KR20190035662A - Method for preparing boron nitride nanotubes by heat treating boron precursor manufactured by using an air-jet and apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing boron nitride nano-tubes (BNNT), and an apparatus thereof. The method comprises the steps of: nanosizing a first powder containing boron, thereby forming a second powder containing a boron precursor; mixing the second powder with a binder and forming a precursor disc; and growing BNNT on the precursor disc. According to the present invention, the method can produce the BNNT in large quantities and increase the yield by reducing the production time.

Description

공기 제트를 이용하여 제조된 붕소 전구체의 열처리를 통한 질화붕소나노튜브의 제조방법 및 장치 {Method for preparing boron nitride nanotubes by heat treating boron precursor manufactured by using an air-jet and apparatus thereof}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method and apparatus for producing boron nitride nanotubes by heat treatment of boron precursors produced using air jets,

본 발명의 실시예들은 질화붕소나노튜브의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for manufacturing boron nitride nanotubes.

질화붕소나노튜브(BNNT: Boron Nitride Nano-Tubes)는 일반적으로 알려져 있는 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano-Tubes)와 기계적 특성 및 열전도 특성이 유사하다. 그러나, CNT는 전기적으로 전도체와 반도체가 혼합되어 존재하고, 약 400℃ 이상에서 산화되어 열적 및 화학적 안정성이 낮은 특성을 가지고 있지만, BNNT는 대략 5 eV의 넓은 에너지 밴드갭(wide band gap)을 가져 전기적 절연성을 보이며, 공기 중에서도 약 800℃ 이상의 고온에서도 열적 안정성을 가지고 있는 특성이 있다. 또한 BNNT를 구성하고 있는 붕소는 열중성자 흡수능이 CNT를 구성하고 있는 탄소와 비교하여 약 20만 배나 높아 방사선 차폐재로도 유용한 물질이다.Boron nitride nanotubes (BNNTs) have similar mechanical and thermal properties to carbon nanotubes (CNTs), which are commonly known. However, CNTs are electrically mixed with conductors and semiconductors, and are oxidized at about 400 ° C or higher to have low thermal and chemical stability. However, BNNTs have a wide band gap of about 5 eV And has thermal stability even in a high temperature of about 800 ° C or higher in air. In addition, boron, which constitutes BNNT, has a thermal neutron absorption capacity of about 200,000 times higher than that of carbon constituting CNT, which is also useful as a radiation shielding material.

이러한 BNNT는 1,000℃ 이상의 고온에서 합성되는 등 공정의 어려움으로 인해 현재 대량생산 기술이 개발되지 않은 상태이다. 또한, BNNT 제조 시 불순물 및/또는 미반응 불순물로 인해 순도를 높이기 어려운 한계가 있고, 불순물 제거를 위한 고비용의 정제 단계가 요구되기도 한다.Such BNNTs have not been developed in mass production technology due to difficulties in synthesis such as synthesis at a high temperature of 1,000 ° C or higher. In addition, there is a limit in increasing purity due to impurities and / or unreacted impurities in the production of BNNT, and a high cost purification step for removing impurities is also required.

본 발명의 실시예들은 대량 생산이 가능하고 생산 시간을 줄여 수율이 높은 BNNT를 제조할 수 있는 제조방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a manufacturing method and apparatus for manufacturing BNNTs capable of mass production and reducing production time and yielding high yield.

또한, 본 발명의 실시예들은 고순도의 BNNT를 제조할 수 있는 제조방법 및 그 장치를 제공하고자 한다. In addition, embodiments of the present invention are intended to provide a manufacturing method and apparatus for manufacturing BNNT of high purity.

본 발명의 일 실시예는 붕소를 포함하는 제1 분말을 나노화하여 붕소 전구체를 포함하는 제2 분말을 형성하는 단계와, 상기 제2 분말에 바인더를 혼합하여 전구체 디스크를 성형하는 단계와, 상기 전구체 디스크에 질화붕소나노튜브를 성장시키는 단계를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조방법을 개시한다.One embodiment of the present invention is directed to a method of forming a precursor, comprising: nanopizing a first powder comprising boron to form a second powder comprising a boron precursor; mixing the second powder with a binder to form a precursor disk; A method for producing a boron nitride nanotube, comprising growing a boron nitride nanotube on a disk.

상기 제1 분말은 촉매를 더 포함할 수 있다.The first powder may further comprise a catalyst.

상기 제1 분말을 나노화하는 것은, 나노화 영역에 제1 공기를 제공하여 와류를 형성하는 단계와, 상기 나노화 영역에 상기 제1 분말을 제공하는 단계와, 상기 나노화 영역에서 상기 와류에 의해 상기 제2 분말을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of claim 1, wherein nanoparting the first powder comprises: providing a first air to a nanoparticle region to form a vortex; providing the first powder to the nanoparticle region; And forming a powder.

상기 나노화 영역과 연결되어 상기 제2 분말을 포함하는 제2 공기 중에 포함된 제2 분말을 포집하는 단계를 더 포함할 수 있다.And collecting the second powder contained in the second air including the second powder, the second powder being connected to the nanosized region.

상기 전구체 디스크에 질화붕소나노튜브를 성장시키는 단계는, 상기 전구체 디스크를 반응 챔버의 히팅 존에 위치시키는 단계와, 상기 히팅 존을 가열하는 단계와, 상기 히팅 존에 반응 가스를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.The step of growing the precursor disk on the precursor disk comprises: positioning the precursor disk in a heating zone of the reaction chamber; heating the heating zone; and providing a reaction gas to the heating zone can do.

로드가 복수의 전구체 디스크를 관통하도록 하는 단계와, 상기 로드를 상기 히팅 존에 위치하는 단계를 더 포함할 수 있다.Allowing the rod to pass through the plurality of precursor discs, and placing the rod in the heating zone.

또 다른 일 실시예는, 내부에 제1 분말을 나노화하여 제2 분말을 형성하는 나노화 영역을 갖고, 상기 나노화 영역으로 제1 분말이 유입되는 제1 입구와, 상기 나노화 영역으로 제1 공기가 유입되는 제2 입구와, 상기 나노화 영역으로부터 상기 제2 분말을 포함하는 제2 공기가 빠져 나가는 출구를 포함하는 용기와, 상기 제2 입구와 연결되어 상기 제1 공기를 상기 나노화 영역으로 유입시키는 제1 공기 주입부와, 상기 출구와 연결되고, 상기 제2 공기를 통과시켜 제2 분말이 포집되도록 구비된 멤브레인을 포함하는 포집부를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치를 개시한다.Another embodiment provides a nanostructure comprising: a first inlet having a nanodization region for nanodizing a first powder therein to form a second powder, the first inlet for introducing the first powder into the nanodization region; A first inlet for receiving the first air from the nanofiltration zone and a second inlet for receiving the first air from the nanofiltration zone and an outlet through which the second air containing the second powder exits from the nanofiltration zone; And an air collecting part including an air injecting part and a membrane connected to the outlet and configured to collect the second powder by passing the second air.

상기 제2 분말에 바인더를 혼합하여 성형된 전구체 디스크를 수용하고, 적어도 히팅 존을 포함하는 반응 챔버와, 상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드 와, 적어도 상기 히팅 존의 온도를 조절하도록 구비된 온도 조절부와, 상기 반응 챔버와 연결되고, 상기 반응 챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공 처리부와, 상기 반응 챔버 내에 위치하고, 적어도 상기 반응 챔버의 히팅 존에 반응 가스를 제공하도록 구비된 가스 공급관과, 상기 가스 공급관과 연결되고 상기 가스 공급관으로 상기 반응 가스를 제공하는 반응 가스 공급부를 포함할 수 있다.A reaction chamber containing at least a heating zone, a rod provided to penetrate the precursor disk, and a temperature controller adapted to control at least the temperature of the heating zone A vacuum processing unit connected to the reaction chamber and controlling a degree of vacuum inside the reaction chamber; a gas supply pipe disposed in the reaction chamber and provided to at least a reaction zone of the reaction chamber; And a reactive gas supply unit connected to the gas supply line and supplying the reactive gas to the gas supply line.

상기 전구체 디스크를 수용하고, 상기 반응 챔버 내에 수용되는 카세트를 더 포함할 수 있다.And a cassette accommodating the precursor disc and received in the reaction chamber.

상기 카세트는, 서로 대향된 한 쌍의 서포트와, 상기 서포트들 사이에 위치하고, 상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드를 포함할 수 있다.The cassette may include a pair of supports opposite to each other and a rod positioned between the supports and configured to pass through the precursor disc.

또 다른 일 실시예는, 붕소 전구체를 포함하는 분말에 바인더를 혼합하여 성형된 전구체 디스크를 수용하고, 적어도 히팅 존을 포함하는 반응 챔버와, 상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드와, 상기 반응 챔버와 연결되고, 상기 반응 챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공 처리부와, 상기 반응 챔버 내에 위치하고, 적어도 상기 반응 챔버의 히팅 존에 반응 가스를 제공하도록 구비된 가스 공급관과, 상기 가스 공급관과 연결되고 상기 가스 공급관으로 상기 반응 가스를 제공하는 반응 가스 공급부를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치를 개시한다.Another embodiment includes a reaction chamber containing at least a heating zone, containing a precursor disk formed by mixing a binder with a powder comprising a boron precursor, a rod provided to penetrate the precursor disk, A gas supply pipe connected to the gas supply pipe and connected to the gas supply pipe, the gas supply pipe being connected to the gas supply pipe and controlling the degree of vacuum in the reaction chamber; And a reaction gas supply unit for supplying the reaction gas to the supply pipe.

상기 전구체 디스크를 수용하고, 상기 반응 챔버 내에 수용되는 카세트를 더 포함할 수 있다.And a cassette accommodating the precursor disc and received in the reaction chamber.

상기 카세트는, 서로 대향된 한 쌍의 서포트와, 상기 서포트들 사이에 위치하고, 상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드를 포함할 수 있다. The cassette may include a pair of supports opposite to each other and a rod positioned between the supports and configured to pass through the precursor disc.

본 실시예에 관한 질화붕소나노튜브의 제조방법 및 장치는, 대량 생산이 가능하고 생산 시간을 줄여 수율이 높게 할 수 있다. 또한 고순도의 BNN를 제조할 수 있다.The method and apparatus for producing a boron nitride nanotube according to the present embodiment can be mass-produced, and the production time can be reduced to increase the yield. In addition, high purity BNN can be produced.

