KR20190040556A - Complex fiber having improved mechanical property and method of fabricating of the same - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a composite fiber is provided. The method for manufacturing a composite fiber comprises: preparing a carbon nanotube fiber; providing a polymer to the carbon nanotube fiber to manufacture a polymer-containing carbon nanotube fiber; and twisting a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers with each other to manufacture a coil structure fiber. Thus, the composite fiber can have enhanced strength and mechanical toughness.

Description

기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법 {Complex fiber having improved mechanical property and method of fabricating of the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composite fiber having improved mechanical properties and a method for fabricating the composite fiber,

본 발명은 기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 복수의 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬인 코일 구조 섬유를 포함하는 기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a composite fiber having improved mechanical properties and a method for producing the same, and more particularly, to a composite fiber having improved mechanical properties including a plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers twisted together will be.

탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)는 높은 기계적, 전기적, 열적 성질 등으로 인하여 전기화학적 에너지 저장 재료, 분자 전자 재료, 센서 재료, 구조 재료 등 다양한 분야에서 응용이 가능할 것으로 제안되어 왔다. 특히, 탄소나노튜브를 이용하여 탄소나노튜브 섬유를 제조할 경우, 탄소나노튜브의 구조적 특징과 우수한 기계적 물성 때문에, 탄소나노튜브 섬유가 기존의 아라미드 섬유나 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 탄소섬유 등과 같은 슈퍼 섬유(super fiber)에 비해 훨씬 높은 고강도, 고탄성을 가질 것으로 예상되고 있다.BACKGROUND ART Carbon nanotubes (CNTs) have been proposed to be applicable in various fields such as electrochemical energy storage materials, molecular electronic materials, sensor materials, and structural materials due to their high mechanical, electrical and thermal properties. Particularly, when carbon nanotube fibers are manufactured using carbon nanotubes, the carbon nanotube fibers can be used as super fibers such as conventional aramid fibers, ultra high molecular weight polyethylene fibers, and carbon fibers because of the structural characteristics and excellent mechanical properties of the carbon nanotubes it is expected to have higher strength and higher elasticity than super fibers.

탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber)는 이의 제조 방법과 구성 성분에 따라 그 종류가 다양하며, 일반적으로 순수하게 탄소나노튜브만으로 이루어진 탄소나노튜브 섬유, 및 탄소나노튜브 이외 고분자 등을 포함하는 탄소나노튜브 복합체 섬유로 분류될 수 있다. 이러한 탄소나노튜브 섬유는, 초고용량 축전지, 센서, 배터리 등의 전극으로 사용될 뿐만 아니라, 건축소재, 의류, 웨어러블(wearable) 디바이스, 방탄소재 등까지 넓은 범위에서 수요가 증가하고 있다. BACKGROUND ART [0002] Carbon nanotube fibers have various types according to their manufacturing methods and constituents, and generally include carbon nanotube fibers consisting purely of carbon nanotubes, and carbon nanotubes including polymers other than carbon nanotubes Tube composite fibers. Such carbon nanotube fibers are used not only as electrodes for ultra-high capacity batteries, sensors, and batteries but also for a wide range of applications such as construction materials, clothing, wearable devices and bulletproof materials.

이에 따라, 탄소나노튜브 섬유에 대한 많은 연구개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 등록 번호 10-1436500(출원 번호: 10-2013-0112753, 출원인: 한국기계연구원)에는 고분자 기지, 및 상기 고분자 기지 내로 구비되는 탄소 섬유를 포함하고, 상기 탄소 섬유는 그 표면에 탄소 나노 튜브/산화 그래핀 복합체(Carbon nanotube/Graphene oxide hybrid)가 코팅된 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 복합재 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.As a result, much research and development on carbon nanotube fibers is underway. For example, Korean Patent Registration No. 10-1436500 (Application No. 10-2013-0112753, Applicant: Korea Institute of Machinery & Materials) includes a polymer matrix and a carbon fiber provided in the polymer matrix, A carbon nanotube / graphene oxide hybrid is coated on the carbon nanotube composite material and a manufacturing method thereof.

대한민국 특허 등록 번호 10-1436500Korea Patent Registration No. 10-1436500

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 향상된 강도를 갖는 기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a composite fiber having improved mechanical strength with improved strength and a method for producing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 향상된 인성(toughness)을 갖는 기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a composite fiber having improved toughness and improved mechanical properties and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 형태의 제어가 용이한 기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a composite fiber having improved mechanical properties that can be easily controlled in shape and a method for producing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 고신뢰성의 기계적 특성이 향상된 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a composite fiber having improved mechanical properties with high reliability and a method for producing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 복합 섬유의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method for producing a conjugated fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유의 제조 방법은, 탄소나노튜브 섬유를 준비하는 단계, 상기 탄소나노튜브 섬유에 고분자를 제공하여, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 단계 및, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬아서, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브가 꼬인 코일 구조 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a composite fiber, comprising the steps of: preparing a carbon nanotube fiber; providing a polymer to the carbon nanotube fiber to produce a carbon nanotube fiber including a polymer; Containing carbon nanotube fibers may be twisted to produce a coil structure fiber in which a plurality of the polymer-containing carbon nanotubes are twisted.

일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유의 제조 방법은, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of fabricating the composite fiber may further include crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fibers.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계는, 상기 코일 구조 섬유를 알코올에 침지하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fibers may include immersing the coil structured fiber in alcohol.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계는, 상기 코일 구조 섬유를 열처리하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber may include heat-treating the coil structural fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유의 제조 방법은, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬으는 동안, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유에 용매가 제공되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method for producing the composite fiber may include providing a solvent to the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers while twisting the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers together.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자는 상기 탄소나노튜브 섬유 내로 침투되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the polymer may include penetrating into the carbon nanotube fibers.

일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유의 제조 방법은, 상기 코일 구조 섬유의 모양을 제어하는 단계를 더 포함하되, 상기 코일 구조 섬유의 모양을 제어하는 단계는, 상기 코일 구조 섬유에 용매를 제공하면서, 상기 코일 구조 섬유의 모양을 변형하는 단계, 및 상기 용매를 건조하여, 상기 코일 구조 섬유의 모양을 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of making the composite fiber further comprises the step of controlling the shape of the coil structure fiber, wherein controlling the shape of the coil structure fiber comprises: providing a solvent to the coil structure fiber , Deforming the shape of the coil structure fiber, and drying the solvent to fix the shape of the coil structure fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 섬유에 상기 고분자를 제공하는 단계는, 상기 고분자가 용해된 소스 용액에 상기 탄소나노튜브 섬유를 침지 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of providing the polymer to the carbon nanotube fibers may include immersing and drying the carbon nanotube fibers in the source solution in which the polymer is dissolved.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 복합 섬유를 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a composite fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유는, 탄소나노튜브 섬유, 및 상기 탄소나노튜브 섬유의 표면을 덮고, 상기 탄소나노튜브 섬유의 내부로 일부 침투된 고분자를 포함하는, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 복수로 포함하고, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬인 코일 구조 섬유를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the conjugated fiber comprises a carbon nanotube fiber, and a polymer-containing carbon nanotube fiber covering a surface of the carbon nanotube fiber and including a polymer partially penetrated into the carbon nanotube fiber, And the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers may include coil structure fibers twisted together.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자는 PVA, nylon, PEO, 또는 PU를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the polymer may comprise PVA, nylon, PEO, or PU.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일 구조 섬유는, 7개의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the coil structure fiber may include seven polymer-containing carbon nanotube fibers twisted together.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일 구조 섬유는, 하나의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 중심으로 6개의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 둘러싸여 서로 꼬인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the coil structure fiber may include six polymer-containing carbon nanotube fibers surrounded by one another and twisted about one carbon nanotube fiber containing the polymer.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일 구조 섬유는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 각각이 나선형으로 꼬인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the coil structure fiber may include a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers each spirally twisted.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일 구조 섬유는, 가상의 축을 나선형으로 감는 형태인 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the coil structure fiber may comprise a spiral wound form of a virtual axis.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자는 결정화된 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the polymer may comprise crystallized.

