KR20170111066A - Thermoelectric material and preparation method thereof - Google Patents

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KR20170111066A
KR20170111066A KR1020160035837A KR20160035837A KR20170111066A KR 20170111066 A KR20170111066 A KR 20170111066A KR 1020160035837 A KR1020160035837 A KR 1020160035837A KR 20160035837 A KR20160035837 A KR 20160035837A KR 20170111066 A KR20170111066 A KR 20170111066A
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Abstract

본 발명은 금속 도핑 처리 또는 산 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및 상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제공한다. 본 발명에 따른 열전소재는 적절한 농도의 산 처리 또는 도핑 처리 및 전도성 고분자 코팅을 통해, 열전특성이 현저히 향상된 효과가 있다. 또한, 본 발명은 탄소나노튜브 섬유를 금속 도핑 처리하는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 2);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 열전소재 제조방법은 기판이 없이도 다양한 형태 및 크기 모양의 열전소자에 적용할 수 있는 열전소재를 제조할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to carbon nanotube fibers that have been subjected to metal doping treatment or acid treatment; And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers. The thermoelectric material according to the present invention has an effect of significantly improving thermoelectric properties through acid treatment or doping treatment at an appropriate concentration and conductive polymer coating. The present invention also provides a method for fabricating a carbon nanotube fiber, comprising the steps of (1) conducting metal doping treatment of carbon nanotube fibers; And applying a conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 is performed (step 2). The present invention also provides a method of manufacturing a carbon nanotube based thermoelectric material based on carbon nanotubes. The method of manufacturing a thermoelectric material according to the present invention is advantageous in that a thermoelectric material applicable to thermoelectric elements of various shapes and sizes can be manufactured without a substrate.

Description

열전소재 및 이의 제조방법{Thermoelectric material and preparation method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thermoelectric material and a preparation method thereof,

본 발명은 열전소재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 금속 도핑 처리 또는 산 처리된 탄소나노튜브 섬유 및 상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자를 포함하는 열전소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric material and a method of manufacturing the same, and relates to a thermoelectric material including metal-doped or acid-treated carbon nanotube fibers and a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers, and a method for manufacturing the same.

열전현상은 열과 전기 사이의 가역적, 직접적인 에너지 변환 현상을 의미하며, 재료 내부에서 전자와 정공의 이동이 발생하는 현상으로 물질에 가해지는 온도차에 의한 전기에너지 발생현상(Seebeck 효과) 및 역으로 외부에서 부하되는 전기 에너지에 의해 발생하는 물질의 발열현상 또는 흡열현상(Peltier 효과)을 말한다. 열전을 이용할 경우, 산업 폐열, 자연열, 체열 등과 같은 다양한 열원을 이용한 전력생산이 가능할 뿐만 아니라 정밀, 급속 냉각 등이 가능한 미래형 친환경 에너지 변환이 가능하다. 또한, 이를 이용한 열전소자는 열에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하는데 사용되며 에너지를 절감할 수 있어 시대적 요구에 가장 잘 부응하는 기술이다. Thermoelectric phenomenon refers to the phenomenon of reversible and direct energy conversion between heat and electricity. It is a phenomenon that electrons and holes move inside the material, which is the phenomenon of electric energy generation (Seebeck effect) Refers to a heat generation phenomenon or an endothermic phenomenon (Peltier effect) of a substance generated by an electric energy to be loaded. When thermoelectric conversion is used, it is possible to produce electric power using various heat sources such as industrial waste heat, natural heat, body heat, etc., and it is possible to convert future future environmentally friendly energy that can perform precision and rapid cooling. In addition, a thermoelectric device using this is used to directly convert thermal energy into electrical energy and electrical energy into thermal energy, and it is energy-saving technology that best meets the needs of the times.

열전소재 및 소자에 관한 연구는 1950년대부터 발전을 거듭하여 불과 수년 사이에 열전성능이 기존의 것에 비해 2~3배 정도 높은 재료들이 개발되었고 재료로는 Bi-Te, Pb-Te, Si-Ge 및 Fe-Si계 합금을 기본으로 하는 재료가 가장 널리 이용되었다. 하지만 이들 열전재료의 에너지 변환효율을 나타내는 열전성능지수는 상온에서 1 이하의 값을 보여 왔으며 이를 통하여 얻을 수 있는 최대 냉각효율은 약 8%로 다양한 전자기기에의 사용은 한계가 있었다. 1960년대 이후로도 열전성능지수의 향상은 기술적으로 한계가 있었지만, 이후 나노 기술의 발달로 열전성능지수의 세 가지 변수를 따로 분리시켜 독립적으로 조절이 가능하게 되어 2000년대 들어 열전성능지수를 크게 향상시킬 수 있었다. 2000년대 접어들면서 열전소재로 Bi2Te3, PbTe, ZnSb3, SiGe, BeSi2, MSb3(M=Co, Rb, In), CoFe3Sb, Ba8Si46, NaCo2Ox, CaCo4O9 등의 화합물 반도체에서 세라믹에 이르는 다양한 재료가 연구되고 있으며 최근 들어서는 이들을 소재로 한 초격자 제조, 포논 유리 전자격자(phonon glass- electron crystal)에 의한 열전도도 저하구조, 강산란 전자계, 저차원 구조의 이용, 중페르미온(heavy fermion) 등 구조제어 기술이 제안되어, 열전성능지수를 연속적으로 향상시키는 성과를 내고 있다.Researches on thermoelectric materials and devices have been developed since the 1950s and have developed thermoelectric properties two to three times higher than those of existing ones over a period of years. Bi-Te, Pb-Te, Si-Ge And Fe-Si-based alloys are the most widely used materials. However, the thermoelectric performance index showing the energy conversion efficiency of these thermoelectric materials showed a value of less than 1 at room temperature, and the maximum cooling efficiency obtained through this was about 8%, which limits the use to various electronic devices. Although the improvement of the thermoelectric performance index has been technically limited since the 1960s, the development of nanotechnology has enabled independent adjustment of the three parameters of the thermoelectric performance index, which can greatly improve the thermoelectric performance index in the 2000s there was. In the 2000s, Bi 2 Te 3 , PbTe, ZnSb 3 , SiGe, BeSi 2 , MSb 3 (M = Co, Rb, In), CoFe 3 Sb, Ba 8 Si 46 , NaCo 2 O x , CaCo 4 O 9 and other ceramics have been studied. Recent researches have been focused on the fabrication of superlattices using these materials, the reduction of thermal conductivity by phonon glass-electron crystal, And structural control technology such as heavy fermion has been proposed, and the thermoelectric performance index is continuously improved.

대부분의 효율이 좋은 열전소자들은 앞에서 언급한 희귀 원소들을 포함한 무기소재를 이용하여 제작하고 있어, 높은 가격, 취성(brittleness), 대면적 제작의 어려움, 즉 산업화 기술로써의 활용에 어려운 측면이 있다. Most efficient thermoelectric elements are manufactured using inorganic materials including the above-mentioned rare elements, and there are difficulties in utilizing them as high price, brittleness, large area production, that is, industrialization technology.

이에 반해 유기소재는 무기소재에 비해 가격이 저렴하고, 대면적으로 제작이 가능하며, 높은 인성(toughness), 탄성(elasticity) 및 낮은 열전도도를 가지고 있다. 또한 용액 공정의 적용으로 공정 비용을 줄이 수 있고, 다양한 유/무기소재와 혼합할 수 있어 최근에는 유기소재를 이용한 열전소자에 관련된 연구가 활발히 이루어지고 있다.On the other hand, organic materials are less expensive than inorganic materials, can be manufactured in a large area, have high toughness, elasticity and low thermal conductivity. In addition, the application of the solution process can reduce the process cost and can be mixed with a variety of organic / inorganic materials. Recently, researches on thermoelectric devices using organic materials have been actively conducted.

대부분의 유기 고분자들이 절연특성을 갖는 것과 달리 전도성 고분자는 전기를 통하게 할 수 있는 전도도를 갖는 유기 고분자이며, 금속과 동등한 전도도를 갖거나 반도체 특성을 나타낼 수 있다. 따라서 열전성능을 평가할 때 중요한 요소 중 하나인 전기전도도가 금속 또는 반도체 수준의 값을 갖는 전도성 고분자는 아주 좋은 열전재료가 될 수 있다. 특히, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline, PANi), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(4-스티렌 설포네이트)(PSS) 등과 같은 전도성 고분자의 열전특성은 많은 연구자들의 관심을 받고 있지만 여전히 무기 소재에 비해 전기전도도가 많이 낮기 때문에 고효율 열전소자를 제작함에 있어 한계가 되고 있다. Unlike most organic polymers having an insulating property, the conductive polymer is an organic polymer having conductivity capable of conducting electricity, and it can exhibit conductivity equivalent to a metal or exhibit semiconductor characteristics. Therefore, one of the important factors in evaluating the thermoelectric performance, a conductive polymer having a metal or semiconductor level value of electric conductivity, can be a very good thermoelectric material. Particularly, polypyrrole, polyaniline (PANi), polycarbazole, polythiophene, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), poly (3,4- The thermoelectric properties of conductive polymers such as poly (4-styrenesulfonate) and poly (4-styrenesulfonate) (PSS) have been attracting interest from many researchers. However, since the electrical conductivity is still lower than that of inorganic materials, .

열전성능지수(figure of merit, Z 또는 ZT)는 온도차에 따른 기전력(제벡계수), 열전도도, 전기전도도와 같은 세 가지 변수에 의해 결정되고, Z= a2·s/κ로 표현된다. 여기서, 상기 Z는 성능지수(1/K), a는 제벡계수(V/K), s는 전기전도도(S/cm), κ는 열전도도(W/mK), T는 절대온도(K)를 나타낸다. 일반적으로 제벡계수와 전기전도도는 큰 값을 나타내고, 열전도도는 낮은 값을 가지는 열전소재가 열전성능지수가 높으며 열전현상에 의한 에너지 변환효율이 높다. The thermoelectric performance index (figure of merit, Z or ZT) is determined by three variables such as electromotive force (Jeffreck coefficient), thermal conductivity and electrical conductivity with temperature difference, and is expressed as Z = a 2 · s / κ. Where Z is the figure of merit (1 / K), a is the Seebeck coefficient (V / K), s is the electrical conductivity (S / cm), k is the thermal conductivity (W / mK) . In general, the heat transfer coefficient of thermoelectric materials with a high value of the Seebeck coefficient and electrical conductivity is low and the thermal conductivity is low, and the energy conversion efficiency by thermoelectric conversion is high.

