코어를, 제 2 전도체-함유 용액에 통과시키기 전에, 150℃ 미만의 온도까지 냉각시키는 것을 더 포함하는, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 절연층의 두께가 약 0.01 nm 내지 약 100 nm인 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전도체는 탄소나노튜브를 포함하는 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전도체-함유 용액의 온도가 상온 내지 80℃인 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전도체-함유 용액은 상기 제 2 전도체의 분산량이 0.02 mg/mL 내지 0.5 mg/mL인 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전도체 층의 두께가 2 nm 내지 20 μm인 것인, 초극세 케이블의 제조 방법.
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