본 발명의 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법은, 탄소나노튜브 섬유를 준비하는 단계, 상기 탄소나노튜브 섬유에 고분자를 제공하여, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 단계, 및 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브가 꼬인 코일 구조 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 섬유는 강도 및 기계적 인성이 향상될 수 있다. The method for producing a conjugate fiber according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a carbon nanotube fiber, providing a polymer to the carbon nanotube fiber to produce a polymer-containing carbon nanotube fiber, Containing carbon nanotubes may comprise the step of fabricating coiled coiled structure fibers. Thus, the composite fibers can have improved strength and mechanical toughness.

또한, 상기 복합 섬유를 제조하는 단계는, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화 시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 섬유는, 물에 대한 저항성이 높아지고, 내구성 및 수명이 향상될 수 있다.The step of preparing the composite fiber may further include the step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber. As a result, the composite fiber has high resistance to water, and durability and life can be improved.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예 1에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유와 복합 섬유를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 꼬임에 따른 변화를 촬영한 사진이다.
도 5는 근육의 기본 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 복합 섬유의 포함 물질에 따른 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 7은 PVA의 포함 순서에 따른 복합 섬유들의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 8은 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유의 개수에 따른 복합 섬유들의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유와 비교 예들에 따른 섬유들의 기계적 특성을 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 형태를 변형시킨 후 반복적인 신장 실험에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 다양한 형태 변화들을 촬영한 사진이다. FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a composite fiber according to a first embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a composite fiber according to a second embodiment of the present invention.
3 is a photograph of a PVA-containing carbon nanotube fiber and a composite fiber according to Example 1 of the present invention.
4 is a photograph of a change in the twist of the composite fiber according to Example 3 of the present invention.
5 is a view showing the basic structure of muscles.
Fig. 6 is a graph comparing the mechanical properties according to the inclusion materials of the conjugated fibers. Fig.
FIG. 7 is a graph comparing the mechanical properties of the conjugated fibers according to the sequence of inclusion of PVA.
8 is a graph comparing the mechanical properties of the composite fibers according to the number of polymer-containing carbon nanotube fibers.
9 is a graph showing the mechanical properties of the composite fiber according to Example 3 of the present invention.
10 is a graph comparing the mechanical properties of the fibers according to the third embodiment of the present invention and the fibers according to the comparative examples.
11 is a graph showing results of repeated stretching experiments after modifying the shape of the composite fiber according to Example 3 of the present invention.
Fig. 12 is a photograph of various shape changes of the composite fiber according to Example 3 of the present invention. Fig.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises " or " having " are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term " connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a composite fiber according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 탄소나노튜브 섬유가 준비될 수 있다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 섬유는, 탄소나노튜브들이 꼬여 섬유 형태로 제공된 것일 수 있다. Referring to FIG. 1, carbon nanotube fibers may be prepared (S110). According to one embodiment, the carbon nanotube fibers may be formed by twisting carbon nanotubes in a fiber form.

상기 탄소나노튜브 섬유에 고분자를 제공하여, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 제조될 수 있다(S120). 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 단계는, 상기 탄소나노튜브 섬유를 상기 고분자가 용해된 소스 용액에 침지하는 단계, 침지된 상기 탄소나노튜브 섬유를 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자는, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA)일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 고분자는, nylon, PEO(polyethylene oxide), PU(poly urethane)등일 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자가 용해된 소스 용액은, 5 wt% 농도의 PVA 수용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소나노튜브 섬유를 침지하는 단계는 2시간 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소나노튜브 섬유를 건조하는 단계는 상온(25℃)에서 수행될 수 있다. The polymer-containing carbon nanotube fiber may be prepared by providing the carbon nanotube fiber with a polymer (S120). According to an embodiment of the present invention, the step of fabricating the polymer-containing carbon nanotube fibers includes a step of immersing the carbon nanotube fibers in a source solution in which the polymer is dissolved, and drying the immersed carbon nanotube fibers can do. For example, the polymer may be polyvinyl alcohol (PVA). In another example, the polymer may be nylon, polyethylene oxide (PEO), polyurethane (PU), or the like. For example, the source solution in which the polymer is dissolved may be a 5 wt% PVA aqueous solution. For example, the step of immersing the carbon nanotube fibers may be performed for 2 hours. For example, the step of drying the carbon nanotube fibers may be performed at room temperature (25 ° C).

상기 탄소나노튜브 섬유를 상기 소스 용액에 침지함에 따라, 상기 고분자는 상기 탄소나노튜브 섬유 내로 침투될 수 있다. 이때, 상기 소스 용액 내에 상기 탄소나노튜브 섬유가 침지되는 시간을 조절함에 따라, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 내의 상기 고분자 함량이 조절될 수 있다. 또는, 상기 소스 용액 내의 상기 고분자의 농도를 조절함에 따라, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 내의 상기 고분자 함량이 조절될 수 있다. 상기 고분자가 상기 탄소나노튜브 섬유 내로 침투됨에 따라, 상기 탄소나노튜브 섬유의 강도(strength)가 향상될 수 있다.As the carbon nanotube fibers are immersed in the source solution, the polymer can penetrate into the carbon nanotube fibers. At this time, by controlling the immersion time of the carbon nanotube fibers in the source solution, the polymer content in the polymer-containing carbon nanotube can be controlled. Alternatively, by controlling the concentration of the polymer in the source solution, the polymer content in the polymer-containing carbon nanotube can be controlled. As the polymer penetrates into the carbon nanotube fibers, the strength of the carbon nanotube fibers can be improved.

복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유는 서로 꼬여서, 복합 섬유가 제조될 수 있다(S130). 상기 복합 섬유는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브가 꼬인 코일 구조 섬유일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬임에 따라, 상기 코일 구조 섬유는 나선형(helical)으로 꼬인 구조를 가질 수 있다. 또한, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬임에 따라, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 각각이 나선형으로 꼬인 구조를 가질 수 있다. 다시 말하면, 각각의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브들이 나선형인 동시에, 상기 코일 구조 섬유도 나선형일 수 있다.The plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are twisted to each other to produce a composite fiber (S130). The composite fiber may be a coil-structured fiber in which the plurality of polymer-containing carbon nanotubes are twisted. According to one embodiment, as the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are twisted to each other, the coil structure fiber may have a structure helically twisted. Further, as the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are twisted with each other, each of the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers may have a spiral-twisted structure. In other words, each of the polymer-containing carbon nanotubes may be spiral, and the coil structure fiber may be spiral.