따라서 전도성 고분자의 전기 전도도와 제벡계수를 높이기 위한 연구가 다양한 방법으로 진행되고 있으며, 이를 이용하여 열전소자를 제작하고, 열전소자의 열전 성능을 향상시키기 위한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다(대한민국 공개특허 제10-2014-0095199호). Therefore, researches for increasing the electric conductivity and the Seebeck coefficient of the conductive polymer have been carried out in various ways, and studies have been actively conducted to fabricate a thermoelectric device using the same and to improve the thermoelectric performance of the thermoelectric device 10-2014-0095199).

이와 관련하여, 전도성 고분자 용액에 전기전도도가 우수한 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀과 같은 탄소소재를 첨가하고, 이를 하이드라진(hydrazine) 용액을 이용하여 화학적 처리를 함으로써 고분자/탄소 복합 소재의 전기 전도도를 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 방법들을 통해 수 S/cm의 전기전도도를 가지는 전도성 고분자를 수백 S/cm의 전기전도도 수준으로 향상시키는 결과도 보고되고 있다. 최근에 이러한 고분자/탄소 복합소재의 열전특성을 무기소재와 같은 수준으로 향상시키기 위해 동시중합(in-situ polymerization)을 이용하여 탄소나노튜브 위에 정렬된 폴리아닐린 고분자를 형성하여 고분자의 전하이동도가 향상됨으로 전기전도도 및 제벡계수가 향상된 탄소나노튜브/폴리아닐린 복합 열전소재가 보고되었다.In this connection, a carbon material such as carbon nanotube (CNT) and graphene having excellent electrical conductivity is added to a conductive polymer solution, and chemical treatment is performed using a hydrazine solution to obtain an electrical conductivity of the polymer / carbon composite material Research is actively being carried out. These methods have also been reported to improve the conductivity of a conductive polymer having a conductivity of several S / cm to a conductivity level of several hundreds S / cm. In recent years, in order to improve the thermoelectric properties of such a polymer / carbon composite material to the same level as inorganic materials, the charge mobility of the polymer is improved by forming a polyaniline polymer aligned on carbon nanotubes by in-situ polymerization Carbon nanotube / polyaniline composite thermoelectric material with improved electrical conductivity and Seebeck coefficient have been reported.

이와 같이 종래에 전도성 고분자의 열전특성을 향상시키기 위하여 탄소소재를 전도성 고분자에 첨가하는 연구는 많이 진행되었으며, 이때 첨가되는 탄소소재는 고분자 기지에 균일하게 분산되어 있어야 하고, 또한 높은 전도성을 나타내기 위해서는 첨가된 탄소소재들이 적절하게 연결되어 있어야 한다. 그러나 기존의 연구 방법으로 제작된 고분자/탄소 복합소재는 고온 노출에 의해 카본물질이 서로 뭉치게 되고, 이로 인하여 복합소재의 전기전도도가 급격하게 떨어져 열전특성을 향상하기에는 한계가 있다. In order to improve the thermoelectric properties of the conductive polymer, there have been a lot of studies to add a carbon material to the conductive polymer. In order to improve the thermoelectric properties of the conductive polymer, the carbon material to be added must be uniformly dispersed in the polymer matrix, The added carbon materials should be properly connected. However, in the polymer / carbon composite material prepared by the conventional method, the carbon material is aggregated due to the high temperature exposure, and thus the electric conductivity of the composite material is sharply lowered to improve the thermoelectric properties.

이에 본 발명자들은 열전특성이 향상된 열전소재를 제조하기 위해 고분자 기지에 탄소소재를 첨가하는 기존 방법을 개선하는 방안에 대해 연구하던 중, 산 처리 혹은 도핑 공정을 이용하여 다공성 탄소나노튜브 섬유의 전기전도도를 향상시키고, 이후 다공성 탄소나노튜브 섬유 표면에 유기 고분자소재를 코팅하여 열전특성을 효율적으로 향상시킬 수 있는 열전소재 제조방법을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have studied a method for improving the existing method of adding a carbon material to a polymer matrix in order to produce a thermoelectric material having improved thermoelectric properties, and have found that the electrical conductivity of the porous carbon nanotube fiber And then the organic polymer material is coated on the surface of the porous carbon nanotube fiber to improve the thermoelectric properties efficiently, and the present invention has been completed.

대한민국 공개특허 제10-2014-0095199호Korean Patent Publication No. 10-2014-0095199

본 발명의 목적은 열전특성이 향상된 열전소재 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric material having improved thermoelectric properties and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및Metal-doped carbon nanotube fibers; And

상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 열전소재를 제공한다.And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers.

또한, 본 발명은In addition,

산 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및Acid treated carbon nanotube fibers; And

상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 열전소재를 제공한다.And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers.

나아가, 본 발명은Further,

탄소나노튜브 섬유를 금속 도핑 처리하는 단계(단계 1); 및Metal doping the carbon nanotube fibers (step 1); And

상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 2);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 열전소재 제조방법을 제공한다.And applying a conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 is performed (step 2).

더욱 나아가, 본 발명은Further,

탄소나노튜브 섬유를 산 처리하는 단계(단계 a); 및Acid treating the carbon nanotube fibers (step a); And

상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 b);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 열전소재 제조방법을 제공한다.And a step (b) of applying the conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 is performed.

더욱이, 본 발명은Furthermore,

상기의 열전소재를 포함하는 열전소자를 제공한다.A thermoelectric element including the thermoelectric material is provided.

본 발명에 따른 열전소재는 적절한 농도의 산 처리 또는 도핑 처리 및 전도성 고분자 코팅을 통해, 열전특성이 현저히 향상된 효과가 있다.The thermoelectric material according to the present invention has an effect of significantly improving thermoelectric properties through acid treatment or doping treatment at an appropriate concentration and conductive polymer coating.

또한, 본 발명에 따른 열전소재 제조방법은 기판이 없이도 다양한 형태 및 크기 모양의 열전소자에 적용할 수 있는 열전소재를 제조할 수 있는 장점이 있다.In addition, the method of manufacturing a thermoelectric material according to the present invention is advantageous in that a thermoelectric material applicable to thermoelectric elements of various shapes and sizes can be manufactured without a substrate.

도 1은 본 발명에 따른 열전소재를 포함하는 열전소자의 일례를 나타내는 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 실시예 2, 실시예 10, 실시예 11 및 비교예 9의 제백 계수, 전기전도도, 열전도도 및 열전성능지수를 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic view showing an example of a thermoelectric element including a thermoelectric material according to the present invention,
2 is a graph showing the whiteness coefficient, the electric conductivity, the thermal conductivity and the thermoelectric performance index of Example 2, Example 10, Example 11, and Comparative Example 9 according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described as follows. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. In addition, "including" an element throughout the specification does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary.

열전소재 중 전도성 고분자의 열전특성을 향상시키기 위한 많은 연구들이 진 진행되었으나, 전도성이 우수한 탄소소재를 전도성 고분자에 첨가하여 열전특성을 향상시키기 위해서는 탄소소재가 고분자 기지에 균일하게 분산되어야 하며, 첨가 되는 탄소소재의 양을 미세하게 조절해야 한다는 어려움이 있고, 탄소소재의 특성에 따른 균일한 박막 형성에 있어 한계가 있다.In order to improve the thermoelectric properties of the conductive polymer, it is necessary to uniformly disperse the carbon material in the polymer matrix and to add the conductive polymer to the conductive polymer. There is a difficulty in finely adjusting the amount of the carbon material, and there is a limit in forming a uniform thin film according to the characteristics of the carbon material.

이에, 본 발명에서는 탄소나노튜브 섬유에 산처리 또는 금속 도핑 처리를 하여 전기전도도를 향상시키고, 탄소나노튜브 섬유의 표면을 전도성 고분자로 코팅하여 열전도도를 감소시켜, 열전특성이 향상된 열전소재를 제공하고자 한다.In the present invention, the carbon nanotube fibers are subjected to an acid treatment or a metal doping treatment to improve the electrical conductivity, the surface of the carbon nanotube fibers is coated with the conductive polymer to reduce the thermal conductivity, and the thermoelectric material having improved thermoelectric properties is provided I want to.

본 발명은The present invention

금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및Metal-doped carbon nanotube fibers; And

상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제공한다.And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers to provide a thermoelectric material based on a carbon nanotube fiber.

이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 있어서, 상기 금속 도핑 처리는 금, 은, 팔라듐, 백금, 니켈 및 크롬 등의 금속을 사용하여 수행될 수 있으나, 환원전위가 높은 금속이라면 이에 제한하는 것은 아니다.In the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention, the metal doping treatment may be performed using metals such as gold, silver, palladium, platinum, nickel, and chromium. However, It is not limited.

상기 금속 도핑 처리는 금속 이온을 포함하는 용액에 상기 탄소나노튜브 섬유를 침지(dipping)시켜 수행될 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.The metal doping treatment may be performed by dipping the carbon nanotube fibers in a solution containing metal ions, but the present invention is not limited thereto.

상기 금속 이온을 포함하는 용액의 금속 이온 농도는 0.5 mM 내지 20 mM일 수 있고, 0.7 mM 내지 18 mM일 수 있고, 0.9 mM 내지 16 mM일 수 있고, 1.0 mM 내지 15 mM일 수 있으며, 바람직하게는 1.0 mM 내지 10 mM일 수 있다.The metal ion concentration of the metal ion-containing solution may be 0.5 mM to 20 mM, may be 0.7 mM to 18 mM, may be 0.9 mM to 16 mM, may be 1.0 mM to 15 mM, May be from 1.0 mM to 10 mM.

