KR20170090939A

KR20170090939A - 도전성 복합체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 전자 기기

Info

Publication number: KR20170090939A
Application number: KR1020160011941A
Authority: KR
Inventors: 이상의; 정영규; 문경석; 손희상; 이태원; 한인택
Original assignee: 삼성전자주식회사; 충남대학교산학협력단
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-08
Also published as: US20170221599A1; US10020091B2

Abstract

마이크로 셀룰로오스 섬유를 포함하는 폴리머 기재(polymer matrix), 및 폴리머 기재에 분산되어 있으며, 금속 나노와이어를 포함하는 도전성 나노 물질을 포함하는 도전성 복합체로서, 도전성 나노 물질은 2 이상이 집합층을 이루어 마이크로 셀룰로오스 섬유 표면을 둘러싸고 있으며, 집합층은 폴리머 기재 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배(density gradient)를 갖는 도전성 복합체와, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 전자 기기가 제공된다.

Description

도전성 복합체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 전자 기기{CONDUCTIVE COMPOSITE, AND MAKING METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THEREOF}

셀룰로오스 기반의 도전성 복합체, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.

현재, 상용화된 다양한 전자 기기들은 텔레비전이나 라디오, 및 다른 전파 통신 장치들을 교란, 방해할 수 있는 전자기선을 방출한다. 이러한 전자기선에 의한 통신 장치의 교란, 방해 현상을 전자파 장해(Eletromagnetic Interference, 이하 EMI)라 한다.

각종 전자 기기에서 방출되는 EMI 정도를 적절한 수준으로 제한할 필요가 있으며, 이에 따라 전자 기기에서 발산되는 EMI를 차폐하기 위한 전자파 장해 차폐재 (EMI Shielding material)에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.

EMI 차단 원리는 전자 기기 내부 전자기선 공급원으로부터 발생하는 전자기선을 억제하거나, 그 전자 기기 외부로 방출되지 않도록 방사선을 봉쇄하는 것이다. 이 경우, 방출하는 장치를 금속 캔(can)과 같이 금속 결합을 가지며 높은 전기전도도(electric conductivity)를 갖는 재료로 둘러쌈으로써 패러데이 실드(faraday shield) 효과에 의해 봉쇄가 이루어질 수 있다.

그러나, 전자 기기의 경량화 추세, 및 가공 용이성 등의 측면에서 순수 금속 캔을 대체할 수 있는 다양한 전자파 차폐재의 연구가 필요하다.

일 구현예는 가벼우면서도, 우수한 EMI 차폐 효과를 나타내는 도전성 복합체와, 이를 제조하는 방법, 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공하고자 한다.

일 구현예에 따르면, 마이크로 셀룰로오스 섬유를 포함하는 폴리머 기재(polymer matrix), 및 상기 폴리머 기재에 분산되어 있으며, 금속 나노와이어를 포함하는 도전성 나노 물질을 포함하는 도전성 복합체로서, 상기 도전성 나노 물질은 2 이상이 집합층을 이루어 상기 마이크로 셀룰로오스 섬유의 표면을 둘러싸고 있는 도전성 복합체가 제공된다.

상기 마이크로 셀룰로오스 섬유의 직경은 1 ㎛ 내지 990 ㎛ 일 수 있다.

상기 금속 나노와이어의 직경은 1 nm 내지 30 nm 일 수 있다.

상기 금속 나노와이어는 은, 금, 백금, 팔라듐, 코발트, 니켈, 티타늄, 구리, 탄탈륨, 텅스텐, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 도전성 나노 물질은 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.

상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWNT), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 탄소나노튜브의 직경은 1 nm 내지 20 nm 일 수 있다.

상기 집합층은 상기 금속 나노와이어와 상기 탄소나노튜브가 교번적으로 적층된 2 이상의 층을 포함할 수 있다.

상기 도전성 나노 물질은 상기 도전성 복합체의 총 부피를 기준으로 0.01 부피% 내지 0.53 부피% 함유되어 있을 수 있다.

상기 집합층은 상기 폴리머 기재 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배(density gradient)를 가질 수 있다.

상기 폴리머 기재는 셀룰로오스 섬유 부직포(non-woven fabric)일 수 있다.

상기 도전성 복합체의 기공률은 20 % 내지 90 % 일 수 있다.

상기 도전성 복합체의 겉보기 밀도(apparent density)는 0.6 g/cm³ 이하일 수 있다.

상기 도전성 복합체의 전기전도도는 0.34 S/cm 이상일 수 있다.

한편, 다른 구현예에 따르면, 상기 도전성 복합체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 폴리머 기재(polymer matrix)를 준비하는 단계, 상기 폴리머 기재를 상기 금속 나노와이어가 포함된 상기 도전성 나노 물질 혼합액에 침지하는 단계, 및 침지한 상기 폴리머 기재를 건조하는 단계를 포함하는 도전성 복합체 제조방법이 제공된다.

상기 도전성 나노 물질 혼합액은 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.

상기 도 전성 복합체 제조방법은 상기 건조 단계 이후, 상기 침지 단계와 상기 건조 단계를 반복하여 수행할지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 또 다른 구현에 따르면, 상기 도전성 복합체를 포함하는 전자 기기가 제공된다.

가벼우면서도 우수한 전자파 차폐 효과를 나타내는 도전성 복합체를 제공할 수 있다.

또한, 상기 도전성 복합체를 포함하여 EMI 차폐율이 우수한 전자 기기를 제공할 수 있다.

도 1은 일 구현예에 따른 도전성 복합체를 나타낸 개략도이고,
도 2는 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 표면을 나타낸 이미지이고,
도 3은 도 2의 Ⅲ 부분을 확대한 이미지이고,
도 4는 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 단면을 나타낸 이미지이고,
도 5는 도 4의 Ⅴ 부분을 확대한 이미지이고,
도 6은 일 구현예에 따른 집합층의 일 변형예를 나타낸 개략도이고,
도 7은 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 8과 도 9는 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 침지-건조 단위 사이클 반복 수행 횟수에 따른 전기전도도의 관계를 나타낸 그래프로서 도 8은 도전성 복합체의 평면 방향, 도 9는 도전성 복합체의 두께 방향 전기전도도를 각각 나타낸 것이고,
도 10은 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 침지-건조 단위 사이클 반복 수행 횟수에 따른 전기 전도도, 전자파 반사계수, 전자파 흡수계수, 및 전자파 투과계수의 관계를 나타낸 그래프이고,
도 11은 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 침지-건조 단위 사이클 반복 수행 횟수에 따른 EMI 차폐율(Shielding Effectiveness, SE)을 나타낸 그래프이고,
도 12는 실시예 1의 도전성 복합체와 비교예 1 내지 11 의 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 나타낸 그래프이고,
도 13은 실시예 6에 따른 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW 복합체의 표면을 나타낸 이미지이고,
도 14는 도 13의 XIV 부분을 확대한 이미지이고,
도 15는 도 14의 XV 부분을 확대한 이미지이고,
도 16은 실시예 6에 따른 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW 복합체의 단면을 나타낸 이미지이고,
도 17은 도 16의 XVII 부분을 확대한 이미지이고,
도 18은 실시예 2 내지 9의 도전성 복합체와 비교예 12 내지 15의 전기 전도도(Electroconductivity, EC)를 각각 나타낸 그래프이고,
도 19는 실시예 2 내지 9의 도전성 복합체와 비교예 12 내지 15의 EMI 차폐율(Shielding Effectiveness, SE)을 각각 나타낸 그래프이다.

이하, 실시예에 대하여 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

일 구현예에서 용어 "직경" 은, 원 형상의 경우 지름의 길이를, 타원 형상의 경우 장축의 길이를, 기타 일정하지 않은(不定) 형상의 경우 가장 먼 두 지점을 잇는 거리를 각각 의미한다.

일 구현예에서 용어 "전자파 차폐"라 함은, 전자파를 반사시켜 되돌려보내는 "전자파 반사" 와, 전자파 일부를 미세한 표면 전류로 흡수하여 접지, 열 에너지 방출 등의 방법을 통해 소멸시키는 "전자파 흡수"를 포함하는 의미이다.

이하에서는 우선 도 1 내지 도 4를 참고하여, 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 구조를 설명한다.

도 1은 일 구현예에 따른 도전성 복합체를 나타낸 개략도이다.

도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 도전성 복합체(100)는 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)를 포함하는 폴리머 기재(polymer matrix, 110)와, 폴리머 기재(110)에 분산되어 있는 도전성 나노 물질을 포함한다.

일 구현예에서 일 구현예에서 폴리머 기재(110)는, 2 이상의 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)들이 3 차원적으로 서로 얽혀 형성된 메쉬(mesh)형 구조체로서, 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)들 사이에 2 이상의 기공(pore)이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 일 구현예에서 상기 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)는 직경 1 ㎛ 이상의 마이크로 스케일(micro-scale)을 갖는 섬유일 수 있다. 마이크로 스케일을 갖는 셀룰로오스 섬유들은 비교적 큰 분자량으로 인하여, 나노 스케일(nano-scale)을 갖는 셀룰로오스 섬유 대비 이웃하는 셀룰로오스 섬유들 간의 상호작용이 매우 강하다. 즉, 이웃하는 마이크로 셀룰로오스 섬유(111) 간에는 척력(repulsive force)이 강하게 작용하므로, 나노 셀룰로오스 섬유들과 대비하여 보다 넓은 이격 거리를 갖고 성기게 얽혀있을 수 있다. 반면, 나노 셀룰로오스 섬유들간에는 상대적으로 작은 척력이 작용하므로, 서로 이격되지 않고 조밀하게 밀집되어 얽혀 있을 수 있다.

이와 같이, 단위체의 분자량이 증가하면서 단위체들 간 척력이 강하게 발생하는 것을 "체적 배제 효과(excluded volume effect)"라 한다. 일 구현예에 따른 폴리머 기재(110)는 상기 체적 배제 효과에 의해 폴리머 기재(110) 표면뿐만 아니라, 내부에 이르기까지 고른 기공(pore) 분포를 나타낼 수 있다.

일 구현예에서, 상기 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)는, 예를 들어 1 ㎛ 내지 999 ㎛, 예를 들어 1 ㎛ 내지 990 ㎛의 직경을 가질 수 있다.

상기 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)의 직경이 상기 범위 내인 경우, 체적 배제 효과에 따른 폴리머 기재(110)의 표면과 내부가 고른 기공(pore) 분포를 나타낼 수 있으며, 폴리머 기재(110)의 내부에 위치한 셀룰로오스 섬유(111)에도 후술할 집합층이 형성될 수 있다.