일 실시 예에 따르면, 상기 코일 구조 섬유를 형성하는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유의 고분자 함량은 서로 동일할 수 있다. According to an embodiment, the polymer-containing carbon nanotube fibers forming the coil structure fiber may have the same polymer content.

이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 꼬이는 경우, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유들 각각의 고분자 함량이 서로 다를 수 있다. 다시 말해, 서로 다른 함량의 고분자를 포함하는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유들이 서로 꼬여 상기 복합 섬유가 제조될 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, when the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are twisted, the polymer content of each of the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers may be different from each other. In other words, a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers containing different amounts of polymer may be twisted to produce the composite fiber.

상기 실시 예에 따른 복합 섬유와 달리, 복합 섬유가 하나의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 꼬여서 형성되는 경우, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 꼬여서 형성되는 경우보다 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유에 가해지는 스트래스(stress)가 증가하여, 상기 복합 섬유의 기계적 인성(toughness)이 저하될 수 있다. 다시 말해, 복합 섬유를 제조하기 위해 하나의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유와 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유에 각각 동일한 회전을 가하여 꼬으는 경우, 하나의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유보다 더 많이 꼬이게 된다. 이에 따라, 하나의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유에는 더 많은 스트래스가 가해지게 되고, 결과적으로 제조된 복합 섬유의 기계적 인성이 저하되게 된다.Unlike the composite fibers according to the above embodiments, when the composite fibers are formed by twisting a single polymer-containing carbon nanotube fiber, the number of the polymer-containing carbon nanotube fibers And the mechanical toughness of the composite fiber may be lowered. In other words, when one polymer-containing carbon nanotube fiber and a plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are twisted by the same rotation to produce a conjugated fiber, one polymer-containing carbon nanotube fiber may have a plurality of The carbon nanotube fibers are more twisted than the polymer-containing carbon nanotube fibers. As a result, more strain is applied to one polymer-containing carbon nanotube fiber, and as a result, the mechanical toughness of the resultant composite fiber is lowered.

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유는 7개가 서로 꼬여 상기 복합 섬유가 제조될 수 있다. 이는, 엑틴(actin)과 미오신(myosin) 7-가닥(strand)으로 이루어진 근육(muscle)의 기본 구조와 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 코일 구조 섬유의 안정성이 향상될 수 있다. According to one embodiment, seven of the polymer-containing carbon nanotube fibers may be twisted to produce the composite fiber. This can be the same as the basic structure of the muscle consisting of actin and myosin 7 strands. Thus, the stability of the coil structure fiber can be improved.

복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬으는 단계는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 상에 용매를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용매는 물일 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 상에 용매 제공하는 단계는, 스포이트로 물을 뿌리는 방법으로 수행될 수 있다. The step of twisting the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers with each other may include the step of providing a solvent on the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers. According to one embodiment, the solvent may be water. For example, the step of providing a solvent on the polymer-containing carbon nanotube fibers may be carried out by spraying water with a droplet.

다시 말해, 상기 복합 섬유는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬으는 동안 용매가 제공되면서 제조될 수 있다. 이와 달리, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 상에 수분이 제공되지 않고 꼬으는 경우, 상기 고분자의 접착성으로 인해 상기 복합 섬유가 제조되는 과정에서 끊어지는 문제가 발생할 수 있다. In other words, the composite fiber can be produced while providing a solvent while twisting a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers together. Alternatively, when the polymeric carbon nanotube fibers are twisted without water being provided on the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers, the composite fibers may be cut off due to adhesion of the polymer.

또는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬으는 단계는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 반건조인 상태에서 수행될 수 있다. 즉, 상기 소스 용액에 침지된 복수의 상기 탄소나노튜브 섬유들을 완전히 건조시키지 않은 상태에서 서로 꼬을 수 있다. Alternatively, the step of twisting the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers with each other may be carried out while the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are semi-dried. That is, a plurality of the carbon nanotube fibers immersed in the source solution may be twisted without completely drying.

또는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬으는 단계는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 반건조인 상태에서 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 상에 용매를 제공하며 수행될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브들의 꼬임이 용이하게 수행될 수 있다. Alternatively, the step of twisting the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers with each other may be performed by providing a solvent on the polymer-containing carbon nanotubes in a state that the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are semi-dried. Accordingly, twisting of the plurality of polymer-containing carbon nanotubes can be easily performed.

상기 복합 섬유를 제조하는 단계는, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계는, 상기 코일 구조 섬유를 알코올에 침지하고 건조하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 알코올은 메탄올일 수 있다. 예를 들어, 상기 코일 구조 섬유를 건조하는 단계는, 60℃의 온도를 갖는 오븐(oven)에서 1시간의 시간 동안 수행될 수 있다. The step of preparing the composite fiber may further include crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber. The step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fibers may include immersing and drying the coil structured fiber in alcohol. For example, the alcohol may be methanol. For example, the step of drying the coil structured fibers may be carried out in an oven at a temperature of 60 DEG C for a period of 1 hour.

상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자가 결정화 됨에 따라, 상기 복합 섬유의 특성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 일 실시 예에 따라, 상기 고분자가 PVA인 경우, 상기 복합 섬유는 고열 및 수분에 취약할 수 있다. 하지만, PVA가 알코올에 의해 결정화됨에 따라, 상기 복합 섬유는 물에 대한 저항성이 높아질 수 있다. 또한, PVA가 알코올에 의해 결정화됨에 따라, 상기 복합 섬유의 내구성 및 수명이 향상될 수 있다. As the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber is crystallized, the properties of the composite fiber can be improved. Specifically, according to one embodiment, when the polymer is PVA, the conjugated fiber may be vulnerable to high temperature and moisture. However, as the PVA is crystallized by alcohol, the conjugated fiber may be highly resistant to water. Further, as the PVA is crystallized by alcohol, the durability and life of the composite fiber can be improved.

상기 복합 섬유는 모양이 제어될 수 있다. 상기 복합 섬유의 모양을 제어하는 단계는, 상기 복합 섬유에 용매를 제공하면서, 상기 복합 섬유의 모양을 변형하는 단계, 및 상기 용매를 건조하여, 상기 복합 섬유의 모양을 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용매는 물일 수 있다. 상기 복합 섬유는 모양을 제어함에 따라, 다양한 형상으로 변형될 수 있다. The shape of the composite fibers can be controlled. The step of controlling the shape of the composite fibers may include the steps of deforming the shape of the composite fibers while providing a solvent to the composite fibers and fixing the shape of the composite fibers by drying the solvent have. According to one embodiment, the solvent may be water. As the shape of the composite fibers is controlled, they can be modified into various shapes.

상술된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법은, 탄소나노튜브 섬유를 준비하는 단계, 상기 탄소나노튜브 섬유에 고분자를 제공하여, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 단계, 및 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브가 꼬인 코일 구조 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 섬유는 강도 및 기계적 인성이 향상될 수 있다. The method for fabricating a composite fiber according to the first embodiment of the present invention includes preparing a carbon nanotube fiber, providing a polymer to the carbon nanotube fiber to produce a polymer-containing carbon nanotube fiber, and And a step of fabricating a plurality of coil-structured fibers in which the polymer-containing carbon nanotubes are twisted. Thus, the composite fibers can have improved strength and mechanical toughness.