이때, 상기 금속 이온의 농도가 0.5 mM 미만이라면 상기 탄소나노튜브 섬유의 전기전도도 향상이 효과적이지 못할 수 있고, 상기 금속 이온의 농도가 20 mM 이상이라면 상기 탄소나노튜브 섬유의 열전도도가 과다하게 높아져 열전특성이 현저하게 감소될 우려가 있다.At this time, if the concentration of the metal ion is less than 0.5 mM, the electrical conductivity of the carbon nanotube fiber may not be improved, and if the concentration of the metal ion is more than 20 mM, the thermal conductivity of the carbon nanotube fiber becomes excessively high There is a possibility that the thermoelectric properties are remarkably reduced.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 있어서, 상기 탄소나노튜브 섬유는 직접 방사법(direct spinning), 응고방사법(coagulation spinning), 액정방사법(liquid-crystalline spinning), 브러쉬 방사법(brush spinning) 등의 방법을 통해 제조될 수 있고, 직접 방사법(direct spinning)을 통해 제조된 것이 바람직하다.Next, in the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention, the carbon nanotube fibers may be directly spinned, coagulated spinning, liquid-crystalline spinning, brush spinning, spinning and the like, and it is preferable that they are produced by direct spinning.

또한, 상기 탄소나노튜브 섬유는 다공성 형태인 것이 바람직하다.In addition, the carbon nanotube fibers are preferably porous.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT):폴리(스티렌 설포네이트)(PSS)등을 사용할 수 있고, 상기 전도성 고분자들과 무기재료의 혼합물 형태도 사용할 수 있으나, 상기 탄소나노튜브 섬유에 정렬된 형태로 코팅되는 전도성 고분자 또는 혼합물이라면 이에 제한하는 것은 아니다. Next, in the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention, the conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polycarbazole, polythiophene, (PEDOT): poly (styrenesulfonate) (PSS), and the like can be used as the poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PTHOT) A mixture of the conductive polymer and the inorganic material may be used. However, the conductive polymer or mixture is not limited to the conductive polymer or the mixture coated on the carbon nanotube fibers.

상기 전도성 고분자는 상기 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유에 코팅됨으로써 상기 탄소나노튜브 섬유의 열전도도를 감소시키고, 전기전도도는 소폭 감소시켜, 최종적으로는 열전특성을 향상시킬 수 있다.The conductive polymer is coated on the metal-doped carbon nanotube fibers, thereby reducing the thermal conductivity of the carbon nanotube fibers, and reducing the electrical conductivity to a small extent, and ultimately improving the thermoelectric properties.

또한, 본 발명은In addition,

산 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및Acid treated carbon nanotube fibers; And

상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제공한다.And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers to provide a thermoelectric material based on a carbon nanotube fiber.

이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 있어서, 상기 산 처리는 황산, 질산, 염산, 초산, 아세트산 및 이들의 조합을 사용하여 수행될 수 있고, 상기 산의 농도는 50 % 내지 98 %일 수 있고, 55 % 내지 97 %일 수 있고, 60 % 내지 95 %일 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.First, in the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention, the acid treatment may be performed using sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, acetic acid, or a combination thereof, %, May be from 55% to 97%, and may be from 60% to 95%, but is not limited thereto.

이때, 산의 농도가 50 % 미만이라면 도핑효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.At this time, if the concentration of the acid is less than 50%, the doping effect may be deteriorated.

또한, 상기 산 처리는 황산 및 질산을 5 내지 9 : 3의 체적비로 혼합한 산을 사용할 수 있고, 6 내지 8 : 3의 체적비로 혼합한 산을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 7 : 3의 체적비로 혼합한 산을 사용할 수 있다.In the acid treatment, an acid mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 5 to 9: 3 may be used, and an acid mixed at a volume ratio of 6: 8: 3 may be used. Preferably, a volume ratio of 7: Can be used.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 있어서, 상기 탄소나노튜브 섬유는 직접 방사법(direct spinning), 응고방사법(coagulation spinning), 액정방사법(liquid-crystalline spinning), 브러쉬 방사법(brush spinning) 등의 방법을 통해 제조될 수 있고, 직접 방사법(direct spinning)을 통해 제조된 것이 바람직하다.Next, in the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention, the carbon nanotube fibers may be directly spinned, coagulated spinning, liquid-crystalline spinning, brush spinning, spinning and the like, and it is preferable that they are produced by direct spinning.

또한, 상기 탄소나노튜브 섬유는 다공성 형태인 것이 바람직하다.In addition, the carbon nanotube fibers are preferably porous.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT):폴리(스티렌 설포네이트)(PSS)등을 사용할 수 있고, 상기 전도성 고분자들과 무기재료의 혼합물 형태도 사용할 수 있으나, 상기 탄소나노튜브 섬유에 정렬된 형태로 코팅되는 전도성 고분자 또는 혼합물이라면 이에 제한하는 것은 아니다. Next, in the carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention, the conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polycarbazole, polythiophene, (PEDOT): poly (styrenesulfonate) (PSS), and the like can be used as the poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PTHOT) A mixture of the conductive polymer and the inorganic material may be used. However, the conductive polymer or mixture is not limited to the conductive polymer or the mixture coated on the carbon nanotube fibers.

상기 전도성 고분자는 상기 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유에 코팅됨으로써 상기 탄소나노튜브 섬유의 열전도도를 감소시키고, 전기전도도는 소폭 감소시켜, 최종적으로는 열전특성을 향상시킬 수 있다.The conductive polymer is coated on the metal-doped carbon nanotube fibers, thereby reducing the thermal conductivity of the carbon nanotube fibers, and reducing the electrical conductivity to a small extent, and ultimately improving the thermoelectric properties.

열전소재의 열전성능지수(figure of merit, Z 또는 ZT)는 온도차에 따른 기전력(제벡계수), 열전도도, 전기전도도에 의해 결정되고, Z= a2·s/κ로 표현된다. 여기서, 상기 Z는 성능지수(1/K), a는 제벡계수(V/K), s는 전기전도도(Om), κ는 열전도도(W/mK), T는 절대온도(K)를 나타낸다. The thermoelectric performance index (figure of merit, Z or ZT) of a thermoelectric material is determined by the electromotive force (Jeffreck coefficient), thermal conductivity, and electric conductivity according to temperature difference, and expressed as Z = a 2 · s / κ. Where Z is the figure of merit (1 / K), a is the Seebeck coefficient (V / K), s is the electrical conductivity (Om), κ is the thermal conductivity (W / mK) and T is the absolute temperature .

일반적으로 제벡계수와 전기전도도가 크고, 열전도도가 낮을수록 열전반도체의 성능지수는 높게 되어 열전현상에 의한 에너지 변환효율이 향상된다. In general, the larger the Seebeck coefficient and the electrical conductivity, and the lower the thermal conductivity, the higher the figure of merit of the thermoelectric semiconductor, and the energy conversion efficiency by thermoelectric conversion is improved.

본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재는 적절한 농도의 산 처리 또는 금속 도핑 처리를 통해 전기전도도가 향상됨과 동시에, 고분자 코팅을 통해 제벡계수를 향상시키고 열전도도를 낮출 수 있어, 높은 열전성능을 나타낼 수 있다.The carbon nanotube fiber-based thermoelectric material according to the present invention can improve the electrical conductivity through acid treatment or metal doping treatment at a proper concentration, improve the Seebeck coefficient and lower the thermal conductivity through the polymer coating, .

나아가, 본 발명은Further,

탄소나노튜브 섬유를 금속 도핑 처리하는 단계(단계 1); 및Metal doping the carbon nanotube fibers (step 1); And

상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 2);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법을 제공한다.And applying a conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 is performed (step 2). The present invention also provides a method for manufacturing a carbon nanotube based thermoelectric material based on carbon nanotubes.

이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 재조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a carbon nanotube fiber-based thermoelectric material preparation method according to the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 탄소나노튜브 섬유를 금속 도핑 처리하는 단계이다.First, in the method of manufacturing a thermoelectric material based on carbon nanotube fibers according to the present invention, step 1 is a step of metal doping the carbon nanotube fibers.

상기 단계 1의 탄소나노튜브는 섬유는 직접 방사법(direct spinning), 응고방사법(coagulation spinning), 액정방사법(liquid-crystalline spinning), 브러쉬 방사법(brush spinning) 등의 방법을 통해 제조될 수 있고, 직접 방사법(direct spinning)을 통해 제조된 것이 바람직하다.The carbon nanotubes of step 1 may be prepared by a method such as direct spinning, coagulation spinning, liquid-crystalline spinning, brush spinning, It is preferred that they are prepared by direct spinning.

또한, 상기 단계 1의 탄소나노튜브 섬유는 다공성 형태인 것이 바람직하다.The carbon nanotube fibers of step 1 are preferably porous.

상기 단계 1의 금속 도핑 처리는 금, 은, 팔라듐, 백금, 니켈 및 크롬 등의 금속을 사용하여 수행될 수 있으나, 환원전위가 높은 금속이라면 이에 제한하는 것은 아니다. The metal doping process of step 1 may be performed using a metal such as gold, silver, palladium, platinum, nickel, and chromium, but is not limited to a metal having a high reduction potential.

상기 단계 1의 금속 도핑 처리는 금속 이온을 포함하는 용액에 상기 탄소나노튜브 섬유를 침지(dipping)시켜 수행될 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.The metal doping process of step 1 may be performed by dipping the carbon nanotube fibers in a solution containing metal ions, but the present invention is not limited thereto.

상기 금속 이온을 포함하는 용액의 금속 이온 농도는 0.5 mM 내지 20 mM일 수 있고, 0.7 mM 내지 18 mM일 수 있고, 0.9 mM 내지 16 mM일 수 있고, 1.0 mM 내지 15 mM일 수 있으며, 바람직하게는 1.0 mM 내지 10 mM일 수 있다.The metal ion concentration of the metal ion-containing solution may be 0.5 mM to 20 mM, may be 0.7 mM to 18 mM, may be 0.9 mM to 16 mM, may be 1.0 mM to 15 mM, May be from 1.0 mM to 10 mM.

이때, 상기 금속 이온의 농도가 0.5 mM 미만이라면 상기 탄소나노튜브 섬유의 전기전도도 향상이 효과적이지 못할 수 있고, 상기 금속 이온의 농도가 20 mM 이상이라면 상기 탄소나노튜브 섬유의 열전도도가 과다하게 높아져 열전특성이 현저하게 감소될 우려가 있다.At this time, if the concentration of the metal ion is less than 0.5 mM, the electrical conductivity of the carbon nanotube fiber may not be improved, and if the concentration of the metal ion is more than 20 mM, the thermal conductivity of the carbon nanotube fiber becomes excessively high There is a possibility that the thermoelectric properties are remarkably reduced.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계이다.Next, in the method for manufacturing a thermoelectric material based on carbon nanotube fibers according to the present invention, step 2 is a step of applying a conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 is performed.

