KR20200122003A - PAN-Graphene complex fiber and fabricating method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 PAN-그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 그래핀 산화물 시트가 분산된 소스 용액을 응고욕 내에 방사시킨 후 환원을 통해 그래핀 섬유를 제조하는 PAN-그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to a PAN-graphene composite fiber and a method for manufacturing the same, and more specifically, PAN-graphene for producing graphene fibers through reduction after spinning a source solution in which a graphene oxide sheet is dispersed in a coagulation bath. It relates to a composite fiber and a manufacturing method thereof.
그래핀은 강도, 열전도율, 전자이동도 등 여러 가지 특징이 현존하는 물질 중 가장 뛰어난 소재이다. 이에 따라, 디스플레이, 이차전지, 태양전지, 자동차, 및 조명 등 다양한 분야에 응용되고, 관련 산업의 성장을 견인할 전략적 핵심소재로 인식되어, 그래핀을 상용화하기 위한 기술이 많은 관심을 받고 있다.Graphene is the most outstanding material among the existing materials with various characteristics such as strength, thermal conductivity, and electron mobility. Accordingly, it is applied to various fields such as displays, secondary batteries, solar cells, automobiles, and lighting, and is recognized as a strategic core material that will drive the growth of related industries, and technology for commercializing graphene is receiving a lot of interest.
최근에는 그래핀의 유용한 기계적 특성 및 전기적 특성을 다양한 산업 분야에 적용하기 위해, 그래파이트(graphite) 원료로부터 산화그래핀을 얻기 위한 다양한 공정들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, in order to apply the useful mechanical and electrical properties of graphene to various industrial fields, studies on various processes for obtaining graphene oxide from graphite raw materials have been actively conducted.
예를 들어, 대한민국 특허 공개공보 KR20140045851A (출원번호: KR20120112103A, 주식회사: 그래핀올)에는, 산을 사용하여 그래파이트를 산화시켜 산화그래핀을 포함하는 1차 반응 결과물을 형성하는 단계, 상기 1차 반응 결과물로부터 상기 산을 회수하는 단계, 및 상기 회수된 산을 사용하여 그래파이트를 산화시켜 산화그래핀을 포함하는 리사이클 반응 결과물을 형성하는 단계를 통해, 비교적 짧은 시간 내에 산화그래핀 생성물로부터 산의 분리가 용이하고, 산과 같은 유독성 공정 부산물의 폐기율을 감소시킬 수 있는 산화그래핀의 제조 기술이 개시되어 있다.For example, in Korean Patent Publication KR20140045851A (application number: KR20120112103A, Co., Ltd.: grapheneol), the step of oxidizing graphite using an acid to form a first reaction product containing graphene oxide, the first reaction product The acid is easily separated from the graphene oxide product within a relatively short time through the steps of recovering the acid from and by oxidizing graphite using the recovered acid to form a recycling reaction product containing graphene oxide. And, a technology for producing graphene oxide that can reduce the disposal rate of toxic process by-products such as acids is disclosed.
이 밖에도, 간소화된 공정, 공정 비용 감소와 같은 공정 상의 특성뿐만 아니라, 기계적 물성 및 전기적 전도도가 향상된 그래핀 복합 섬유에 관한 다양한 연구들이 이루어지고 있다. In addition, various studies have been conducted on graphene composite fibers with improved mechanical properties and electrical conductivity, as well as process characteristics such as a simplified process and reduced process cost.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 전기 전도도가 향상된 PAN-그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a PAN-graphene composite fiber with improved electrical conductivity and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 기계적 특성이 향상된 PAN-그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a PAN-graphene composite fiber with improved mechanical properties and a method for manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정 과정이 간소화된 PAN-그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a PAN-graphene composite fiber with a simplified process process and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 다양한 어플리케이션에 사용 가능한 PAN-그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a PAN-graphene composite fiber that can be used in various applications and a method of manufacturing 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.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합 섬유의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a graphene composite fiber.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조 방법은, 그래핀 산화물 시트(graphene oxide sheet), 및 고분자가 분산된 소스 용액을 준비하는 단계, 응고제, 및 증발속도 제어제를 포함하는 응고욕 내에 상기 소스 용액을 방사하여, 그래핀 산화물 복합 섬유를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 환원하되, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 제공되는 산소를 통해 상기 고분자를 고리화(cyclization) 반응시켜, 복수의 그래핀 시트 사이에 고리화된 상기 고분자를 포함하는 바인더(binder)가 제공된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the graphene composite fiber includes: preparing a source solution in which a graphene oxide sheet and a polymer are dispersed, a coagulation bath including a coagulant, and an evaporation rate control agent Spinning the source solution in the inside, obtaining a graphene oxide composite fiber, and reducing the graphene oxide composite fiber, but by cyclization reaction of the polymer through oxygen provided from the graphene oxide sheet , It may include the step of preparing a graphene composite fiber provided with a binder (binder) containing the polymer cyclized between a plurality of graphene sheets.