도 1은 일 실시예에 관한 질화붕소나노튜브의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 다른 일 실시예에 따른 제1 분말 나노화 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 또 다른 일 실시예에 따른 포집부를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 4는 또 다른 일 실시예에 따른 열처리 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 5는 또 다른 일 실시예에 따라 전구체 디스크가 로드에 장착된 상태를 도시한 부분 측단면도이다.
도 6은 로드의 또 다른 일 실시예를 도시한 부분 측단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 전구체 디스크의 서로 다른 실시예들을 도시한 평면도이다.
도 8은 또 다른 일 실시예에 따른 열처리 장치의 일부를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 9는 카세트의 일 실시예를 도시한 측단면도이다.
도 10은 또 다른 일 실시예에 따른 열처리 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 11a는 나노화한 붕소나노분말의 형상을 나타내는 SEM 사진이고, 도 11b그 붕소나노분말의 EDS 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 전구체 디스크의 열처리 반응 후, 디스크 평면의 저해상도 SEM 사진이다.
도 13은 전구체 디스크의 열처리 반응 후, 디스크 단면에 대한 저해상도 SEM 사진이다.
도 14는 전구체 디스크의 열처리 반응 후, 디스크 단면에 대한 고해상도 SEM 사진이다.
도 15는 전구체 디스크를 열처리 반응시켜 제조된 BNNT의 TEM 사진이다.
도 16a 및 도 16b는 제조된 BNNT의 SEM 사진과 EDS 분석 결과를 나타내는 그래프이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart schematically showing a method for producing a boron nitride nanotube according to an embodiment. FIG.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a first powder nanofiber apparatus according to another embodiment.
3 is a side cross-sectional view schematically showing a collecting portion according to another embodiment.
4 is a side cross-sectional view schematically showing a heat treatment apparatus according to another embodiment.
5 is a partial side cross-sectional view showing a state in which a precursor disk is mounted on a rod according to another embodiment.
6 is a partial side cross-sectional view showing another embodiment of the rod.
7A and 7B are plan views illustrating different embodiments of a precursor disk.
8 is a side cross-sectional view schematically showing a part of a heat treatment apparatus according to another embodiment.
9 is a side sectional view showing an embodiment of a cassette.
10 is a side cross-sectional view schematically showing a heat treatment apparatus according to another embodiment.
11A is a SEM photograph showing the shape of the nano-sized boron nano powder and FIG. 11B is a graph showing the results of the EDS analysis of the boron nano powder.
12 is a low-resolution SEM photograph of the disk plane after the heat treatment of the precursor disk.
13 is a low-resolution SEM photograph of the disk section after the heat treatment of the precursor disk.
14 is a high-resolution SEM photograph of the disk section after the heat treatment of the precursor disk.
15 is a TEM photograph of a BNNT produced by a heat treatment reaction of a precursor disk.
16A and 16B are graphs showing SEM photographs and EDS analysis results of the BNNTs produced.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout the drawings, and a duplicate description thereof will be omitted .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, the terms first, second, and the like are used for the purpose of distinguishing one element from another element, not the limitative meaning.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In the following examples, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as inclusive or possessive are intended to mean that a feature, or element, described in the specification is present, and does not preclude the possibility that one or more other features or elements may be added.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다. In the following embodiments, the x-axis, the y-axis, and the z-axis are not limited to three axes on the orthogonal coordinate system, and can be interpreted in a broad sense including the three axes. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. If certain embodiments are otherwise feasible, the particular process sequence may be performed differently from the sequence described. For example, two processes that are described in succession may be performed substantially concurrently, and may be performed in the reverse order of the order described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 질화붕소나노튜브의 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.FIG. 1 is a flowchart schematically showing a method for producing a boron nitride nanotube according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 실시예의 질화붕소나노튜브의 제조방법은, 제1 분말을 나노화하는 단계(S1), 전구체 디스크를 성형하는 단계(S2) 및 BNNT를 성장시키는 단계(S3)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the method for producing a boron nitride nanotube of the present embodiment may include a step (S1) of nanoizing a first powder, a step (S2) of forming a precursor disk and a step (S3) of growing a BNNT have.

제1 분말을 나노화하는 단계(S1)는, 제1 분말을 나노화하여 붕소 전구체를 포함하는 제2 분말을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step (S1) of nanosizing the first powder may comprise nanosizing the first powder to form a second powder comprising the boron precursor.

상기 제1 분말은 붕소를 포함하는 것일 수 있다. 상기 붕소는 분말 상일 수 있다. 상기 붕소 분말은 평균입도가 작을수록 제조되는 BNNT의 품질이 좋아질 수 있다. 상기 붕소 분말은 0.01 내지 0.5 ㎛의 입도를 가질 수 있다.The first powder may comprise boron. The boron may be in powder form. The smaller the average particle size of the boron powder, the better the quality of the BNNT to be produced. The boron powder may have a particle size of 0.01 to 0.5 mu m.

상기 붕소는 결정성 및/또는 비정질 붕소일 수 있다. The boron may be crystalline and / or amorphous boron.

결정성 붕소는 그 경도가 높기 때문에, 나노화 단계, 구체적으로 공기의 와류를 이용한 나노화 공정 시에 용기로부터 생성되는 촉매 금속입자 파편의 나노화에 기여할 뿐 아니라, 동시에 나노 크기의 붕소가 촉매 금속나노입자 표면에 코팅 또는 임베딩되어 효율이 좋은 시드 전구체 나노입자를 얻을 수 있다. 다만, 결정성 붕소를 사용하는 경우에는 나노화하는 데 시간이 오래 걸릴 수 있고, 이로 인해 BNNT 제조 공정 전체 시간이 오래 걸리도록 하여 생산성이 저감될 수 있다. 또한, 결정성 붕소를 사용할 경우, 촉매 금속나노입자가 필요 이상으로 생성될 수 있으며, 이는 최종적으로 제조되는 BNNT의 불순물로 작용하여 불순물 함량의 증대를 초래하고, 결국 BNNT의 순도를 저하시키는 원인이 된다. 나아가, 상기 불순물을 줄이기 위한 추가적인 정밀한 정제공정이 요구되어, 제조 단가를 높이는 문제를 초래할 수 있다.Since crystalline boron has a high hardness, it not only contributes to the nanoization of the catalyst metal particle fragments produced from the vessel during the nanoization step, specifically, the nanoization process using air swirling, and at the same time, To obtain seed precursor nanoparticles having high efficiency. However, in the case of using crystalline boron, it may take a long time to nanoize, so that it takes a long time to complete the BNNT manufacturing process and productivity can be reduced. In addition, when crystalline boron is used, catalytic metal nanoparticles can be produced more than necessary, which acts as an impurity of the finally produced BNNT, resulting in an increase in the impurity content, which in turn leads to a decrease in the purity of the BNNT do. Further, an additional precise purification process for reducing the impurities is required, which may lead to a problem of increasing the manufacturing cost.

이로 인해, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 붕소는 결정성 붕소보다는 비정질 붕소를 사용할 수 있다. 비정질 붕소를 사용하는 경우에는 짧은 시간의 나노화 공정에 의해서도 붕소 나노분말을 얻을 수 있다. 나아가, 고수율로 BNNT를 생성할 수 있다.Therefore, according to the embodiment of the present invention, the boron can use amorphous boron rather than crystalline boron. In the case of using amorphous boron, the boron nano powder can be obtained even by a short time nano-forming process. Further, BNNT can be produced in high yield.

한편, 상기 제1 분말은 촉매를 더 포함할 수 있는 데, 상기 촉매는 분말 상으로 제공될 수 있다. 상기 촉매는 비정질 붕소를 더욱 효과적이다. 이는 비정질 붕소를 사용하는 경우, 공기 제트 및/또는 그 와류에 의한 나노화 과정에서 결정질 붕소를 사용하는 경우와 다르게 촉매 금속나노입자가 생성되지 않고, 매우 짧은 시간에 많은 양의 붕소 나노입자를 제조할 수 있기 때문이다. 이러한 촉매는 제1 분말의 나노화 공정 중에 붕소 입자와 혼재되어 전구체 나노입자를 형성하며, 이 전구체 나노입자는 BNNT 제조 시 시드로서의 역할을 수행하여 질소와 반응함으로써, 질화붕소(BN)의 합성에 기여할 수 있다. 상기 촉매입자는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, Fe, Mg, Ni,Cr, Co, Zr, Mo, W, 및/또는 Ti 등을 들 수 있다.On the other hand, the first powder may further include a catalyst, which may be provided in powder form. The catalyst is more effective than amorphous boron. This is because, in the case of using amorphous boron, catalyst metal nanoparticles are not produced differently from the case of using crystalline boron in the air jet and / or the vortexing of nanoparticles, and a large amount of boron nanoparticles are produced in a very short time It is because. These catalysts are mixed with the boron particles during the nano-forming process of the first powder to form precursor nanoparticles. These precursor nanoparticles serve as a seed in the production of BNNT and react with nitrogen to contribute to the synthesis of boron nitride (BN) . The catalyst particles are not particularly limited and include, for example, Fe, Mg, Ni, Cr, Co, Zr, Mo, W, and / or Ti.

상기 촉매 분말은 상기 붕소 분말 100중량부에 대하여 5 내지 20중량부의 함량으로 포함하는 것이 바람직하다. 5중량부 미만이면 BNNT 제조에 필요한 충분한 촉매 입자를 얻을 수 없으며, 20중량부를 초과하면 공기의 와류에 의한 나노화 공정에서 붕소-촉매 입자의 복합화에 효율적이지 못하고, 오히려 생성된 BNNT의 불순물로 작용하기 때문이다. 상기 범위 내의 함량으로 촉매 분말을 포함하여 나노화를 수행하는 경우에 적절한 형태의 붕소-촉매 나노입자가 생성될 수 있다.The catalyst powder is preferably contained in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the boron powder. If the amount is less than 5 parts by weight, sufficient catalyst particles necessary for the production of BNNT can not be obtained. If the amount exceeds 20 parts by weight, the boron-catalyst particles can not be efficiently mixed in the nano-forming process due to air swirling, Because. A suitable form of boron-catalyzed nanoparticles may be produced when carrying out the nanoparticles containing catalyst powder in the above range.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 분말을 나노화하는 것은, 나노화 영역에 제1 공기를 제공하는 단계와, 상기 나노화 영역에 상기 제1 분말을 제공하는 단계와, 상기 나노화 영역에서 상기 제1 공기에 의해 상기 제2 분말을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, nanopatting the first powder comprises providing a first air in the nanoparticle region, providing the first powder in the nanoparticle region, The second powder may be formed by the method of the present invention.

도 2는 이러한 실시예를 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 분말 나노화 장치(1)를 개략적으로 도시한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view schematically showing a first powder nanoenhancing device 1 according to an embodiment of the present invention capable of implementing this embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 분말 나노화 장치(1)는, 용기(12)와, 제1 공기 주입부(14)와, 포집부(13)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the first powder nano forming apparatus 1 according to one embodiment may include a container 12, a first air injection unit 14, and a collecting unit 13.

상기 용기(12)는, 나노화 영역(11), 제1 입구(121), 제2 입구(122), 및 출구(123)를 포함할 수 있다. The vessel 12 may include a nanowire region 11, a first inlet 121, a second inlet 122, and an outlet 123.

상기 나노화 영역(11)은 용기(12)의 내측에 위치하는 것으로, 제1 분말을 나노화하여 제2 분말을 형성하는 영역이 될 수 있다. 이러한 나노화 영역(11)은 도 2에서 볼 수 있듯이 원형을 이루도록 구비될 수 있고, 이에 따라 제2 입구(122)로부터 유입된 제1 공기가 나노화 영역(11) 내에서 와류를 형성하도록 구비될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 나노화 영역(11)은 상기 와류를 보다 복잡하게 형성할 수 있도록 하는 구조물을 더 포함할 수 있다.The nanotization region 11 is located inside the container 12 and may be a region where the first powder is nanoized to form a second powder. 2, the first air introduced from the second inlet 122 may be provided so as to form a vortex in the nanodization region 11, have. Although not shown in the drawing, the nanowire region 11 may further include a structure for making the vortex more complex.

상기 제1 입구(121)는 용기(12)의 측면에 위치하며, 상기 나노화 영역(11)과 연통된다. 상기 제1 입구(121)를 통해 제1 분말(101)이 나노화 영역(11)으로 투입된다. 상기 제1 입구(121)는 나노화 영역(11)에서의 제1 공기 흐름에 따라 제1 분말(101)이 제공될 수 있도록 제1 공기의 흐름 방향에 대하여 예각을 이루도록 경사진 방향으로 형성될 수 있다.The first inlet 121 is located on the side of the container 12 and communicates with the nanodization area 11. [ The first powder 101 is injected into the nanodization region 11 through the first inlet 121. The first inlet 121 may be formed in an inclined direction so as to form an acute angle with respect to the flow direction of the first air so that the first powder 101 may be provided along the first air flow in the nanodization region 11. [ have.

상기 제2 입구(122)는 용기(12)의 측면에 위치하며, 상기 나노화 영역(11)과 연통된다. 상기 제2 입구(122)를 통해 제1 공기가 나노화 영역(11)으로 유입될 수 있다. 상기 제2 입구(122)는 나노화 영역(11)에서 제1 공기가 회전류가 될 수 있도록 용기(12)의 법선 방향에 경사진 방향으로 설치될 수 있다.The second inlet (122) is located on the side of the vessel (12) and communicates with the nanodization area (11). The first air can be introduced into the nanodization region 11 through the second inlet 122. The second inlet 122 may be installed in a direction oblique to the normal direction of the vessel 12 so that the first air may be a current in the nanodization region 11. [

상기 제2 입구(122)는 제1 공기 주입부(14)와 연결될 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 제1 공기 주입부(14)는 압축 공기 저장 탱크 및 공기 펌프를 포함할 수 있으며, 이에 따라 압축된 고속의 공기 제트인 제1 공기를 나노화 영역(11)으로 제공할 수 있다.The second inlet 122 may be connected to the first air injection unit 14. Although not shown in the drawing, the first air injection unit 14 may include a compressed air storage tank and an air pump, thereby providing a first air, which is a compressed high-speed air jet, to the nanodization area 11 .