상기 단계 2의 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT):폴리(스티렌 설포네이트)(PSS)등을 사용할 수 있고, 상기 전도성 고분자들과 무기재료의 혼합물 형태도 사용할 수 있으나, 상기 탄소나노튜브 섬유에 정렬된 형태로 코팅되는 전도성 고분자 또는 혼합물이라면 이에 제한하는 것은 아니다. The conductive polymer of step 2 may be at least one selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polycarbazole, polythiophene, poly (3-hexylthiophene) (P3HT) (PEDOT): poly (styrenesulfonate) (PSS), and the mixture of the conductive polymer and the inorganic material may be used. However, the present invention is not limited thereto, as long as it is a conductive polymer or a mixture coated on the carbon nanotube fibers in an aligned form.

상기 단계 2의 전도성 고분자는 상기 단계 1에서 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유에 코팅됨으로써 상기 탄소나노튜브 섬유의 열전도도를 감소시키고, 전기전도도는 소폭 감소시켜, 최종적으로는 열전특성을 향상시킬 수 있다.The conductive polymer of step 2 is coated on the metal-doped carbon nanotube fibers in the step 1, thereby reducing the thermal conductivity of the carbon nanotube fibers, reducing the electrical conductivity to a small extent, and ultimately improving the thermoelectric properties have.

이때, 상기 단계 2의 전도성 고분자를 코팅하는 방법은 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 및 임프린팅(imprinting) 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 진공 여과기를 이용한 임베딩(imbedding) 코팅을 사용할 수 있다.The method of coating the conductive polymer of step 2 may include spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, flow coating, doctor blade, printing, printing, dispensing, inkjet printing, offset printing, screen printing, pad printing, gravure printing, flexography printing, stencil printing and imprinting, Imbedding coatings can be used.

다음으로, 본 발명에 따른 열전소재 제조방법은 상기 단계 2에서 제조된 열전소재를 세척하고 건조하는 단계(단계 3c);를 더 포함할 수 있다.Next, the method for manufacturing a thermoelectric material according to the present invention may further include washing and drying the thermoelectric material prepared in the step 2 (step 3c).

이때, 상기 단계 2에서 제조된 열전소재를 증류수, 1,2-디클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene, ODCB), m-크레졸(m-cresol), 메탄올(methanol) 등을 사용하여 세척할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.At this time, the thermoelectric material prepared in step 2 may be washed using distilled water, 1,2-dichlorobenzene (ODCB), m-cresol, methanol, or the like , But is not limited thereto.

또한, 상기 세척이 수행된 열전소재를 100 ℃ 내지 140 ℃의 온도에서 5 분 내지 20 분 동안 열처리를 수행할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.Further, the heat-treated material subjected to the cleaning may be heat-treated at a temperature of 100 ° C to 140 ° C for 5 minutes to 20 minutes, but is not limited thereto.

더욱 나아가, 본 발명은Further,

탄소나노튜브 섬유를 산 처리하는 단계(단계 a); 및Acid treating the carbon nanotube fibers (step a); And

상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 b);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법을 제공한다.And a step (b) of applying a conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 has been performed (step b).

이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a thermoelectric material based on a carbon nanotube fiber according to the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법에 있어서, 상기 단계 a의 산 처리는 황산, 질산, 염산, 초산, 아세트산 및 이들의 조합을 사용하여 수행될 수 있고, 상기 산의 농도는 50 % 내지 98 %일 수 있고, 55 % 내지 97 %일 수 있고, 60 % 내지 95 %일 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.In the method of manufacturing a thermoelectric material based on carbon nanotube fibers according to the present invention, the acid treatment in step a may be performed using sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, acetic acid, or a combination thereof, Can be from 50% to 98%, from 55% to 97%, and from 60% to 95%, but is not limited thereto.

이때, 상기 산의 농도가 50 % 미만이라면 도핑효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.At this time, if the concentration of the acid is less than 50%, the doping effect may be deteriorated.

또한, 상기 단계 a의 산 처리는 황산 및 질산을 5 내지 9 : 3의 체적비로 혼합한 산을 사용할 수 있고, 6 내지 8 : 3의 체적비로 혼합한 산을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 7 : 3의 체적비로 혼합한 산을 사용할 수 있다.The acid treatment in step (a) may be carried out using an acid in which sulfuric acid and nitric acid are mixed at a volume ratio of 5: 9: 3, and an acid mixed at a volume ratio of 6: 8: 3 may be used. Lt; RTI ID = 0.0 >% < / RTI > by volume.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법에 있어서, 상기 단계 a의 탄소나노튜브 섬유는 직접 방사법(direct spinning), 응고방사법(coagulation spinning), 액정방사법(liquid-crystalline spinning), 브러쉬 방사법(brush spinning) 등의 방법을 통해 제조될 수 있고, 직접 방사법(direct spinning)을 통해 제조된 것이 바람직하다.Next, in the method of manufacturing a thermoelectric material based on a carbon nanotube fiber according to the present invention, the carbon nanotube fibers of the step a may be directly spinned, coagulated spinning, liquid-crystalline spinning, Brush spinning and the like, and it is preferable that they are produced through direct spinning.

또한, 상기 단계 a의 탄소나노튜브 섬유는 다공성 형태인 것이 바람직하다.The carbon nanotube fibers of step (a) are preferably porous.

다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법에 있어서, 상기 단계 b의 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT):폴리(스티렌 설포네이트)(PSS)등을 사용할 수 있고, 상기 전도성 고분자들과 무기재료의 혼합물 형태도 사용할 수 있으나, 상기 탄소나노튜브 섬유에 정렬된 형태로 코팅되는 전도성 고분자 또는 혼합물이라면 이에 제한하는 것은 아니다. Next, in the method of manufacturing a thermoelectric material based on a carbon nanotube fiber according to the present invention, the conductive polymer of step b may be selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polycarbazole, polythiophene, (PEDOT): poly (styrenesulfonate) (PSS), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) ), And a mixture of the conductive polymer and the inorganic material may be used. However, the conductive polymer or mixture is not limited to the conductive polymer or the mixture coated on the carbon nanotube fibers.

상기 단계 b의 전도성 고분자는 상기 단계 a에서 산 처리된 탄소나노튜브 섬유에 코팅됨으로써 상기 탄소나노튜브 섬유의 열전도도를 감소시키고, 전기전도도는 소폭 감소시켜, 최종적으로는 열전특성을 향상시킬 수 있다.The conductive polymer of step (b) may be coated on the carbon nanotube fibers acid-treated in step (a), thereby reducing the thermal conductivity of the carbon nanotube fibers and decreasing the electrical conductivity of the carbon nanotube fibers to some extent and ultimately improving the thermoelectric properties .

이때, 상기 단계 b의 전도성 고분자를 코팅하는 방법은 스핀(spin) 코팅, 롤(roll) 코팅, 스프레이 코팅, 딥(dip) 코팅, 플로(flow) 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade), 디스펜싱(dispensing), 잉크젯 프린팅, 옵셋 프린팅, 스크린 프린팅, 패드(pad) 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소(flexography) 프린팅, 스텐실 프린팅, 및 임프린팅(imprinting) 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 진공 여과기를 이용한 임베딩(imbedding) 코팅을 사용할 수 있다.The method of coating the conductive polymer of step b may include spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, flow coating, doctor blade, dispensing printing, printing, dispensing, inkjet printing, offset printing, screen printing, pad printing, gravure printing, flexography printing, stencil printing and imprinting, Imbedding coatings can be used.

다음으로, 본 발명에 따른 열전소재 제조방법은 상기 단계 b에서 제조된 열전소재를 세척하고 건조하는 단계(단계 3c);를 더 포함할 수 있다.Next, the method for manufacturing a thermoelectric material according to the present invention may further include washing and drying the thermoelectric material manufactured in the step b (step 3c).

이때, 상기 단계 b에서 제조된 열전소재를 증류수, 1,2-디클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene, ODCB), m-크레졸(m-cresol), 메탄올(methanol) 등을 사용하여 세척할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.At this time, the thermoelectric material prepared in step b may be washed using distilled water, 1,2-dichlorobenzene (ODCB), m-cresol, methanol, or the like , But is not limited thereto.

또한, 상기 세척이 수행된 열전소재를 100 ℃ 내지 140 ℃의 온도에서 5 분 내지 20 분 동안 열처리를 수행할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.Further, the heat-treated material subjected to the cleaning may be heat-treated at a temperature of 100 ° C to 140 ° C for 5 minutes to 20 minutes, but is not limited thereto.

따라서, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법은 기판의 구비 없이, 다양한 형태 및 크기 모양의 열전소자에 적용 가능한 열전소재를 제조할 수 있는 장점이 있고, 적절한 농도의 산 처리 또는 금속 도핑 처리를 통해 전기전도도가 향상됨과 동시에, 고분자 코팅을 통해 제벡계수를 향상시키고 열전도도를 낮출 수 있어, 높은 열전성능을 나타낼 수 있는 열전소재를 제조할 수 있다.Accordingly, the method of manufacturing a thermoelectric material based on carbon nanotube fibers according to the present invention has an advantage that a thermoelectric material applicable to thermoelectric elements of various shapes and sizes can be manufactured without a substrate, Doping improves the electric conductivity and improves the Seebeck coefficient and the thermal conductivity through the polymer coating, thereby producing a thermoelectric material exhibiting high thermoelectric performance.

더욱이, 본 발명은Furthermore,

상기의 열전소재를 포함하는 열전소자를 제공한다.A thermoelectric element including the thermoelectric material is provided.

상기 열전소자는The thermoelectric element

금속 도핑 처리되고, 전도성 고분자가 코팅된 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재; 및 상기 열전소재의 상부 또는 하부에 구비되는 전극;을 포함하는 열전소자일 수 있다.Metal-doped, conductive polymer-coated carbon nanotube fiber based thermoelectric material; And an electrode provided on an upper portion or a lower portion of the thermoelectric material.

또한, 상기 열전소자는Further, the thermoelectric element

산 처리되고, 전도성 고분자가 코팅된 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재; 및 상기 열전소재의 상부 또는 하부에 구비되는 전극;을 포함하는 열전소자일 수 있다.Carbon nanotube fiber based thermoelectric material treated with acid and coated with conducting polymer; And an electrode provided on an upper portion or a lower portion of the thermoelectric material.