한편, 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)는, 예를 들어 50 ㎛ 이상, 예를 들어 100 ㎛ 이상, 예를 들어 200 ㎛ 이상, 예를 들어 1000 ㎛ 이상, 예를 들어 1000 ㎛ 내지 1 cm 의 길이를 가질 수 있다. 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)의 길이가 상기 범위 내인 경우, 체적 배제 효과에 따라 폴리머 기재(110)의 표면과 내부가 고른 기공(pore) 분포를 나타낼 수 있으며, 폴리머 기재(110)의 내부에 위치한 셀룰로오스 섬유(111)에도 후술할 집합층이 형성될 수 있다.

한편, 일 구현예에서 상기 체적 배제 효과에 의한 폴리머 기재(110)의 기공률은, 예를 들어 20 %, 예를 들어 20% 내지 90 %, 예를 들어 20 % 내지 80 %, 예를 들어 20 % 내지 70 %, 예를 들어 20 % 내지 65 %, 예를 들어 30 % 내지 65 %, 예를 들어 40 % 내지 65 % 일 수 있다. 폴리머 기재(110)의 기공률이 상기 범위 내일 경우, 동일 부피 대비 폴리머 기재(110)의 효율적인 경량화가 가능하다.

한편 폴리머 기재(110)는, 2 이상의 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)들이 특정한 방향으로 직조되지 않고 다양한 방향으로 배열되어 있는 셀룰로오스 섬유(111)들의 집합 구조체일 수 있다. 즉, 예를 들어, 폴리머 기재(110)는 셀룰로오스 섬유 부직포(non-woven fabric)일 수 있다.

만약 셀룰로오스 섬유들이 2차원, 또는 3차원적으로 일정한 배열을 가지도록 직조되거나, 2 이상의 셀룰로오스 섬유들이 같은 방향으로 2 이상 배열된 방적사(yarn)를 이용하여 직물(woven fabric)을 형성할 경우, 이웃하는 셀룰로오스 섬유들 간 충분한 공간을 확보하지 못하므로 폴리머 기재의 기공률이 매우 저하된다.

특히 이러한 폴리머 기재 내부에는 기공이 거의 존재하지 않으며, 방향성을 가지며 배열된 셀룰로오스 섬유들끼리 서로 맞물려(interlocking) 도전성 나노물질이 폴리머 기재 내부로 분산되는 것을 방해하므로, 폴리머 기재(110)의 내부에 위치한 셀룰로오스 섬유(111)에 후술할 집합층이 형성되는 것이 불가능하다.

다만, 일 구현예에 따른 폴리머 기재(110)는 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)들이 특정한 방향성을 갖지 않도록 배열된 구조를 가짐으로써, 도전성 나노물질이 폴리머 기재 내부까지 용이하게 분산될 수 있다.

일 구현예에서 도전성 나노물질은 폴리머 기재(110)의 표면으로부터 내부에 이르기까지 폴리머 기재(110)의 모든 영역에 걸쳐 분산되어 있다. 상기 도전성 나노물질은 같이 수 nm 내지 수십 nm 의 나노 스케일을 가지며, 2 이상이 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)의 표면에 달라붙어 있을 수 있다. 즉, 도전성 복합체(100)는 2 이상의 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)와 2 이상의 도전성 나노물질에 의해 마이크로-나노 복합화(micro-nano complexation)되어 있을 수 있다.

일 구현예에서 도전성 나노물질은, 예를 들어 금속 나노와이어를 포함할 수 있다. 금속 나노와이어는 은, 금, 백금, 팔라듐, 코발트, 니켈, 티타늄, 구리, 탄탈륨, 텅스텐으로 이루어지거나, 이들을 2 이상 포함하는 합금일 수 있다.

상기 금속 나노와이어의 직경은, 예를 들어 1 nm 내지 80 nm, 예를 들어 1 nm 내지 50 nm, 예를 들어 1 nm 내지 30 nm 일 수 있다.

금속 나노와이어의 직경이 상기 범위 내인 경우, 마이크로 셀룰로오스 섬유와 금속 나노와이어 간 마이크로-나노 복합화(micro-nano complexation)가 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 일 구현예에 따른 도전성 나노 물질은 금속 나노와이어 외에도 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수도 있다.

일 구현예에서, 예를 들어 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(Single-Wall Carbon nanotube, SWNT)이거나, 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Wall Carbon nanotube, MWNT), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 탄소나노튜브의 직경은, 예를 들어 1 nm 내지 80 nm, 예를 들어 1 nm 내지 70 nm, 예를 들어 1 nm 내지 50 nm, 예를 들어 1 nm 내지 30 nm, 예를 들어 1 nm 내지 20 nm 일 수 있다. 탄소나노튜브의 직경이 상기 범위 내인 경우, 함께 군집되어 있는 금속 나노와이어의 크기와 비슷한 수준의 크기를 가지면서, 금속 나노와이어와 함께 마이크로 셀룰로오스 섬유-(금속 나노와이어, 탄소나노튜브)간 마이크로-나노 복합화(micro-nano complexation)가 용이하게 이루어질 수 있다.

탄소나노튜브는 금속 나노와이어에 비해 작은 밀도를 가지면서 일정 수준의 도전성을 가지고 있으므로, 도전성 복합체(100)의 경량화에 유리하다. 한편, 금속 나노와이어는 탄소나노튜브에 비해 우수한 도전성을 가지므로, 도전성 복합체(100)의 도전성과 EMI 차폐 성능 향상에 유리하다.

따라서, 탄소나노튜브와 금속 나노와이어의 양을 도전성 복합체(100)의 용도 등에 따라 다양하게 조절함으로써, 비교적 낮은 밀도를 가지면서도 도전성과 EMI 차폐율이 우수한 도전성 복합체(100)를 제공할 수 있다.

한편, 탄소나노튜브와 금속나노와이어는 단순 혼합되어 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)에 부착되어 있을 수도 있고, 서로 다른 층으로 구분되어 2 이상의 층으로 적층된 구조를 이루고 있을 수도 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 마이크로-나노 복합화의 일례로, 상기 도전성 나노물질은 도 1에 도시된 바와 같이 2 이상이 군집된 형태의 집합층(120)을 형성하여 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)의 표면을 둘러싸고 있을 수 있다. 집합층(120)은 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)의 표면을 덮는 동시에, 이웃한 다른 셀룰로오스 섬유(111) 표면을 덮는 다른 집합층(120)과도 전기적으로 연결되어 있다. 이에 따라, 일 구현예에 따른 도전성 복합체(100)가 도전성과 EMI 차폐 특성을 가질 수 있다.

집합층(120)은, 폴리머 기재(110)의 표면으로부터 내부에 이르기까지 모든 영역에 걸쳐 형성되어 있다. 이에 따라, 폴리머 기재(110)의 표면 중 넓은 면적을 갖는 방향을 평면 방향(plane direction), 상기 평면에 수직인 방향을 두께 방향(thickness direction)이라 할 때, 폴리머 기재(110)가 평면 방향과 두께 방향 모두에서 도전성과 EMI 차폐 특성을 가질 수 있다.

한편, 일 구현예에서 집합층(120)은, 폴리머 기재(110)의 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배(density gradient)를 가질 수도 있다. 즉, 도전성 나노물질은 폴리머 기재(110)의 표면에 가장 많이 존재하며, 폴리머 기재(110)의 내부로 갈수록 점차 감소한다. 이에 따라, 집합층(120)의 두께 또한 도 1에 도시된 바와 같이 폴리머 기재(110)의 표면으로부터 내부로 갈수록 점차 감소하는 양상을 나타낼 수 있다.

도 2는 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 표면을 나타낸 이미지이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ 부분을 확대한 이미지이다.

도 2를 참고하면, 집합층은 마이크로 셀룰로오스 섬유의 표면을 덮고 있으며, 마이크로 셀룰로오스 섬유들은 성기게 얽혀 2 이상의 기공을 형성하고 있음을 확인할 수 있다. 또한 도 3을 참고하면, 도전성 나노물질로서 금속 나노와이어가 2 이상 군집된 집합층을 형성하고 있음을 알 수 있다.

도 4는 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 단면을 나타낸 이미지이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ 부분을 확대한 이미지이다.

도 4를 참고하면, 폴리머 기재의 내부에도 집합층이 고르게 분포하고 있는 것을 확인할 수 있으며, 도 5를 참고하면, 마이크로 셀룰로오스 섬유의 표면에 도전성 나노물질로서 금속 나노와이어가 2 이상 군집되어 집합층을 형성함을 확인할 수 있다.

한편, 도 3과 도 5는 동일한 배율로 확대한 이미지로서, 폴리머 기재의 표면에 형성된 집합층의 밀도가 폴리머 기재의 내부에 형성된 집합층의 밀도보다 큰 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 집합층이 폴리머 기재의 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배(density gradient)를 가짐을 알 수 있다.

일 구현예의 도전성 복합체(100)는 집합층(120)이 상기와 같이 표면으로부터 내부를 향해 점진적으로 감소하는 밀도 구배를 가짐으로써 도전성 복합체(100)의 두께 방향을 기준으로 전자파 반사계수 또한 연속적인 구배를 갖게 되므로, 도전성 복합체(100)로 입사되어온 전자파가 집합층(120)으로부터 바로 반사되지 않고 집합층(120) 내부에서 상쇄, 소멸될 확률이 증가한다. 즉, 두께 방향으로 입사된 전자파들이 도전성 복합체(100)의 상기 전자파 반사계수 구배에 의하여 서로 상쇄 간섭을 일으켜 소멸될 수도 있는 것이다.

즉, 일 구현예에 따르면, 전자파 반사, 전자파 흡수가 우수하면서도, 전자파 반사계수 구배를 통해 전자파 상쇄, 소멸시켜 EMI 차폐율을 더욱 향상시킨 도전성 복합체(100)를 제공할 수 있다.

다만, 일 구현예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도전성 복합체(100)의 용도, 두께, 도전성 나노물질의 종류, 집합층(120) 밀도 등에 따라 다양하게 설계될 수도 있으며, 일례로 집합층(120)이 밀도 구배 없이 폴리머 기재(110)의 모든 영역에 걸쳐 고르게 분포되도록 변형할 수도 있는 것이다.

한편, 일 구현예에서 도전성 나노 물질은 도전성 복합체(100)의 총 중량을 기준으로 예를 들어 0.001 중량% 이상, 예를 들어 0.01 중량% 이상, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 예를 들어 1 중량% 내지 20 중량% 함유되어 있을 수 있다.