상기 출구(123)는 상기 용기(12)의 상단에 위치할 수 있는 데, 상기 나노화 영역(11)과 연통된다. 상기 출구(123)를 통해 상기 나노화 영역으로부터 제2 공기가 빠져나올 수 있다. 상기 제2 공기는 나노화 영역(11)에서, 제1 공기와 제2 분말이 혼재된 상태의 공기를 말한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 출구(123)에는 별도의 게이트가 더 포함될 수 있으며, 나노화가 종료된 이후 게이트를 열어 제2 공기를 포집부(13)로 보낼 수 있다.The outlet 123 may be located at the top of the vessel 12 and is in communication with the nanodization area 11. And the second air may escape from the nanodization region through the outlet 123. The second air refers to air in a state where the first air and the second powder are mixed in the nano-sized region (11). Although not shown in the drawing, a separate gate may be further included in the outlet 123, and after the nanoization is completed, the gate may be opened to send the second air to the collecting part 13.

일 실시예에 따르면, 이처럼 나노화 영역(11)에서 고속으로 회전하는 제1 공기에 의해 제1 분말이 나노화될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 제1 분말은 붕소 분말과 촉매 분말이 혼합된 상태일 수 있는 데, 상기 나노화 영역(11)에서의 나노화에 따라 붕소 분말이 최적량의 촉매 분말과 임베딩되어, 후술하는 BNNT 합성과 성장에 최적의 조건 및/또는 입자 사이즈를 제공할 수 있다. According to one embodiment, the first powder can be nanoized by the first air that rotates at high speed in the nanowire region 11 as described above. As described above, the first powder may be a mixture of the boron powder and the catalyst powder. Depending on the nanoization in the nanoization region 11, the boron powder may be embedded with an optimal amount of the catalyst powder to form a BNNT synthesis And / or particle size optimal for growth.

더욱 구체적인 일 실시예에 따르면, 상기 제1 분말을 나노화하는 것은, 상기 나노화 영역과 연결되어 상기 제2 공기 중에 포함된 제2 분말을 포집하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to a more specific embodiment, the step of nanogenizing the first powder may further include the step of collecting the second powder contained in the second air in association with the nanosized region.

도 3은 이러한 실시예를 구현할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 포집부(13)를 개략적으로 도시한 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view schematically showing a collecting part 13 according to an embodiment of the present invention in which this embodiment can be implemented.

상기 포집부(13)는 제1 포집부(131) 및 제2 포집부(132)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 포집부(131)는 복수 개 구비될 수 있는 데, 그 개수는 여러 공정 조건, 예컨대 공기 압력과 붕소량 등에 따라 선택적으로 조절할 수 있다.The collecting unit 13 may include a first collecting unit 131 and a second collecting unit 132. According to one embodiment, a plurality of the first collecting units 131 may be provided, and the number of the collecting units 131 may be selectively controlled according to various process conditions such as the air pressure and the amount of boron.

상기 제1 포집부(131)는, 상기 제2공기를 통과시키도록 구비된 제1 멤브레인(1314)을 포함할 수 있고, 상기 제2 포집부(132)는, 상기 제1 멤브레인(1314)을 통과한 제2 공기를 통과시키면서 제2 분말(102)이 포집되도록 구비된 제2 멤브레인(1324)을 포함할 수 있다.The first trapping part 131 may include a first membrane 1314 configured to allow the second air to pass therethrough and the second trapping part 132 may include the first membrane 1314 And a second membrane 1324 configured to collect the second powder 102 while passing the second air passed therethrough.

구체적으로, 상기 제1 포집부(131)는, 제1 포집용기(1315) 내에 위치한 제1 브라켓(1311), 상기 제1 브라켓(1311)과 연통된 제1 파이프(1312), 상기 제1 브라켓(1311)과 연결된 제1 멤브레인(1314), 상기 제1 브라켓(1311)과 결합된 제1 수용부(1313)를 포함할 수 있다.Specifically, the first collecting part 131 includes a first bracket 1311 disposed in the first collecting container 1315, a first pipe 1312 communicating with the first bracket 1311, A first membrane 1314 connected to the first bracket 1311, and a first accommodating portion 1313 coupled to the first bracket 1311.

상기 제1 브라켓(1311)은, 도 3에 도시된 바와 같이 상하 방향의 파이프 상으로 구비될 수 있는 데, 적어도 일 측에 제1 파이프(1312)와 연결될 수 있다. As shown in FIG. 3, the first bracket 1311 may be provided as a pipe in the vertical direction, and may be connected to the first pipe 1312 at least on one side.

상기 제1 파이프(1312)는, 전술한 출구(123)와 연결되어 제2 공기(103)를 전달받는다.The first pipe 1312 is connected to the outlet 123 to receive the second air 103.

상기 제1 멤브레인(1314)는 제1 브라켓(1311)의 일단, 예컨대 상단에 결합되며, 그 내부로 제2 공기(103)가 통과되면서 제2 분말이 걸러질 수 있도록 구비될 수 있다. 상기 제1 멤브레인(1314)의 공기 통과용 기공 사이즈, 밀도 등은 원하는 붕소 입자 사이즈 등에 의해 결정될 수 있다.The first membrane 1314 may be coupled to one end of the first bracket 1311, for example, the upper end of the first bracket 1311, and the second air may be passed through the first membrane 1314 to filter the second powder. The pore size, density, and the like for air passage of the first membrane 1314 can be determined by the desired boron particle size and the like.

제1 수용부(1313)는 제1 브라켓(1311)의 타단, 예컨대 하단에 결합되며, 제1 멤브레인(1314)에서 걸러진 분말이 수용되도록 구비될 수 있다. 상기 제1 수용부(1313)와 제1 브라켓(1311)의 사이에는 도면에 도시하지는 않았지만, 필터 및/또는 메쉬 등이 더 설치될 수 있어, 제1 수용부(1313)에 수용된 분말이 다시 제1 멤브레인(1314)으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.The first accommodating portion 1313 is coupled to the other end of the first bracket 1311, for example, the lower end thereof, and may be provided to receive the powder filtered by the first membrane 1314. A filter and / or a mesh may be additionally provided between the first accommodating portion 1313 and the first bracket 1311 so that the powder accommodated in the first accommodating portion 1313 may be re- 1 membrane 1314 from flowing.

이에 따라 출구(123)로부터 토출된 제2 공기(103)가 제1 파이프(1312)를 거쳐 제1 멤브레인(1314)으로 흐르며, 제1 멤브레인(1314)에서 걸러진 분말(104)은 제1 수용부(1313)에 수용된다. 제1 멤브레인(1314)을 통과한 제2 공기는 제1 포집용기(1315) 내에 수용된다.The second air 103 discharged from the outlet 123 flows to the first membrane 1314 through the first pipe 1312 and the powder 104 filtered by the first membrane 1314 flows into the first receiving portion (1313). The second air having passed through the first membrane 1314 is received in the first collecting container 1315.

이러한 제1 포집부(131)가 복수 개 연결됨에 따라, 인접한 제1 포집부(131)의 제1 파이프가 상류측의 제1 포집부(131)의 제1 포집용기(1315)에 연통됨으로써, 제2 공기는 순차로 분말이 걸러지게 된다. 따라서 상류에 위치한 제1 수용부(1313)에 수용된 분말(104)일수록 입도가 큰 분말일 수 있으며, 제2 분말은 하류로 갈수록 순차로 걸러지게 된다.A plurality of the first collecting units 131 are connected to each other so that the first pipe of the adjacent first collecting unit 131 communicates with the first collecting container 1315 of the first collecting unit 131 on the upstream side, The second air is sequestered by the powder. Accordingly, the powders 104 housed in the first accommodating portion 1313 located upstream may be powders having a larger particle size, and the second powders are sequentially filtered as they go downstream.

상기 포집부(13)의 최하류에는 제2 포집부(132)가 위치할 수 있다.The second collecting part 132 may be located at the downstream of the collecting part 13.

상기 제2 포집부(132)는, 제2 브라켓(1321), 상기 제2 브라켓(1321)과 연통된 제2 파이프(1322), 상기 제2 브라켓(1321)과 연결된 제2 멤브레인(1324), 상기 제2 브라켓(1321)과 결합된 제2 수용부(1323)를 포함할 수 있다.The second collecting part 132 includes a second bracket 1321, a second pipe 1322 communicating with the second bracket 1321, a second membrane 1324 connected to the second bracket 1321, And a second receiving portion 1323 coupled with the second bracket 1321. [

상기 제2 브라켓(1321)은, 도 3에 도시된 바와 같이 상하 방향의 파이프 상으로 구비될 수 있는 데, 적어도 일 측에 제2 파이프(1322)와 연결될 수 있다. As shown in FIG. 3, the second bracket 1321 may be provided as a vertically extending pipe, and may be connected to the second pipe 1322 at least on one side.

상기 제2 파이프(1322)는, 인접한 제1 포집부(131)로부터 제2 공기(103)를 전달받는다.The second pipe (1322) receives the second air (103) from the adjacent first collecting part (131).

상기 제2 멤브레인(1324)는 제2 브라켓(1321)의 일단, 예컨대 상단에 결합되며, 그 내부로 제2 공기가 통과되면서 제2 분말이 걸러질 수 있도록 구비될 수 있다. 상기 제2 멤브레인(1324)의 공기 통과용 기공 사이즈, 기공도 등은 원하는 붕소 입자 사이즈 등에 의해 결정될 수 있다.The second membrane 1324 is coupled to one end of the second bracket 1321, for example, the upper end of the second bracket 1321, and the second air may pass through the second membrane 1324 so that the second powder may be filtered. The pore size, porosity, etc. for air passage of the second membrane 1324 may be determined by the desired boron particle size and the like.

제2 수용부(1323)는 제2 브라켓(1321)의 타단, 예컨대 하단에 결합되며, 제2 멤브레인(1324)에서 걸러진 제2 분말(102)이 수용되도록 구비될 수 있다. 상기 제2 수용부(1323)와 제2 브라켓(1321)의 사이에는 도면에 도시하지는 않았지만, 필터 및/또는 메쉬 등이 더 설치될 수 있어, 제2 수용부(1323)에 수용된 분말이 다시 제2 멤브레인(1324)으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.The second receiving portion 1323 may be coupled to the other end of the second bracket 1321, for example, the lower end thereof, and may receive the second powder 102 filtered by the second membrane 1324. A filter and / or a mesh may be further provided between the second accommodating portion 1323 and the second bracket 1321 so that the powder accommodated in the second accommodating portion 1323 may be re- 2 membrane 1324. In this way,

도 3에서 상기 제2 포집부(132)는 포집 용기가 없는 것으로 도시되었는 데, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 일 실시예에 따르면 제2 브라켓(1321), 제2 멤브레인(1324) 및 제2 수용부(1323)가 별도의 포집 용기에 수용될 수 있고, 포집 용기에 수용되는 공기는 별도의 토출 장치에 의해 배출될 수 있다.3, the second collecting part 132 is shown as having no collecting container. However, the present invention is not limited thereto, and according to another embodiment, the second bracket 1321, the second membrane 1324, And the second accommodating portion 1323 can be accommodated in a separate collecting container, and the air contained in the collecting container can be discharged by a separate discharging device.

이처럼 제1 포집부(131) 및 제2 포집부(132)를 순차로 거치면서 제2 공기 내의 제2 분말은 걸러지게 되고, 최종적으로 위치한 제2 수용부(1323)에는 가장 작은 입도의 제2 분말(102)이 위치할 수 있다.The second powder in the second air is filtered while the first collecting part 131 and the second collecting part 132 are sequentially passed through the second receiving part 1323, Powder 102 may be located.