일 실시 예에 따르면, 상기 바인더는, 상기 그래핀 시트와 파이-파이 스택킹(π-π stacking)되어, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도를 증가시키는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the binder may include pi-pi stacking with the graphene sheet to increase the tensile strength of the graphene composite fiber.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조 방법은, 상기 소스 용액 내의 상기 고분자의 함량에 따라 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 제어되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the graphene composite fiber may include controlling the tensile strength of the graphene composite fiber according to the content of the polymer in the source solution.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조 방법은, 상기 소스 용액 내의 상기 고분자의 함량은 20 wt% 초과 40 wt% 미만인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the graphene composite fiber may include that the content of the polymer in the source solution is greater than 20 wt% and less than 40 wt%.
일 실시 예에 따르면, 상기 고분자는 PAN(polyacrylonitrile)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the polymer may include polyacrylonitrile (PAN).
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유 제조 단계는, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 권취 및 건조하는 단계, 건조된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 연장되는 방향으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유에 장력(tension)을 인가하는 단계, 및 장력이 인가된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, in the manufacturing of the graphene composite fiber, the step of winding and drying the graphene oxide composite fiber, in a direction in which the dried graphene oxide composite fiber extends, a tension on the graphene oxide composite fiber It may include applying (tension), and heat-treating the graphene oxide composite fiber to which tension is applied.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유에 인가되는 장력의 크기가 증가함에 따라, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 증가하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, as the magnitude of the tension applied to the graphene oxide composite fiber increases, the tensile strength of the graphene composite fiber may increase.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 열처리 단계는, 비산소(non-oxygen) 분위기에서 수행되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the heat treatment of the graphene oxide composite fiber may include performing in a non-oxygen atmosphere.
일 실시 예에 따르면, 상기 응고제는 메탄올(methanol)을 포함하고, 상기 증발속도 제어제는 물(water)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the coagulant may include methanol, and the evaporation rate control agent may include water.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합 섬유를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a graphene composite fiber.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유는, 복수의 그래핀 시트가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유, 및 상기 그래핀 섬유의 복수의 상기 그래핀 시트 사이의 기공에 제공되며, 상기 그래핀 시트와 파이-파이 스택킹(π-π stacking)된 바인더를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the graphene composite fiber is provided in the pores between the graphene fibers extending in one direction by agglomeration of a plurality of graphene sheets, and the plurality of graphene sheets of the graphene fibers, and the It may include a graphene sheet and a pie-pi stacked (π-π stacked) binder.
일 실시 예에 따르면, 상기 바인더는, 고리화된(cyclization) 고분자를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the binder may include a cyclization polymer.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유는 850 Mpa 초과의 인장 강도를 가질 수 있다. According to an embodiment, the graphene composite fiber may have a tensile strength of more than 850 Mpa.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 전선 구조체를 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a wire structure.
일 실시 예에 따르면, 상기 전선 구조체는 상술된 실시 예들에 따른 그래핀 복합 섬유, 및 상기 그래핀 복합 섬유를 피복하는 절연체를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the wire structure may include a graphene composite fiber according to the above-described embodiments, and an insulator covering the graphene composite fiber.