이때, 본 발명에 따른 열전소자의 일례를 도 1에 나타내었다.At this time, an example of the thermoelectric device according to the present invention is shown in Fig.

도 1에 도시한 바와 같이, 기판 상에 형성된 필름 형상의 열전소재를 일정한 폭과 넓이로 패턴화한 후, 상기 열전소재 상부에 실버페이스트를 도포하여 전극이 적층된 열전소자를 제조할 수 있다.As shown in FIG. 1, a thermoelectric device in which electrodes are laminated by patterning a film-shaped thermoelectric material formed on a substrate with a predetermined width and width, and then applying silver paste on the thermoelectric material can be manufactured.

이하, 하기 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.It should be noted, however, that the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by Examples and Experimental Examples.

<< 실시예Example 1> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유 1 1> Metal-doped carbon nanotube fibers 1

단계 1 : 직접 방사법(direct spinning)으로 제조된 다공성 탄소나노튜브를 필름 형태로 구비하고, 상기 탄소나노튜브 섬유를 1 mM 농도의 금 이온을 포함하는 용액에 10 분 동안 침지시켜 금 도핑 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켜 금 도핑 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.Step 1: A porous carbon nanotube prepared by direct spinning is provided in the form of a film, and the carbon nanotube fiber is immersed in a solution containing gold ions at a concentration of 1 mM for 10 minutes to perform gold doping treatment After that, it was washed with distilled water and dried in a nitrogen atmosphere for 1 hour to prepare a gold-doped porous carbon nanotube fiber.

<< 실시예Example 2> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유 2 2> Metal-doped carbon nanotube fiber 2

상기 실시예 1에서 금 이온 용액의 금 이온 농도를 2 mM로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 금 도핑 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.Doped porous carbon nanotube fibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that the gold ion concentration of the gold ion solution was changed to 2 mM in Example 1.

<< 실시예Example 3> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유 3 3> Metal-doped carbon nanotube fiber 3

상기 실시예 1에서 금 이온 용액의 금 이온 농도를 5 mM로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 금 도핑 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.Doped porous carbon nanotube fibers were prepared in the same manner as in Example 1, except that the gold ion concentration of the gold ion solution was changed to 5 mM in Example 1.

<< 실시예Example 4> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유 4 4> Metal-doped carbon nanotube fiber 4

상기 실시예 1에서 금 이온 용액의 금 이온 농도를 10 mM로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 금 도핑 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.Doped porous carbon nanotube fibers were prepared in the same manner as in Example 1, except that the gold ion concentration of the gold ion solution was changed to 10 mM in Example 1.

<< 실시예Example 5> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유 5 5> Metal-doped carbon nanotube fiber 5

상기 실시예 1에서 금 이온을 포함하는 용액 대신, 2 mM 농도의 은 이온을 포함하는 용액으로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 은 도핑 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.Doped porous carbon nanotube fibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that the solution containing gold ions was changed to a solution containing silver ions at a concentration of 2 mM in Example 1 Respectively.

<< 실시예Example 6> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유 6 6> Metal-doped carbon nanotube fiber 6

상기 실시예 1에서 금 이온을 포함하는 용액 대신, 2 mM 농도의 팔라듐 이온을 포함하는 용액으로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 팔라듐 도핑 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the solution containing gold ions was replaced with a solution containing palladium ions at a concentration of 2 mM in Example 1 to prepare palladium-doped porous carbon nanotube fibers Respectively.

<< 실시예Example 7> 산 처리된 탄소나노튜브 섬유 1 7> Acid treated carbon nanotube fibers 1

단계 a : 직접 방사법(direct spinning)으로 제조된 다공성 탄소나노튜브를 필름 형태로 구비하고, 상기 탄소나노튜브 섬유를 95 % 농도의 황산 용액에 30 분 동안 침지시켜 산 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켜 산 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.Step a: Porous carbon nanotubes prepared by direct spinning are provided in a film form. The carbon nanotube fibers are immersed in a sulfuric acid solution having a concentration of 95% for 30 minutes to perform acid treatment, and then distilled water And dried in a nitrogen atmosphere for 1 hour to prepare an acid-treated porous carbon nanotube fiber.

<< 실시예Example 8> 산 처리된 탄소나노튜브 섬유 2 8> Acid-treated carbon nanotube fibers 2

상기 실시예 7에서 황산 용액 대신, 60 % 농도의 질산 용액으로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 산 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.The acid-treated porous carbon nanotube fibers were prepared in the same manner as in Example 7, except that the nitric acid solution was changed to a 60% concentration solution instead of the sulfuric acid solution.

<< 실시예Example 9> 산 처리된 탄소나노튜브 섬유 3 9> Acid-treated carbon nanotube fibers 3

상기 실시예 7에서 황산 용액 대신, 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산 용액으로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 7과 동일하게 수행하여 산 처리된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다.The acid-treated porous carbon nanotube fibers were prepared in the same manner as in Example 7 except that the sulfuric acid solution and the nitric acid solution were replaced by an acid solution mixed at a volume ratio of 7: 3 .

<< 비교예Comparative Example 1> 금속 도핑 처리된  1 > metal doped 그래핀Grapina

단계 1 : 상용화된 그라파이트를 화학적 방법으로 박리하여 그래핀 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 그래핀 필름을 형성하였다. 이후 상기 그래핀을 2 mM 농도의 금 이온을 포함하는 용액에 10 분 동안 침지시켜 금 도핑 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켜 금 도핑 처리된 그래핀을 제조하였다.Step 1: Commercialized graphite was peeled by chemical method to prepare a graphene solution, and a graphene film was formed through a vacuum filter. Then, the graphene was immersed in a solution containing gold ions at a concentration of 2 mM for 10 minutes to perform gold doping treatment, followed by washing with distilled water and drying in a nitrogen atmosphere for 1 hour to obtain gold doped graphene .

<< 비교예Comparative Example 2> 금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 2> Metal-doped carbon nanotubes

단계 1 : 상용화된 탄소나노튜브를 디메틸포름아미드(DMF) 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 탄소나노튜브 필름을 형성하였다. 이후 상기 탄소나노튜브를 2 mM 농도의 금 이온을 포함하는 용액에 10 분 동안 침지시켜 금 도핑 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켜 금 도핑 처리된 탄소나노튜브를 제조하였다.Step 1: Commercialized carbon nanotubes were dispersed in a dimethylformamide (DMF) solvent to prepare a carbon nanotube solution, and a carbon nanotube film was formed through a vacuum filter. Thereafter, the carbon nanotubes were immersed in a solution containing gold ions at a concentration of 2 mM for 10 minutes to perform gold doping treatment, followed by washing with distilled water and drying in a nitrogen atmosphere for 1 hour to obtain gold-doped carbon nano- Tube.

<< 비교예Comparative Example 3> 산 처리된  3> acid treated 그래핀Grapina

단계 a : 상용화된 그라파이트를 화학적 방법으로 박리하여 그래핀 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 그래핀 필름을 형성하였다. 이후 상기 그래핀을 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산 용액에 30 분 동안 침지시켜 산 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켜 산 처리된 그래핀을 제조하였다.Step a: The commercially available graphite was peeled off chemically to prepare a graphene solution, and a graphene film was formed through a vacuum filter. Thereafter, the graphene was immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3 for 30 minutes to perform an acid treatment, followed by washing with distilled water and drying in a nitrogen atmosphere for 1 hour, Pin.

<< 비교예Comparative Example 4> 산 처리된 탄소나노튜브 4> Acid-treated carbon nanotubes

단계 a : 상용화된 탄소나노튜브를 디메틸포름아미드(DMF) 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 탄소나노튜브 필름을 형성하였다. 이후 상기 탄소나노튜브를 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산 용액에 30 분 동안 침지시켜 산 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켜 산 처리된 탄소나노튜브를 제조하였다.Step a: The commercialized carbon nanotubes were dispersed in a dimethylformamide (DMF) solvent to prepare a carbon nanotube solution, and a carbon nanotube film was formed through a vacuum filter. Thereafter, the carbon nanotubes were immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3 for 30 minutes to perform an acid treatment, followed by washing with distilled water and drying in a nitrogen atmosphere for 1 hour, Carbon nanotubes were prepared.

<< 실시예Example 10 > 다공성  10> Porosity 탄소나노튜브Carbon nanotube 섬유 기반 열전소재 1 Fiber-based thermoelectric material 1

단계 1 : 직접 방사법(direct spinning)으로 제조된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 필름 형태로 구비하고, 상기 탄소나노튜브 섬유를 2 mM 농도의 금 이온 용액에 10 분 동안 침지시켜 금 도핑 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켰다.Step 1: Porous carbon nanotube fibers prepared by direct spinning were provided in a film form. The carbon nanotube fibers were immersed in a gold ion solution at a concentration of 2 mM for 10 minutes to perform gold doping treatment , Washed with distilled water and dried in a nitrogen atmosphere for 1 hour.

단계 2 : 상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브 섬유를 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT) 전도성 고분자로 코팅하였다.Step 2: The carbon nanotube fibers in which Step 1 was performed were coated with a poly (3-hexylthiophene) (P3HT) conductive polymer.

단계 3c : 상기 단계 2가 수행된 탄소나노튜브 섬유를 1,2-디클로로벤젠(dichlorobenzene, ODCB) 유기용매로 세척한 후 120 ℃에서 10 분 동안 열처리하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.Step 3c: Carbon nanotube fibers having been subjected to the step 2 were washed with an organic solvent of 1,2-dichlorobenzene (ODCB) and then heat-treated at 120 ° C for 10 minutes to prepare a thermoelectric material based on a porous carbon nanotube fiber .

<< 실시예Example 11> 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 2 11> Porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material 2

상기 실시예 10의 단계 2에서 전도성 고분자로 폴리아닐린(polyaniline)을 사용하고, 상기 실시예 10의 단계 3c에서 유기 용매로 m-크레졸(m-cresol)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.Same as Example 10 except that polyaniline was used as a conductive polymer in Step 2 of Example 10 and m-cresol was used as an organic solvent in Step 3c of Example 10 above. To produce a porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material.