이러한 제1 멤브레인(1314) 및/또는 제2 멤브레인(1324)은 교체 가능하도록 구비되며, 원하는 입도의 제2 분말을 얻기 위하여 적절한 기공 사이즈와 기공도를 갖는 멤브레인들로 교체하여 사용 가능하다.The first membrane 1314 and / or the second membrane 1324 are replaceable and may be replaced with membranes having appropriate pore size and porosity to obtain a second powder of desired particle size.

한편, 상기 제2 분말은, 나노화 공정 중에 나노화되지 못하고 및/또는 포집 공정 중에 걸러지지 못한 입도가 큰 촉매 입자들을 포함할 수 있다. On the other hand, the second powder may include catalyst particles that are not nanoized during the nanoization process and / or are not filtered during the collection process.

이러한 큰 입도의 촉매 입자는 최종 얻어지는 BNNT 불순물로 작용하여 순도를 저하시킬 수 있는바, 직경이 1000㎚를 초과하는 입자들은 제거되는 것이 바람직하며, 이러한 큰 입도의 촉매 입자를 제거하는 정제공정을 포함할 수 있다.The catalyst particles having such a large particle size act as impurities of the BNNT finally obtained and can lower the purity. It is preferable that the particles having a diameter exceeding 1000 nm are removed, and a purification process for removing catalyst particles having such a large particle size is included can do.

상기 정제공정은 공기 제트 및/또는 그 와류에 의해 형성된 나노 분말을 용매에 분산시키고, 분산액 중 입도가 큰 촉매 분말을 자석을 이용하여 분리할 수 있으며, 분산액의 상등액을 수집-건조함으로써 입도가 큰 촉매 입자가 제거된 고순도의 붕소 기반의 나노 전구체 분말을 얻을 수 있다.In the purification process, the nano powder formed by the air jet and / or the vortex thereof is dispersed in a solvent, and the catalyst powder having a large particle size in the dispersion liquid can be separated using a magnet. By collecting and drying the supernatant of the dispersion, A high purity boron-based nano-precursor powder from which catalyst particles have been removed can be obtained.

한편, 정제 공정은 상기 자석을 이용하는 방법 이외에, 원심력에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 원심분리기를 이용하여 500-2000rpm의 에너지로 입 자가 큰 촉매 분말을 제거할 수 있다.On the other hand, the purification process can be performed by a centrifugal force other than the method using the magnet. For example, centrifugal separator may be used to remove large catalyst powder at an energy of 500-2000 rpm.

상기와 같은 정제방법은 저비용으로 수행할 수 있는 것으로서, 공정 비용 증대를 초래하지 않는다. 이때 상기 용매는 특별히 한정하지 않으나, BNNT를 제조함에 있어서 불순물로 작용하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 정제 공정 후에 용이하게 제거될 수 있는 것이 적합하며, 바람직하게는 에탄올, 물 등을 들 수 있다. 이 중에서 상등액의 건조 효율성 등을 고려하여 에탄올을 사용하는 것이 보다 바람직하다.The purification method as described above can be performed at a low cost, and does not lead to an increase in the process cost. At this time, the solvent is not particularly limited, but it is preferable that the solvent does not act as an impurity in the production of BNNT. Therefore, it is preferable that the compound can be easily removed after the purification process, and preferable examples thereof include ethanol, water and the like. Among them, it is more preferable to use ethanol in consideration of the drying efficiency of the supernatant.

상기와 같이 포집된 제2 분말은 전구체 디스크로 성형될 수 있다(S2). 이렇게 제2 분말을 전구체 디스크로 제작하여 반응 공정으로 투입함으로써, 반응 수율을 높이고 대량 생산을 도모할 수 있다.The second powder collected as described above may be molded into a precursor disk (S2). Thus, by preparing the second powder as a precursor disk and injecting it into the reaction process, the reaction yield can be increased and mass production can be achieved.

이를 위해, BNNT 제조 시 불순물로 작용하지 않는 바인더를 전구체 분말인 제2 분말과 혼합하여 적절한 온도에서 가열 및/또는 가압함으로써 전구체 디스크를 형성할 수 있다.To this end, precursor discs can be formed by mixing a binder that does not act as an impurity during the manufacture of BNNTs with a second powder, which is a precursor powder, and heating and / or pressurizing at a suitable temperature.

본 발명의 일 구현예의 방법에 따라 전구체 디스크를 제조할 수 있으며, 얻어진 전구체 디스크를 열처리함으로써 BNNT를 제조할 수 있다. 따라서, 상기 전구체 디스크는 반응 챔버 내에서의 온도 및 압력 하에서 형태를 유지할 수 있는 정도면 충분한 것으로서, 높은 결합력이나 형태의 안정성을 요구하지 않는다.A precursor disk may be prepared according to one embodiment of the present invention, and the resulting precursor disk may be heat treated to produce BNNT. Thus, the precursor disk is sufficient to be able to maintain its shape under the temperature and pressure in the reaction chamber, and does not require high bonding strength or form stability.

상기 바인더로는 설탕(sucrose), 당밀, 조청, 폴리프로필렌카보네이트(PPC), 폴리비닐알콜(PVA) 또는 폴리비닐부티랄(PVB)과 같은 비닐계, 및 에틸셀룰로스(EC)와 같은 셀룰로스계 등을 사용할 수 있다. 이들 바인더는 전구체 분말인 제2 분말을 소성하여 질화 반응시키는 고온의 열처리 단계에서 모두 승화하여 기상으로 제거되므로, BNNT에 잔류하여 불순물로 작용하지 않는다.Examples of the binder include a vinyl type such as sucrose, molasses, corn starch, polypropylene carbonate (PPC), polyvinyl alcohol (PVA) or polyvinyl butyral (PVB), and a cellulose system such as ethyl cellulose Can be used. These binders sublimate and are removed in the gas phase in the high-temperature heat treatment step in which the second powder as the precursor powder is calcined and nitrided, so that the binder remains in the BNNT and does not act as an impurity.

상기 바인더는 전구체 분말 100중량부에 대하여 5 내지 50중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 바인더 함량이 5중량부 미만인 경우에는 디스크로 성형하는 것이 용이하지 않을 수 있으며, 또 성형된 전구체 디스크의 형상을 유지하기가 어려울 수 있다. 한편, 바인더 분말의 함량이 50중량부를 초과하는 경우에는 바인더 성분이 승화되어 제거된 후에 필름에 기공이 형성되는데, 지나치게 많은 기공으로 인해 전구체 디스크의 건전성을 저하시킬 우려가 있다.The binder may be used in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the precursor powder. If the binder content is less than 5 parts by weight, it may not be easy to mold into a disc and it may be difficult to maintain the shape of the formed precursor disc. On the other hand, when the content of the binder powder is more than 50 parts by weight, pores are formed in the film after the binder component is sublimated and removed. However, there is a fear that the integrity of the precursor disk may be deteriorated due to excessive pores.

상기 전구체 디스크는 이형 필름과 같이 제거 가능한 필름 상에 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 금형 내에 이형 필름을 삽입하고, 상기 이형 필름 상에 전구체 분말 및 바인더 분말의 혼합분말을 골고루 펼친 후 가압 성형함으로써 소정 형상의 전구체 디스크를 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 이형 필름을 제거한 후에 상기 전구체 디스크를 열처리 반응 챔버에 배치할 수 있다.The precursor disc can be formed on a removable film such as a release film. For example, a precursor disk having a predetermined shape can be manufactured by inserting a release film into the mold, uniformly spreading the mixed powder of the precursor powder and the binder powder on the release film, and then performing pressure molding. Preferably, after removing the release film, the precursor disk may be placed in the heat treatment reaction chamber.

이때, 상기 바인더는 분말 상으로 사용할 수 있음은 물론, 액상으로 사용할 수도 있다.At this time, the binder may be used in powder form or in liquid form.

상기 바인더로서 적합하게 사용할 수 있는 것으로 예시된 성분 중에서 분말상으로 사용할 수 있는 바인더로는, 상온에서 고상을 갖는 것이라면 본 발명에서 적절히 사용할 수 있으며, 예를 들어, 설탕(sucrose), 당밀, 폴리프로필렌카보네이트(PPC), 폴리비닐알콜(PVA) 또는 폴리비닐부티랄(PVB)과 같은 비닐계, 및 에틸셀룰로스(EC)와 같은 셀룰로스계 등을 들 수 있고, 에폭시와 같은 수지류도 사용될 수 있다.Of the components exemplified as being suitable for use as the binder, the binder usable in powder form can be suitably used in the present invention as long as it has a solid phase at room temperature. Examples thereof include sucrose, molasses, polypropylene carbonate (PPC), polyvinyl alcohol (PVA) or polyvinyl butyral (PVB), and cellulose based materials such as ethyl cellulose (EC).

상기 바인더를 분말상으로 사용하는 경우에는, 상기 전구체 디스크를 성형함에 있어서 상기 전구체 분말과 바인더 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하고, 상기 혼합 분말을 골고루 펼친 후 적절한 온도에서 가압함으로써 전구체 디스크를 제조한다. 구체적으로, 상기 혼합 분말을 일정 형상의 디스크로 제조할 수 있는 금형 안에 골고루 펼친 후 소정 온도의 핫프레스로 가압함으로써 바인더 분말의 점성이 증가되고, 이에 의해 전구체 분말의 상호 접착을 유도함으로써 전구체 디스크를 제조할 수 있다.When the binder is used in powder form, the precursor disk is prepared by mixing the precursor powder and the binder powder to prepare a mixed powder, uniformly spreading the mixed powder, and pressing the precursor powder at an appropriate temperature. Specifically, the mixed powder is uniformly spread in a mold that can be formed into a disk having a predetermined shape and then pressed by a hot press at a predetermined temperature to increase the viscosity of the binder powder, thereby inducing mutual adhesion of the precursor powder, Can be manufactured.

이때 상기 핫프레스 시의 온도는 50-150℃ 범위인 것이 바람직하다. 50℃ 미만인 경우에는 바인더 분말의 점성에 의한 접착성을 확보할 수 없으며, 150℃를 초과하는 경우에는 바인더 분말이 용융 또는 승화되어 필름을 이형 또는 성형하는데 용이하지 않다.At this time, the temperature during the hot pressing is preferably in the range of 50-150 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C, the adhesion of the binder powder by the viscosity can not be ensured. If it exceeds 150 ° C, the binder powder is not melted or sublimated and it is not easy to mold or form the film.

상기 바인더가 액상인 경우에는 전구체 분말을 액상의 바인더에 혼합한 후 이형필름 상에 골고루 펼친 후 적당한 온도로 가열하면서 가압 후 건조함으로써 간단하게 디스크 형태로 성형할 수 있다.When the binder is a liquid, the precursor powder may be mixed with a liquid binder, spread evenly over the release film, heated to a suitable temperature, and then pressed and dried to easily form a disk.

이때, 상기 액상의 바인더로는 설탕(sucrose), 당밀, 조청 및 폴리비닐알콜(PVA) 등의 바인더를 물을 사용하여 액상으로 함으로써 바인더로 사용 할 수 있다.At this time, as the binder in the liquid phase, a binder such as sucrose, molasses, starch and polyvinyl alcohol (PVA) can be used as a binder by making water into a liquid.

한편, 상기 폴리프로필렌카보네이트(PPC), 폴리비닐부티랄(PVB) 및 에틸셀룰로스(EC) 등의 바인더로는 솔벤트를 이용하여 액상의 바인더로 사용할 수 있다. 이때, 상기 솔벤트로는 바인더의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있는 것으로서, 예를 들어, 폴리프로필렌카보네이트(PPC)에 대하여는 키톤(ketone) 또는 에틸아세테이트를 사용할 수 있고, 폴리비닐부티랄(PVB)에 대하여는 메탄올 또는 에탄올을 사용할 수 있으며, 에틸셀룰로스(EC)에 대하여는 터피놀(terpinol)을 사용할 수 있다.Meanwhile, the binder such as polypropylene carbonate (PPC), polyvinyl butyral (PVB) and ethyl cellulose (EC) can be used as a binder in a liquid state using a solvent. For example, ketone or ethyl acetate may be used for polypropylene carbonate (PPC) and polyvinyl butyral (PVB) may be used for the solvent. Methanol or ethanol may be used, and for ethyl cellulose (EC), terpinol may be used.

