KR20190012035A - 전동볼밀을 이용한 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법 - Google Patents

전동볼밀을 이용한 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법 Download PDF

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KR20190012035A
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최희규
이재현
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 카본나노튜브(CNT) 분말 및 구리(Cu) 분말을 포함하는 혼합 분말에 대해 50 내지 200 rpm의 회전속도로 12 시간 이상 전동 볼밀링(traditional ball mill)을 실시해 구리 분말 입자 표면에 카본나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 전동볼밀을 이용한 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법에 의하면, 특정 범위의 회전속도 및 공정 시간을 갖는 저속/장시간 전동 볼밀링 공정을 수행하여 카본나노튜브를 구리 입자 표면에 균일하게 코팅시킴으로써 고효율로 고품질의 카본나노튜브 코팅층을 포함하는 구리입자를 제조할 수 있으며, 또한, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 카본나노튜브가 코팅된 구리입자는 표면에 균일하게 코팅된 CNT 코팅층을 구비하고 기존에 이종 분말을 단순 혼합해 제조한 탄소나노튜브/구리 복합재료에 비해 재료의 절약, 경량화, 및 기능성의 향상을 동시에 꾀할 수 있다.

Description

전동볼밀을 이용한 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법{Method for preparing CNT-coated copper particle using traditional ball mill}
본 발명은 카본나노튜브/구리 복합재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 금속기반 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)복합재제조의 연구가 재료의 경량화 고기능화 등의 요구로 매우 다양해지고 있다. 탄소나노튜브는 잘 알려진 바와 같이, 물리적 특성이 경량성, 고강도, 유연성, 높은 전기 전도성, 높은 열전도, 내열성, 전자파 흡수, 화학 안정성 등의 다양한 장점이 있다. 그리고 구리는 전기 전도성 재료로 많이 사용하는 널리 알려진 재료이지만, 단면적이 줄어들면, 인장강도가 약해져 필요한 전류량도 약해지는 단점이 있다. 이에 비해 나노 크기의 얇은 다층으로 구성된 카본나노튜브는 구리보다 1,000 배의 전류를 통과 시킬 수 있다. 또한 일반적으로 단면적이 적은 구리분말은 전자가 이동할 때 산란되고 전기 저항이 높아져 빠르게 이동할 수 없다는 특징이 있다. 그러나 탄소나노튜브의 경우에는 전자가 산란하지 않고 빠르게 지나갈 수 있어 저항이 적어져, 구리분말과 카본나노튜브 분말의 복합재료는 다양한 산업에 이용하는데 있어 많은 장점이 있다.
하지만, 구리 입자의 표면에 탄소나노튜브가 코팅된 구조를 가지는 탄소나노튜브/구리 복합재료 및 그 제조방법에 대해서는 사실상 알려진 바가 없어 이에 대한 연구 및 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허 제10-2005-0037877호 (공개일 : 2005.04.25) 한국공개특허 제10-2010-0024230호 (공개일 : 2010.03.05) 한국공개특허 제10-2011-0027181호 (공개일 : 2011.03.16.)
본 발명은 구리 입자의 표면에 탄소나노튜브가 코팅된 구조를 가지는 탄소나노튜브/구리 복합재료의 제조방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 카본나노튜브(CNT) 분말 및 구리(Cu) 분말을 포함하는 혼합 분말에 대해 50 내지 200 rpm의 회전속도로 12 시간 이상 전동 볼밀링(traditional ball milling)을 실시해 구리 분말 입자 표면에 카본나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 50 내지 100 rpm의 회전속도로 12 내지 48 시간 동안 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 혼합 분말은 카본나노튜브 분말 및 구리 분말을 0.5 : 99.5 내지 5 : 95의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 구리 분말의 평균 입경은 1 내지 6 ㎛인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia) 또는 스테인리스스틸(stainless steel)로 이루어진 볼을 이용하여 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 직경 2 내지 10 mm인 볼을 이용하여 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 볼과 상기 혼합 분말의 중량비를 15 : 1 내지 5:1로 하여 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
또한, 0.1 내지 0.5의 볼 충진률(ball filling ratio)로 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서, 상기 제조방법에 따라 제조된 카본나노튜브가 코팅된 구리입자를 제공한다.