또한, 도전성 나노 물질은 도전성 복합체(100)의 총 부피를 기준으로 볼 때, 예를 들어 0.005 부피% 이상, 예를 들어 0.01 부피% 이상, 예를 들어 0.01 부피% 내지 0.1 부피%, 예를 들어 0.01 부피% 내지 0.80 부피%, 예를 들어 0.01 부피% 내지 0.60 부피%, 예를 들어 0.01 부피% 내지 0.53 부피% 함유되어 있을 수 있다.

도전성 복합체(100) 내에 도전성 나노 물질이 상기 범위 내로 함유되어 있는 경우, 도전성 복합체(100)의 밀도를 크게 증가시키지 않으면서도, 집합층(120)이 폴리머 기재(110)의 모든 영역에 걸쳐 마이크로 셀룰로오스 섬유(111) 표면을 둘러 싸도록 형성될 수 있으며, 이에 따른 도전성 복합체(100)의 도전성과 EMI 차폐율을 높은 수준으로 향상시킬 수 있다.

일 구현예에서 도전성 복합체(100)의 밀도는, 예를 들어 0.65 g/cm³ 이하, 예를 들어 0.6 g/cm³ 이하, 예를 들어 0.55 g/cm³ 이하일 수 있다. 또한 일 구현예에서 도전성 복합체(100)의 전기전도도는, 예를 들어 0.30 S/cm 이상, 예를 들어 0.35 S/cm 이상, 예를 들어 0.40 S/cm 이상일 수 있다.

즉, 일 구현예에 따르면, 비교적 낮은 밀도를 가지면서도 전기전도도와 EMI 차폐율이 우수한 도전성 복합체(100)를 제공할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 일 구현예에 따른 도전성 복합체(100)는 체적 배제 효과를 통해 고른 내부 기공 분포를 가지면서도 경량화된 폴리머 기재를 제공하는 한편, 셀룰로오스 섬유와 도전성 나노물질 간의 마이크로-나노 복합화를 통해 폴리머 기재 모든 영역에 걸쳐 도전성 나노물질의 집합층이 형성됨으로써, 비교적 비교적 낮은 밀도를 가지면서도 전기전도도와 EMI 차폐율이 우수하다.

한편, 다른 구현예에 따르면, 일 구현예에 따른 상기 도전성 복합체(100)를 포함하는 전자 기기가 제공될 수 있다. 상기 전자 기기는, 예를 들어, 휴대폰, PDA, 태블릿 PC 등과 같은 이동 통신 단말에서부터, PC, 모니터, 텔레비전, 냉장고, 오디오, 헤어 드라이어, 전열을 이용한 취사 기구, 또는 난방 기구 등의 각종 가전 제품, 및 각종 생산 설비 등과 같은 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있는 대형 제조 설비에 이르기까지 다양할 수 있다.

일 구현예에 따른 도전성 복합체(100)를 포함하는 전자 기기는 비교적 가벼운 도전성 복합체(100)를 이용하여 EMI 차폐율을 향상시킬 수 있어, 불필요한 중량 증가 없이도 EMI 차폐 성능이 우수하다.

다만, 일 구현예에 따른 도전성 복합체(100)의 용도가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 의복, 액세서리, 건설 자재, 사무 용품이나 차량, 선박 등, 생활 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용이 가능하다.

이하에서는 도 6을 참고하여 일 구현예에 따른 집합층(120)의 일 변형예를 설명한다.

도 6은 일 구현예에 따른 집합층의 일 변형예를 나타낸 개략도이다.

도 6을 참고하면, 집합층(120)은 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)의 표면을 둘러싸되, 제1층(121)과 제2층(122)이 2 층 이상 교번적으로 적층되어 있는 구조를 이루고 있을 수도 있다.

제1층(121)과 제2층(122)은 이종(異種)의 도전성 나노물질일 수 있다. 예를 들어, 제1층(121)이 금속 나노와이어가 군집된 층이라면, 제2층(122)은 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들이 혼합되어 군집된 층일 수 있으며, 제1층(121)과 제2층(122)의 물질이 상기와 반대인 경우도 가능하다.

제1층(121)과 제2층(122)은, 예를 들어 1 회 내지 5 회, 예를 들어 1 회 내지 7 회, 예를 들어 예를 들어 1 회 내지 10 회, 예를 들어 1 회 내지 20 회에 걸쳐 교번적으로 적층되어 있을 수 있다.

상기와 같이 이종(異種)의 도전성 나노물질을 교번적으로 적층함으로써, 도전성 나노물질의 종류, 도전성 복합체(100)의 용도 등에 따라 도전성 복합체(100)의 밀도와 전기전도도, 및 EMI 차폐율을 용이하게 조절할 수 있다.

이하에서는 일 구현예에 따른 도전성 복합체(100)를 보다 용이하게 제조할 수 있는 방법에 대하여 설명한다.

도 7은 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참고하면, 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 제조 방법은 전술한 폴리머 기재를 준비하는 단계(S01)와, 준비한 폴리머 기재를 도전성 나노 물질 혼합액에 침지하는 단계(S02)와, 침지한 폴리머 기재를 건조하는 단계(S03)를 포함한다.

폴리머 기재 준비 단계(S01)에서는 마이크로 셀룰로오스 섬유가 3차원적으로 얽혀 다양한 방향으로 배열되어 있는 폴리머 기재(110)를 준비하는 과정을 거친다. 이와 같은 폴리머 기재(110)는 전술한 바와 같이 기공률이 비교적 높아 밀도가 낮은 동시에, 표면으로부터 내부에 이르기까지 모든 영역에 걸쳐 고른 기공 분포를 나타낼 수 있다.

한편, 상기 폴리머 기재(110)와 별개로, 도전성 나노 물질 혼합액을 준비하는 과정을 더 거칠 수 있다. 도전성 나노 물질 혼합액은 도전성 나노 물질과 용매를 포함하며, 도전성 나노 물질과 마이크로 셀룰로오스 섬유 간 결합력을 높이기 위한 첨가제 등이 더 포함될 수도 있다.

도전성 나노 물질은 전술한 바와 같이 은, 금, 백금, 팔라듐, 코발트, 니켈, 티타늄, 구리, 탄탈륨, 텅스텐으로 이루어지거나, 이들을 2 이상 포함하는 합금으로 이루어진 금속 나노와이어일 수 있다.

한편, 도전성 나노 물질은 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합일 수도 있고, 금속 나노와이어에 상기 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합이 혼합되어 있는 혼합물일 수도 있다.

용매는 도전성 나노 물질이 고르게 분산되어 있을 수 있으면서도, 마이크로 셀룰로오스 섬유와 도전성 나노 물질 간 결합이 용이한 친수성 용매일 수 있다. 일 구현예에서 용매는, 예를 들어 물, 또는 에테르, 아민, 에스테르, 알코올 등의 관능기를 갖는 친수성 유기 용매일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

침지 단계(S02)에서는 준비된 폴리머 기재(110)를 도전성 나노 물질 혼합액에 침지한다. 이에 따라 침지된 폴리머 기재(110)의 다공들 사이에 나노 스케일을 갖는 도전성 나노물질들이 분산될 수 있다.

일 구현예에 따른 폴리머 기재(110)의 침지 시간은 용매 및 도전성 나노물질의 종류, 도전성 나노물질 혼합액의 양, 도전성 나노물질 혼합액 내 도전성 나노 물질의 함유량, 폴리머 기재(110)의 부피 등에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 상기 침지는, 예를 들어 약 1 초 이상, 예를 들어 약 3 초 이상, 예를 들어 약 30 초 이상, 예를 들어 약 1 분 이상, 예를 들어 약 3 분 이상, 예를 들어 약 5 분 이상, 예를 들어 약 10 분 이상 수행할 수 있다. 폴리머 기재(110)의 침지 시간이 상기 범위 내일 경우, 도전성 나노물질들이 폴리머 기재(110) 의 표면 근방에만 분산되지 않고 내부까지 모든 영역에 걸쳐 분산될 수 있다.

이후, 건조 단계(S03)에서는 침지된 폴리머 기재(110)를 건조하여 용매를 휘발시킨다. 이에 따라, 폴리머 기재(110)에 분산되어 있던 도전성 나노물질들은 폴리머 기재(110)의 표면으로부터 내부까지 모든 영역에 걸쳐 고정, 및 복합화될 수 있다.

즉, 폴리머 기재(110)의 모든 영역에 걸쳐 분산되어 있던 도전성 나노물질들은 건조 단계에서 인접한 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)들의 표면에 부착되어 마이크로-나노 복합화를 이룰 수 있다. 또한, 부착된 도전성 나노물질들은 2 이상의 군집하여 마이크로 셀룰로오스 섬유(111) 표면을 둘러싸는 집합층(120)을 형성할 수 있다.

한편, 건조 단계의 건조 시간, 건조 온도, 및 건조 방식은 사용된 용매, 도전성 나노 물질에 따라 다양하게 설정할 수 있다.

건조 단계를 거쳐 완성된 도전성 복합체(100)는 표면으로부터 내부까지 모든 영역에 걸쳐 집합층(120)이 형성되어 있고, 집합층(10)은 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배를 가질 수도 있다.

상기 밀도 구배는 폴리머 기재(110)의 침지 시간, 폴리머 기재(110) 내부 기공의 크기, 폴리머 기재(110) 내부 기공 분포 관계, 도전성 나노물질의 직경, 도전성 나노물질의 길이, 도전성 나노물질 혼합액 내 도전성 나노물질 함유량 등에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

한편, 집합층(120)의 밀도가 폴리머 기재(110)의 표면에서 가장 큰 것은, 전술한 침지 단계에서 도전성 나노 물질이 폴리머 기재(110) 내부보다는 표면에 분포되어 있는 마이크로 셀룰로오스 섬유(111)와 마주칠 확률이 더 높기 때문인 것으로 파악된다.

한편, 일 구현예에서는 상기 완성된 도전성 복합체(100)에 대하여, 상기의 침지 단계와 건조 단계를 반복 수행할지 여부를 판단하는 단계(S04)를 더 포함할 수도 있다. 상기 반복 수행 여부 판단 단계(S04)에서는 완성된 도전성 복합체(100)의 전기전도도, EMI 차폐율, 다공도를 판단 기준으로 설정할 수 있다.

완성된 도전성 복합체(100)는 용매 및 도전성 나노물질의 종류, 도전성 나노물질 혼합액의 양, 도전성 나노물질 혼합액 내 도전성 나노 물질의 함유량, 폴리머 기재(110)의 부피 등에 따라 다양한 도전성을 가질 수 있으므로, 도전성 복합체(100)의 용도에 따라 일정 수준 이상의 EMI 차폐 성능이 필요할 경우, 상기 침지 단계와 건조 단계를 수 회에 걸쳐 반복 수행함으로써 도전성 복합체(100) 내부 도전성 나노물질의 함량을 용이하게 조절할 수 있다.