다른 구현예로서, 소정의 기판상에 전구체 분말 및 바인더의 혼합물을 분산 도포한 후 가압하거나 또는 가열하여 전구체 디스크를 형성하고, 상기 전구체 디스크가 형성된 기판을 반응 챔버에 배치할 수 있다. 이때, 상기 전구체 디스크는 기판의 일면은 물론 양면에 형성할 수 있다. 기판상에 혼합물을 도포하여 디스크를 형성하는 경우는 상기한 이형 필름 상에 형성하는 경우에 대하여 설명한 디스크 형성 방법을 그대로 적용할 수 있다.In another embodiment, a mixture of the precursor powder and the binder is dispersed on a predetermined substrate, and then the substrate is pressurized or heated to form a precursor disk, and the substrate on which the precursor disk is formed may be placed in the reaction chamber. At this time, the precursor disk may be formed on both sides of the substrate as well as on one side. In the case of forming the disc by applying the mixture on the substrate, the disc forming method described above for forming the disc on the release film can be applied as it is.

이때, 상기 기판은 고온에서의 열처리에 견딜 수 있는 재질을 사용하는 것이 기판과 함께 열처리 반응챔버 내에 배치할 수 있어 바람직하므로, 예를 들어, 스테인리스스틸(STS), 텅스텐(W), 및 타이타늄(Ti) 등의 금속, 실리콘 카바이드 (SiC), 및 알루미나 등의 세라믹으로 제조될 수 있다.For example, the substrate may be made of stainless steel (STS), tungsten (W), and titanium (Ti). The substrate may be formed of a material capable of withstanding heat treatment at a high temperature, Ti), silicon carbide (SiC), and ceramics such as alumina.

상기 전구체 디스크는 반응 챔버 내에서 질소와의 반응효율을 고려하면 얇은 것이 좋으나, 반응 챔버 내에서 디스크의 형상을 유지하는 형태 안정성을 고려하면 두꺼운 것이 좋다. 특히, 전구체 디스크 제조에 포함된 바인더는 열처리 과정에서 승화하는데, 이로 인해 열처리 중의 전구체 디스크 내에 기공을 형성하게 된다. The precursor disk is preferably thin in consideration of the reaction efficiency with nitrogen in the reaction chamber, but it is preferable that the precursor disk is thick considering the shape stability of the disk in the reaction chamber. In particular, the binder contained in the preparation of the precursor disc sublimates during the heat treatment process, thereby forming pores in the precursor disc during the heat treatment.

예를 들어, 설탕을 바인더로 사용하는 경우 아래와 같은 화학식으로 열분해 과정을 나타낼 수 있다.For example, if sugar is used as a binder, the pyrolysis process can be represented by the following formula.

C12H22O11 (Surcrose) + heat → 3CO2 + 5H2O + 6H2 C 12 H 22 O 11 (Surcrose) + heat → 3CO 2 + 5H 2 O + 6H 2

이러한 기공은 전구체 디스크의 형태 안정성에 영향을 끼칠 수 있으며, 이로 인해 전구체 디스크의 붕괴를 유발할 수 있다. 따라서, 100㎛ 이상의 두께를 갖도록 할 수 있다.These pores can affect the morphology stability of the precursor disc, which can lead to the collapse of the precursor disc. Therefore, it is possible to have a thickness of 100 mu m or more.

한편, 전구체 디스크의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 두께로 인한 반응 효율의 저하를 수반할 수 있으나, 상기한 바와 같이 바인더 성분의 승화로 인해 형성된 기공으로 인해 반응가스의 투과도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 BNNT 제조의 수율 향상을 도모할 수 있다. 결국, 두께 상승으로 인한 반응효율 저감 문제는 기공 형성으로 인해 상쇄할 수 있다. 그러나, 1000㎛는 넘지 않을 수 있다.On the other hand, when the thickness of the precursor disc is too thick, the reaction efficiency may decrease due to the thickness. However, as described above, the permeability of the reaction gas can be improved due to the pores formed by sublimation of the binder component, The yield of production can be improved. As a result, the problem of reducing the reaction efficiency due to the increase in the thickness can be canceled by pore formation. However, it may not exceed 1000 탆.

이러한 전구체 디스크를 열처리함으로써 BNNT를 성장시킨다(S3).BNNT is grown by annealing the precursor disk (S3).

BNNT의 성장은, 전구체 디스크를 반응 챔버 내의 히팅 존에 위치시킨 후, 히팅 존을 가열하고, 히팅 존에 반응 가스를 제공함으로써 이루어질 수 있다.The growth of the BNNT can be accomplished by placing the precursor disk in a heating zone within the reaction chamber, then heating the heating zone, and providing the reaction zone with a heating zone.

이 때, 반응 챔버 내에서 전구체 디스크의 배치는 반응 가스가 전구체 디스크에 가능한 한 많이 접촉할 수 있도록 배치할 수 있다. 예컨대 상기 전구체 디스크는 수평 원통형 반응 챔버 내에 세로, 즉 반응 챔버의 바닥면에 대하여 수직으로 배치될 수 있다. 이와 같이 수직으로 배치됨으로써 반응 챔버 내에 전구체 디스크를 복수개 배치할 수 있으며, 따라서 한번의 열처리 공정에 의해 대량으로 BNNT를 생산할 수 있어 바람직하다. 또한, 전구체 디스크가 박막형태로 형성됨으로써 상기 전구체 디스크의 양면에서 질소 함유 반응가스와 접촉할 수 있게 되며, 이로 인해 반응영역이 더욱 넓어져 BNNT의 생산 수율을 향상시킬 수 있다.At this time, the arrangement of the precursor discs in the reaction chamber can be arranged such that the reaction gas contacts the precursor disc as much as possible. For example, the precursor disc may be longitudinally disposed in the horizontal cylindrical reaction chamber, i.e., perpendicular to the bottom surface of the reaction chamber. By vertically arranging the plurality of precursor disks in the reaction chamber, it is possible to arrange a plurality of precursor disks in the reaction chamber, so that BNNT can be produced in a large amount by one heat treatment process. In addition, since the precursor disk is formed in a thin film form, it is possible to contact the nitrogen containing reaction gas on both sides of the precursor disk, thereby widening the reaction area and improving the production yield of the BNNT.

상기 전구체 디스크를 수평 원통형 반응 챔버 내에 수직 배치하는 형태는 반응 챔버의 내부 형태, 즉 반응 효율 및 반응 챔버 내부 공간 활용의 효율성을 고려하여 적절히 선택할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않는다.The manner of vertically disposing the precursor disk in the horizontal cylindrical reaction chamber is not particularly limited as long as it can be appropriately selected in consideration of the internal shape of the reaction chamber, that is, efficiency of utilization of the reaction efficiency and space inside the reaction chamber.

상기 반응 챔버는 일반적으로 BNNT의 합성에 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 상기와 같이 전구체 디스크를 일렬로 세워 배치할 수 있는 설비를 포함할 수 있다.The reaction chamber is not particularly limited as long as it is generally used for the synthesis of BNNT. However, the reaction chamber may include a facility for arranging the precursor disks in a row.

또한, 상기 반응 챔버에는 내부에 배치된 전구체 디스크로부터 BNNT를 제조하기 위해 질소함유 반응가스가 공급될 수 있다. 이때 질소함유 반응가스를 분산하기 위해 상기 반응 챔버는 내부에 반응가스 분산기를 구비할 수 있는데, 상기 반응가스 분산기는 반응가스를 전구체 디스크에 대해 수직 또는 평행하게 공급할 수 있다. In addition, the reaction chamber may be supplied with a nitrogen-containing reaction gas to produce BNNT from a precursor disk disposed therein. At this time, in order to disperse the nitrogen-containing reaction gas, the reaction chamber may have a reaction gas disperser therein, which can supply the reaction gas vertically or parallel to the precursor disk.

상기 반응 챔버에 공급되는 반응가스는 특별히 한정되지 않으나, 질소(N2)나 암모니아(NH3)를 사용할 수 있음은 물론, 이들을 혼합하여 혼합가스로서 반응 챔버에 공급될 수 있다. 또는 추가적으로 수소(H2)를 혼합하여 사용할 수 있다.The reaction gas supplied to the reaction chamber is not particularly limited, but nitrogen (N 2) or ammonia (NH 3) can be used, and they can be mixed and supplied to the reaction chamber as a mixed gas. Or hydrogen (H 2 ) may be mixed and used.

상기 반응가스는 반응 챔버에 20 내지 500 sccm의 속도로 공급될 수 있다. 20 sccm 미만으로 반응가스가 공급되면 질소 원소의 공급량이 적어 붕소의 질화 반응 효율이 저하하며, 이로 인해 장시간 동안 반응을 수행할 필요가 있고, 500 sccm을 초과하면 반응가스의 빠른 이동속도에 의해 고상의 전구체 디스크 내 붕소 분말이 어블레이션(ablation)되어 BNNT 생산 수율이 적어질 수 있다.The reaction gas may be supplied to the reaction chamber at a rate of 20 to 500 sccm. When the reaction gas is supplied at a flow rate of less than 20 sccm, the supply amount of the nitrogen element is small and the efficiency of the nitridation reaction of the boron decreases. As a result, the reaction needs to be performed for a long time. The boron powder in the precursor disc can ablate and the BNNT production yield can be reduced.

상기 반응 챔버 내에서의 열처리는 2 atm 이하의 압력 하 1100 내지 1300℃의 온도범위에서 2 내지 6시간 동안 수행함으로써 BNNT를 얻을 수 있다.The heat treatment in the reaction chamber can be performed at a temperature of 1100 to 1300 캜 under a pressure of 2 atm or less for 2 to 6 hours to obtain BNNT.

일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같은 열처리 장치(3)를 포함할 수 있다. According to one embodiment, it may include a heat treatment apparatus 3 as shown in FIG.

상기 열처리 장치(3)의 일 실시예는, 반응 챔버(31), 온도 조절부(39), 진공 처리부(32), 가스 공급관(33) 및 가스 공급부(34)를 포함할 수 있다.One embodiment of the heat treatment apparatus 3 may include a reaction chamber 31, a temperature control unit 39, a vacuum processing unit 32, a gas supply pipe 33, and a gas supply unit 34.

상기 반응 챔버(31)는 전술한 전구체 디스크가 수용되는 것으로, 반응을 위한 적정 온도가 유지될 수 있는 히팅 존을 포함할 수 있다. 이러한 반응 챔버(31)는 알루미나 관을 이용할 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 대략 1500℃까지의 온도를 견딜 수 있는 내열 재료로 형성될 수 있다.The reaction chamber 31 may include a heating zone in which the above precursor disc is accommodated and an appropriate temperature for reaction can be maintained. The reaction chamber 31 may be formed of a heat-resistant material capable of withstanding a temperature of up to about 1500 ° C., though not necessarily limited thereto.

이러한 반응 챔버(31)의 전단과 후단에는 각각 로딩 챔버(321)와 언로딩 챔버(322)가 연결될 수 있고, 반응 챔버(31)와 로딩 챔버(321)의 사이 및 반응 챔버(31)와 언로딩 챔버(322)의 사이에는 게이트(323)가 설치되어 챔버 내 환경을 분리시킬 수 있다.The loading chamber 321 and the unloading chamber 322 can be connected to the front end and the rear end of the reaction chamber 31 and the space between the reaction chamber 31 and the loading chamber 321, A gate 323 is provided between the loading chambers 322 to isolate the chamber environment.