<< 실시예Example 12> 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 3 12> Porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material 3

상기 실시예 10의 단계 2에서 전도성 고분자로 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 사용하고, 상기 실시예 10의 단계 3c에서 유기 용매로 메탄올(methanol)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.Except that poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) was used as a conductive polymer in Step 2 of Example 10 and methanol was used as an organic solvent in Step 3c of Example 10, The porous carbon nanotube fiber-based thermoelectric material was prepared in the same manner as in Example 10.

<< 실시예Example 13> 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 4 13> Porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material 4

상기 실시예 10의 단계 2에서 전도성 고분자로 FeCl3가 도핑된 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.(3-hexylthiophene) (P3HT) doped with FeCl 3 as a conductive polymer in Step 2 of Example 10 was used instead of the porous carbon nanotube fiber-based thermoelectric material .

<< 실시예Example 14> 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 5 14> Porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material 5

상기 실시예 10의 단계 2에서 전도성 고분자로 캄포설포닉 산(camphorsulfonic acid)으로 도핑된 폴리아닐린(polyaniline)을 사용하고, 상기 실시예 10의 단계 3c에서 유기 용매로 m-크레졸(m-cresol)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 10과 동일하게 수행하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.Polyaniline doped with camphorsulfonic acid was used as the conductive polymer in Step 2 of Example 10 and m-cresol (m-cresol) was used as the organic solvent in Step 3c of Example 10 , A porous carbon nanotube fiber-based thermoelectric material was prepared in the same manner as in Example 10.

<< 실시예Example 15 > 다공성  15> Porosity 탄소나노튜브Carbon nanotube 섬유 기반 열전소재 6 Fiber-based thermoelectric material 6

단계 a : 직접 방사법(direct spinning)으로 제조된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 필름 형태로 구비하고, 상기 탄소나노튜브 섬유를 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산 용액에 30 분 동안 침지시켜 산 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켰다.Step a: Porous carbon nanotube fibers prepared by direct spinning in a film form, and the carbon nanotube fibers were immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3 for 30 minutes After acid treatment, it was washed with distilled water and dried in a nitrogen atmosphere for 1 hour.

단계 b : 상기 단계 a가 수행된 탄소나노튜브 섬유를 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT) 전도성 고분자로 코팅하였다.Step b: The carbon nanotube fibers on which step a was performed were coated with poly (3-hexylthiophene) (P3HT) conductive polymer.

단계 3c : 상기 단계 b가 수행된 탄소나노튜브 섬유를 1,2-디클로로벤젠(dichlorobenzene, ODCB) 유기용매로 세척한 후 120 ℃에서 10 분 동안 열처리하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.Step 3c: Carbon nanotube fibers having been subjected to the step b) were washed with an organic solvent of 1,2-dichlorobenzene (ODCB) and then heat-treated at 120 ° C for 10 minutes to prepare a thermoelectric material based on a porous carbon nanotube fiber .

<< 실시예Example 16> 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 7 16> Porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material 7

상기 실시예 15의 단계 b에서 전도성 고분자로 폴리아닐린(polyaniline)을 사용하고, 상기 실시예 15의 단계 3c에서 유기 용매로 m-크레졸(m-cresol)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 15와 동일하게 수행하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.The same procedure as in Example 15 was carried out except that polyaniline was used as a conductive polymer in Step b of Example 15 and m-cresol was used as an organic solvent in Step 3c of Example 15 To produce a porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material.

<< 실시예Example 17> 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 8 17> Porous carbon nanotube fiber based thermoelectric material 8

상기 실시예 15의 단계 b에서 전도성 고분자로 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)을 사용하고, 상기 실시예 15의 단계 3c에서 유기 용매로 메탄올(methanol)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 15와 동일하게 수행하여 다공성 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재를 제조하였다.Except that poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) was used as a conductive polymer in Step b of Example 15 and methanol was used as an organic solvent in Step 3c of Example 15. [ The porous carbon nanotube fiber-based thermoelectric material was prepared in the same manner as in Example 15.

<< 비교예Comparative Example 5>  5> 그래핀Grapina 기반 열전소재 1 Based thermoelectric material 1

단계 1 : 상용화된 그라파이트를 화학적 방법으로 박리하여 그래핀 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 그래핀 필름을 형성하였다. 이후 상기 그래핀을 2 mM 농도의 금 이온을 포함하는 용액에 10 분 동안 침지시켜 금 도핑 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켰다.Step 1: Commercialized graphite was peeled by chemical method to prepare a graphene solution, and a graphene film was formed through a vacuum filter. Thereafter, the graphene was dipped in a solution containing gold ions at a concentration of 2 mM for 10 minutes to perform gold doping treatment, followed by washing with distilled water and drying in a nitrogen atmosphere for 1 hour.

단계 2 : 상기 단계 1이 수행된 그래핀을 폴리아닐린(polyaniline) 전도성 고분자로 코팅하였다.Step 2: The graphene obtained in the step 1 was coated with a polyaniline conductive polymer.

단계 3c : 상기 단계 2가 수행된 그래핀을 m-크레졸(m-cresol) 유기용매로 세척한 후 120 ℃에서 10 분 동안 열처리하여 그래핀 기반 열전소재를 제조하였다.Step 3c: The graphene obtained in step 2 was washed with m-cresol organic solvent and heat-treated at 120 ° C for 10 minutes to prepare a graphene-based thermoelectric material.

<< 비교예Comparative Example 6>  6> 그래핀Grapina 기반 열전소재 2 Based thermoelectric material 2

단계 a : 상용화된 그라파이트를 화학적 방법으로 박리하여 그래핀 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 그래핀 필름을 형성하였다. 이후 상기 그래핀을 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산 용액에 30 분 동안 침지시켜 산 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켰다.Step a: The commercially available graphite was peeled off chemically to prepare a graphene solution, and a graphene film was formed through a vacuum filter. Thereafter, the graphene was immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3 for 30 minutes, acid-treated, washed with distilled water, and dried in a nitrogen atmosphere for 1 hour.

단계 b : 상기 단계 a가 수행된 그래핀을 폴리아닐린(polyaniline) 전도성 고분자로 코팅하였다.Step b: The graphene obtained in step a was coated with a polyaniline conductive polymer.

단계 3c : 상기 단계 2가 수행된 그래핀을 m-크레졸(m-cresol) 유기용매로 세척한 후 120 ℃에서 10 분 동안 열처리하여 그래핀 기반 열전소재를 제조하였다.Step 3c: The graphene obtained in step 2 was washed with m-cresol organic solvent and heat-treated at 120 ° C for 10 minutes to prepare a graphene-based thermoelectric material.

<< 비교예Comparative Example 7> 탄소나노튜브 기반 열전소재 1 7> Carbon nanotube based thermoelectric material 1

단계 1 : 상용화된 탄소나노튜브를 디메틸포름아미드(DMF) 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 탄소나노튜브 필름을 형성하였다. 이후 상기 탄소나노튜브를 2 mM 농도의 금 이온을 포함하는 용액에 10 분 동안 침지시켜 금 도핑 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켰다.Step 1: Commercialized carbon nanotubes were dispersed in a dimethylformamide (DMF) solvent to prepare a carbon nanotube solution, and a carbon nanotube film was formed through a vacuum filter. Then, the carbon nanotubes were immersed in a solution containing gold ions at a concentration of 2 mM for 10 minutes to perform gold doping treatment, followed by washing with distilled water and drying in a nitrogen atmosphere for 1 hour.

단계 2 :상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브를 폴리아닐린(polyaniline) 전도성 고분자로 코팅하였다.Step 2: Carbon nanotubes carrying out the step 1 were coated with a polyaniline conductive polymer.

단계 3c : 상기 단계 2가 수행된 탄소나노튜브를 m-크레졸(m-cresol) 유기용매로 세척한 후 120 ℃에서 10 분 동안 열처리하여 탄소나노튜브 기반 열전소재를 제조하였다.Step 3c: Carbon nanotubes based on step 2 were washed with an m-cresol organic solvent and then heat-treated at 120 ° C for 10 minutes to prepare a thermoelectric material based on carbon nanotubes.

<< 비교예Comparative Example 8> 탄소나노튜브 기반 열전소재 2  8> Carbon nanotube based thermoelectric material 2

단계 a : 상용화된 탄소나노튜브를 디메틸포름아미드(DMF) 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 탄소나노튜브 필름을 형성하였다. 이후 상기 탄소나노튜브를 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산 용액에 30 분 동안 침지시켜 산 처리를 수행한 뒤, 증류수를 이용하여 세척하고 질소 분위기에서 1 시간 동안 건조시켰다.Step a: The commercialized carbon nanotubes were dispersed in a dimethylformamide (DMF) solvent to prepare a carbon nanotube solution, and a carbon nanotube film was formed through a vacuum filter. Thereafter, the carbon nanotubes were immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3 for 30 minutes, acid-treated, washed with distilled water, and dried in a nitrogen atmosphere for 1 hour.

단계 b : 상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브를 폴리아닐린(polyaniline) 전도성 고분자로 코팅하였다.Step b: The carbon nanotubes obtained in the step 1 were coated with a polyaniline conductive polymer.

단계 3c : 상기 단계 2가 수행된 탄소나노튜브를 m-크레졸(m-cresol) 유기용매로 세척한 후 120 ℃에서 10 분 동안 열처리하여 탄소나노튜브 기반 열전소재를 제조하였다.Step 3c: Carbon nanotubes based on step 2 were washed with an m-cresol organic solvent and then heat-treated at 120 ° C for 10 minutes to prepare a thermoelectric material based on carbon nanotubes.

<< 비교예Comparative Example 9> 탄소나노튜브 섬유 소재 9> Carbon nanotube fiber material

직접 방사법(direct spinning)으로 제조된 다공성 탄소나노튜브 섬유를 필름 형태로 구비하였다.Porous carbon nanotube fibers prepared by direct spinning were provided in a film form.

<< 비교예Comparative Example 10>  10> 그래핀Grapina 소재 Material

상용화된 그라파이트를 화학적 방법으로 박리하여 그래핀 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 그래핀 필름을 형성하였다.The commercialized graphite was peeled by a chemical method to prepare a graphene solution, and a graphene film was formed through a vacuum filter.