또한, 상기 복합 섬유를 제조하는 단계는, 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화 시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 섬유는, 물에 대한 저항성이 높아지고, 내구성 및 수명이 향상될 수 있다. The step of preparing the composite fiber may further include the step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber. As a result, the composite fiber has high resistance to water, and durability and life can be improved.

이하, 상술된 제1 실시 예에 따른 복합 섬유가 포함하는 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유의 제조 방법이 다른, 제2 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법이 설명된다. Hereinafter, a method for producing the composite fiber according to the second embodiment, which is different from the method for producing the polymer-containing carbon nanotube fiber included in the composite fiber according to the first embodiment described above, will be described.

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a composite fiber according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 탄소나노튜브 시트가 준비될 수 있다(S210). 일 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 시트를 준비하는 단계는, 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 탄소나노튜브 숲(forest)을 제조하는 단계, 및 상기 탄소나노튜브 숲으로부터 상기 탄소나노튜브 시트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, a carbon nanotube sheet may be prepared (S210). According to one embodiment, preparing the carbon nanotube sheet comprises: preparing a carbon nanotube forest by a chemical vapor deposition (CVD) method; And manufacturing a tube sheet.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 시트는 제1 방향으로 나란히 연장하는 복수의 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)일 수 있다.According to an embodiment, the carbon nanotube sheet may include a plurality of carbon nanotubes extending in a first direction. Also, according to one embodiment, the plurality of carbon nanotubes may be multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs).

일 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 시트는 지지 기판 상에 준비될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 기판은 유리 기판일 수 있다. 또는, 다른 예를 들어, 상기 지지 기판은 플라스틱 기판, 반도체 기판, 세라믹 기판, 또는 금속 기판 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the carbon nanotube sheet may be prepared on a support substrate. For example, the supporting substrate may be a glass substrate. Alternatively, for example, the supporting substrate may include any one of a plastic substrate, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate.

상기 탄소나노튜브 시트에 고분자가 제공될 수 있다(S220). 예를 들어, 상기 고분자는 PVA일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 시트에 고분자를 제공하는 단계는, 상기 탄소나노튜브 시트를 상기 소스 용액에 침지하는 방법으로 수행될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 탄소나노튜브 시트에 고분자를 제공하는 단계는, 상기 탄소나노튜브 시트 상에 상기 소스 용액을 분산시키는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 시트에 상기 고분자를 제공하는 방법은, 상술된 것에 제한되지 않는다.The polymer may be provided on the carbon nanotube sheet (S220). For example, the polymer may be PVA. According to an embodiment, providing the polymer to the carbon nanotube sheet may be performed by dipping the carbon nanotube sheet in the source solution. According to another embodiment, the step of providing the polymer to the carbon nanotube sheet may be performed by dispersing the source solution on the carbon nanotube sheet. The method of providing the polymer to the carbon nanotube sheet is not limited to that described above.

상기 탄소나노튜브 시트에 고분자를 제공하는 단계에서, 상기 소스 용액에 침지되는 시간을 조절함에 따라, 상기 탄소나노튜브 시트 내의 상기 고분자 함량이 조절될 수 있다. 또는, 상기 소스 용액 내의 상기 고분자의 농도를 조절함에 따라, 상기 탄소나노튜브 시트 내의 상기 고분자 함량이 조절될 수 있다. In the step of providing the polymer to the carbon nanotube sheet, the polymer content in the carbon nanotube sheet can be controlled by adjusting the time of immersion in the source solution. Alternatively, by controlling the concentration of the polymer in the source solution, the polymer content in the carbon nanotube sheet can be controlled.

고분자가 제공된 상기 탄소나노튜브 시트는 꼬여서, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 제조될 수 있다(S230). 일 실시 예에 따르면, 고분자가 제공된 상기 탄소나노튜브 시트를 꼬으는 단계는, 상기 복수의 탄소나노튜브가 연장하는 상기 제1 방향을 회전축으로 사용하여, 상기 복수의 탄소나노튜브의 일단을 꼬으는 것을 포함할 수 있다.The carbon nanotube sheet provided with the polymer may be twisted to produce a polymer-containing carbon nanotube fiber (S230). According to one embodiment, the step of twisting the carbon nanotube sheet provided with the polymer includes using the first direction in which the plurality of carbon nanotubes extend as a rotation axis, ≪ / RTI >

복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유는 서로 꼬여서, 복합 섬유가 제조될 수 있다(S240). 상기 복합 섬유의 제조 방법은, 도 1을 참조하여 설명된 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유의 제조 방법과 같을 수 있다. The plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers may be twisted to each other to produce a composite fiber (S240). The method for producing the composite fiber may be the same as the method for manufacturing the composite fiber according to the first embodiment described with reference to FIG.

일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유를 형성하는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유의 고분자 함량은 서로 동일할 수 있다. According to an embodiment, the polymer-containing carbon nanotube fibers forming the composite fiber may have the same polymer content.

이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 꼬이는 경우, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유들 각각의 고분자 함량이 서로 다를 수 있다. 다시 말해, 서로 다른 함량의 고분자를 포함하는 복수의 상기 탄소나노튜브 시트들로 제조된 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유들을 서로 꼬아, 상기 복합 섬유가 제조될 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, when the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers are twisted, the polymer content of each of the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers may be different from each other. In other words, the composite fibers can be produced by twisting a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers made of a plurality of the carbon nanotube sheets containing different amounts of polymer, to each other.

또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 복합 섬유를 형성하는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유의 굵기가 서로 다를 수 있다. 서로 다른 굵기를 갖는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하기 위해, 상기 탄소나노튜브 시트의 폭이 조절될 수 있다. 다시 말해, 서로 다른 폭을 갖는 복수의 상기 탄소나노튜브 시트 각각에 고분자를 제공하고, 이를 꼬아 서로 다른 굵기를 갖는 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 제조될 수 있다. Also, according to an embodiment, the thickness of the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers forming the conjugate fiber may be different from each other. In order to produce a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers having different thicknesses, the width of the carbon nanotube sheet can be adjusted. In other words, a plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers having different thicknesses can be produced by providing a polymer to each of the plurality of carbon nanotube sheets having different widths, and twisting the polymers.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 복합 섬유의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, specific experimental examples and characteristics evaluation results of the composite fiber according to the embodiment of the present invention will be described.

실시 예 1에 따른 복합 섬유 제조The composite fiber production according to Example 1

탄소나노튜브 섬유가 준비된다. 상기 탄소나노튜브 섬유는 Suzhou Creative Nano Caron Co., Ltd(china) 사의 SCNSC300 제품이 사용되었다. 상기 탄소나노튜브를 5 wt%농도의 PVA(polyvinyl alcohol) 수용액에 2시간 동안 침지시켜 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하였다. 이후, 상기 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유를 스포이트로 물을 뿌려가면서 회전시켜 코일 구조 섬유를 제조하였다. 제조된 코일 구조 섬유는 메탄올에서 하룻밤 동안 침지시킨 후 60℃의 온도를 갖는 오븐에서 1시간 동안 건조시켜 실시 예 1에 따른 복합 섬유를 제조하였다. Carbon nanotube fibers are prepared. The carbon nanotube fiber was SCNSC300 manufactured by Suzhou Creative Nano Caron Co., Ltd. (China). The carbon nanotubes were immersed in a 5 wt% aqueous solution of PVA (polyvinyl alcohol) for 2 hours to prepare carbon nanotube fibers containing PVA. Thereafter, the PVA-containing carbon nanotube fibers were rotated while spraying water with a sprayer to prepare coil structure fibers. The fabricated coil structure fibers were immersed overnight in methanol and then dried in an oven at a temperature of 60 ° C. for 1 hour to prepare a composite fiber according to Example 1.