진공 처리부(32)는 반응 챔버(31)와 연결되어 반응 챔버(31) 내부의 진공도를 조절할 수 있는 데, 이를 위해 진공 펌프 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에 따르면, 상기 진공 처리부(32)는 로딩 챔버(321)에 연결되어 있는 데, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 언로딩 챔버(322)에 더 연결될 수 있다.The vacuum processing unit 32 may be connected to the reaction chamber 31 to control the degree of vacuum inside the reaction chamber 31. The vacuum processing unit 32 may include a vacuum pump and a controller. According to the embodiment shown in FIG. 4, the vacuum processing unit 32 is connected to the loading chamber 321, but the present invention is not limited thereto, and may be further connected to the unloading chamber 322.

상기 반응 챔버(31)에는 온도 조절부(39)가 연결될 수 있는 데, 온도 조절부(39)는 도면에 도시하지 않았지만, 상기 반응 챔버(31) 내부의 온도를 직접 조절하는 히팅부와 히팅부를 컨트롤하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.The temperature regulating unit 39 may be connected to the reaction chamber 31. The temperature regulating unit 39 may include a heating unit and a heating unit for directly controlling the temperature inside the reaction chamber 31 The controller may include a controller to control.

반응 챔버(31) 내로는 가스 공급관(33)이 연장될 수 있는 데, 이 가스 공급관(33)을 통해 반응 챔버(31)의 적어도 히팅 존에 반응 가스를 제공하도록 구비될 수 있다. 따라서 상기 가스 공급관(33)은 히팅 존의 길이보다 길게 구비될 수 있고, 반응 챔버(31) 내의 히팅 존을 통과하도록 설치될 수 있다. 그리고 가스 공급관(33)을 따라서는 복수의 가스 배출 구멍이 형성되어 가스 공급관(33)을 따라 가스가 반응 챔버(31) 내로 공급될 수 있다.The gas supply pipe 33 may be extended into the reaction chamber 31 and may be provided to supply the reaction gas to at least the heating zone of the reaction chamber 31 through the gas supply pipe 33. Therefore, the gas supply pipe 33 may be longer than the length of the heating zone and may be installed to pass through the heating zone in the reaction chamber 31. A plurality of gas discharge holes may be formed along the gas supply pipe 33 so that gas may be supplied into the reaction chamber 31 along the gas supply pipe 33.

이러한 가스 공급관(33)은 반응 챔버(31)의 일 단을 따라 연장되도록 할 수 있다.The gas supply pipe 33 may extend along one end of the reaction chamber 31.

상기 가스 공급관(33)은 반응 챔버(31)의 외부에 위치한 가스 공급부(34)와 연결될 수 있으며, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 가스 공급부(34)는 반응 가스 저장 탱크 및 가스 공급 펌프를 포함할 수 있다.The gas supply pipe 33 may be connected to a gas supply unit 34 located outside the reaction chamber 31. The gas supply unit 34 may include a reaction gas storage tank and a gas supply pump have.

일 실시예에 따르면, 상기 반응 챔버(31) 내로는 가스 배출관(35)이 연장될 수 있다. 상기 가스 배출관(35)은 반응 챔버(31)의 적어도 히팅 존 외곽에 위치할 수 있다. 이에 따라 반응이 끝난 반응 가스를 반응 챔버(31) 외로 배출하도록 할 수 있고, 반응 챔버(31) 내부의 압력이 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment, the gas discharge pipe 35 may be extended into the reaction chamber 31. The gas discharge pipe (35) may be located at least outside the heating zone of the reaction chamber (31). Accordingly, the reaction gas after the reaction can be discharged to the outside of the reaction chamber 31, and the pressure inside the reaction chamber 31 can be prevented from rising excessively.

가스 배출관(35)은 반응 챔버(31) 외부에 위치한 가스 배출부(36)와 연결될 수 있으며, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 가스 배출부(36)는 반응 챔버(31) 내부 압력 조절용 밸브 및 가스 배기 펌프를 포함할 수 있다.The gas discharge pipe 35 may be connected to a gas discharge unit 36 located outside the reaction chamber 31. The gas discharge unit 36 may be connected to a valve for regulating the internal pressure of the reaction chamber 31, Pump.

상기와 같은 반응 챔버(31) 내에 전술한 전구체 디스크가 배치될 수 있는 데, 일 실시예에 따르면, 도 5에서 볼 수 있듯이, 로드(37)가 복수의 전구체 디스크(2)들을 관통하도록 한 후, 이 로드(37)를 반응 챔버(31) 내의 적어도 히팅 존에 위치하도록 할 수 있다. 상기 로드(37)는 반응 챔버(31)의 길이 방향에 수평한 방향으로 배치될 수 있다.The precursor disc as described above may be disposed in the reaction chamber 31 as described above. According to one embodiment, as shown in FIG. 5, after the rod 37 penetrates the plurality of precursor discs 2 , So that the rod 37 can be positioned in at least the heating zone in the reaction chamber 31. The rod 37 may be disposed in a direction parallel to the longitudinal direction of the reaction chamber 31.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 로드(37)에 복수의 전구체 디스크들(2)이 배치되도록 함으로써 동시에 복수의 전구체 디스크(2)로 BNNT를 합성-성장시킬 수 있다. 따라서 반응 챔버(31) 내의 반응 공간을 최대한 활용할 수 있어 생산성 및/또는 양산성을 극대화할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, the BNNT can be synthesized and grown on the plurality of precursor discs 2 at the same time by arranging the plurality of precursor discs 2 on the rod 37. Therefore, the reaction space in the reaction chamber 31 can be maximally utilized, and productivity and / or mass productivity can be maximized.

전구체 디스크들(2)은 로드(37)에 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있는 데, 전구체 디스크들(2) 사이 간격을 조절함으로써, 반응 챔버(31) 내에 투입되는 디스크 수를 조절할 수 있다.The precursor discs 2 may be arranged to be spaced apart from the rod 37 by a predetermined distance. By adjusting the distance between the precursor discs 2, the number of discs injected into the reaction chamber 31 can be adjusted.

상기 로드(37)에는 복수의 노치(371)를 형성하여, 이 노치(371)를 따라 전구체 디스크(2)가 로드(37)에 고정되도록 할 수 있다. 따라서 이 노치(371) 간격을 조절함으로써 장착되는 전구체 디스크의 간격 및/또는 수를 조절할 수 있다.A plurality of notches 371 may be formed in the rod 37 so that the precursor disk 2 is fixed to the rod 37 along the notches 371. Thus, by adjusting the spacing of the notches 371, the spacing and / or number of precursor discs to be mounted can be adjusted.

한편, 상기 전구체 디스크(2)는 반응 챔버(31) 내부 공간의 형상에 대응하도록 형성될 수 있는 데, 반응 챔버(31) 내부가 원형일 경우 도 7a에서 볼 수 있듯이 원형의 디스크 본체(21)로 구비될 수 있다. 이러한 디스크 본체(21)에는 중앙에 거치 홀(22)이 형성되어 있어, 이 거치 홀(22)을 따라 상기 로드(37)가 관통하도록 구비될 수 있다.The precursor disk 2 may be formed to correspond to the shape of the inner space of the reaction chamber 31. When the inside of the reaction chamber 31 is circular, As shown in FIG. The disc main body 21 is provided with a mounting hole 22 at the center thereof and the rod 37 may be inserted through the mounting hole 22.

한편, 상기 전구체 디스크(2)의 디스크 본체(21)의 직경은 반응 챔버(31) 내부 직경보다 작게 되도록 형성될 수 있다.The diameter of the disk body 21 of the precursor disk 2 may be smaller than the inner diameter of the reaction chamber 31.

도 7b에 도시된 다른 일 실시예에 따른 전구체 디스크(2')는 디스크 본체(21)의 일측에 형성된 홈(23)을 더 포함할 수 있다. 반응 챔버(31) 내의 일측에 가스 공급관(33)이 설치된 경우, 이 홈(23)에 의해 디스크 본체(21)가 가스 공급관(33)과 간섭되지 않을 수 있다.The precursor disk 2 'according to another embodiment shown in FIG. 7B may further include a groove 23 formed at one side of the disk body 21. When the gas supply pipe 33 is provided on one side of the reaction chamber 31, the groove body 23 may not interfere with the gas supply pipe 33.

상기 히팅 존(311)은 도 8에서 볼 수 있듯이 반응 챔버(31)의 대략 중앙부에 위치할 수 있으며, 히팅 존(311)의 길이는 반응 챔버(31)의 온도조절부(39)의 용량에 따라 조절이 가능하다. 8, the heating zone 311 may be located at a substantially central portion of the reaction chamber 31, and the length of the heating zone 311 may be set to a value corresponding to the capacity of the temperature control unit 39 of the reaction chamber 31 It can be adjusted accordingly.

일 실시예에 따르면, 이러한 히팅 존(311)에 제공되는 반응 가스(331)의 공급 밀도를 상이하게 할 수 있다. 즉, 히팅 존(311) 내에서도 반응이 가장 활발하게 이루어지는 중간 영역에서 반응 가스(331)가 가장 많이 공급되도록 하고, 그 전후로는 반응 가스의 공급량을 줄일 수 있다. According to one embodiment, the supply density of the reaction gas 331 provided in the heating zone 311 can be made different. That is, even in the heating zone 311, the reaction gas 331 is supplied most in the intermediate region in which the reaction is most actively performed, and the supply amount of the reaction gas before and after the reaction gas 331 can be reduced.

이러한 구조에 따라 후술하는 바와 같이, 연속 공정으로 BNNT를 제조할 수 있다.According to this structure, BNNT can be produced by a continuous process as described later.

일 실시예에 따르면, 이를 위해 도 9에서 볼 수 있듯이, 카세트(38)를 이용하여 전구체 디스크들(2)을 수용하고, 이 카세트(38)를 도 10에서 볼 수 있듯이 반응 챔버(31) 내에 연속 공급할 수 있다.According to one embodiment, as shown in FIG. 9, a cassette 38 is used to accommodate the precursor disks 2, and the cassette 38 is inserted into the reaction chamber 31 Can be continuously supplied.

상기 반응 카세트(38)는, 서로 대향된 한 쌍의 서포트(381)와, 이 서포트들(381) 사이에 상기 로드(37)가 결합되도록 할 수 있다. 서포트(381)와 로드(37)는 서로 착탈 가능하도록 구비될 수 있고, 상기 로드(37)에 전술한 바와 같이 전구체 디스크들(2)이 배열되도록 할 수 있다. 상기 서포트(381)는 내열 재료인 알루미나로 형성될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The reaction cassette 38 can couple the rod 37 between a pair of supports 381 opposed to each other and the supports 381. The support 381 and the rod 37 may be detachable from each other and the rod 37 may be provided with the precursor disks 2 as described above. The support 381 may be formed of alumina, which is a heat resistant material, but is not limited thereto.

도면에 도시하지는 않았지만, 서포트(381)에는 적어도 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있다. 상기 구멍을 통해 반응 카세트(38) 내에서 반응 가스의 압력이 서포트(381)에 의해서 과도하게 유지되는 것을 방지하고, 반응 챔버(31) 내의 반응 가스 압력을 적당하게 유지시킬 수 있다. 이 구멍은 한 쌍의 서포트(381)에 대칭적인 위치에 위치하도록 함으로써 반응 가스가 양쪽으로 균일한 흐름을 원활하게 갖도록 할 수 있다.Although not shown in the drawing, at least one or more holes may be formed in the support 381. The pressure of the reaction gas in the reaction cassette 38 through the hole can be prevented from being excessively maintained by the support 381 and the reaction gas pressure in the reaction chamber 31 can be appropriately maintained. This hole can be located at a symmetrical position in the pair of supports 381, so that the reaction gas can smoothly flow uniformly on both sides.

이러한 카세트(38)는 도 10에서 볼 수 있듯이 연속적으로 반응 챔버(31)에 투입될 수 있다.Such a cassette 38 can be continuously introduced into the reaction chamber 31 as shown in Fig.