본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 방법은, 그래핀 산화물 시트, 및 고분자가 분산된 소스 용액을 준비하는 단계, 응고제 및 증발속도 제어제를 포함하는 응고욕 내에 상기 소스 용액을 방사하여 그래핀 산화물 복합 섬유를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 환원하되, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 제공되는 산소를 통해 상기 고분자를 고리화(cyclization) 반응시켜, 복수의 상기 그래핀 시트 사이에 고리화된 상기 고분자를 포함하는 바인더(binder)가 제공된 상기 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도 및 인장 강도가 향상된 그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다. The method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention includes preparing a source solution in which a graphene oxide sheet and a polymer are dispersed, spinning the source solution in a coagulation bath containing a coagulant and an evaporation rate control agent. To obtain a graphene oxide composite fiber, and reducing the graphene oxide composite fiber, by cyclization reaction of the polymer through oxygen provided from the graphene oxide sheet, and a plurality of graphene sheets It may include the step of preparing the graphene composite fiber provided with a binder (binder) containing the polymer cyclized therebetween. Accordingly, a graphene composite fiber having improved electrical conductivity and tensile strength and a method of manufacturing the same may be provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 제조 단계를 보다 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 제조 방법 중 PAN 고분자의 고리화 반응을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 WAXS 이미지이다.
도 7은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 TGA 그래프이다.
도 8은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 DSC 그래프이다.
도 9는 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 WAXS 그래프이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력의 크기에 따른 특성을 비교하는 사진이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력에 따른 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력에 따른 전기적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 18은 응고욕 내의 응고용액 성분을 제어하여 형성된 그래핀 복합 섬유를 촬영한 사진이다.
도 19는 응고욕 내의 응고용액 성분을 제어하여 형성된 그래핀 복합 섬유의 기계적 특성을 비교한 그래프이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 열처리 온도에 따른 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 열처리 온도에 따른 전기적 특성을 비교하는 그래프이다. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart illustrating in more detail the steps of manufacturing graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a graphene composite fiber manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a cyclization reaction of a PAN polymer in a method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are WAXS images of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in the source solution.
7 is a TGA graph of a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in a source solution.
8 is a DSC graph of a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in a source solution.
9 is a graph showing the mechanical properties of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in the source solution.
10 is a graph showing electrical properties of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention manufactured by controlling the polymer content in a source solution.
11 is a WAXS graph of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in a source solution.
12 to 14 are photographs comparing characteristics according to the magnitude of tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
15 is a graph comparing mechanical properties according to tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
16 is a graph comparing electrical characteristics according to tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
17 is a graph showing the effect of tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
18 is a photograph of graphene composite fibers formed by controlling the coagulation solution component in the coagulation bath.
19 is a graph comparing the mechanical properties of graphene composite fibers formed by controlling the components of the coagulation solution in the coagulation bath.
20 is a graph comparing mechanical properties according to heat treatment temperatures in the manufacturing process of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention.
21 is a graph comparing electrical properties according to heat treatment temperatures in the manufacturing process of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention.
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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed 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. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.
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.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
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.In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the present specification, "connection" is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.
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.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 제조 단계를 보다 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 제조 방법 중 PAN 고분자의 고리화 반응을 나타내는 도면이다. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow chart illustrating in more detail the manufacturing step of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention, 3 is a view showing a graphene composite fiber manufacturing process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing a cyclization reaction of a PAN polymer in a method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 그래핀 산화물 시트(graphene oxide sheet), 및 고분자가 분산된 소스 용액(10)이 준비된다(S100). 상기 소스 용액(10)은 상기 그래핀 산화물 시트, 및 상기 고분자가 용매에 첨가되어 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용매는 유기 용매일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용매는 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), N-메틸-2-피페리돈(n-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자는 PAN(polyacrylonitrile)을 포함할 수 있다. 1 to 4, a graphene oxide sheet and a