본 발명에 따른 전동볼밀을 이용한 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법에 의하면, 특정 범위의 회전속도 및 공정 시간을 갖는 저속/장시간 전동 볼밀링 공정을 수행하여 카본나노튜브를 구리 입자 표면에 균일하게 코팅시킴으로써 고효율로 고품질의 카본나노튜브 코팅층을 포함하는 구리입자를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 카본나노튜브가 코팅된 구리입자는 표면에 균일하게 코팅된 CNT 코팅층을 구비하고 기존에 이종 분말을 단순 혼합해 제조한 탄소나노튜브/구리 복합재료에 비해 재료의 절약, 경량화, 및 기능성의 향상을 동시에 꾀할 수 있다.
도 1은 전동 볼밀링 회전속도 및 볼 크기가 일정(50 rpm, 5 mm)한 경우에 있어서, 볼밀링 시간(12 내지 48 시간) 변화 및 볼 소재 변화((a)-알루미나, (b)-지르코니아, (c)-스테인리스스틸)에 따른 탄소나노튜브/구리 복합재료 입자의 형상 변화를 보여주는 SEM 사진이다.
도 2는 전동 볼밀링 회전속도 및 볼 크기가 일정(100 rpm, 5 mm)한 경우에 있어서, 볼밀링 시간(12 내지 48 시간) 변화 및 볼 소재 변화((a)-알루미나, (b)-지르코니아, (c)-스테인리스스틸)에 따른 탄소나노튜브/구리 복합재료 입자의 형상 변화를 보여주는 SEM 사진이다.
도 3은 전동 볼밀링 회전속도 및 볼 크기가 일정(300 rpm, 5 mm)한 경우에 있어서, 볼밀링 시간(12 내지 48 시간) 변화 및 볼 소재 변화((a)-알루미나, (b)-지르코니아, (c)-스테인리스스틸)에 따른 탄소나노튜브/구리 복합재료 입자의 형상 변화를 보여주는 SEM 사진이다.
도 4는 전동 볼밀링 회전속도 및 볼 크기가 일정(50 rpm, 5 mm)한 경우에 있어서, 볼밀링 시간(12 및 48 시간) 및 볼 소재((a)-알루미나, (b)-지르코니아, (c)-스테인리스스틸)를 달리해 제조한 탄소나노튜브/구리 복합재료 입자 표면을 촬영한 FESEM 사진이다.
도 5는 전동 볼밀링 회전속도 및 볼 크기가 일정(100 rpm, 5 mm)한 경우에 있어서, 볼밀링 시간(12 및 48 시간) 및 볼 소재((a)-알루미나, (b)-지르코니아, (c)-스테인리스스틸)를 달리해 제조한 탄소나노튜브/구리 복합재료 입자 표면을 촬영한 FESEM 사진이다.
도 6은 전동 볼밀링 회전속도 및 볼 크기가 일정(300 rpm, 5 mm)한 경우에 있어서, 볼밀링 시간(12 및 48 시간) 및 볼 소재((a)-알루미나, (b)-지르코니아, (c)-스테인리스스틸)를 달리해 제조한 탄소나노튜브/구리 복합재료 입자 표면을 촬영한 FESEM 사진이다.
도 7은 실제의 볼 거동을 카메라로 관찰한 결과와 시뮬레이션을 통한 볼의 움직임을 해석한 결과이다((a)-알루미나 볼, (b)-지르코니아 볼, (c)-스테인리스스틸 볼).