실시 예 2에 따른 복합 섬유 제조The composite fiber production according to Example 2

상기 실시 예 1에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유가 준비된다. 상기 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유 3가닥을 스포이트로 물을 뿌려가며 회전시켜 코일 구조 섬유를 제조하였다. 제조된 코일 구조 섬유는 메탄올에서 하룻밤 동안 침지시킨 후 60℃의 온도를 갖는 오븐에서 1시간 동안 건조시켜 실시 예 2에 따른 복합 섬유를 제조하였다.The PVA-containing carbon nanotube fibers according to Example 1 are prepared. Three layers of the PVA-containing carbon nanotube fibers were sprayed with a spray and rotated to prepare coil structure fibers. The fabricated coil structure fibers were immersed overnight in methanol and then dried in an oven at a temperature of 60 ° C for 1 hour to prepare a composite fiber according to Example 2.

실시 예 3에 따른 복합 섬유 제조Production of composite fiber according to Example 3

상기 실시 예 1에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유가 준비된다. 상기 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유 7가닥을 스포이트로 물을 뿌려가며 회전시켜 코일 구조 섬유를 제조하였다. 제조된 코일 구조 섬유는 메탄올에서 하룻밤 동안 침지시킨 후 60℃의 온도를 갖는 오븐에서 1시간 동안 건조시켜 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 제조하였다.The PVA-containing carbon nanotube fibers according to Example 1 are prepared. Seven strands of the PVA-containing carbon nanotube fibers were spun while spraying with water to prepare coil structure fibers. The fabricated coil structure fibers were dipped in methanol overnight and then dried in an oven at a temperature of 60 ° C for 1 hour to prepare a composite fiber according to Example 3.

실시 예 4에 따른 복합 섬유 제조Production of composite fiber according to Example 4

상기 실시 예 1에 따른 탄소나노튜브 섬유가 준비된다. 상기 탄소나노튜브 섬유를 회전시켜 코일 구조 섬유를 제조하였다. 제조된 코일 구조 섬유를 PVA 수용액에 침지시켜 실시 예 4에 따른 복합 섬유를 제조하였다. The carbon nanotube fibers according to the first embodiment are prepared. The carbon nanotube fibers were rotated to prepare coil structure fibers. The fabricated coil structure fiber was immersed in a PVA aqueous solution to prepare a composite fiber according to Example 4.

비교 예 1에 따른 탄소나노튜브 섬유 준비Preparation of Carbon Nanotube Fibers According to Comparative Example 1

일반적인 CNT(carbon nanotube) yarn이 준비된다.A typical CNT (carbon nanotube) yarn is prepared.

비교 예 2에 따른 복합 섬유 준비Preparation of composite fiber according to Comparative Example 2

CNT에 Nylon이 포함된 복합 섬유가 준비된다. Composite fiber containing Nylon is prepared in CNT.

비교 예 3에 따른 복합 섬유 준비Preparation of composite fiber according to Comparative Example 3

CNT에 PEO(polyethylene oxide)가 포함된 복합 섬유가 준비된다. Composite fiber containing polyethylene oxide (PEO) is prepared in CNT.

비교 예 4에 따른 복합 섬유 준비Preparation of composite fiber according to Comparative Example 4

CNT에 PU(poly urethane)이 포함된 복합 섬유가 준비된다. Composite fiber containing PU (poly urethane) is prepared in CNT.

비교 예 5에 따른 섬유 제조The fiber production according to Comparative Example 5

상기 비교 예 1에 따른 CNT yarn 7가닥이 준비된다. 7가닥의 상기 CNT yarn을 서로 꼬아서 비교 예 5에 따른 섬유를 제조하였다. 7 strands of CNT yarn according to Comparative Example 1 are prepared. Seven strands of the CNT yarn were twisted together to produce a fiber according to Comparative Example 5.

비교 예 6에 따른 섬유 준비Preparation of fiber according to Comparative Example 6

Plied structure CNT yarn 이 준비된다. Plied structure CNT yarn is ready.

비교 예 7에 따른 섬유 준비Fiber preparation according to Comparative Example 7

coil structure CNT yarn 이 준비된다. coil structure CNT yarn is ready.

비교 예 8에 따른 섬유 준비Fiber preparation according to Comparative Example 8

double wall CNT를 이용하여 CVD 방법으로 형성된 spinnable structure CNT yarn 이 준비된다. A spinnable structure CNT yarn formed by CVD method using double wall CNT is prepared.

비교 예 9에 따른 섬유 준비The fiber preparation according to Comparative Example 9

microprobe로 형성된 spindle을 사용하여 CNT array를 방사하는 방법으로 형성된 spinnable structure CNT yarn 이 준비된다.A spinnable structure CNT yarn formed by spinning a CNT array using a spindle formed of microprobe is prepared.

비교 예 10에 따른 섬유 준비Fiber preparation according to Comparative Example 10

gas phase as an aerogel로부터 연속적으로 방사되어 형성된 spinnable CNT fiber가 준비된다. The spinnable CNT fiber is prepared by spinning continuously from the gas phase as an aerogel.

상술된 실시 예 1 내지 4에 따른 복합 섬유, 및 비교 예 1 내지 10에 따른 섬유들이 아래 <표 1>을 통하여 정리된다. The composite fibers according to Examples 1 to 4 and the fibers according to Comparative Examples 1 to 10 are summarized in Table 1 below.

구분division 구조rescue 비고Remarks 실시 예 1Example 1 1 - coiled PVA/CNT 복합 섬유1-coiled PVA / CNT composite fiber 코일 구조 복합 섬유 제조 전 PVA 포함Coil structure PVA before manufacture of composite fiber 실시 예 2Example 2 3 - coiled PVA/CNT 복합 섬유3-coiled PVA / CNT composite fiber 코일 구조 복합 섬유 제조 전 PVA 포함Coil structure PVA before manufacture of composite fiber 실시 예 3Example 3 7 - coiled PVA/CNT 복합 섬유7-coiled PVA / CNT composite fiber 코일 구조 복합 섬유 제조 전 PVA 포함Coil structure PVA before manufacture of composite fiber 실시 예 4Example 4 1 - coiled PVA/CNT 복합 섬유1-coiled PVA / CNT composite fiber 코일 구조 복합 섬유 제조 후 PVA 포함Coil structure PVA after manufacturing composite fiber 비교 예 1Comparative Example 1 CNT yarnCNT yarn 비교 예 2Comparative Example 2 Nylon/CNT yarnNylon / CNT yarn 비교 예 3Comparative Example 3 PEO/CNT yarnPEO / CNT yarn 비교 예 4Comparative Example 4 PU/CNT yarnPU / CNT yarn 비교 예 5Comparative Example 5 7 - coiled CNT yarn7-coiled CNT yarn 비교 예 6Comparative Example 6 Plied structure CNT yarnPlied structure CNT yarn 비교 예 7Comparative Example 7 Coil Structure CNT yarnCoil Structure CNT yarn 비교 예 8Comparative Example 8 Spinnable CNT yarnSpinnable CNT yarn Double wall CNT 를 이용하여 CVD 방법으로 형성Formation by CVD method using double wall CNT 비교 예 9Comparative Example 9 Spinnable CNT yarnSpinnable CNT yarn microprobe로 형성된 spindle을 사용하여 CNT array를 방사하는 방법으로 형성formed by spinning a CNT array using a spindle formed of microprobe 비교 예 10Comparative Example 10 Spinnable CNT yarnSpinnable CNT yarn Gas phase an aerogel로부터 연속적으로 방사되어 형성Gas phase formed continuously from an aerogel