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량에 따라 후술되는 그래핀 복합 섬유의 안장 강도(tensile strength)가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량이 20 wt% 초과 40 wt% 미만인 경우, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 향상될 수 있다. 보다 구체적인 설명은 후술된다. According to an embodiment, the tensile strength of the graphene composite fiber to be described later may be controlled according to the content of the polymer in the
상기 소스 용액(10)이 응고욕(200) 내에 방사되어, 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 수득될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(10)은 방사 용기(100)로부터 상기 응고욕(200)으로 방사될 수 있다. 예를 들어, 상기 방사 용기(100)는 주사기(syringe)일 수 있다. The
상기 응고욕(200)은 응고용액을 포함할 수 있다. 상기 응고용액은, 응고제, 및 증발속도 제어제를 포함할 수 있다. 즉, 상기 응고용액은 상기 응고제 및 상기 증발속도 제어제의 혼합 용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 응고제는 메탄올(methanol)을 포함할 수 있다. 상기 증발속도 제어제는 물(water)을 포함할 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30) 수득 단계는, 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20) 형성 단계, 및 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)의 건조 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the step of obtaining the graphene
보다 구체적으로, 상기 소스 용액(10)이 상기 응고욕(200) 내로 방사되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)에 포함된 용매(예를 들어, DMF)는 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)로부터 상기 응고용액으로 빠져나갈 수 있다. 반면, 상기 응고용액이 포함하는 상기 응고제(예를 들어, methanol) 및 상기 증발속도 제어제(예를 들어, water)는 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20) 내로 침투될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)는 상기 응고 용액의 상기 응고제 및 상기 증발속도 제어제를 포함할 수 있다.More specifically, when the
상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)는 건조될 수 있다. 이 경우, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20) 내의 상기 응고제 및 상기 증발속도 제어제가 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)가 고화되어, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 수득될 수 있다. The preliminary graphene
일 실시 예에 따르면, 상기 증발속도 제어제는, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)로부터 상기 응고제가 증발되는 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 증발속도 제어제는, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)로부터 상기 응고제가 증발되는 속도를 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 인장 강도(tensile strength)가 향상될 수 있다. According to an embodiment, the evaporation rate control agent may control a rate at which the coagulant evaporates from the preliminary graphene
이와 달리, 상기 응고용액이 상기 증발속도 제어제를 포함하지 않는 경우, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20) 건조 단계에서, 상기 응고제의 증발 속도가 상대적으로 빠르게 발생될 수 있다. 이 경우, 상기 예비 그래핀 산화물 복합 섬유(20)는 상대적으로 많은 수축이 발생될 수 있다. 이에 따라, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 저하될 수 있다. In contrast, when the coagulation solution does not contain the evaporation rate control agent, in the drying step of the preliminary graphene
상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 환원되어, 그래핀 복합 섬유(미도시)가 제조될 수 있다(S300). 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합 섬유 제조 단계는, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)를 권취 및 건조하는 단계(S310), 건조된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)에 장력을 인가하는 단계(S320), 및 장력이 인가된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)를 열처리하는 단계(S330)를 포함할 수 있다. The graphene
보다 구체적으로, 상기 소스 용액(10)이 상기 응고욕(200) 내에 방사되어 형성된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는 권취 및 건조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는 가이드 롤러(guide roller, 300)에 의해 상기 응고욕(200)으로부터 분리되어 외부로 나올 수 있고, 와인딩 롤러(winding roller, 미도시)에 의해 권취 될 수 있다. More specifically, the graphene
건조된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)에 장력이 인가될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 연장되는 방향으로 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 일 단에 장력이 인가될 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 타 단을 고정시킨 상태에서, 일 단에 추를 매다는 방법으로 장력이 인가될 수 있다. 이 경우, 후술되는 열처리 단계에서 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 수축을 최소화할 수 있어, 배향성을 유지할 수 있다. 보다 구체적인 설명은 후술된다. Tension may be applied to the dried graphene
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)에 인가되는 장력의 크기를 제어하여, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 강도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)에 인가되는 장력의 크기를 증가시켜, 후술되는 그래핀 복합 섬유의 강도를 증가시킬 수 있다. According to an embodiment, the strength of the graphene composite fiber, which will be described later, may be controlled by controlling the amount of tension applied to the graphene
장력이 인가된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 환원되어, 상기 그래핀 복합 섬유가 형성될 수 있다. The graphene
보다 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)에 포함된 상기 그래핀 산화물 시트는 그래핀 시트로 환원될 수 있다. 복수의 상기 그래핀 시트는 응집되어 그래핀 섬유를 형성할 수 있다. 즉, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 산소가 제거되어 상기 그래핀 시트가 형성되고, 복수의 상기 그래핀 시트가 응집되어 상기 그래핀 섬유가 형성될 수 있다. 상기 그래핀 섬유는, 상기 산소가 제거되는 과정에서, 복수의 상기 그래핀 시트 사이에 형성되는 기공을 포함할 수 있다. 상기 기공에는 고리화된 상기 고분자를 포함하는 바인더가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 복합 섬유가 제조될 수 있다. 결과적으로, 상기 그래핀 복합 섬유는, 복수의 그래핀 시트가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유 및 상기 복수의 그래핀 시트 사이에 제공된 바인더를 포함할 수 있다.More specifically, when the graphene
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 제거된 산소는, 상기 고분자로 제공될 수 있다. 상기 고분자에 상기 산소가 제공되는 경우, 상기 고분자는 고리화(cyclization) 반응될 수 있다. 고리화된 상기 고분자는, 상기 그래핀 시트와 파이-파이 스택킹(π-π stacking)될 수 있다. 이에 따라, 고리화된 상기 고분자는, 복수의 상기 그래핀 시트 사이에 바인더(binder)로 제공될 수 있다. According to an embodiment, oxygen removed from the graphene oxide sheet may be provided as the polymer. When the oxygen is provided to the polymer, the polymer may undergo a cyclization reaction. The cyclized polymer may be pi-pi stacked with the graphene sheet (π-π stacking). Accordingly, the cyclized polymer may be provided as a binder between the plurality of graphene sheets.