일 구현예에서 도전성 복합체(100)의 추가적인 침지 및 건조 과정을 하나의 단위 사이클(unit cycle)로 볼 경우, 상기 단위 사이클은, 예를 들어 1 회 내지 100 회, 예를 들어 예를 들어 1 회 내지 80 회, 예를 들어 1 회 내지 70 회, 예를 들어 1 회 내지 60 회, 예를 들어 1 회 내지 50 회 가량 반복 수행될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 일 구현예에 따른 도전성 복합체 제조 방법을 이용하면 다공성 폴리머 기재를 기반으로 하므로 비교적 낮은 밀도를 가지면서도, EMI 차폐 성능을 용이하게 조절할 수 있는 도전성 복합체(100)를 제조할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 상기 구현예들을 설명한다. 그러나, 이들 실시예들은 상기 구현예를 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

실시예 1: 셀룰로오스-은 나노와이어 ( AgNW ) 복합체 제조

[1] 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛ 의 직경을 갖는 셀룰로오스 섬유가 다양한 방향으로 3차원적으로 얽혀 160 ㎛ 의 두께와 63 % 내지 66 % 의 기공률을 갖는 셀룰로오스 종이(cellulose paper)를 준비한다.

[2] 이와 별개로, 은 나노와이어(AgNW) 0.1 중량%이 수용액에 분산된 AgNW 수용액 1 L를 을 준비한다.

[3] 준비된 셀룰로오스 종이를 상기 0.1 중량% 의 AgNW 수용액이 담긴 용기에 3 초 동안 침지시켜, 셀룰로오스 종이의 모든 영역에 걸쳐 AgNW를 분산시킨다. 이후, 침지된 셀룰로오스 종이를 용기로부터 건져내어 60 ℃ 의 온도를 갖는 건조 공기(dry air)를 15 분간 공급, 건조함으로써, 셀룰로오스-AgNW 복합체를 얻는다. 상기 복합체는 AgNW 집합층이 셀룰로오스 섬유의 표면을 둘러싸고 있는 형상을 나타내며, AgNW는 표면으로부터 내부로 갈수록 점차 감소하는 밀도 구배를 갖는다.

평가 1: 실시예 1의 기본 물성

[1] 실시예 1을 통해 제조된 복합체에 상기의 침지 및 건조 조건과 동일한 침지-건조 단위 사이클을 50 회 반복 수행한다. 이때, 상기 침지-건조 단위 사이클을 1 회, 3 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회, 및 50 회 수행한 지점에서, 복합체의 겉보기 두께(apparent thickness), 복합체 표면에 형성된 은 나노와이어 집합층 두께, 겉보기 밀도(apparent density), 및 기공률을 각각 측정, 또는 계산하여 표 1로 나타낸다.

[2] 한편, 실시예 1과의 비교를 위해, 실시예 1의 [1]에서 준비했던 가공되지 않은 셀룰로오스 종이에 대하여 상기 물성들을 한차례 더 측정한 후, 표 1에 나타낸다.

[3] 표 1은 아래와 같다.

반복 수행 횟수 (회)	겉보기 두께 (㎛)	복합체 표면에 형성된 AgNW 집합층 두께 (㎛)	겉보기 밀도 (g/cm³)	기공률 (%)
1	156.5±3.9	2.0	0.55	63.3
3	156.6±3.6	2.1	0.53	65.0
5	157.7±6.8	3.2	0.52	65.8
10	159.8±2.9	5.3	0.52	65.6
20	161.3±3.5	6.8	0.51	66.2
30	162.8±4.9	8.3	0.54	64.8
50	164.2±3.2	9.7	0.53	65.6
NA (셀룰로오스 종이)	154.5±3.9	NA	0.54	64.3

(표 1에서, NA는 "Not Available"을 의미함.)

상기 표 1에서, 겉보기 밀도는 복합체의 부피 대비 실측 중량을 계산한 결과이다. 표 1에서, 기공률(porosity)은 아래 식 1에 의하여 산출된 값이다.

...........(식 1)

상기 식 1에서, σ_com 은 셀룰로오스 종이 내부의 기공이 셀룰로오스에 의해 전부 메워졌다고 가정했을 때의 복합체 밀도이고, σ_ap 은 표 1의 겉보기 밀도를 나타낸 것이다. σ_com 산출 과정에서, 셀룰로오스의 밀도와 AgNW의 밀도는 각각 10.49 g/cm³ 와 1.50 g/cm³ 라고 가정한다.

[4] 표 1을 참고하면, 상기 단위 사이클의 반복 수행 횟수가 늘어날수록, 복합체의 겉보기 두께는 미세하지만 조금씩 늘어남을 확인할 수 있다. 또한, 두께의 편차도 일반적인 셀룰로오스 종이와 대비하여 크지 않은 수준임을 확인할 수 있다.

한편, 복합체 표면에 형성된 AgNW 집합층의 두께는 반복 수행 횟수가 늘어날수록 점차 증가하는 양상을 확인할 수 있으나, 겉보기 밀도는 오히려 0.50 g/cm³ 내지 0.56 g/cm³ 이하로 일정한 수준을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 단위 사이클의 반복 수행 횟수의 증가에 따라 복합체의 부피와 실측 중량이 비슷한 수준으로 증가하기 때문인 것으로 추측된다. 즉, 복합체 내에서 AgNW 집합층이 차지하는 비율이 증가하더라도, 복합체가 일정한 수준의 밀도를 유지하고 있음을 확인할 수 있다.

평가 2: 실시예 1의 전기전도도 특성

[1] 상기 실시예 1을 통해 제조된 복합체에 상기의 침지 및 건조 조건과 동일한 침지-건조 단위 사이클을 50 회 반복 수행한다. 이때, 상기 침지-건조 단위 사이클을 1 회, 3 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회, 및 50 회 수행한 지점에서, 복합체의 동일한 표면 상 임의의 두 접촉점을 통해 0.3 V 의 전압을 인가하면서, 복합체의 평면 방향에 대한 실측 전기전도도(practical electro-conductivity, practical EC)를 측정한 후, 도 8에 나타낸다.

또한, 상기 평가 1에서 산출된 겉보기 두께와 겉보기 밀도를 이용하여, 각 지점별 평면 방향 겉보기 전기전도도(apparent electro-conductivity, apparent EC)를 계산한 후, 도 8에 나타낸다.

[2] 한편, 상기 침지-건조 단위 사이클을 1 회, 3 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회 및 50 회 수행한 지점에서, 복합체의 서로 마주보는 두 표면 각각에 대하여 접촉점을 설정하고 0.3 V 의 전압을 인가하면서, 복합체의 두께 방향에 대한 실측 전기전도도(practical electro-conductivity, practical EC)를 측정한 후, 도 9에 나타낸다.

또한, 상기 평가 1에서 산출된 겉보기 두께와 겉보기 밀도를 이용하여, 각 지점별 두께 방향 겉보기 전기전도도(apparent electro-conductivity, apparent EC)를 계산한 후, 도 9에 나타낸다.

[3] 한편, 상기 평가 2의 [1], [2] 와의 비교를 위해, 실시예 1의 [1]에서 준비했던 가공되지 않은 셀룰로오스 종이에 대하여 평면 방향과 두께 방향의 겉보기 전기전도도를 더 측정한 후, 이를 도 8과 도 9에 각각 다이아몬드 점으로 표시한다.

[4] 도 8과 도 9는 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 침지-건조 단위 사이클 반복 수행 횟수에 따른 전기전도도(electro-conductivity, EC)의 관계를 나타낸 그래프로서 도 8은 도전성 복합체의 평면 방향(plane direcntion), 도 9는 도전성 복합체의 두께 방향(thickness direction) 전기전도도를 각각 나타낸 것이다.

[5] 도 8을 참고하면, 복합체의 평면 방향 실측 전기전도도(practical EC)는 겉보기 전기전도도(apparent EC)보다 약 20 배 내지 약 100 배 가량 높으며, 단위 사이클 반복 횟수가 증가함에 따라 편차가 약 100 배로부터 약 20 배에 이르기까지 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다.

이는 AgNW가 복합체 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배를 갖기 때문인 것으로 파악된다.

또한, 단위 사이클의 반복 횟수가 증가함에 따라 겉보기 전기전도도와 실측 전기전도도 모두 점점 증가하였다가, 일정한 수준으로 유지되는 것을 확인할 수 있으며, 복합체는 사실상 도전성을 띄지 않는 셀룰로오스 종이(약 약 10^-7 g/cm³ 의 전기전도도)와는 달리, 평면 방향으로 도전성을 가짐을 알 수 있다.

[6] 도 9를 참고하면, 복합체의 두께 방향 겉보기 전기전도도(apparent EC)는 실측 전기전도도(practical EC)보다 약 20 배 내지 약 100 배 가량 높으며, 단위 사이클 반복 횟수가 증가함에 따라 편차가 약 100 배로부터 약 20 배에 이르기까지 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 AgNW가 복합체 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배를 갖기 때문인 것으로 파악된다.

또한, 단위 사이클의 반복 횟수가 증가함에 따라 겉보기 전기전도도와 실측 전기전도도 모두 점점 증가하였다가, 일정한 수준으로 유지되는 것을 확인할 수 있으며, 복합체는 사실상 도전성을 띄지 않는 셀룰로오스 종이(약 약 10^-12 g/cm³ 의 전기전도도)와는 달리, 두께 방향으로도 도전성을 가짐을 알 수 있다.

평가 3: 실시예 1의 EMI 차폐율(Shielding Effectiveness, SE) 특성

[1] 실시예 1을 통해 제조된 복합체에 상기의 침지 및 건조 조건과 동일한 침지-건조 단위 사이클을 50 회 반복 수행한다. 이때, 상기 침지-건조 단위 사이클을 1 회, 3 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회, 및 50 회 수행한 지점에서, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 전자파 반사 계수(reflectivity, R), 전자파 흡수 계수(absorptivity, A), 및 전자파 투과 계수(transmissivity, T)를 각각 측정하여 도 10에 나타낸다.

또한, 참고를 위하여, 평가 2에서 측정한 평면 방향의 겉보기 전기전도도(apparent EC)를 도 10에 함께 나타낸다.

[2] 도 10은 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 침지-건조 단위 사이클 반복 수행 횟수에 따른 전기 전도도, 전자파 반사계수, 전자파 흡수계수, 및 전자파 투과계수의 관계를 나타낸 그래프이다.