도 3은 본 발명의 실시 예 1에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유와 복합 섬유를 촬영한 사진이다. 3 is a photograph of a PVA-containing carbon nanotube fiber and a composite fiber according to Example 1 of the present invention.

도 3의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유를 scale bar 50μm에서 SEM(scanning electron microscopy) 촬영하였다. 도 3의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유는 32μm의 직격을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 3 (a), scanning electron microscopy (SEM) of the PVA-containing carbon nanotube fibers according to Example 1 was performed at a scale bar of 50 μm. As can be seen from FIG. 3 (a), it was confirmed that the PVA-containing carbon nanotube fibers according to Example 1 had a straightness of 32 μm.

도 3의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유를 scale bar 50 μm에서 SEM 촬영하였다. 도 3의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유는, 코일(coil) 형태의 구조를 갖는 것을 확인 할 수 있었다. Referring to FIG. 3 (b), the composite fiber according to Example 1 was SEM at a scale bar of 50 μm. As can be seen from FIG. 3 (b), it was confirmed that the composite fiber according to Example 1 had a coil-like structure.

도 4는 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 꼬임에 따른 변화를 촬영한 사진이다. 4 is a photograph of a change in the twist of the composite fiber according to Example 3 of the present invention.

도 4의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유 7가닥을 낮은 꼬임수(turns per meter)로 복합 섬유를 제조하고 scale bar 150μm에서 SEM 촬영하였다. 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유 7가닥을 높은 꼬임수로 복합 섬유를 제조하고 scale bar 200μm에서 SEM 촬영하였다. 도 4의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 제조하는 과정에서 꼬임수가 증가함에 따라, 코일 형태의 구조로 변하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 4 (a), composite fibers of 7 PVA-containing carbon nanotube fibers according to Example 3 were fabricated by low turns of a meter and SEM images were taken at a scale bar of 150 μm. Referring to FIG. 4 (b), a composite fiber was prepared from 7 strands of PVA-containing carbon nanotube fibers according to Example 3 with a high twist number, and SEM images were taken at a scale bar of 200 μm. As can be seen from FIGS. 4 (a) and 4 (b), it was confirmed that as the number of twists increases in the course of manufacturing the composite fiber according to the third embodiment, the structure becomes a coil-like structure.

도 5는 근육의 기본 구조를 나타내는 도면이다. 5 is a view showing the basic structure of muscles.

도 5에서 알 수 있듯이, 근육(muscle)은 미오신(myosin) 한 가닥 주위를 액틴(actin) 6 가닥이 둘러싼 구조로서, 미오신과 액틴 7가닥이 기본 구조로 형성되어 있는 것을 알 수 있다.As can be seen from Fig. 5, the muscle is a structure in which 6 actin 6 strands surround a strand of myosin, and myosin and actin 7 strands are formed in a basic structure.

도 6은 복합 섬유의 포함 물질에 따른 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. Fig. 6 is a graph comparing the mechanical properties according to the inclusion materials of the conjugated fibers. Fig.

도 6의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유와 비교 예 1에 따른 탄소나노튜브 섬유의 strain(%)에 따른 stress(Mpa)를 측정하였다. 도 6의 (a)에서 알 수 있듯이, 비교 예 1에 따른 탄소나노튜브 섬유는 19.8%의 strain을 나타내고, 실시 예 1에 따른 복합 섬유는 22.6%의 strain을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, CNT 섬유에 PVA를 포함하는 것이 strain을 향상시키는 방법인 것을 알 수 있다. 6 (a), the stress (Mpa) according to the strain (%) of the composite fiber according to Example 1 and the carbon nanotube fiber according to Comparative Example 1 was measured. As can be seen from FIG. 6 (a), the carbon nanotube fibers according to Comparative Example 1 showed a strain of 19.8%, and the composite fibers according to Example 1 had a strain of 22.6%. Accordingly, it can be seen that the inclusion of PVA in the CNT fiber is a method for improving the strain.

도 6의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유, 비교 예 1에 따른 탄소나노튜브 섬유, 및 비교 예 2 내지 4에 따른 복합 섬유들의 strain(%)에 따른 stress(Mpa)를 측정하였다. 도 6의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유의 stress가 가장 높은 것을 확인 할 수 있었다. 이에 따라, CNT 섬유의 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 물질로서, PVA가 우수하다는 것을 알 수 있다. 6 (b), stress (Mpa) according to the strain (%) of the composite fiber according to Example 1, the carbon nanotube fiber according to Comparative Example 1, and the composite fibers according to Comparative Examples 2 to 4, Were measured. As can be seen from FIG. 6 (b), it was confirmed that the stress of the composite fiber according to Example 1 was the highest. As a result, it can be seen that PVA is excellent as a material capable of improving the mechanical properties of the CNT fiber.

도 7은 PVA의 포함 순서에 따른 복합 섬유들의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. FIG. 7 is a graph comparing the mechanical properties of the conjugated fibers according to the sequence of inclusion of PVA.

도 7을 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 탄소나노튜브 섬유, 실시 예 1 및 실시 예 4에 따른 복합 섬유들의 strain(%)에 따른 stress(Mpa)를 측정하였다. 도 7에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 복합 섬유의 stain 및 stress가 가장 높은 것을 확인 할 수 있었다. 이에 따라, 기계적 특성이 향상된 복합 섬유를 제조하는 경우, 탄소나노튜브 섬유를 PVA에 침지하고 꼬으는 방법이, 탄소나노튜브 섬유를 꼬은 후 PVA에 침지하는 방법보다 효율적이라는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, the stress (Mpa) according to the strain (%) of the carbon nanotube fibers according to Comparative Example 1, the composite fibers according to Examples 1 and 4 was measured. As can be seen from FIG. 7, it was confirmed that the stain and stress of the composite fiber according to Example 1 were the highest. Accordingly, it can be seen that the method of immersing and twisting carbon nanotube fibers in PVA is more efficient than the method of twisting carbon nanotube fibers and then dipping them in PVA in the case of producing composite fibers having improved mechanical properties.

도 8은 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유의 개수에 따른 복합 섬유들의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. 8 is a graph comparing the mechanical properties of the composite fibers according to the number of polymer-containing carbon nanotube fibers.