결과적으로, 상기 바인더는 상기 그래핀 시트와 파이-파이 스택킹(π-π stacking)되어, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 상기 그래핀 시트 사이에 제공된 상기 바인더는, N-type 도핑 효과를 나타내어, 상기 그래핀 복합 섬유의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다. As a result, the binder is pi-pi stacked with the graphene sheet (π-π stacking), it is possible to improve the tensile strength of the graphene composite fiber. In addition, the binder provided between the plurality of graphene sheets may exhibit an N-type doping effect, thereby improving the electrical conductivity of the graphene composite fiber.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 열처리 단계는, 비산소(non-oxygen) 분위기에서 수행될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, PAN(polyacrylonitrile)의 경우, 고리화(cyclization) 반응이 진행되기 위해, 산소가 요구될 수 있다. 즉, PAN에 산소가 제공된 경우, 탈수소 반응(dehydrogenation)이 진행되고, 이를 통해 고리화(cyclization) 반응이 진행될 수 있다. 이에 따라, PAN을 고리화 반응시키기 위한 종래의 기술은, 산소 분위기에서 열처리를 수행한 후, 비산소 분위기에서 다시 열처리하게 되어 많은 공정 시간 및 비용이 발생하는 문제점이 있었다. According to an embodiment, the heat treatment step of the graphene
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 방법의 경우, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하는 과정에서, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 산소가 제거되고, 제거된 산소는 상기 고분자(예를 들어, PAN)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 별도의 산소 제공 공정 없이, 비산소 분위기에서 열처리를 통해 상기 고분자를 고리화 반응 시킬 수 있어, 공정 시간 및 비용이 절감되는 장점이 있다. However, as described above, in the case of the method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention, in the process of heat treating the graphene oxide composite fiber, oxygen is removed from the graphene oxide sheet, and the removed oxygen May be provided as the polymer (eg, PAN). Accordingly, it is possible to cyclize the polymer through heat treatment in a non-oxygen atmosphere without a separate oxygen providing process, thereby reducing process time and cost.
상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는 모든 방향으로 수축이 발생될 수 있다. 다만, 상술된 바와 같이 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)는, 연장되는 방향으로 장력이 인가되고, 장력이 인가된 상태에서 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)가 연장되는 방향으로의 수축은 상대적으로 적게 발생될 수 있다. 또한, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 폭 방향으로는 팽창이 발생될 수 있다. 결과적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 배향성이 향상될 수 있다. When the graphene
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 열처리 온도를 제어하여, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 열처리 온도를 증가시켜, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도를 증가시킬 수 있다. According to an embodiment, by controlling the heat treatment temperature of the graphene
또한, 상술된 바와 같이, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량에 따라 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량이 20 wt% 초과 40 wt% 미만인 경우, 상기 그래핀 복합 섬유가 용이하게 형성될 뿐만 아니라, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량이 30 wt%인 경우, 865MPa의 높은 인장 강도를 갖는 그래핀 복합 섬유가 제조될 수 있다. In addition, as described above, the tensile strength of the graphene composite fiber may be controlled according to the content of the polymer in the
이와 달리, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량이 40 wt% 이상인 경우, 상기 소스 용액(10)내의 상기 상기 그래핀 산화물 시트의 함량이 감소될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 상기 고분자로 제공되는 산소의 양이 감소하게 되어, 상기 고분자가 열분해될 수 있다. 결과적으로, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조가 용이하지 않을 수 있다. In contrast, when the content of the polymer in the
반면, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량이 20 wt% 미만인 경우, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)의 열처리에 따른 환원이 용이하게 발생되지 않아, 상기 그래핀 복합 섬유의 제조가 용이하지 않을 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 그래핀 복합 섬유가 제조되더라도, 상기 그래핀 복합 섬유 내의 상기 바인더의 함량이 감소하게 되어, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 감소될 수 있다. On the other hand, when the content of the polymer in the