<< 비교예Comparative Example 11> 탄소나노튜브 소재 11> Carbon nanotube material

상용화된 탄소나노튜브를 디메틸포름아미드(DMF) 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 용액을 제조하고, 진공 여과기를 통해 탄소나노튜브 필름을 형성하였다.Commercial carbon nanotubes were dispersed in a dimethylformamide (DMF) solvent to prepare a carbon nanotube solution, and a carbon nanotube film was formed through a vacuum filter.

<< 실험예Experimental Example 1> 금속 도핑 처리 또는 산 처리된 탄소 소재 비교 분석 1> Comparative analysis of carbon doped or acid-treated carbon materials

본 발명에 따른 열전소재 제조방법의 단계 1 또는 단계 a에서, 금속 도핑 처리 또는 산 처리에 따른 전기전도도 향상을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 실시예 9, 비교예 1 내지 비교예 4 및 비교예 9 내지 비교예 11을 통해 제조된 탄소 소재들의 전기전도도를 4-point probe 방법을 통해 측정하였고, scanning laser heating analyzer(Ulvac-Riko, Inc., Laser PIT)를 사용하여 열전도도를 측정하였고, 상기 탄소 소재로 열전소자를 제조(도 1에 도시한 바와 같이, 탄소 소재를 일정한 폭과 넓이로 패탄화한 후, 상기 탄소 소재의 상부에 실버 페이스트를 도포하여 전극을 적층한 열전소자)하여 제백계수를 측정하였고, 측정된 전기전도도 및 제백계수로부터 열전성능을 평가하였으며, 이를 표 1에 나타내었다.In order to confirm the improvement of the electrical conductivity according to the metal doping treatment or the acid treatment in the step 1 or the step a of the method for producing a thermoelectric material according to the present invention, the above Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4, The electrical conductivities of the carbon materials prepared in Examples 9 to 11 were measured by the 4-point probe method and the thermal conductivity was measured using a scanning laser heating analyzer (Ulvac-Riko, Inc., Laser PIT) As shown in FIG. 1, a carbon material is patterned to have a predetermined width and area, and a silver paste is applied on the carbon material to form a thermoelectric element. The thermoelectric performance was evaluated from the measured electrical conductivity and the whiteness factor, and it is shown in Table 1.

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 9에서 제조된 탄소나노튜브 섬유의 제벡계수는 기존 열전소재로 사용되는 탄소소재인 비교예 10 및 비교예 11에서 제조된 그래핀과 탄소나노튜브에 비해 약 10배정도 높은 값을 나타내며, 우수한 전기전도도 및 열전성능을 나타낸 것을 확인하였다.As shown in Table 1, the Seebeck coefficient of the carbon nanotube fibers prepared in Comparative Example 9 was about 10 It shows high value of double and shows excellent electrical conductivity and thermoelectric performance.

또한, 실시예 1 내지 실시예 9에서 제조된 탄소나노튜브 섬유는 비교예 1에 비해 전기전도도는 대략 5배, 그리고 열전성능은 대략 2배 향상되었다. 이는 비교예 10 및 비교예 11에서 제조된 그래핀, 탄소나노튜브와, 이를 금속 도핑 처리 또는 산 처리한 비교예 1 내지 비교예 4의 결과와 비교하였을 때, 탄소나노튜브 섬유는 금속 도핑 처리 및 산 처리를 통해 100배 이상의 매우 우수한 열전성능의 향상을 나타낼 수 있는 것을 확인하였다. 따라서 다공성 탄소나노튜브 섬유 자체의 우수성뿐만 아니라, 본 발명에 따른 금속 도핑 처리 또는 산 처리가 탄소나노튜브 섬유의 전기전도도 및 열전성능의 향상에 큰 영향을 준 것을 확인하였다.In addition, the carbon nanotube fibers prepared in Examples 1 to 9 had an electric conductivity of about 5 times and a thermoelectric performance of about two times that of Comparative Example 1. [ Compared with the results of the graphene and carbon nanotubes prepared in Comparative Example 10 and Comparative Example 11 and the results of Comparative Examples 1 to 4 in which the metal doping treatment or the acid treatment was applied to the carbon nanotube fibers, It is confirmed that the acid treatment can exhibit a very excellent thermoelectric performance improvement of 100 times or more. Therefore, it was confirmed that not only the superiority of the porous carbon nanotube fibers themselves, but also the metal doping treatment or the acid treatment according to the present invention greatly influenced the improvement of the electrical conductivity and the thermoelectric performance of the carbon nanotube fibers.

즉, 실시예 2와 같이 금 도핑 처리를 위한 금 이온을 포함하는 용액의 금 이온 농도가 2 mM일 때 5134 S/cm의 전기전도도와 3548 μW/mK2의 열전성능 값을 나타내는 것을 확인하였고, 실시예 9와 같이 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산으로 처리하였을 때 5120 S/cm의 전기전도도와 3322 μW/mK2의 열전성능 값을 나타내는 것을 확인하였다.That is, as in Example 2, it was confirmed that the electroconductivity of 5134 S / cm and the thermoelectric performance of 3548 μW / mK 2 when the gold ion concentration of the solution containing gold ions for gold doping treatment was 2 mM, As shown in Example 9, when the acid was mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3, the electrical conductivity of 5120 S / cm and the thermal conductivity of 3322 μW / mK 2 were confirmed.

원 소재Raw material 단계 1 또는 단계 aStep 1 or step a 전기
전도도
(S/cm)
Electricity
conductivity
(S / cm)
제벡
계수
(μV/K)
Sebek
Coefficient
(μV / K)
열전성능
(μW/mK2)
Thermoelectric performance
(μW / mK 2 )
열전도도
(W/mK)
Thermal conductivity
(W / mK)
열전성능
지수(ZT)
Thermoelectric performance
Index (ZT)
비교예 9Comparative Example 9 CNT fiberCNT fiber -- 10901090 117.72117.72 15101510 5.685.68 0.0790.079 비교예 10Comparative Example 10 graphenegraphene -- 701701 10.0310.03 7.057.05 0.920.92 0.00230.0023 비교예 11Comparative Example 11 CNTCNT -- 831831 15.1215.12 19.0019.00 0.820.82 0.00690.0069 실시예 1Example 1 CNT fiberCNT fiber 금 도핑
(1 mM)
Gold doping
(1 mM)
35003500 95.4195.41 31863186 7.077.07 0.1350.135
실시예 2Example 2 CNT fiberCNT fiber 금 도핑
(2 mM)
Gold doping
(2 mM)
51345134 83.1483.14 35483548 7.097.09 0.1500.150
실시예 3Example 3 CNT fiberCNT fiber 금 도핑
(5 mM)
Gold doping
(5 mM)
52705270 78.878.8 32723272 7.307.30 0.1340.134
실시예 4Example 4 CNT fiberCNT fiber 금 도핑
(10 mM)
Gold doping
(10 mM)
55565556 69.469.4 26752675 7.127.12 0.1120.112
실시예 5Example 5 CNT fiberCNT fiber 은 도핑
(2 mM)
Doping
(2 mM)
53245324 86.8986.89 31473147 7.137.13 0.1320.132
실시예 6Example 6 CNT fiberCNT fiber 팔라듐 도핑
(2 mM)
Palladium doping
(2 mM)
53465346 87.5687.56 32153215 7.207.20 0.1330.133
실시예 7Example 7 CNT fiberCNT fiber 황산(95%)Sulfuric acid (95%) 49044904 79.3279.32 30853085 7.57.5 0.1230.123 실시예 8Example 8 CNT fiberCNT fiber 질산(60%)Nitric acid (60%) 50305030 80.4680.46 32563256 7.617.61 0.1280.128 실시예 9Example 9 CNT fiberCNT fiber 혼합산*Mixed acid * 51205120 80.5680.56 33223322 7.657.65 0.1300.130 비교예 1Comparative Example 1 graphenegraphene 금 도핑
(2 mM)
Gold doping
(2 mM)
912912 9.119.11 7.577.57 0.910.91 0.00240.0024
비교예 2Comparative Example 2 CNTCNT 금 도핑
(2 mM)
Gold doping
(2 mM)
10721072 14.4214.42 22.2922.29 0.860.86 0.00770.0077
비교예 3Comparative Example 3 graphenegraphene 혼합산*Mixed acid * 908908 9.159.15 7.447.44 0.950.95 0.00240.0024 비교예 4Comparative Example 4 CNTCNT 혼합산*Mixed acid * 10211021 14.5614.56 21.6421.64 0.850.85 0.00760.0076

(혼합산* : 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산)(Mixed acid *: acid mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3)

<< 실험예Experimental Example 2> 최종 처리된 열전소재 비교 분석  2> Comparative analysis of thermoelectric materials

본 발명에 따른 열전소재의 열전 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 11 내지 실시예 17, 비교예 5 내지 비교예 8을 통해 제조된 열전소재들의 전기전도도를 4-point probe 방법을 통해 측정하였고, scanning laser heating analyzer(Ulvac-Riko, Inc., Laser PIT)를 사용하여 열전도도를 측정하였고, 상기 탄소 소재로 열전소자를 제조(도 1에 도시한 바와 같이, 탄소 소재를 일정한 폭과 넓이로 패탄화한 후, 상기 탄소 소재의 상부에 실버 페이스트를 도포하여 전극을 적층한 열전소자)하여 제백계수를 측정하였고, 측정된 전기전도도 및 제백계수로부터 열전성능을 평가하였으며, 이를 표 3에 나타내었다.In order to confirm the thermoelectric characteristics of the thermoelectric material according to the present invention, the electrical conductivities of the thermoelectric materials prepared through Examples 11 to 17 and Comparative Examples 5 to 8 were measured by a 4-point probe method, Thermal conductivity was measured using a scanning laser heating analyzer (Ulvac-Riko, Inc., Laser PIT), and a thermoelectric device was fabricated from the carbon material (as shown in FIG. 1, After the carbonization, a silver paste was applied on top of the carbon material, and a thermoelectric element was formed by laminating electrodes. The whiteness coefficient was measured, and the thermoelectric performance was evaluated from the measured electric conductivity and the whiteness coefficient.