[3] 도 10을 참고하면, 침지-건조 단위 사이클 수행 횟수가 증가함에 따라 겉보기 전기전도도(apparent EC)가 상승하며, 이에 따라 전자파 반사계수는 급격히 상승하여, 약 0.95 (약 95 %)에 수렴하는 모습을 나타냄을 확인할 수 있다. 반면, 전자파 흡수계수는 전기전도도의 증가에 따라 오히려 감소하여, 약 0.05 (약 5 %)에 수렴하는 모습을 나타낸다. 한편, 전자파 투과 계수는 전기 전도도의 증가에 따라 급감하여, 0 (0 %)을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

즉, EMI 차폐율 특성과 연관된 전자파 반사율, 전자파 흡수율, 및 전자파 투과율은 복합체의 겉보기 전기전도도(apparent EC)에 의존함을 확인할 수 있으며, 침지-건조 단위 사이클 수행 횟수가 증가함에 따라 겉보기 전기전도도(apparent EC)가 상승함으로써, EMI 차폐 성능이 우수할 것임을 예측할 수 있다.

[4] 한편, 상기 침지-건조 단위 사이클을 1 회, 3 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회, 및 50 회 수행한 지점에서, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 전자파 흡수율, 전자파 반사율, 및 총 EMI 차폐율을 각각 측정하여, 이를 도 11에 나타낸다. 또한, 전술한 복합체의 겉보기 전기전도도(apparent EC)를 이용하여 이론적인 총 EMI 차페율을 산출하여, 도 11에 함께 나타낸다.

이론적인 총 EMI 차페율의 산출 과정은, 아래 식 2와 같다.

......................................(식 2)

상기 식 2에서, Z₀는 공기의 임피던스로 120π (Ω) 을, t는 복합체의 두께를, σ 는 복합체의 겉보기 전기전도도를 각각 나타낸다.

[5] 도 11은 일 구현예에 따른 도전성 복합체의 침지-건조 사이클 반복 수행 횟수에 따른 EMI 차폐율(Shielding Effectiveness, SE)을 나타낸 그래프이다. 도 11에서는, 실제 측정된 복합체의 전자파 반사율을 SE_R로, 실제 측정된 복합체의 전자파 흡수율을 SE_A로, 전자파 반사율과 전자파 흡수율을 합한 도전성 복합체의 총 EMI 차폐율 측정값을 SE_tot(Mea)로, 겉보기 전기전도도(apparent EC)를 이용하여 산출한 이론적인 총 EMI 차폐율을 SE_tot(Cal)로 각각 표시한다.

[6] 도 11을 참고하면, 침지-건조 단위 사이클 반복 횟수가 증가하면서 전자파 반사도와 전자파 흡수도가 각각 점진적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 전자파 반사도와 전자파 흡수도를 합한 총 EMI 차폐율 또한 점진적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 측정값인 SE_tot(Mea)과, 이론값인 SE_tot(Cal)은 거의 비슷한 수준의 EMI 차폐율을 나타내며, 도전성 복합체의 침지-건조 사이클을 50 회 반복 수행 시, 약 48.6 dB 의 EMI 차페도를 나타냄을 확인할 수 있다.

비교예 1: 셀룰로오스- 다중벽 탄소나노튜브( MWNT ) 복합체 제조

[1] 표백된 활엽수 크래프트 펄프 50 중량%과 표백된 침엽수 크래프트 펄프 50 중량%을 물에 분산시킨 후, 고해도(叩解度)가 500 mL 를 만족할 때까지 처리한다.

[2] 이와 별도로, 평균 직경이 10 nm, 평균 길이가 1.5 ㎛ 인 다중벽 탄소나노튜브(Nanocyl S.A. (Nanocyl 7000))가 음이온 계면활성제에 1 % 분산된 탄소나노튜브 분산액을 준비한다.

[3] 이후, 처리된 펄프에 탄소나노튜브 분산액, 및 2 % 양이온화된 전분 정착 수용액(Neotack L-1, Nihon Shokuhin Kako Co.,Ltd.)을 넣고 혼합한 후, 건조시킴으로써 셀룰로오스- MWNT 복합체를 제조한다. 제조된 셀룰로오스-MWNT 복합체에서는 MWNT가 셀룰로오스 섬유의 표면 상에 네트워크를 형성하고 있다.

한편, 제조된 셀룰로오스- MWNT 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[4] 제조된 셀룰로오스- MWNT 복합체에 대하여, 전체 중량 대비 다중벽 탄소나노튜브의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 2: 고무- MWNT 복합체 제조

[1] 길이 1 mm, 직경 3nm, 순도 99.98 % 이상의 단일벽 탄소나노튜브(SWNT)로서, 초성장(super-growth)법에 의해 얻어진 SWNT 30 mg과, 이온액(1-부틸-3-메틸이미다조늄비스(트리플로로메탄술포닐)이미드, BMITFSI) 60 mg과, 4-메틸-2-펜탄온 20 mg 을 20 ℃ 에서 자기 교반기를 이용하여 700 rpm 이상으로 16 시간 동안 교반한다.

[2] 이후, 교반이 완료된 혼합액을 고압 제트 밀링 균질기(Nano-jel pal, JN10, Jokoh)에 투입하여 60 MPa의 조건으로 처리하여, 흑색의 페이스트형 물질(paste-like substance)을 얻는다.

[3] 얻어진 페이스트형 물질에 4-메틸-2-펜탄온 80 ml와 불소 첨가 공중합체로서 비닐리덴플로라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 (분자량 50 내지 1500 mg)을 혼합하고 25 ℃에서 16 시간 동안 교반한 후, 유리판에 드롭 캐스팅하고, 6 시간 동안 공기를 이용하여 건조시킴으로써 고무-SWNT 젤(gel)을 얻는다. 얻어진 고무-SWNT 젤은 약 10 Pas의 점성을 갖는다. 이후, 고무-SWNT 젤을 12 시간동안 공기를 이용하여 추가적으로 건조시킴으로써, 고무-SWNT 복합체를 얻는다. 제조된 고무-SWNT 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[4] 제조된 고무-SWNT 복합체에 대하여, 전체 중량 대비 SWNT의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 3: 에폭시- 단일벽 탄소나노튜브( SWNT ) 복합체 제조

[1] 상업적으로 입수 가능한 비스페놀 A-타입의 에폭시 레진(618 type, Tianjin Resin Company)과 아민계 경화제[(C₁₇H₃₁CONH(C₂H₄NH)₂H)₂](Tianjin Ningping Chemical Co., LTD, MODEL: A022-2)를 2 : 1 의 비율로 혼합한 폴리머 혼합물을 얻는다.

[2] 이와 별도로 직경이 1 nm 내지 2 nm 인 SWNT를 상온에서 초음파 세척기에 든 아세톤에 2 시간 동안 분산시켜 SWNT 현탁액을 얻는다.

[3] SWNT 현탁액에 폴리머 혼합물과 아세톤 용액을 첨가하여 교반 후, 2 시간 동안 초음파 처리한다. 이후, 기계적 교반을 수행하면서 경화제를 더 투입한다.

[4] 이후, 15 분 동안 초음파 처리를 수행한 후, 혼합된 반죽을 몰드에 쏟고, 아세톤 용액을 완전히 휘발시켜 에폭시-SWNT 복합체를 제조한다. 제조된 에폭시-SWNT 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[5] 제조된 에폭시-SWNT 에 대하여, 전체 중량 대비 SWNT의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 4: 폴리디메틸실록산 ( PDMS )- MWNT 복합체 제조

[1] 나노복합체 형성을 위하여, 폴리디메틸실록산(PDMS, Sylgard 184, Dow Corning Company)과, 직경 10 nm 내지 20 nm, 길이 50 ㎛ 내지 200 ㎛ 를 갖는 다중벽 탄소나노튜브(MWNT, Hanwha Nanotech Inc.)를 각각 준비한다.

[2] 이후, 엘라스토머 기재와 경화제를 10 : 1의 중량비로 혼합하고, MWNT를 1 분 가량 더 혼합함으로써 MWNT 페이스트를 제조한다. MWNT 페이스트를 페이스트 믹서(Daehwa Tech, PDM-1k)을 이용하여 사전 교반하고, 이후 삼중-롤 밀링 기법(three roll mill, Torrey Hills Tech)을 이용하여 몇 분 가량 밀링을 수행하면서 점진적으로 롤 사이의 간격을 줄인다.

[3] 이후, 롤 밀링 처리된 MWNT 페이스트를 경화함으로써, PDMS 기재에 MWNT 가 복합화된 PDMS-MWNT 복합체를 제조한다. 제조된 PDMS-MWNT 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[4] 제조된 PDMS-MWNT 복합체에 대하여, 전체 중량 대비 MWNT의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 5: 에어로젤형 ( Aerogel -like) 탄소

[1] 상업적으로 입수 가능한 사탕수수 줄기로부터, 사탕수수 껍질과 마디(joint) 부분을 추출해 낸다. 이후, 추출된 물질들을 잘게 조각내어 테플론 처리된 스테인리스 스틸 재질의 오토클레이브(autoclave)에 투입된다. 이후, 오토클레이브를 180 ℃ 로 1 시간 동안 자연발생 압력 조건으로 가열처리한 후, 처리된 탄소질의 사탕수수 견본들을 약 80 ℃로 가열된 물에 10 시간 동안 침지하여 이물질을 제거한다.

[2] 이후, 이물질이 제거된 견본들을 동결건조 처리하여 에어로젤형 탄소 중간체를 얻는다. 이후, 얻어진 에어로젤형 탄소 중간체를 관상로(tube furnace)에 넣고 800 ℃ 의 온도로 1 시간 동안 N₂ 분위기에서 열분해하여 에어로젤형 탄소를 제조한다. 제조된 에어로젤형 탄소는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[3] 제조된 에어로젤형 탄소에 대하여, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 6: 열분해된 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤- PDMS 복합체 제조

[1] 코코넛 우유와 수크로오스 환경에서 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum)을 이용하여 약 1 %의 섬유를 포함하는 박테리얼 셀룰로오스 박피를 제조한다.

[2] 제조된 박테리얼 셀룰로오스 박피들을 사각, 또는 장방형으로 절단하고, -196 ℃ 의 액화 질소로 동결한 후, 벌크 트레이 건조기를 이용하여 -48 ℃, 0.04 mbar 조건에서 동결 건조시킴으로써 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤을 얻는다.

[3] 이후, 얻어진 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤을 600 ℃ 내지 1450 ℃ 의 온도를 갖는 유동성 아르곤을 이용하여 열분해함으로써, 검은색의 초 경량화된 열분해된 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤을 얻는다. 열분해된 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤 내부 섬유의 직경은 수 nm 내지 수십 nm 이다.