도 8의 (a)를 참조하면 상기 실시 예 1 내지 3에 따른 복합 섬유들의 strain(%)에 따른 stress(Mpa)를 측정하였다. 도 8의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1의 elongation at break point 는 84%로 나타나고, 상기 실시 예 2의 elongation at break point 는 140%로 나타나고, 상기 실시 예 3의 elongation at break point 는 186%로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 8 (a), stress (Mpa) according to strain (%) of the composite fibers according to Examples 1 to 3 was measured. As shown in FIG. 8 (a), the elongation at break point of the first embodiment is 84%, the elongation at break point of the second embodiment is 140%, and the elongation at break point of the third embodiment Was 186%.

도 8의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 2 및 실시 예 3에 따른 복합 섬유들의 tension speed(% min- 1)에 따른 toughness(J g-1)를 측정하였다. 도 8의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 tension speed가 100 % min-1 에서 500 % min-1로 증가하는 동안 toughness가 98% 정도로 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 상기 실시 예 2에 따른 복합 섬유는 tension speed가 100 % min-1 에서 500 % min-1로 증가하는 동안 toughness가 40% 정도 감소되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to (b) of Figure 8, tension speed of the conjugate fiber according to the Examples 2 and 3 were measured for toughness (J g -1) in accordance with (1% min). As can be seen from FIG. 8 (b), the toughness of the composite fiber according to Example 3 was maintained at about 98% while the tension speed was increased from 100% min -1 to 500% min -1 . However, the composite fiber according to Example 2 showed a toughness reduction of about 40% while the tension speed was increased from 100% min -1 to 500% min -1 .

이에 따라, 기계적 특성이 향상된 복합 섬유를 제조하는 경우, 상기 PVA 포함 탄소나노튜브 섬유를 7가닥으로 서로 꼬아서 제조하는 것이 효율적이라는 것을 알 수 있다.Thus, it can be seen that, in the case of producing conjugated fibers having improved mechanical properties, it is efficient to twine the PVA-containing carbon nanotube fibers with each other in seven strands.

도 9는 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 9 is a graph showing the mechanical properties of the composite fiber according to Example 3 of the present invention.

도 9의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 spring index에 따른 toughness(J g-1), tensile strain(%), 및 tensile strength(Mpa)를 측정하였다. 도 9의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는, 0.94의 spring index에서 357.2 J g-1의 toughness 및 186%의 tensile strain을 나타내고, 0.67의 spring index에서 137 J g-1의 toughness 및 100%의 tensile strain을 나타내었다. 즉, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 spring index가 증가함에 따라 toughness, 및 tensile strain이 증가하고, spring index가 감소함에 따라 toughness, 및 tensile strain이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 도한, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 spring index의 변화에 따라 tensile strength가 실직적으로 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 9 (a), toughness (J g -1 ), tensile strain (%), and tensile strength (Mpa) of the composite fiber according to Example 3 were measured according to the spring index. As can be seen from FIG. 9 (a), the composite fiber according to Example 3 exhibits a toughness of 357.2 J g -1 and a tensile strain of 186% at a spring index of 0.94 and a spring index of 137 J g -1 and a tensile strain of 100%. That is, the toughness and tensile strain of the composite fiber according to Example 3 were increased as the spring index was increased, and the toughness and tensile strain were decreased as the spring index was decreased. Also, it was confirmed that the tensile strength of the composite fiber according to Example 3 was kept unchanged as the spring index was changed.

도 9의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 180℃의 온도 및 400℃에서 가열한 경우에 대한 strain(%)에 따른 stress(Mpa)를 측정하여 나타내고, 가열 온도에 따른 무게(weight, %)를 측정하여 나타내었다. 도 9의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 180℃의 온도로 가열한 경우에도 우수한 기계적 특성을 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 열에 대한 내구성을 갖는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 9 (b), the stress (Mpa) according to the strain (%) when heating the composite fiber according to Example 3 at a temperature of 180 ° C. and 400 ° C. is measured, (Weight,%) was measured. As can be seen from FIG. 9 (b), it was confirmed that even when the composite fiber according to Example 3 was heated to a temperature of 180 ° C., excellent mechanical properties were maintained. Accordingly, it can be seen that the composite fiber according to Example 3 has heat resistance.

도 10은 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유와 비교 예들에 따른 섬유들의 기계적 특성을 비교한 그래프이다. 10 is a graph comparing the mechanical properties of the fibers according to the third embodiment of the present invention and the fibers according to the comparative examples.

도 10의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유 및 비교 예 5에 따른 섬유들의 strain(%)에 따른 stress(Mpa)를 물 속에서(wetted condition)측정하였다. 도 10의 (a)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 물 속에서 strain이 223%까지 증가하고, toughness는 333 J g-1이 측정되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 물에 대한 저항성이 높은 것을 알 수 있다. 10 (a), the stress (Mpa) according to the strain (%) of the composite fiber according to Example 3 and the fiber according to Comparative Example 5 was measured in a wetted condition. As can be seen from FIG. 10 (a), it was confirmed that the strain of the composite fiber according to Example 3 increased to 223% in water and the toughness was measured to be 333 J g -1 . Thus, it can be seen that the composite fiber according to Example 3 has a high resistance to water.

도 10의 (b)를 참조하면, 상기 비교 예 6 내지 10에 따른 섬유들과 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유들의 toughness(J g-1)를 비교하여 나타내었다. 도 10의 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 비교 예 6에 따른 섬유는 20 J g-1의 toughness를 나타내고, 상기 비교 예 7에 따른 섬유는 28.7 J g-1의 toughness를 나타내고, 상기 비교 예 8에 따른 섬유는 30 J g-1의 toughness를 나타내고, 상기 비교 예 9에 따른 섬유는 110 J g-1의 toughness를 나타내고, 상기 비교 예 10에 따른 섬유는 120 J g-1의 toughness를 나타내고, 상기 실시 예 3에 따른 섬유는 357.2 J g-1의 toughness를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 비교 예 6내지 10에 따른 섬유들 보다 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 toughness가 우수한 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 10 (b), the toughness (J g -1 ) of the fibers according to Comparative Examples 6 to 10 and the composite fibers according to Example 3 were compared. As can be seen from FIG. 10 (b), the fiber according to Comparative Example 6 exhibited a toughness of 20 J g -1 , the fiber according to Comparative Example 7 had a toughness of 28.7 J g -1 , 8 showed a toughness of 30 Jg- 1 , the fiber according to Comparative Example 9 had a toughness of 110 Jg- 1 , the fiber according to Comparative Example 10 had a toughness of 120 Jg- 1 , And the fiber according to Example 3 exhibited a toughness of 357.2 J g- 1 . Thus, it can be seen that the toughness of the composite fiber according to Example 3 is superior to that of the fibers according to Comparative Examples 6 to 10.

도 11은 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 형태를 변형시킨 후 반복적인 신장 실험에 대한 결과를 나타내는 그래프이다. 11 is a graph showing results of repeated stretching experiments after modifying the shape of the composite fiber according to Example 3 of the present invention.