상술된 바와 달리, 상기 그래핀 산화물 시트의 합성 방법이나 원재료에 따라, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 상기 고분자로 제공되는 산소의 양이 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량 또한 달라질 수 있다. 즉, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 고분자의 함량을 제한되지 않는다. Unlike the above, the amount of oxygen provided as the polymer from the graphene oxide sheet may vary depending on the synthesis method or raw material of the graphene oxide sheet. Accordingly, the content of the polymer in the
본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 방법은, 상기 그래핀 산화물 시트, 및 상기 고분자가 분산된 상기 소스 용액(10)을 준비하는 단계, 상기 응고제 및 상기 증발속도 제어제를 포함하는 상기 응고욕(200) 내에 상기 소스 용액을 방사하여 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)를 수득하는 단계, 및 상기 그래핀 산화물 복합 섬유(30)를 환원하되, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 제공되는 산소를 통해 상기 고분자를 고리화(cyclization) 반응시켜, 복수의 상기 그래핀 시트 사이에 고리화된 상기 고분자를 포함하는 상기 바인더가 제공된 상기 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도 및 인장 강도가 향상된 그래핀 복합 섬유의 제조 방법이 제공될 수 있다. 또한, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유는, 배터리의 전극이나 전선, 섬유형 커패시터, 의복형 전자기기 등 다양한 분야에 사용될 수 있다. The method of manufacturing a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing the graphene oxide sheet and the
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 및 그 제조 방법에 구체적인 실험 예 및 특성평가 결과가 설명된다. In the above, graphene composite fibers and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention have been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the graphene composite fiber and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.
실시 예에 따른 According to the embodiment 그래핀Graphene 복합 섬유 제조 Composite fiber manufacturing
그래핀 산화물 시트 및 PAN(polyacrylonitrile)을 DMF(dimethylformamide)에 분산시켜 소스 용액을 준비하였다. 준비된 소스 용액을 메탄올(methanol) 및 물(water)을 포함하는 응고욕 내에 방사시킨 후, 권취 및 건조하여 그래핀 산화물 복합 섬유를 제조하였다. 건조 조건은 15~30℃ 및 20~50 RH%로 제어하였다. A source solution was prepared by dispersing a graphene oxide sheet and polyacrylonitrile (PAN) in dimethylformamide (DMF). The prepared source solution was spun in a coagulation bath containing methanol and water, and then wound and dried to prepare graphene oxide composite fibers. Drying conditions were controlled at 15-30° C. and 20-50 RH%.
이후, 건조된 그래핀 산화물 복합 섬유의 타 단을 고정시킨 상태에서 일 단에 추를 매달아서 장력을 부여하고, 장력이 부여된 그래핀 산화물 복합 섬유를 불활성 기체(Argon or Nitrogen) 분위기에서 열처리하여 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 제조하였다. After that, while the other end of the dried graphene oxide composite fiber is fixed, a weight is suspended at one end to give tension, and the graphene oxide composite fiber with tension is heat treated in an inert gas (Argon or Nitrogen) atmosphere. Graphene composite fibers according to the embodiment were prepared.
도 5 및 도 6은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 WAXS 이미지이다. 5 and 6 are WAXS images of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in the source solution.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 소스 용액의 준비 과정에서 PAN이 없는 경우(rGO), 10 wt%의 PAN을 포함하는 경우(10%), 20 wt%의 PAN을 포함하는 경우(20%), 30 wt%의 PAN을 포함하는 경우(30%), 및 40 wt%의 PAN을 포함하는 경우(40%) 각각에 대해 wide-angle X-ray scattering을 수행한 후 이미지들을 도 5의 (a), (b), (c), 및 도 6의 (a) 및 (b)에 각각 도시하였다. 5 and 6, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but when there is no PAN in the preparation process of the source solution (rGO), when 10 wt% of PAN is included (10%), Wide-angle X- for each containing 20 wt% PAN (20%), 30 wt% PAN (30%), and 40 wt% PAN (40%) After performing ray scattering, images are shown in (a), (b), (c) of FIG. 5, and (a) and (b) of FIG. 6, respectively.