[4] 이후, 얻어진 PDMS 프리-폴리머를 침투시켜 복합 중간체를 얻는다. 이후, 복합 중간체와 경화제로 실리콘 엘라스토머(Sylgard 184, Dow Corning Company)를 혼합 후, 2 시간 동안 탈기한다. 이후, 70 ℃로 1 시간 동안 열경화를 진행하여 열분해된 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤-PDMS 복합체를 얻는다. 제조된 열분해된 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤-PDMS 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[5] 제조된 열분해된 박테리얼 셀룰로오스 에어로젤-PDMS 복합체에 대하여, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 7: 셀룰로오스 에어로젤- MWNT 복합체 제조

[1] 다중벽 탄소나노튜브들을 계면활성제 양이온 계면활성제(Cetyl trimethy lammonium bromide, CTAB)를 이용, 325 W의 출력으로 15 분 가량 초음파 처리하여 증류수에 분산시킨다. CTAB과 MWNT 는 0.8 : 1.0 의 중량비를 가지며, MWNT 는 증류수 내에 고르게 분산되어 MWNT 현탁액을 형성한다.

[2] 이후, NaOH 7 g 과 요소(Urea) 12 g을 MWNT 현탁액으로 투입하여 혼합하고, 혼합물을 영하 12.0 ℃ 로 사전 냉각시킨다. 이후, 셀룰로오스를 사전 냉각된 혼합물에 즉시 투입하고 3000 rpm 의 속도로 5 분 가량 교반하여, MWNT/셀룰로오스 용액을 얻는다. 얻어진 MWNT/셀룰로오스 용액에서, 셀룰로오스가 차지하는 중량비는 2.5 중량% 로 유지된다.

[3] 이후, MWNT/셀룰로오스 용액을 유리 몰드에 붓고, 70 ℃ 에서 24 시간 동안 교화(gelation) 시킨 후, 즉시 상온의 증류수가 든 조에 투입되어 NaOH와 요소가 제거된 셀룰로오스 복합 하이드로젤을 형성한다.

[4] 이후, 셀룰로오스 복합 하이드로젤을 액화 질소로 급속 동결한 후, 동결 건조기(FD-1A-50, Boyikang Instrument CO. LTD.,)에 투입하여 48 시간 동안 동결 건조 처리함으로써, 셀룰로오스 에어로젤-MWNT 복합체를 얻는다. 제조된 셀룰로오스 에어로젤-MWNT 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 가지며, 셀룰로오스 에어로젤들 내부 셀룰로오스 네트워크들은 수 nm 내지 수십 nm 의 직경을 갖는다.

[5] 제조된 셀룰로오스 에어로젤-MWNT 복합체에 대하여, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 8: 에폭시- AgNW 복합체 제조

[1] 폴리올(polyol) 법에 의해, 에틸렌글리콜과 질산은을 폴리비닐 피롤리돈과 혼합, 및 170 ℃로 가열함으로써 AgNW 를 얻는다. 형성된 AgNW 는 직경 100 nm 내지 200 nm, 길이 10 ㎛ 내지 15 ㎛ 를 갖는다. 이후, 제조된 AgNW를 에탄올에 분산시켜 AgNW 현탁액을 얻는다.

[2] 이후, AgNW 현탁액을 에폭시 레진(DGEBA type, NPEF-165, Nan-Ya Plastics Industrial Co.)에 혼합시켜 도전성 페이스트를 형성한다. 도전성 페이스트의 점성도는 8000 mPas 이상을 갖도록 조절된다. 또한, 혼합 과정에서 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES)을 첨가하여, 에폭시 레진 내부의 AgNW 분산을 촉진시킨다.

[3] 이후, 도전성 페이스트를 도포, 및 경화하여 에폭시-AgNW 복합체를 제조한다. 제조된 에폭시-AgNW 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[4] 제조된 에폭시-AgNW 복합체에 대하여, 전체 중량 대비 AgNW의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 9: 폴리비닐알콜 - AgNW 복합체 제조

[1] 폴리올 법에 의해, 에틸렌글리콜과 질산은을 폴리비닐 피롤리돈과 혼합, 및 170 ℃로 가열함으로써 AgNW 를 얻는다. 형성된 AgNW 는 직경 100 nm 내지 200 nm, 길이 10 ㎛ 내지 15 ㎛ 를 갖는다. 이후, 제조된 AgNW를 에탄올에 분산시켜 AgNW 현탁액을 얻는다.

[2] 이후, AgNW 현탁액을 폴리비닐알콜 레진(BF-15, Chang Chun Petrochemical Co.)에 혼합시켜 도전성 페이스트를 형성한다. 도전성 페이스트의 점성도는 8000 mPas 이상을 갖도록 조절된다. 또한, 혼합 과정에서 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES)을 첨가하여, 폴리비닐알콜 레진 내부의 AgNW 분산을 촉진시킨다.

[3] 이후, 도전성 페이스트를 도포, 및 경화하여 폴리비닐알콜-AgNW 복합체를 제조한다. 제조된 폴리비닐알콜-AgNW 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[4] 제조된 폴리비닐알콜-AgNW 복합체에 대하여, 전체 중량 대비 AgNW의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 10: 폴리실리콘 -구리 나노와이어 ( CuNW ) 복합체 제조

[1] 양극 산화 처리를 통해, 직경 25 nm, 깊이 36 ㎛ 의 기공들을 갖는 다공성 알루미늄 산화물 템플릿을 합성한다. 기공들의 깊이는 양극 산화 처리 시간을 통해 조절 가능하다.

[2] 이후, 전착(electrodeposition) 공정을 통해 이후, 템플릿의 기공들 표면에 구리 나노와이어(CuNW)들을 형성한다. 이후, 템플릿을 1 M의 NaOH 수용액을 이용하여 식각하여 CuNW들을 템플릿으로부터 분리한다.

[3] 분리된 CuNW들을 메탄올에 투입한 후, 초음파 처리를 통해 분산시킴으로써, 높은 순도를 갖는, 다경절질의 CuNW(직경 25 nm) 현탁액을 얻는다.

[4] 얻어진 CuNW 현탁액을 건조하여 CuNW 분말을 얻고, 상기 CuNW 분말을 폴리 실리콘 용액에 투입하여 교반하여, 폴리 실리콘- CuNW 혼합액을 얻는다. 이후, 중합체 형성 반응을 통해 CuNW들이 폴리 실리콘 분자들에 의해 둘러싸여 복합화된 중간체를 형성할 수 있다. 이후, 얻어진 중간체로부터 용매를 휘발시킨 후, 압축 성형함으로써 폴리실리콘-CuNW 복합체를 제조한다. 제조된 폴리실리콘- CuNW 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[5] 제조된 폴리실리콘-CuNW 복합체에 대하여, 전체 중량 대비 CuNW의 중량%, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

비교예 11: 폴리이미드 폼- AgNW 복합체 제조

[1] 폴리올(polyol) 법에 의해, 에틸렌글리콜과 질산은을 폴리비닐 피롤리돈과 혼합, 및 160 ℃로 가열함으로써 AgNW 를 얻는다. 형성된 AgNW 는 평균 직경 90 nm 와 평균 길이 7.1 ㎛ 을 갖는다. 이후, 제조된 AgNW를 에탄올에 분산시켜 AgNW 현탁액을 얻는다.

[2] 이후, AgNW 중 일부를 100 pphp(parts per hundred parts of anhydride by weight)의 N,N'-디메틸포름아미드(DMF)에 혼합하고, 초음파 분산기(bath sonicator)를 이용하여 60 분 동안 분산시킨다.

[3] 이후, 상기 분산된 AgNW 혼합물을 85 ℃의 N₂ 분위기 하에서 250 mL 부피의 플라스크에 첨가한다. 이후, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실릭디아니드라이드(BTDA) 100 pphp, 가공 보조제로서 메탄올과 실리콘 오일(DC-193, Foshan Daoning Chemical Co. Ltd.), 폴리에틸렌글리콜 600 (PEG-600, Beijing Finechem.), 또는 이들의 조합을 40 pphp, 그리고 13 pphp 의 탈이온수를 칭량하여 AgMW 혼합물에 첨가한 후, 2 시간 동안 교반하여 AgNW가 균일하게 침전된 제1용액을 얻는다.

[4] 이후, 제1용액을 25 ℃로 냉각한 후, 폴리아릴 폴리메틸렌 이소시아네이트(PAPI, PM-200, Yantai Wanhua Polyurethanes Co. Ltd.) 200 pphp를 더 첨가한 후, 약 2000 rpm 의 속도로 5 초 내지 15 초 간 고속 교반하여 즉시 몰드에 주입하고 약 5분에 걸쳐 자유 발포한다.

[5] 이후, 발포체를 진공 오븐으로 옮겨 250 ℃의 온도로 2 시간 동안 가열되어 이미드화 반응을 진행함으로써, 폴리이미드 폼-AgNW 복합체를 제조한다. 제조된 폴리이미드 폼-AgNW 복합체는 160 ㎛ 의 두께를 갖는다.

[6] 제조된 폴리이미드 폼-AgNW 복합체에 대하여, 복합체의 겉보기 밀도, 평면 방향 겉보기 전기 전도도, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth)와, 상기 전자파에 대한 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 측정하고, 이를 표 2에 나타낸다. 또한, 측정된 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 도 12에 나타낸다.

평가 4: 실시예 1과 비교예 1 내지 11의 물성 평가

[1] 도 12는 실시예 1의 도전성 복합체와 비교예 1 내지 11 의 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율(측정값)을 각각 나타낸 그래프이다. 실시예 1의 경우, 침지-건조 단위 사이클이 1 회, 3 회, 5 회, 10 회, 20 회, 30 회, 50 회 반복된 결과값이 화살표 방향을 따라 도 12에 순차적으로 표시되어 있다.

[2] 표 2는 아래와 같다.

	도전성 물질의 함량 (중량%)	겉보기 밀도 (g/cm³)	겉보기 전기 전도도 (S/cm)	침투 깊이 (㎛)	총 EMI 차폐율(dB)
실시예 1	9.6	0.53	67.5	194	48.9
비교예 1	16.5	0.76	6.71	614	26.5
비교예 2	15.8	1.04	100.00	159	49.6
비교예 3	15.0	10.4	0.14	4250	3.1
비교예 4	10.0	1.05	3.00	1590	20.0
비교예 5	NA	0.12	1.33	1380	14.0
비교예 6	NA	0.003	0.40	2520	6.9
비교예 7	NA	0.095	1.80	1190	16.2
비교예 8	33.3	1.43	5.26	694	24.5
비교예 9	33.3	1.77	76.92	181	47.4
비교예 10	13	1.13	20.00	356	35.8
비교예 11	NA	0.017	NA	NA	5.4

(표 2에서, NA는 "Not Available"을 의미함.)