도 11을 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 0.45 mm의 직경을 갖는 바늘에 물을 뿌리면서 스프링 형태로 감싼 후, 이를 건조하고 바늘을 빼내어 형태를 변형시킨 복합 섬유에 대해, 늘렸다가(stretching) 줄이는(releasing) 실험을 4번 반복하여 position(mm)에 따른 load(mN)를 측정한 그래프로 나타내었다. 도 11에서 알 수 있듯이, 형태가 변형된 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 우수한 신장성(tensile)을 갖는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 11, the composite fiber according to Example 3 was wound in a spring shape while spraying water with a diameter of 0.45 mm, dried and pulled out of the needle to stretch the conjugate fiber having the deformed shape (mN) according to position (mm) by repeating stretching and releasing experiments four times. As can be seen from FIG. 11, it was confirmed that the composite fiber according to Example 3 in which the shape was modified had an excellent tensile strength.

도 12는 본 발명의 실시 예 3에 따른 복합 섬유의 다양한 형태 변화들을 촬영한 사진이다. Fig. 12 is a photograph of various shape changes of the composite fiber according to Example 3 of the present invention. Fig.

도 12의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 스프링 형태로 변형 시킨 후 scale bar 500 μm에서 SEM 촬영하였다. 도 12의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 매듭(knot) 지은 후 scale bar 500 μm에서 SEM 촬영하였다. 도 12의 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 곧게 핀 다음 일반 사진 촬영하였다. 도 12의 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 트라이앵글(triangle) 형태로 변형한 후 일반 사진 촬영하였다. 도 12의 (a) 내지 (d)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 여러가지 형태로 용이하게 변형됨을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 12 (a), the composite fiber according to Example 3 was deformed into a spring shape, and then SEM images were taken at a scale bar of 500 μm. Referring to FIG. 12 (b), the composite fibers according to Example 3 were knotted and then SEM images were taken at a scale bar of 500 μm. Referring to FIG. 12 (c), the composite fiber according to the third embodiment is straightened and then taken as a general photograph. Referring to (d) of FIG. 12, the composite fiber according to the third embodiment is transformed into a triangle shape and then a general photograph is taken. As can be seen from FIGS. 12 (a) to 12 (d), it was confirmed that the composite fiber according to Example 3 was easily deformed into various shapes.

도 12의 (e)를 참조하면, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유를 직물(textile)에 바느질 하여 꿰맨 후 일반 사진 촬영하였다. 도 12의 (e)에서 알 수 있듯이 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는 일반적인 직물에 용이하게 삽입될 수 있음을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예 3에 따른 복합 섬유는, 웨어러블(wearable) 디바이스 등에 용이하게 이용될 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 12 (e), the composite fiber according to Example 3 was stitched on a textile, and then a general photograph was taken. As shown in FIG. 12 (e), it can be seen that the composite fiber according to Example 3 can be easily inserted into a general fabric. Accordingly, it can be understood that the composite fiber according to the third embodiment can be easily used for a wearable device or the like.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

Claims (15)

탄소나노튜브 섬유를 준비하는 단계;
상기 탄소나노튜브 섬유에 고분자를 제공하여, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 단계 및;
복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬아서, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브가 꼬인 코일 구조 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
Preparing carbon nanotube fibers;
Providing a polymer to the carbon nanotube fibers to produce a polymer-containing carbon nanotube fiber;
Comprising the step of twisting a plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers together to produce a coil structure fiber in which a plurality of said polymer-containing carbon nanotubes are twisted.
제1 항에 있어서,
상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계를 더 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And then crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fibers.
제2 항에 있어서,
상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계는, 상기 코일 구조 섬유를 알코올에 침지하는 것을 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber comprises immersing the coil structural fiber in alcohol.
제2 항에 있어서,
상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 내의 상기 고분자를 결정화시키는 단계는, 상기 코일 구조 섬유를 열처리하는 것을 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the step of crystallizing the polymer in the polymer-containing carbon nanotube fiber comprises heat-treating the coil structural fiber.
제1 항에 있어서,
복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 서로 꼬으는 동안, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유에 용매가 제공되는 것을 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Comprising the step of providing a solvent to a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers while twisting the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers together.
제1 항에 있어서,
상기 고분자는 상기 탄소나노튜브 섬유 내로 침투되는 것을 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer is permeated into the carbon nanotube fibers.
제1 항에 있어서,
상기 코일 구조 섬유의 모양을 제어하는 단계를 더 포함하되,
상기 코일 구조 섬유의 모양을 제어하는 단계는,
상기 코일 구조 섬유에 용매를 제공하면서, 상기 코일 구조 섬유의 모양을 변형하는 단계; 및
상기 용매를 건조하여, 상기 코일 구조 섬유의 모양을 고정시키는 단계를 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of controlling the shape of the coil structure fiber,
Wherein controlling the shape of the coil structure fibers comprises:
Modifying the shape of the coil structure fiber while providing a solvent to the coil structure fiber; And
And drying the solvent to fix the shape of the coil structure fiber.
제1 항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 섬유에 상기 고분자를 제공하는 단계는,
상기 고분자가 용해된 소스 용액에 상기 탄소나노튜브 섬유를 침지 및 건조하는 단계를 포함하는 복합 섬유의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of providing the polymer to the carbon nanotube fiber includes:
Immersing the carbon nanotube fibers in a source solution in which the polymer is dissolved, and drying the carbon nanotube fibers.
탄소나노튜브 섬유, 및 상기 탄소나노튜브 섬유의 표면을 덮고, 상기 탄소나노튜브 섬유의 내부로 일부 침투된 고분자를 포함하는, 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 복수로 포함하고,
복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬인 코일 구조 섬유를 포함하는 복합 섬유.
A plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers including a carbon nanotube fiber and a polymer covering the surface of the carbon nanotube fiber and partially penetrating into the carbon nanotube fiber,
Wherein the plurality of polymer-containing carbon nanotube fibers comprise coil structure fibers twisted together.
제9 항에 있어서,
상기 고분자는 PVA, nylon, PEO, 또는 PU를 포함하는 복합 섬유.
10. The method of claim 9,
Wherein the polymer comprises PVA, nylon, PEO, or PU.
제9 항에 있어서,
상기 코일 구조 섬유는, 7개의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 서로 꼬인 것을 포함하는 복합 섬유.
10. The method of claim 9,
Wherein the coil structure fiber comprises seven polymer-containing carbon nanotube fibers twisted together.
제11 항에 있어서,
상기 코일 구조 섬유는, 하나의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유를 중심으로 6개의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유가 둘러싸여 서로 꼬인 것을 포함하는 복합 섬유.
12. The method of claim 11,
Wherein the coil-structured fiber comprises six polymer-containing carbon nanotube fibers surrounded by one polymer, and twisted about one carbon nanotube fiber.
제11 항에 있어서,
상기 코일 구조 섬유는, 복수의 상기 고분자 포함 탄소나노튜브 섬유 각각이 나선형으로 꼬인 것을 포함하는 복합 섬유.
12. The method of claim 11,
Wherein the coil structure fiber comprises a plurality of the polymer-containing carbon nanotube fibers each spirally twisted.
제11 항에 있어서,
상기 코일 구조 섬유는, 가상의 축을 나선형으로 감는 형태인 것을 포함하는 복합 섬유.
12. The method of claim 11,
Wherein the coil-structured fiber includes a spiral winding of a virtual axis.
제9 항에 있어서,
상기 고분자는 결정화된 것을 포함하는 복합 섬유.
10. The method of claim 9,
Wherein the polymer is crystallized.
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