도 8은 각각의 회전수에 따른 볼 거동의 힘을 볼의 재질별로 나타낸 그래프이다((a)-50 rpm, (b)-100 rpm, (c)-300 rpm).
도 9는 각각의 회전수에 따른 평균 볼 운동에너지를 볼의 재질별로 나타낸 그래프이다((a)-50 rpm, (b)-100 rpm, (c)-300 rpm).
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 카본나노튜브/구리 복합재료의 제조방법은, 카본나노튜브(CNT) 분말 및 구리(Cu) 분말을 포함하는 혼합 분말에 대해 50 내지 200 rpm의 회전속도로 12 시간 이상 전동 볼밀링(traditional ball milling)을 실시해 구리 분말 입자 표면에 카본나노튜브를 코팅하는 단계를 실시해 카본나노튜브가 코팅된 구리입자를 제조하는 방법이다.
상기 카본나노튜브(carbon nanotube, CNT)는, 카본원자들이 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브 형태를 이루고 있는 물질로서 이방성이 매우 크고, 단일벽, 다중벽, 다발 등의 다양한 구조를 가진다. 상기 카본나노튜브는 나노미터 수준의 직경을 가지고, 우수한 기계적 특성, 전기적 선택성, 뛰어난 전계방출 특성, 고효율의 수소저장매체 특성 등을 나타내어, 금속의 물성향상에 기여할 수 있다.
또한, 상기 카본나노튜브는 단일벽, 다중벽, 다발 등의 형태를 갖는 카본나노튜브를 제한받지 않고 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 저밀도, 우수한 내부식성, 내마모성 및 휨 특성을 나타내는 다중벽 카본나노튜브를 사용할 수 있다.
상기 구리 분말은 입자크기에 제한받지 않고, 평균 입경이 균일한 다양한 입자크기를 갖는 구리 분말을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 평균입경이 1 내지 6 ㎛인 것을 사용할 수 있으며, 상기 평균입경의 구리 분말의 표면에 전동 볼밀링으로 카본나노튜브 코팅층을 형성시킴에 따라, 종래에 소결방법을 통해 제조한 카본나노튜브 및 구리의 복합재료 소결체가 갖는 결정립 보다 작은 복합재료 입자를 형성할 수 있어 결정립의 입자 크기 미세화를 달성하여 강도가 우수한 미세 구리 복합재료를 제조할 수 있다.
본 발명에서는 전동 볼밀링 공정을 통해 카본나노튜브 코팅층을 포함하는 구리 복합재료를 제조하기 위해서, 상기 카본나노튜브 분말 및 구리 분말은 0.5 : 99.5 내지 5 : 95의 중량비로 상기 전동볼밀 장치에 투입하여, 상기 카본나노튜브를 구리 분말에 복합화하여 복합재료를 제조할 수 있다.
상기 카본나노튜브 분말 및 구리 분말의 중량비가 0.5 : 99.5 미만일 경우, 카본나노튜브의 함량이 낮아 코팅층이 구리 분말 전체에 충분히 형성되지 못해 코팅층이 부분적으로만 형성되는 문제가 있고, 중량비가 5 : 95를 초과하는 경우, 카본나노튜브에 의한 물성증대가 더 이상 이루어지지 않아 상기 중량비의 범위로 전동 볼밀링으로 카본나노튜브 코팅층을 포함하는 구리 복합재료를 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 카본나노튜브 및 구리 분말을 1 : 99의 중량비로 전동 볼밀링을 통해 구리 복합재료를 제조할 수 있다.
상기 전동볼밀 장치는, 포트(pot)의 회전으로 볼을 움직이게 하여 입자를 분쇄하고 두 가지 이상의 입자를 복합화할 수 있는 장치로서, 입자의 표면에 다른 입자를 코팅하여 복합재료를 제조할 수 있으며, 카본나노튜브 분말 및 구리 분말을 복합화하여 카본나노튜브 코팅층이 표면에 코팅된 구리 복합재료를 제조할 수 있다.