먼저, 반응 챔버(31) 내의 온도 및 가스 분위기를 최적화한 후, 전구체 디스크가 수용된 카세트(38)를 로딩 챔버(321)를 통해 반응 챔버(31) 내로 수용한다. 이 때, 로딩 챔버(321)와 반응 챔버(31) 사이에는 게이트(323)가 위치함으로 반응 챔버(31) 내부 분위기를 최대한 유지하면서 카세트(38)를 반응 챔버(31)에 수용할 수 있다.First, after optimizing the temperature and gas atmosphere in the reaction chamber 31, the cassette 38 containing the precursor disk is received into the reaction chamber 31 through the loading chamber 321. At this time, since the gate 323 is positioned between the loading chamber 321 and the reaction chamber 31, the cassette 38 can be accommodated in the reaction chamber 31 while maintaining the atmosphere of the reaction chamber 31 as much as possible.

도면에 도시하지는 않았지만, 로딩 챔버(321) 내에는 카세트(38)를 반응 챔버(31)의 방향으로 이송할 수 있는 별도의 이송 장치와 추가적으로 게이트, 및 진공 펌프가 설치될 수 되어 반응 챔버(31)의 게이트(323)가 열렸을 때 로딩 챔버(321)와 반응 챔버(31)의 반응 가스분위기와 압력이 일치될 수 있도록 작동하며, 카세트(38)를 로딩 챔버(321)에서 반응 챔버(31)로 이송하고, 이송 후에는 게이트(323)가 닫히도록 한다. Although not shown in the drawing, a separate transfer device capable of transferring the cassette 38 in the direction of the reaction chamber 31, as well as a gate and a vacuum pump can be installed in the loading chamber 321, So that the reaction gas atmosphere and pressure in the loading chamber 321 and the reaction chamber 31 can be matched when the gate 323 of the loading chamber 321 is opened and the cassette 38 is moved from the loading chamber 321 to the reaction chamber 31. [ And after the transfer, the gate 323 is closed.

게이트(323)가 닫히면 다시 로딩 챔버(321)의 부속 게이트가 열리고 새로운 카세트(38)를 장입하고 게이트가 닫히는 동작을 수행하며, 이를 전술한 공정으로 반응 챔버(31) 내로 이송한다. 이러한 동작 시, 로딩 챔버(321)는 부속 게이트와 진공펌프를 이용하여 카세트의 디스크 전구체가 오염되지 않도록 하며, 로딩 챔버(321)의 내부가 반응 챔버(31)의 분위기와 유사하게 만들어 준다. When the gate 323 is closed again, the subsidiary gate of the loading chamber 321 is opened and the new cassette 38 is charged and the gate is closed, which is transferred into the reaction chamber 31 by the above-described process. In this operation, the loading chamber 321 prevents the disc precursor of the cassette from being contaminated by using a subsidiary gate and a vacuum pump, and makes the interior of the loading chamber 321 similar to the atmosphere of the reaction chamber 31. [

이와 같은 방식에 따라 순차로 카세트(38)가 언로딩 챔버(322)의 방향으로 이송되어, 반응 챔버(31) 내에 카세트(38)가 수평으로 적층된 상태가 될 수 있다.According to this method, the cassettes 38 are sequentially transferred in the direction of the unloading chamber 322, so that the cassettes 38 can be stacked horizontally in the reaction chamber 31.

이 후 게이트(323)가 열려 언로딩 챔버(322)로 카세트(38)가 이동하며, 게이트(323)가 닫힌 후에 언로딩 챔버(322)로부터 카세트(38)가 토출될 수 있다.The gate 323 is then opened and the cassette 38 is moved to the unloading chamber 322 and the cassette 38 can be ejected from the unloading chamber 322 after the gate 323 is closed.

이러한 과정에서 카세트(38)가 히팅 존(311)의 중앙에 놓였을 때에 반응 가스와의 반응이 최고로 유지될 수 있도록 도 9에서 볼 수 있듯이 반응 가스 공급량이 조절될 수 있다.In this process, when the cassette 38 is placed in the center of the heating zone 311, the reaction gas supply amount can be adjusted as shown in FIG. 9 so that the reaction with the reaction gas can be maintained at the maximum.

일반적으로 사용되는 방법으로 분말을 열처리하여 BNNT를 성장시킬 경우, 열처리 장치의 온도상승-온도유지-BN합성-BNNT성장-온도하강-상온냉각-반응물 수거의 단계를 거쳐야 하기 때문에 일회 생산량에 한계가 있고, 에너지, 시간 등의 비용 상승으로 경제성이 담보되기 어렵다.In general, when BNNT is grown by heat treatment, the temperature of the heat treatment apparatus is maintained at -temperature-BN-synthesis-BNNT growth-temperature lowering-room temperature cooling-reactant collecting step. And it is difficult to secure economical efficiency due to an increase in costs such as energy and time.

그러나 본 발명의 실시예에 따르면, 상기와 같은 방법으로 인라인상으로 연속 동작으로 BNNT를 제조하기 때문에 BNNT 제조의 수율 및 생산성을 극대화할 수 있다.However, according to the embodiment of the present invention, since the BNNT is manufactured in a continuous operation in an in-line manner as described above, the yield and productivity of BNNT production can be maximized.

<실시예> <Examples>

이하, BNNT를 제조하는 방법을 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for producing BNNT will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the embodiments.

BNNT 합성을 위한 나노붕소 전구체 제조를 위해, Mg 약 3.5중량%의 불순물을 포함하는 평균입도 5 ㎛의 비정질 붕소 분말과, 추가적으로 금속 촉매인 평균 입도 약 50 nm의 Fe 분말을 혼합한 후 제1 분말을 형성했다. 제1 분말은 4g의 비정질 붕소 및 0.4g의 Fe를 포함하도록 하였다. 이후, 도 2와 같은 장치를 이용해 가속화된 제1 공기로 5분간 동작하여 붕소 전구체 나노분말, 즉 제2 분말로 제조하였다. To prepare a nanoboron precursor for the synthesis of BNNT, amorphous boron powder having an average particle size of 5 mu m containing impurities of about 3.5 wt% of Mg and Fe powder having an average particle size of about 50 nm as a metal catalyst were further mixed, . The first powder contained 4 g of amorphous boron and 0.4 g of Fe. Thereafter, it was operated for 5 minutes with the accelerated first air using the apparatus shown in FIG. 2 to prepare a boron precursor nano powder, that is, a second powder.

나노화한 후 포집된 붕소 전구체 나노분말 6g과 미세하게 분쇄한 4g의 설탕을 균일하게 섞은 후, 150㎛ 두께의 도넛형 금형과 이형필름 사이에 균일하게 분포되도록 미세 기공이 있는 메쉬를 이용하여 뿌리고, 핫프레스를 이용해 150℃에서 가압하여 150㎛ 두께의 디스크 형상으로 제조하였다. 6 g of the nanoparticles of the boron precursor nanoparticles after the nanoization and 4 g of the finely pulverized sugar were uniformly mixed and then sprayed using a mesh having fine pores so as to be evenly distributed between the donut type mold and the release film of 150 μm thickness, And pressed at 150 캜 using a hot press to prepare a disk shape having a thickness of 150 탆.

도 7a와 같이 성형한 도넛형 전구체 디스크들을 로드에 거치한 후, 열처리용 반응 챔버에 도 5와 같이 설치하였다. The donut-shaped precursor disks molded as shown in FIG. 7A were mounted on a rod, and then installed in a reaction chamber for heat treatment as shown in FIG.

이후, N2 (90vol%)와 NH3 (10vol%) 혼합 가스를 200 sccm의 유량으로 1200℃에서 4시간 동안 열처리하여 BNNT를 얻었다.Then, a mixed gas of N 2 (90 vol%) and NH 3 (10 vol%) was heat-treated at a flow rate of 200 sccm at 1200 ° C for 4 hours to obtain BNNT.

도 11a는 상기와 같이 나노화한 붕소나노분말의 형상을 나타내는 SEM 사진으로, 나노 크기의 입도를 가지는 붕소입자들이 응집체로 분포되어 있음을 알 수 있다. 도 11b는 상기 나노화 공정을 통해 얻은 붕소나노분말의 도 11a 에 표기된 네모 면적을 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 결과를 나타낸 것으로, B 약 83.01중량%, Fe 약 5.51중량%, Mg 약 3.39중량%, O 4.91중량% 및 Pt 3.11중량%를 나타내고 있었다. Mg는 비정질 붕소 분말에 불순물로 이미 존재하는 것으로서, Fe와 마찬가지로 촉매로서 역할을 수행하는 장점이 있는 데, 적절한 양이 분산되어 있음을 알 수 있다. 도 11b를 통해, 본 발명에서 사용하는 공기의 와류를 이용하는 나노화 공정으로 제조된 붕소나노입자들에 금속 촉매 나노입자들이 임베딩하여 나노튜브의 합성-성장에 효율적인 시드로 제조됨을 확인하였다.FIG. 11A is a SEM photograph showing the shape of the nano-sized boron nano powder as described above. It can be seen that boron particles having a nano-sized particle size are distributed as agglomerates. Fig. 11B shows EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) results of boron nano powders obtained by the nanoization process. Fig. 11B shows EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) 4.91% by weight and 3.11% by weight of Pt. Mg is already present as an impurity in the amorphous boron powder and has an advantage of acting as a catalyst as well as Fe, and it can be seen that an appropriate amount is dispersed. 11B, it was confirmed that the metal catalyst nanoparticles were embedded in the boron nanoparticles prepared by the nanofiber process using the air vortex used in the present invention, and thus the nanoparticles were produced as an efficient seed for the synthesis-growth of nanotubes.

도 12는 상기와 같이 전구체 디스크를 열처리 반응시킨 이후, 디스크 평면 저해상도 SEM 사진이다. 이를 보면 전구체 디스크에 바인더가 사라지고 기공이 충분히 형성되어 있으며, 이를 통해 디스크 전체에 걸쳐 반응 기체가 투과하여 효율적으로 반응이 일어날 수 있음을 알 수 있다.FIG. 12 is a SEM photograph of a disk plane low-resolution SEM after heat-treating the precursor disk as described above. It can be seen that the binder disappears and the pores are sufficiently formed on the precursor disk, and the reactive gas permeates throughout the disk, and the reaction can be efficiently performed.

도 13은 상기와 같이 전구체 디스크를 열처리 반응시킨 이후, 디스크 단면에 대한 저해상도 SEM 사진을 나타낸다. 도 13을 보면 약 150㎛ 두께의 디스크 내부까지 전체적으로 BNNT가 성장했음을 확인할 수 있다.13 shows a low-resolution SEM photograph of the disk surface after the precursor disk is subjected to the heat treatment reaction as described above. 13, it can be seen that the BNNT grows to the inside of the disk of about 150 탆 thickness as a whole.

도 14는 상기와 같이 전구체 디스크를 열처리 반응시킨 이후, 디스크 단면에 대한 고해상도 SEM 사진을 나타낸다. 도 14를 보면 디스크의 내부까지 BNNT가 성장하였음을 알 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 디스크를 형성하고 있던 바인더의 해리 및/또는 승화를 이용하여 디스크 내부에 기공을 형성할 수 있으며, 이에 따라 반응 가스가 디스크 내부로 투과할 수 있는 조건을 형성할 수 있음을 보여준다.FIG. 14 shows a high-resolution SEM photograph of the disk surface after the heat treatment reaction of the precursor disk as described above. Referring to FIG. 14, it can be seen that the BNNT has grown to the inside of the disc. This is because it is possible to form pores in the disk by using the dissociation and / or sublimation of the binder which has formed the disk as described above, thereby forming a condition allowing the reactive gas to penetrate into the disk .

도 15는 상기와 같이 전구체 디스크를 열처리 반응시켜 제조된 BNNT의 TEM 사진을 나타낸다. 도 15를 참조하면, 평균지름이 50nm 이하인 나노튜브가 실린더형으로 곧고 길게 성장했음을 확인할 수 있다.15 is a TEM photograph of the BNNT produced by the heat treatment reaction of the precursor disk as described above. Referring to FIG. 15, it can be seen that nanotubes with an average diameter of 50 nm or less grow straightly and cylindrically.