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 10 내지 실시예 12에서 제조된 열전소재는 본 발명에 따른 열전소재 제조방법의 단계 1만 수행된 탄소나노튜브 섬유인 실시예 2에 비해 전도성 고분자 층에 의한 energy filtering 및 포논 산란 효과로 인하여 실시예 2보다 제벡계수가 증가하였으며, 전기전도도는 소폭 감소하고, 열전도도는 최대 4 W/mK 정도 감소되었다. 2 mM 농도의 금 이온을 포함하는 용액으로 금 도핑 처리되고, 폴리아닐린이 코팅된 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재인 실시예 11의 성능지수(ZT)는 실시예 중 높은 수치인 0.209를 나타낸 것을 확인하였다.As shown in Table 3, the thermoelectric materials prepared in Examples 10 to 12 had higher energy than the carbon nanotube fibers of Example 2, which was performed only in Step 1 of the thermoelectric material manufacturing method of the present invention, As a result of the filtering and phonon scattering effects, the Seebeck coefficient was increased, the electrical conductivity was slightly reduced, and the thermal conductivity was reduced by 4 W / mK max. It was confirmed that the figure of merit (ZT) of Example 11, which is gold doped with a solution containing gold ions at a concentration of 2 mM and which is a polyaniline-coated carbon nanotube fiber-based thermoelectric material, has a high value of 0.209 .

실시예 15 내지 실시예 17에서 제조된 열전소재는 본 발명에 따른 열전소재 제조방법의 단계 a만 수행된 탄소나노튜브 섬유인 실시예 9에 비해 전도성 고분자 층에 의한 energy filtering 효과로 인해 제벡계수가 증가하였으나, 전기전도도는 감소되었다. 이는 전도성 고분자의 코팅 처리에 의해 탄소나노튜브 섬유와 섬유 사이의 전하이동이 제한되었기 때문으로 판단된다. 반면 열전도도는 탄소나노튜브 섬유 표면에 고분자 코팅으로 인한 포논 산란(phonon scattering)효과에 의해, 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산으로 처리되고 폴리아닐린 고분자가 코팅된 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재인 실시예 16은 실시예 9에서 제조한 탄소나노튜브 섬유보다 대략 3 W/mK 감소하여, 오히려 열전성능지수(ZT)가 0.05 증가한 것을 확인하였다.The thermoelectric material prepared in Examples 15 to 17 has a higher shear coefficient due to the energy filtering effect of the conductive polymer layer than the carbon nanotube fiber of Example 9 which was carried out only in the step a of the thermoelectric material manufacturing method according to the present invention But the electrical conductivity decreased. This is because the charge transfer between the carbon nanotube fiber and the fiber was limited by the coating process of the conductive polymer. On the other hand, the thermal conductivity of the carbon nanotubes is controlled by the effect of phonon scattering due to the polymer coating on the surface of the carbon nanotube fibers, and then treated with an acid mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3 and the polyaniline polymer- It was confirmed that the thermoelectric material of Example 16 had a thermoelectric performance index (ZT) of about 0.05 instead of about 3 W / mK lower than that of the carbon nanotube fiber prepared in Example 9.

실시예 11 내지 실시예 17과 비교예 5 내지 비교예 8에 의해 제조된 열전소재의 열전특성을 비교하였을 때, 탄소나노튜브 섬유의 사용 시 기존 상용화된 그래핀 및 탄소나노튜브를 사용하였을 때보다 매우 우수한 열전 특성의 향상을 보여주며, 높은 열전성능지수를 나타내는 것을 확인하였다.When the thermoelectric properties of the thermoelectric materials prepared in Examples 11 to 17 and Comparative Examples 5 to 8 were compared, it was found that when the carbon nanotube fibers were used, the graphene and carbon nanotubes It shows a very good thermoelectric property improvement and shows a high thermoelectric performance index.

또한, 본 발명에 따른 열전소재는 적절한 농도의 산 처리 또는 도핑 처리 및 전도성 고분자 코팅을 통해, 원 소재인 탄소나노튜브 섬유보다 열전특성이 현저히 향상된 효과가 있는 것을 확인하였다.In addition, the thermoelectric material according to the present invention has an effect of significantly improving the thermoelectric property of the carbon nanotube fiber than the carbon nanotube fiber of the original material through the acid treatment, the doping treatment and the conductive polymer coating with appropriate concentration.

원 소재Raw material 단계 1 또는 단계 aStep 1 or step a 단계 2 또는 단계 bStep 2 or step b 단계 3cStep 3c 실시예 10Example 10 CNT fiberCNT fiber 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) P3HTP3HT ODCBODCB 실시예 11Example 11 CNT fiberCNT fiber 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) PANiPANI m-cresolm-cresol 실시예 12Example 12 CNT fiberCNT fiber 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) PEDOTPEDOT methanolmethanol 실시예 13Example 13 CNT fiberCNT fiber 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) FeCl3 도핑된 P3HTFeCl 3 doped P3HT ODCBODCB 실시예 14Example 14 CNT fiberCNT fiber 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) CSA 도핑된 PANiCSA doped PANi m-cresolm-cresol 실시예 15Example 15 CNT fiberCNT fiber 혼합산*Mixed acid * P3HTP3HT ODCBODCB 실시예 16Example 16 CNT fiberCNT fiber 혼합산*Mixed acid * PANiPANI m-cresolm-cresol 실시예 17Example 17 CNT fiberCNT fiber 혼합산*Mixed acid * PEDOTPEDOT methanolmethanol 비교예 5Comparative Example 5 graphenegraphene 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) PANiPANI m-cresolm-cresol 비교예 6Comparative Example 6 graphenegraphene 혼합산*Mixed acid * PANiPANI m-cresolm-cresol 비교예 7Comparative Example 7 CNTCNT 금 도핑(2 mM)Gold doping (2 mM) PANiPANI m-cresolm-cresol 비교예 8Comparative Example 8 CNTCNT 혼합산*Mixed acid * PANiPANI m-cresolm-cresol

(혼합산* : 황산 및 질산을 7 : 3의 체적비로 혼합한 산)(Mixed acid *: acid mixed with sulfuric acid and nitric acid at a volume ratio of 7: 3)

전기 전도도
(S/cm)
Electrical conductivity
(S / cm)
제벡계수
(μV/K)
Seebeck coefficient
(μV / K)
열전성능
(μW/mK2)
Thermoelectric performance
(μW / mK 2 )
열전도도
(W/mK)
Thermal conductivity
(W / mK)
열전성능지수(ZT)Thermoelectric performance index (ZT)
실시예 10Example 10 11001100 139.74139.74 21472147 3.953.95 0.1630.163 실시예 11Example 11 11061106 150.86150.86 24542454 3.613.61 0.2090.209 실시예 12Example 12 13001300 135.23135.23 23772377 4.014.01 0.1770.177 실시예 13Example 13 13721372 7575 771771 5.125.12 0.0450.045 실시예 14Example 14 17601760 118118 24502450 6.426.42 0.1140.114 실시예 15Example 15 10051005 138.74138.74 19341934 3.823.82 0.1510.151 실시예 16Example 16 10091009 148.86148.86 22352235 3.93.9 0.1710.171 실시예 17Example 17 10111011 138.23138.23 19311931 4.014.01 0.1440.144 비교예 5Comparative Example 5 829829 15.9215.92 21.0121.01 0.80.8 0.00780.0078 비교예 6Comparative Example 6 750750 12.0212.02 10.8410.84 0.860.86 0.00380.0038 비교예 7Comparative Example 7 834834 16.1216.12 21.6721.67 0.790.79 0.00820.0082 비교예 8Comparative Example 8 763763 12.3212.32 11.5811.58 0.840.84 0.00410.0041

본 발명은 상술한 실시 형태에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments but is intended to be limited by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.

Claims (10)

금속 도핑 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및
상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재.
Metal-doped carbon nanotube fibers; And
And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers.
산 처리된 탄소나노튜브 섬유; 및
상기 탄소나노튜브 섬유에 코팅된 전도성 고분자;를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재.
Acid treated carbon nanotube fibers; And
And a conductive polymer coated on the carbon nanotube fibers.
제1항에 있어서,
상기 금속 도핑 처리는 금, 은, 팔라듐, 백금, 니켈 및 크롬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재.
The method according to claim 1,
Wherein the metal doping treatment is performed using at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, palladium, platinum, nickel, and chromium.
제1항에 있어서,
상기 금속 도핑 처리는 금속 이온을 포함하는 용액에 상기 탄소나노튜브 섬유를 침지(dipping)시켜 수행되고, 상기 금속 이온을 포함하는 용액의 금속 이온 농도는 0.5 mM 내지 20 mM인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재.
The method according to claim 1,
Wherein the metal doping treatment is performed by dipping the carbon nanotube fibers in a solution containing metal ions, and the metal ion concentration of the solution containing the metal ions is 0.5 mM to 20 mM. Tube fiber based thermoelectric material.
제2항에 있어서,
상기 산 처리는 황산, 질산, 염산, 초산, 아세트산 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 산을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재.
3. The method of claim 2,
Wherein the acid treatment is carried out using at least one acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, acetic acid, and combinations thereof.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(3-헥실티오펜)(P3HT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT):폴리(스티렌 설포네이트)(PSS)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재.
3. The method according to claim 1 or 2,
The conductive polymer may be selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polycarbazole, polythiophene, poly (3-hexylthiophene) (P3HT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene Wherein the thermoelectric material is at least one selected from the group consisting of poly (styrene sulfonate) (PEDOT) and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT): poly (styrene sulfonate) (PSS).
탄소나노튜브 섬유를 금속 도핑 처리하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 2);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법.
Metal doping the carbon nanotube fibers (step 1); And
And applying a conductive polymer to the carbon nanotubes on which step 1 is performed (step 2).
탄소나노튜브 섬유를 산 처리하는 단계(단계 a); 및
상기 단계 1이 수행된 탄소나노튜브에 전도성 고분자를 도포하는 단계(단계 b);를 포함하는 탄소나노튜브 기반 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법.
Acid treating the carbon nanotube fibers (step a); And
(B) applying a conductive polymer to the carbon nanotubes to which the step (1) has been performed (step b).
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 열전소재 제조방법은 상기 단계 2에서 제조된 열전소재를 세척하고 건조하는 단계(단계 3c);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 섬유 기반 열전소재 제조방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
The method of manufacturing a thermoelectric material according to claim 1, further comprising washing and drying the thermoelectric material prepared in the step 2 (step 3c).
제1항 또는 제2항의 열전소재를 포함하는 열전소자.

A thermoelectric device comprising the thermoelectric material of any one of claims 1 to 3.

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