따라서, 상기 전동볼밀 장치에 카본나노튜브 분말 및 구리 분말을 투입하고, 전동 볼밀링 공정을 수행하게 되면, 볼밀링 공정 중에 전동볼밀 장치의 포트 내에서 포트와 볼, 그리고 볼과 볼들이 카본나노튜브 분말 및 구리 분말과 함께 충돌하게 되고, 구리 입자 및 카본나노튜브 입자가 분쇄 및 소성변형되어 구리 분말입자의 표면에 카본나노튜브 입자가 복합화돼 카본나노튜브 코팅층이 구리 입자의 표면에 형성된다.
상기 볼은 2 내지 10 mm의 직경을 가질 수 있으며, 바람직하게는 평균 직경이 5 mm인 볼을 이용하여 전동 볼밀링 공정을 수행할 수 있고, 상기 볼의 이루는 소재로는 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia) 및 스테인리스스틸(stainless steel) 등을 대표적인 예로 들 수 있다.
상기 볼과 상기 혼합 분말의 중량비를 15 : 1 내지 5:1로 설정하여 전동 볼밀링 공정을 수행할 수 있으며, 바람직하게는 상기 볼과 상기 혼합 분말의 중량비를 10 : 1로 설정하여 전동 볼밀링 공정을 수행할 수 있다.
일례로, 상기 카본나노튜브 분말 및 구리 분말을 각각 0.04g 및 3.96g 혼합한 혼합분말 4g을 전동볼밀 장치에 투입하고, 무게가 40g인 볼을 투입하여 전동 볼밀링 공정을 수행할 수 있다.
또한, 0.1 내지 0.5의 볼 충진률(ball filling ratio)로 전동 볼밀링 공정을 수행하여 볼 간의 마찰 및 충돌을 조절하여 카본나노튜브 코팅층을 구리 입자의 표면에 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는 0.3의 볼 충진률로 전동 볼밀링 공정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 전동 볼밀링 공정은 50 내지 200 rpm의 회전속도로 12시간 이상 (보다 바람직하게는 12 내지 48 시간) 실시하는 것이 바람직한데, 상기 회전속도가 50 rpm 미만이거나, 200 rpm을 초과하는 회전속도로 전동 볼밀링 공정을 수행하면, 카본나노튜브의 코팅이 원활하지 않아 균일한 카본나노튜브 코팅층을 포함하는 구리 복합재료의 형성이 어렵다. 또한, 상기 회전속도로 12 시간 미만으로 전동 볼밀링 공정을 수행하는 경우, 균일한 카본나노튜브 코팅층의 형성이 어려우며, 48 시간 초과하여 전동 볼밀링 공정을 수행할 경우, 공정 시간 대비 코팅층의 형성 효율이 낮아진다. 바람직하게는 100 rpm의 교반속도로 12 시간 동안 교반 분쇄를 수행하여, 균일한 카본나노튜브 코팅층이 형성된 구리 복합재료를 제조할 수 있으며, 보다 바람직하게는 바람직하게는 100 rpm의 교반속도로 48시간 동안 교반 분쇄를 수행할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 전동볼밀을 이용한 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법에 의하면, 특정 범위의 회전속도 및 공정 시간을 갖는 저속/장시간 전동 볼밀링 공정을 수행하여 카본나노튜브를 구리 입자 표면에 균일하게 코팅시킴으로써 고효율로 고품질의 카본나노튜브 코팅층을 포함하는 구리입자를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 카본나노튜브가 코팅된 구리입자는 표면에 균일하게 코팅된 CNT 코팅층을 구비하고 기존에 이종 분말을 단순 혼합해 제조한 탄소나노튜브/구리 복합재료에 비해 재료의 절약, 경량화, 및 기능성의 향상을 동시에 꾀할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다. 단, 제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예>
분쇄실험장치로는 하지이엔지(HAJI Eng. Korea)에서 제작한 전동볼밀이 사용되었다. 전동볼밀의 포트 재료는 스테인리스스틸(stainless steel)를 사용하였다. 분쇄매체는 분쇄매체의 차이를 비교하기 위하여, 내마모성 알루미나, 지르코니아 그리고 스테인리스스틸 볼을 사용하였으며, 크기는 직경 5 mm의 볼을 사용하였다. 본 실시예에 사용된 시료로는 산업현장에서 고강도 경량 합금재료로 다양하게 사용되는 구리 분말((주)알드리치, 순도 99.9 %, 중위경 20 μm)을 사용하였다.