도 16a 및 도 16b는 상기와 같이 제조된 BNNT의 SEM 사진과 EDS 분석 결과를 나타낸다. 도 16b에서 볼 수 있듯이, 질소와 붕소의 원소비가 대략 1:1인 질화붕소나노튜브임을 확인할 수 있으며, 약 97.5%에 이르는 순도를 나타냄을 확인할 수 있다. 16A and 16B show SEM photographs and EDS analysis results of the BNNTs prepared as described above. As can be seen from FIG. 16B, it can be confirmed that the boron nitride nanotube is a boron nitride nanotube having an atomic ratio of nitrogen and boron of about 1: 1, and shows a purity of about 97.5%.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

실시예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the embodiments are, by way of example, not intended to limit the scope of the embodiments in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of such systems may be omitted. Also, the connections or connecting members of the lines between the components shown in the figures are illustrative of functional connections and / or physical or circuit connections, which may be replaced or additionally provided by a variety of functional connections, physical Connection, or circuit connections. Also, unless explicitly mentioned, such as "essential "," importantly ", etc., it may not be a necessary component for application of the present invention.

실시예의 명세서(특히 특허청구범위에서')에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range')를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면'), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등')의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The use of the terms "above" and similar indication words in the specification of the embodiments (particularly in the claims) may refer to both singular and plural. In addition, in the embodiment, when the range 'is described, it includes the invention to which the individual values belonging to the above range are applied (if there is no description contrary thereto), each individual value constituting the above range is described in the detailed description The same. Finally, the steps may be performed in an appropriate order, unless explicitly stated or contrary to the description of the steps constituting the method according to the embodiment. The embodiments are not necessarily limited to the description order of the steps. The use of all examples or exemplary terms (e. G., The like) in the examples is for the purpose of describing the embodiments in detail and is not intended to be limited by the scope of the claims, It is not. It will also be appreciated by those skilled in the art that various modifications, combinations, and alterations may be made depending on design criteria and factors within the scope of the appended claims or equivalents thereof.

1: 제1 분말 나노화 장치
11: 나노화 영역
12: 용기
13: 포집부
131: 제1 포집부
1314: 제1 멤브레인
132: 제2 포집부
1324: 제2 멤브레인
14: 제1 공기 주입부
2: 전구체 디스크
3: 열처리 장치
31: 반응 챔버
32: 진공 처리부
33: 가스 공급관
34: 가스 공급부
37: 로드1: First powder nanofiber device
11: Nanoization region
12: container
13: Collecting section
131: First collecting part
1314: first membrane
132: Second collecting part
1324: Second membrane
14: First air injection unit
2: precursor disc
3: Heat treatment apparatus
31: reaction chamber
32: Vacuum processor
33: gas supply pipe
34: gas supply part
37: Load

Claims (12)

붕소를 포함하는 제1 분말을 나노화하여 붕소 전구체를 포함하는 제2 분말을 형성하는 단계;
상기 제2 분말에 바인더를 혼합하여 전구체 디스크를 성형하는 단계; 및
상기 전구체 디스크에 질화붕소나노튜브를 성장시키는 단계;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조방법.Nano-forming a first powder comprising boron to form a second powder comprising a boron precursor;
Mixing the second powder with a binder to form a precursor disk; And
And growing a boron nitride nanotube on the precursor disk. 제1 항에 있어서,
상기 제1 분말을 나노화하는 것은,
나노화 영역에 제1 공기를 제공하는 단계;
상기 나노화 영역에 상기 제1 분말을 제공하는 단계; 및
상기 나노화 영역에서 상기 제1 공기에 의해 상기 제2 분말을 형성하는 단계;를 더 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조방법.The method according to claim 1,
The nanoparting of the first powder,
Providing a first air to the nanoparticle region;
Providing the first powder in the nanoparticle region; And
And forming the second powder by the first air in the nanosized region. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt; 제2 항에 있어서,
상기 나노화 영역과 연결되어 상기 제2 분말을 포함하는 제2 공기 중에 포함된 제2 분말을 포집하는 단계를 더 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조방법.3. The method of claim 2,
And collecting the second powder contained in the second air containing the second powder, the second powder being connected to the nanofibrated region. 제1 항에 있어서,
상기 전구체 디스크에 질화붕소나노튜브를 성장시키는 단계는,
상기 전구체 디스크를 반응 챔버의 히팅 존에 위치시키는 단계
상기 히팅 존을 가열하는 단계; 및
상기 히팅 존에 반응 가스를 제공하는 단계;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조방법.The method according to claim 1,
The step of growing the boron nitride nanotubes on the precursor disk comprises:
Placing the precursor disk in a heating zone of a reaction chamber
Heating the heating zone; And
And providing a reaction gas to the heating zone. 제4항에 있어서,
로드가 복수의 전구체 디스크를 관통하도록 하는 단계; 및
상기 로드를 상기 히팅 존에 위치하는 단계를 더 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조방법.5. The method of claim 4,
Causing the rod to pass through a plurality of precursor discs; And
And positioning the rod in the heating zone. &Lt; Desc / Clms Page number 20 &gt; 내부에 제1 분말을 나노화하여 제2 분말을 형성하는 나노화 영역을 갖고, 상기 나노화 영역으로 제1 분말이 유입되는 제1 입구와, 상기 나노화 영역으로 제1 공기가 유입되는 제2 입구와, 상기 나노화 영역으로부터 상기 제2 분말을 포함하는 제2 공기가 빠져 나가는 출구를 포함하는 용기;
상기 제2 입구와 연결되어 상기 제1 공기를 상기 나노화 영역으로 유입시키는 제1 공기 주입부; 및
상기 출구와 연결되고, 상기 제2 공기를 통과시켜 제2 분말이 포집되도록 구비된 멤브레인을 포함하는 포집부;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.A first inlet through which the first powder flows into the nanofibrated region and a second inlet through which the first air flows into the nanofibrated region; And an outlet through which a second air containing the second powder escapes from the nanosized area;
A first air injection unit connected to the second inlet to introduce the first air into the nanoization region; And
And a collector connected to the outlet and configured to collect the second powder by passing the second air. The apparatus for manufacturing a boron nitride nanotube according to claim 1, 제6항에 있어서,
상기 제2 분말에 바인더를 혼합하여 성형된 전구체 디스크를 수용하고, 적어도 히팅 존을 포함하는 반응 챔버;
상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드;
적어도 상기 히팅 존의 온도를 조절하도록 구비된 온도 조절부;
상기 반응 챔버와 연결되고, 상기 반응 챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공 처리부;
상기 반응 챔버 내에 위치하고, 적어도 상기 반응 챔버의 히팅 존에 반응 가스를 제공하도록 구비된 가스 공급관; 및
상기 가스 공급관과 연결되고 상기 가스 공급관으로 상기 반응 가스를 제공하는 반응 가스 공급부;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.The method according to claim 6,
A reaction chamber containing a precursor disk formed by mixing a binder with the second powder, the reaction chamber including at least a heating zone;
A rod adapted to penetrate the precursor disc;
A temperature regulator provided to regulate at least the temperature of the heating zone;
A vacuum processing unit connected to the reaction chamber, the vacuum processing unit adjusting a degree of vacuum in the reaction chamber;
A gas supply pipe located in the reaction chamber and provided to at least provide a reaction gas to a heating zone of the reaction chamber; And
And a reaction gas supply unit connected to the gas supply pipe and supplying the reaction gas to the gas supply pipe. 제7항에 있어서,
상기 전구체 디스크를 수용하고, 상기 반응 챔버 내에 수용되는 카세트를 더 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.8. The method of claim 7,
And a cassette accommodating the precursor disk and being accommodated in the reaction chamber. 제8항에 있어서,
상기 카세트는,
서로 대향된 한 쌍의 서포트; 및
상기 서포트들 사이에 위치하고, 상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.9. The method of claim 8,
The cassette
A pair of supports opposed to each other; And
And a rod disposed between the supports and configured to penetrate the precursor disk. 붕소 전구체를 포함하는 분말에 바인더를 혼합하여 성형된 전구체 디스크를 수용하고, 적어도 히팅 존을 포함하는 반응 챔버;
상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드;
상기 반응 챔버와 연결되고, 상기 반응 챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공 처리부;
상기 반응 챔버 내에 위치하고, 적어도 상기 반응 챔버의 히팅 존에 반응 가스를 제공하도록 구비된 가스 공급관; 및
상기 가스 공급관과 연결되고 상기 가스 공급관으로 상기 반응 가스를 제공하는 반응 가스 공급부;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.A reaction chamber containing a precursor disk formed by mixing a binder with a powder containing a boron precursor and including at least a heating zone;
A rod adapted to penetrate the precursor disc;
A vacuum processing unit connected to the reaction chamber, the vacuum processing unit adjusting a degree of vacuum in the reaction chamber;
A gas supply pipe located in the reaction chamber and provided to at least provide a reaction gas to a heating zone of the reaction chamber; And
And a reaction gas supply unit connected to the gas supply pipe and supplying the reaction gas to the gas supply pipe. 제10항에 있어서,
상기 전구체 디스크를 수용하고, 상기 반응 챔버 내에 수용되는 카세트를 더 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.11. The method of claim 10,
And a cassette accommodating the precursor disk and being accommodated in the reaction chamber. 제11항에 있어서,
상기 카세트는,
서로 대향된 한 쌍의 서포트; 및
상기 서포트들 사이에 위치하고, 상기 전구체 디스크를 관통하도록 구비된 로드;를 포함하는 질화붕소나노튜브의 제조장치.12. The method of claim 11,
The cassette
A pair of supports opposed to each other; And
And a rod disposed between the supports and configured to penetrate the precursor disk.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021235590A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-25 내일테크놀로지 주식회사 Method and apparatus for preparing boron nitride nanotubes through heat treatment of boron precursor
JP2022035924A (en) * 2020-08-19 2022-03-04 ナイール テクノロジー Method for preparing nano-materials and apparatus thereof
CN114829297A (en) * 2020-11-20 2022-07-29 奈尔技术公司 Independent precursor for nanomaterial synthesis and nanomaterial synthesis apparatus using same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02296706A (en) * 1989-05-02 1990-12-07 Rhone Poulenc Chim Amorphous or irregular- laminate and spherical in particular boron nitride and its production method
JP2003117426A (en) * 2001-10-09 2003-04-22 Nippon Pneumatic Mfg Co Ltd Comminuting apparatus and method
KR20100008125A (en) * 2008-07-15 2010-01-25 한국세라믹기술원 Development of uniformity large quantity composition method of hexagonal boron nitride
KR20170016539A (en) * 2015-08-03 2017-02-14 한국원자력연구원 Method for preparing boron nitride nanotubes by thermal annealing of ball milled boron powder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02296706A (en) * 1989-05-02 1990-12-07 Rhone Poulenc Chim Amorphous or irregular- laminate and spherical in particular boron nitride and its production method
JP2003117426A (en) * 2001-10-09 2003-04-22 Nippon Pneumatic Mfg Co Ltd Comminuting apparatus and method
KR20100008125A (en) * 2008-07-15 2010-01-25 한국세라믹기술원 Development of uniformity large quantity composition method of hexagonal boron nitride
KR20170016539A (en) * 2015-08-03 2017-02-14 한국원자력연구원 Method for preparing boron nitride nanotubes by thermal annealing of ball milled boron powder

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021235590A1 (en) * 2020-05-22 2021-11-25 내일테크놀로지 주식회사 Method and apparatus for preparing boron nitride nanotubes through heat treatment of boron precursor
KR20210144256A (en) * 2020-05-22 2021-11-30 내일테크놀로지 주식회사 Method for preparing boron nitride nanotubes by heat treating boron precursor and apparatus thereof
JP2022538372A (en) * 2020-05-22 2022-09-02 ネイール テクノロジー Method and apparatus for producing boron nitride nanotubes by heat treatment of boron precursor
JP2022035924A (en) * 2020-08-19 2022-03-04 ナイール テクノロジー Method for preparing nano-materials and apparatus thereof
CN114829297A (en) * 2020-11-20 2022-07-29 奈尔技术公司 Independent precursor for nanomaterial synthesis and nanomaterial synthesis apparatus using same
JP2023507534A (en) * 2020-11-20 2023-02-24 ナイエール・テクノロジー・インコーポレイテッド Stand-alone precursor for nanomaterial synthesis and nanomaterial synthesis apparatus using the same

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