[3] 표 2와 도 12를 함께 참고하면, 실시예 1의 경우, 침지-건조 단위 사이클을 50 회에 이르기까지 반복 수행하는 경우, 약 0.54 g/cm³ 의 겉보기 밀도를 유지하면서도 총 EMI 차폐율을 크게 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 침지-건조 단위 사이클을 30 회, 및 50 회 가량 수행한 경우, 겉보기 밀도와 총 EMI 차페율이 모두 우수함을 알 수 있다.

[4] 또한, 실시예 1의 경우, 겉보기 전기전도도와 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파의 침투 깊이(skin depth) 또한 다른 비교예들에 비해 상당히 우수한 편임을 확인할 수 있다.

[5] 한편, 직경 2 nm 내지 3 nm, 길이 수 mm 의 SWNT를 15.8 중량% 포함하는 비교예 2는 총 EMI 차폐율, 겉보기 전기전도도, 및 침투 깊이가 각각 49.6 dB, 100 S/cm, 159 ㎛ 로 가장 높게 나타나며, 비교예 9 또한 47.4 dB, 76.92 S/cm, 181㎛ 로 높은 수준을 나타냄을 확인할 수 있다.

다만, 비교예 2와 비교예 9 는 모두 1 g/cm³을 초과하여 비교적 큰 밀도를 가지는 한편, 실시예 1의 경우, 비교예 2, 비교예 9와 비슷한 수준의 총 EMI 차폐율을 가지면서도, 겉보기 밀도는 비교예 2 대비 절반 가량, 비교예 9 대비 1/3 가량에 불과하다.

따라서, 실시예 1은 비교예 2, 그리고 비교예 3, 4, 8, 9, 10 에 대하여 겉보기 밀도 대비 총 EMI 차폐율 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1이 비교예들 대비 낮은 밀도로도 우수한 EMI 차폐율 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.

[6] 한편, 비교예 5, 6, 7, 11 의 경우, 실시예 1 대비 매우 낮은 밀도를 갖지만, 겉보기 전기전도도, 및 침투 깊이가 너무 낮아 EMI 차폐율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 밀도가 지나치게 낮아짐에 따라 내부에서 도전성 네트워크를 형성하기 어려워지기 때문인 것으로 추측된다.

실시예 2: 셀룰로오스- MWNT - AgNW 복합체 제조

[1] 전술한 실시예 1의 [1] 과 동일한 셀룰로오스 종이(cellulose paper)를 준비한다.

[2] 이와 별개로, 1 nm 내지 20 nm 의 직경을 갖는 다중벽 탄소나노튜브 (MWNT) 1 g 과 물 1 L 을 용기에 넣고 혼합하여, 0.1 중량% 의 MWNT 잉크를 얻는다.

[3] 준비된 셀룰로오스 종이를 상기 0.1 중량% 의 MWNT 잉크가 담긴 제1 용기에 10 분 내지 15 분 동안 침지시켜 셀룰로오스 종이의 모든 영역에 걸쳐 MWNT를 분산시킨다. 이후, 침지된 셀룰로오스 종이를 제1 용기로부터 건져내어 60 ℃ 의 온도를 갖는 건조 공기(dry air)를 15 분간 공급, 건조함으로써, 셀룰로오스-MWNT 복합체를 얻는다. 상기 복합체는 MWNT 집합층이 셀룰로오스 섬유의 표면을 둘러싸고 있는 형상을 나타내며, MWNT는 표면으로부터 내부로 갈수록 점차 감소하는 밀도 구배를 갖는다.

[4] 이후, 상기 셀룰로오스-MWNT 복합체를 실시예 1의 [2]에서 제조한 0.1 중량% 의 AgNW 수용액이 담긴 제2 용기에 용기에 10 분 내지 15 분 동안 침지시킨 후, 제2 용기로부터 건져내어 60℃ 의 온도를 갖는 건조 공기(dry air)를 15 분간 공급, 셀룰로오스-MWNT-AgNW 복합체를 얻는다. 제조된 셀룰로오스-MWNT-AgNW 복합체는 셀룰로오스 섬유 표면을 둘러싸는 MWNT 집합층과, 상기 MWNT 집합층을 둘러싸는 AgNW 집합층의 2층을 포함한다.

[5] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT-AgNW 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 3: 셀룰로오스- AgNW - MWNT 복합체 제조

[1] 전술한 실시예 1과 동일한 침지 및 건조 과정을 수행하여, 셀룰로오스-AgNW 복합체를 얻는다.

[2] 이후, 셀룰로오스-AgNW 복합체를 전술한 실시예 2 에서 제조한 MWNT 잉크가 담긴 용기에 침지하고, 침지 및 건조를 거쳐 셀룰로오스-AgNW-MWNT 복합체를 얻는다.

제조된 셀룰로오스-AgNW-MWNT 복합체는 셀룰로오스 섬유 표면을 둘러싸는 AgNW 집합층과, 상기 AgNW 집합층을 둘러싸는 MWNT 집합층의 2층을 포함한다.

[3] 이후, 제조된 셀룰로오스-AgNW-MWNT 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 4: 셀룰로오스- AgNW - MWNT - AgNW 복합체 제조

[1] 전술한 실시예 3과 동일한 과정을 거쳐 셀룰로오스-AgNW-MWNT 복합체를 얻는다.

[2] 이후, 셀룰로오스-AgNW-MWNT 복합체를 전술한 실시예 1에서 제조한 0.1 중량% 의 AgNW 수용액이 담긴 제2 용기에 용기에 침지후, 건조시킴으로써 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW 복합체를 얻는다. 제조된 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW 복합체는 셀룰로오스 섬유 표면에, AgNW 집합층, MWNT 집합층, AgNW 집합층이 순차적으로 형성된 3층을 포함한다.

[3] 이후, 제조된 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 5: 셀룰로오스- MWNT - AgNW - MWNT 복합체 제조

[1] 전술한 실시예 2와 동일한 과정을 거쳐 셀룰로오스-MWNT-AgNW 복합체를 얻는다.

[2] 이후, 셀룰로오스-MWNT-AgNW 복합체를 전술한 실시예 2에서 제조한 0.1 중량% 의 MWNT 수용액이 담긴 용기에 침지 후, 건조시킴으로써 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT 복합체를 얻는다. 제조된 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT 복합체는 셀룰로오스 섬유 표면에, MWNT 집합층, AgNW 집합층, MWNT 집합층이 순차적으로 형성된 3층을 포함한다.

[3] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 6: 셀룰로오스- AgNW - MWNT - AgNW - MWNT - AgNW 복합체 제조

[1] 전술한 실시예 4에서 얻어진 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW 복합체를 전술한 실시예 2에서 얻어진 0.1 중량% 의 MWNT 수용액이 담긴 제2 용기에 침지 및 건조시키고, 이후, 전술한 실시예 1에서 얻어진 0.1 중량% 의 AgNW 수용액이 담긴 제1 용기에 침지 및 건조시킴으로써, 셀룰로오스 섬유 표면에, AgNW 집합층, MWNT 집합층, AgNW 집합층, MWNT 집합층, AgNW 집합층이 순차적으로 형성된 5층 구조를 갖는 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-WWNT-AgNW 복합체를 얻는다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-WWNT-AgNW 복합체에 대하여, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 평면과 단면의 이미지를 각각 측정하고, 이를 도 13 내지 도 17에 나타낸다.

[3] 도 13은 실시예 6에 따른 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW 복합체의 표면을 나타낸 이미지이고, 도 14는 도 13의 XIV 부분을 확대한 이미지이며, 도 15는 도 14의 XV 부분을 확대한 이미지이다.

[4] 실시예 6의 복합체는 최외각에 AgNW 집합층이 위치해 있는데, 이는 도 14에서 비교적 직선 형상을 갖는 하얀 선들의 집합체로 나타나 있다. 또한, 도 14를 더욱 확대한 도 15를 보면, 비교적 직선의 형상을 가지며 연장되어 있는 상부의 AgNW 집합층 하부에, 덩굴 형상과 같이 감겨있는 2 이상의 MWNT가 집합체를 이루는 MWNT 집합층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.

[5] 도 16은 실시예 6에 따른 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW 복합체의 단면을 나타낸 이미지이고, 도 17은 도 16의 XVII 부분을 확대한 이미지이다.

[6] 도 16과 도 17로부터, 실시예 6의 셀룰로오스 종이 내부에 위치한 마이크로 셀룰로오스 섬유의 표면에 AgNW 집합층과 MWNT 집합층이 혼성화된 상태로 위치되어 것을 확인할 수 있다.

[7] 한편, 제조된 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-WWNT-AgNW 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 7: 셀룰로오스- MWNT - AgNW - MWNT - AgNW - MWNT 복합체 제조

[1] 전술한 실시예 5에서 얻어진 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT 복합체를 전술한 실시예 1에서 얻어진 0.1 중량% 의 AgNW 수용액이 담긴 제1 용기에 침지 및 건조시키고, 이후, 전술한 실시예 2에서 얻어진 0.1 중량% 의 MWNT 수용액이 담긴 제2 용기에 침지 및 건조시킴으로써, 셀룰로오스 섬유 표면에, MWNT 집합층, AgNW 집합층, MWNT 집합층, AgNW 집합층, MWNT 집합층이 순차적으로 형성된 5층 구조를 갖는 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT 복합체를 얻는다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 8: 셀룰로오스- 10중층 ( MWMT , AgNW ) 복합체 1의 제조

[1] 전술한 실시예 7에서 얻어진 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT 복합체를, 전술한 AgNW 수용액과 MWNT 수용액에 교번적으로 침지, 및 건조시키는 과정을 반복하여, 셀룰로오스-10중층(MWMT, AgNW) 복합체 1을 얻는다. 얻어진 셀룰로오스-10중층(MWMT, AgNW) 복합체 1은 셀룰로오스 섬유 표면에 "MWNT 집합층-AgNW 집합층..."과 같은 순서로 교번적으로 적층되어, 총 10층의 구조를 갖는다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-10중층(MWMT, AgNW) 복합체 1의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

실시예 9: 셀룰로오스- 10중층 ( AgNW , MWMT ) 복합체 2의 제조

[1] 전술한 실시예 6에서 얻어진 셀룰로오스-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW 복합체를, 전술한 MWNT 수용액과 AgNW 수용액에 교번적으로 침지, 및 건조시키는 과정을 반복하여, 셀룰로오스-10중층(AgNW, MWMT) 복합체 2를 얻는다. 얻어진 셀룰로오스-10중층(AgNW, MWMT) 복합체 2는 셀룰로오스 섬유 표면에 "AgNW 집합층-MWNT 집합층..."과 같은 순서로 교번적으로 적층되어, 총 10층의 구조를 갖는다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-10중층(AgNW, MWMT) 복합체 2의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

비교예 12: 셀룰로오스- MWNT 단일층 복합체의 제조

[1] 실시예 1의 [1] 과 동일한 셀룰로오스 종이(cellulose paper)를 준비한다.