우선, 1 중량%의 CNT를 포함하는, 구리 분말과 CNT 분말의 혼합 분말의 준비하고, 상기 3가지 소재의 볼을 이용할 때 상기 혼합 분말의 전체 중량은 매체와 샘플의 비율, 즉, BPR(Ball Powder Ratio)을 10:1로 했다. 각 분쇄장비의 회전속도를 50, 100, 300 rpm으로 변화시켜 실험 하였다. 밀링시간은 12, 24, 48시간까지 변화하였다. 아래 표 1에 각각 매체의 종류에 따른 밀도와 함께 본 실시예의 실시 조건을 나타냈다.
Figure pat00001
그리고, 분쇄시뮬레이션을 행하기 위하여, 밀 용기 내에서 종류가 다른 볼 거동을 관찰하여 실제 회전속도에 따른 볼 거동을 동영상으로 촬영하였고, 최적의 시뮬레이션 조건을 통하여 DEM 시뮬레이션을 행하였다. 아래 표 2에 본 실험에 맞는 시뮬레이션의 조건을 보인다. 시뮬레이션 조건은 실제의 실험조건과 일치하게 하기 위하여 소프트웨어 내에서 구동할 수 있는 조건에서는 모든 것을 일치시켰고, 마찰계수의 결정은 기존의 문헌 자료(B. Bhushan, B. K. Gupta, Handbook of Tribology: Materials, Coatings, and Surface Treatments, McGraw-Hill, NY., U.S. (1991) 및 B. Bhushan, Mordern Tribology Handbook, vol.1 Principles of Tribology, CRC Press LLC, FR., U.S. (2000).)를 통해 확인할 수 있었다.
Figure pat00002
<실험예>
도 1 내지 도 3은 전동볼밀을 사용하여 다양한 실험조건에서 볼의 재질을 달리한 실험의 입자형상에 관한 SEM 결과를 보인다. 낮은 회전영역(50 rpm 및 100 rpm, 도 1 및 2)과 중간 회전영역(300 rpm, 도 3)에서의 실험결과를 따로 관찰하였고, 밀링시간은 본 실험의 궁극적인 목적인 복합재 제조를 위해서 장시간으로 실험하였다. 이는 복합재 제조를 위해서는 CNT를 첨가하여 구리분말과 복합재를 제조하게 되는데 복합재를 제조하는 경우 밀링시간이 짧을 경우 CNT가 복합재의 소재뿐만이 아니라, 분쇄조제로서의 역할을 하게 되어 입자형상의 변화가 응집체로서 만들어지는 과정 즉, 복합재 제조의 과정 중에 밀링이 분쇄의 역할이 강하게 작용하여 복합재 제조에 어려움을 겪게 되기 때문이다. 도 1 내지 도 3에 따르면 밀링시간이 증가함에 따라 괴상(massive type)의 입자형상을 가지는 분말이 판상(plate type)의 형태로 변화되는 것을 관찰할 수 있었고, 48 시간 동안 밀링을 수행한 경우에는 모든 실험조건에서 입자형상이 완벽한 판상으로 변화하는 것을 알 수 있었다. 또한 낮은 회전 영역대에서 높은 회전 영역대로 변화시킬수록 판상의 모습으로 변화하는 속도가 빨라짐을 알 수 있었다. 이는 궁극적으로 볼에서 샘플에 투입되는 에너지양이 많아짐에 따라, 샘플에서 일어나는 소성변형을 통해 입자형상이 변화되어 가는 것을 알 수 있다.
전동 볼밀링 공정을 통한 카본나노튜브 분말 및 구리 분말의 복합화 여부를 확인하기 위해서, 상기 실시예에서 제조된 입자의 표면을 장방출 주사전자현미경(FESEM)을 이용해 확인하였으며, 그 결과를 도 4 내지 도 6에 나타내었다.
도 4 내지 도 6을 참조하면 저속(50 rpm 및 100 rpm) 전동 볼밀링을 통해 얻어진 복합재료 입자 표면에는 다수의 CNT가 균일하게 분포된 것을 확인할 수 있는 반면(도 4 및 도 5 참조), 상대적으로 높은 속도(300 rpm)로 전동 볼밀링을 실시해 얻어진 복합재료 입자 표면에는 CNT 코팅이 제대로 이루어지지 않았음을 확인할 수 있다(도 6 참조).
도 7은 실제의 볼 거동을 카메라로 관찰한 결과와 시뮬레이션을 통한 볼의 움직임을 해석한 결과로서, 도 7에 의하면 시뮬레이션 결과와 실제의 결과는 매우 비슷하게 나타났고, 이는 후술할 볼이 샘플에 작용하는 힘과 에너지의 정량적 결과가 타당하다는 것을 눈으로 보여주는 결과이다. 또한 시뮬레이션을 하는 경우 다양한 실험조건을 적용해야 하는 상황에서, 매우 중요한 요소인 볼과 포트사이의 마찰계수 적용이 매우 정확하게 이루진 결과를 알 수 있어, 이 또한 시뮬레이션이 정확하게 이루어졌다는 것을 알 수 있다.
도 8은 각각의 회전수에 따른 볼 거동의 힘을 볼의 재질에 따라 나타내고 있다. 도 8에 따르면, 회전속도가 높아질수록 볼에 투입되는 힘이 증가하는 일반적인 결과를 확인할 수 있다. 다만, 힘의 분포로 나타내어, 정량적으로 비교하기가 어려운 측면이 있으나, 전반적인 경향을 알 수 있어, 볼에 투입되는 힘 따라서 입자들의 형상이 변화하는 것은 알 수 있었다. 뿐만 아니라, 볼 재질의 차이에 따른 정량적인 결과의 경향은 파악할 수 있었다.
도 9는 각각의 회전수에 있어서 볼의 재질에 따른 평균 볼 운동에너지를 나타내고 있다. 도 9에 따르면, 볼을 이루는 소재의 밀도가 높은 순서대로 즉, 스테인리스스틸, 지르코니아, 알루미나의 순으로 높은 평균 운동에너지를 나타내는 것을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 카본나노튜브(CNT) 분말 및 구리(Cu) 분말을 포함하는 혼합 분말에 대해 50 내지 200 rpm의 회전속도로 12 시간 이상 전동 볼밀링(traditional ball milling)을 실시해 구리 분말 입자 표면에 카본나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    50 내지 100 rpm의 회전속도로 12 내지 48 시간 동안 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 분말은 카본나노튜브 분말 및 구리 분말을 0.5 : 99.5 내지 5 : 95의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구리 분말의 평균 입경은 1 내지 6 ㎛인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia) 또는 스테인리스스틸(stainless steel)로 이루어진 볼을 이용하여 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    직경 2 내지 10 mm인 볼을 이용하여 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    볼과 상기 혼합 분말의 중량비를 15 : 1 내지 5:1로 하여 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    0.1 내지 0.5의 볼 충진률(ball filling ratio)로 전동 볼밀링을 수행하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브가 코팅된 구리입자 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 이용하여 제조된 카본나노튜브가 코팅된 구리입자.
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