[3] 준비된 셀룰로오스 종이를 상기 0.1 중량% 의 MWNT 잉크가 담긴 제1 용기에 10 분 내지 15 분 동안 침지시켜 셀룰로오스 종이의 모든 영역에 걸쳐 MWNT를 분산시킨다. 이후, 침지된 셀룰로오스 종이를 제1 용기로부터 건져내어 60 ℃ 의 온도를 갖는 건조 공기(dry air)를 15 분간 공급, 건조함으로써, 셀룰로오스-MWNT 단일층 복합체를 얻는다. 상기 복합체는 MWNT 집합층이 셀룰로오스 섬유의 표면을 둘러싸고 있는 형상을 나타내며, MWNT는 표면으로부터 내부로 갈수록 점차 감소하는 밀도 구배를 갖는다.

[4] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT 단일층 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

비교예 13: 셀룰로오스- MWNT 2층 복합체의 제조

[1] 전술한 비교예 12의 셀룰로오스-MWNT 단일층 복합체에 전술한 0.1 중량% 의 MWNT 잉크를 침지, 및 건조하는 단계를 한 차례 더 거쳐 셀룰로오스-MWNT 2층 복합체를 제조한다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT 2층 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

비교예 14: 셀룰로오스- MWNT 3층 복합체의 제조

[1] 전술한 비교예 13의 셀룰로오스-MWNT 2층 복합체에 전술한 0.1 중량% 의 MWNT 잉크를 침지, 및 건조하는 단계를 한 차례 더 거쳐 셀룰로오스-MWNT 3층 복합체를 제조한다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT 3층 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

비교예 15: 셀룰로오스- MWNT 5층 복합체의 제조

[1] 전술한 비교예 14의 셀룰로오스-MWNT 3층 복합체에 전술한 0.1 중량% 의 MWNT 잉크를 침지, 및 건조하는 단계를 두 차례 더 거쳐 셀룰로오스-MWNT 5층 복합체를 제조한다.

[2] 이후, 제조된 셀룰로오스-MWNT 5층 복합체의 평면 방향 겉보기 전기전도도를 계산하여 도 18에 나타내고, 1.0 GHz의 주파수를 갖는 전자파에 대한 복합체의 EMI 차폐율(측정값)을 측정하여 도 19에 나타낸다.

평가 4: 실시예 2 내지 9와 비교예 12 내지 15의 전기전도도 평가

[1] 도 18은 실시예 2 내지 9의 도전성 복합체와 비교예 12 내지 15의 겉보기 전기 전도도를 각각 나타낸 그래프이다.

[2] 도 18을 참고하면, 셀룰로오스-MWNT 단일층 복합체인 비교예 12와 대비하여, AgNW 집합층을 적어도 1층 이상 포함하는 실시예 2 내지 4의 경우, 전기전도도가 크게 향상됨을 알 수 있다.

한편, 셀룰로오스 표면에 AgNW 집합층이 먼저 형성된 실시예 2의 경우가, MWNT 집합층이 먼저 형성된 실시예 3에 비해 근소하게 높은 전기전도도를 나타냄을 확인할 수 있다. 이는 실시예 2와 실시예 3이 동일한 층수를 가질 경우, AgNW 집합층이 최외각에 존재할 경우의 접촉저항이 MWNT 집합층이 최외각에 존재할 경우의 접촉저항에 비해 낮아지기 때문인 것으로 사료된다.

또한, 실시예 2, 3과 대비하여, AgNW 집합층을 2층 포함하는 실시예 4의 경우, 더욱 높은 전기전도도를 나타냄을 확인할 수 있다. 이는, MWNT 보다 높은 도전성을 갖는 AgNW 의 특성에 기인하는 것으로 보인다.

[3] 한편, 셀룰로오스-MWNT 2층 복합체인 비교예 13과 대비하여, 실시예 5 와 6 모두 전기 전도도가 크게 향상됨을 확인할 수 있으며, AgNW 집합층이 1층뿐인 실시예 5와 대비하여, AgNW 집합층이 2층인 실시예 6의 경우 더욱 높은 전기전도도를 나타냄을 확인할 수 있다.

[4] 셀룰로오스-MWNT 3층 복합체인 비교예 14와 대비하여, 셀룰로오스-MWNT-AgNW-MWNT-AgNW-MWNT 복합체인 실시예 7 의 전기 전도도가 크게 향상됨을 확인할 수 있다. 이를 통해, 비교예 14와 실시예 7의 경우 둘 다 MWNT집합층을 3층 포함함에도 불구하고, 실시예 7가 AgNW 집합층을 2층 더 포함하기 때문에 비교예 14보다 높은 전기전도도를 나타냄을 확인할 수 있다.

[5] 셀룰로오스-MWNT 5층 복합체인 비교예 15 와 대비하여 셀룰로오스-10중층 (AgNW, MWMT) 복합체인 실시예 8과 9의 전기 전도도가 크게 향상됨을 확인할 수 있다.

[6] 즉, 셀룰로오스 표면에 AgNW 집합층과 MWNT 집합층을 교번적으로 적층할수록 도전성 복합체의 전기전도도가 향상됨을 확인할 수 있으며, 전기전도도의 향상은 MWNT 집합층보다 AgNW 집합층에 더 의존적임을 확인할 수 있다. 다만, MWNT 집합층은 AgNW 집합층보다 작은 밀도를 가지므로, MWNT 집합층보다 AgNW 집합층의 적층 순서, 적층 수를 달리함으로써 도전성성 복합체의 밀도와 전기 전도도를 적절하게 조절할 수 있는 것이다.

평가 5: 실시예 2 내지 9와 비교예 12 내지 15의 EMI 차페도 평가

[1] 도 19는 실시예 2 내지 9의 도전성 복합체와 비교예 12 내지 15의 EMI 차폐율(Shielding Effectiveness, SE)을 각각 나타낸 그래프이다. 도 19에서는, 전술한 도 11과 같이 전자파 반사율과 전자파 흡수율을 합한 도전성 복합체의 총 EMI 차폐율 측정값을 SE_tot(Mea)로, 겉보기 전기전도도(apparent EC)를 이용하여 산출한 이론적인 총 EMI 차폐율을 SE_tot(Cal)로 각각 표시한다.

[2] 도 19를 참고하면, EMI 차폐율 또한 전술한 평가 4에서 살펴본 전기전도도와 동일한 경향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 2 내지 9에서 측정값인 SE_tot(Mea)과 이론값인 SE_tot(Cal)이 미세한 오차범위 내에서 동일한 경향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 19로부터, 실시예들에 대한 SE_tot(Mea)과 SE_tot(Cal) 들이 정합하는 것을 확인할 수 있다.

[3] 평가 5로부터, 일 구현예에 따른 도전성 복합체는 셀룰로오스 표면에 AgNW 집합층과 MWNT 집합층을 교번적으로 적층할수록 도전성 복합체의 EMI 차폐율이 향상됨을 확인할 수 있으며, EMI 차폐율의 향상 또한 MWNT 집합층보다 AgNW 집합층에 더 의존적임을 확인할 수 있다. 다만, MWNT 집합층은 AgNW 집합층보다 작은 밀도를 가지므로, MWNT 집합층보다 AgNW 집합층의 적층 순서, 적층 수를 달리함으로써 도전성 복합체의 밀도와 EMI 차폐율을 적절하게 조절할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

100: 도전성 복합체 111: 마이크로 셀룰로오스 섬유
110: 폴리머 기재 120: 집합층
121: 제1층 122: 제2층

Claims

마이크로 셀룰로오스 섬유를 포함하는 폴리머 기재(polymer matrix), 및
상기 폴리머 기재에 분산되어 있으며, 금속 나노와이어를 포함하는 도전성 나노 물질을 포함하는 도전성 복합체로서,
상기 도전성 나노 물질은 2 이상이 집합층을 이루어 상기 마이크로 셀룰로오스 섬유의 표면을 둘러싸고 있는 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 마이크로 셀룰로오스 섬유의 직경은 1 ㎛ 내지 990 ㎛ 인 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 금속 나노와이어의 직경은 1 nm 내지 30 nm 인 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 금속 나노와이어는 은, 금, 백금, 팔라듐, 코발트, 니켈, 티타늄, 구리, 탄탈륨, 텅스텐, 또는 이들의 조합을 포함하는 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 도전성 나노 물질은 탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 도전성 복합체.
제5항에서,
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWNT), 또는 이들의 조합을 포함하는 도전성 복합체.
제5항에서,
상기 탄소나노튜브의 직경은 1 nm 내지 20 nm 인 도전성 복합체.
제5항에서,
상기 집합층은 상기 금속 나노와이어와 상기 탄소나노튜브가 교번적으로 적층된 2 이상의 층을 포함하는 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 도전성 나노 물질은 상기 도전성 복합체의 총 부피를 기준으로 0.01 부피% 내지 0.53 부피% 함유되어 있는 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 집합층은 상기 폴리머 기재 표면으로부터 내부를 향해 점차 감소하는 밀도 구배(density gradient)를 갖는 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 폴리머 기재는 셀룰로오스 섬유 부직포(non-woven fabric)인 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 도전성 복합체의 기공률은 20 % 내지 90 % 인 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 도전성 복합체의 겉보기 밀도(apparent density)는 0.6 g/cm³ 이하인 도전성 복합체.
제1항에서,
상기 도전성 복합체의 전기전도도는 0.34 S/cm 이상인 도전성 복합체.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 도전성 복합체를 제조하는 방법에 있어서,
상기 폴리머 기재(polymer matrix)를 준비하는 단계,
상기 폴리머 기재를 상기 금속 나노와이어가 포함된 상기 도전성 나노 물질 혼합액에 침지하는 단계, 및
침지한 상기 폴리머 기재를 건조하는 단계를 포함하는 도전성 복합체 제조방법.
제15항에서,
상기 도전성 나노 물질 혼합액은
탄소나노튜브, 그래핀 나노입자, 탄소나노섬유, 카본블랙, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 도전성 복합체 제조방법.
제15항에서,
상기 건조 단계 이후, 상기 침지 단계와 상기 건조 단계를 반복하여 수행할지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 도전성 복합체 제조방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 도전성 복합체를 포함하는 전자 기기.