도 5 및 도 6에서 확인할 수 있듯이, 도 6의 (a)에 도시된 30 wt%의 PAN을 포함하는 소스 용액을 이용하여 제조된 그래핀 복합 섬유 내의 carbon의 크기가 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 30 wt%의 PAN을 포함하는 소스 용액을 이용하는 경우, 그래핀 복합 섬유가 가장 용이하게 제조되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 5 and 6, it was confirmed that the size of carbon in the graphene composite fiber prepared using the source solution containing 30 wt% PAN shown in FIG. 6 (a) was the largest. . That is, when using a source solution containing 30 wt% PAN, it was confirmed that the graphene composite fiber is most easily manufactured.
도 7은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 TGA 그래프이고, 도 8은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 DSC 그래프이다. 7 is a TGA graph of a graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in the source solution, and FIG. 8 is a graph according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in the source solution. It is a DSC graph of the pin composite fiber.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 소스 용액의 준비 과정에서 PAN이 없는 경우(GO), 10 wt%의 PAN을 포함하는 경우(GO/PAN 10%), 30 wt%의 PAN을 포함하는 경우(GO/PAN 30%), 50 wt%의 PAN을 포함하는 경우(GO/PAN 50%), 및 그래핀 산화물 시트가 없는 경우(PAN)에 대해 TGA(Thermogravimetric Analysis)를 수행하여 도 7에 나타내고, DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 수행하여 도 8에 나타내었다. 7 and 8, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but when there is no PAN in the preparation process of the source solution (GO), when 10 wt% of PAN is included (GO/
도 7 및 도 8에서 확인할 수 있듯이, PAN의 경우 250℃의 온도에서 산소에 의한 고리화가 발생되지 않으면 300℃의 온도에서 열분해가 일어나게 되며 이 과정에서 열을 방출하는 것을 알 수 있었다. 또한, 그래핀 산화물 시트와 50 wt% PAN이 혼합된 소스 용액을 이용하여 제조된 그래핀 복합 섬유의 경우, 발열 피크가 나타나는 것으로 보아, PAN의 고리화가 발생되지 않은 것을 알 수 있었다. As can be seen in FIGS. 7 and 8, it was found that in the case of PAN, if cyclization by oxygen does not occur at a temperature of 250°C, pyrolysis occurs at a temperature of 300°C, and heat is released during this process. In addition, in the case of graphene composite fibers prepared using a source solution in which a graphene oxide sheet and 50 wt% PAN were mixed, it was found that an exothermic peak appeared, indicating that cyclization of PAN did not occur.
도 9는 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 9 is a graph showing the mechanical properties of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in the source solution.
도 9를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 소스 용액의 준비 과정에서 PAN의 wt%를 제어하여, 각 wt%에 따라 제조된 그래핀 복합 섬유의 Tensile strength(MPa) 및 Young's modulus(GPa)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 9, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but by controlling the wt% of PAN in the preparation of the source solution, the tensile strength (MPa) of the graphene composite fiber prepared according to each wt% And Young's modulus (GPa) was measured and shown.
도 9에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유는, 소스 용액내 PAN의 함량이 20 wt%인 경우부터 Tensile strength(MPa) 및 Young's modulus(GPa)가 급격히 상승하다가, 30 wt%를 기점으로 다시 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 30 wt%에서는 865 MPa의 높은 Tensile strength를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in Figure 9, the graphene composite fiber according to the embodiment, from the case where the content of PAN in the source solution is 20 wt%, Tensile strength (MPa) and Young's modulus (GPa) rapidly increase, then 30 wt% It was confirmed that it decreased again from the starting point. In particular, it was confirmed that a high tensile strength of 865 MPa was exhibited at 30 wt%.
이에 따라, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 제조하는 경우, 소스 용액 내의 PAN의 함량을 20 wt% 초과 40 wt% 미만으로 제어하는 것이, 높은 인장 강도의 그래핀 복합 섬유를 얻을 수 있는 방법임을 알 수 있었다. Accordingly, in the case of manufacturing the graphene composite fiber according to the above embodiment, controlling the content of PAN in the source solution to more than 20 wt% and less than 40 wt% is a method for obtaining graphene composite fibers of high tensile strength I could see that.
도 10은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다. 10 is a graph showing electrical properties of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention manufactured by controlling the polymer content in a source solution.
도 10을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 소스 용액의 준비 과정에서, 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 100 wt%:0 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=100:0), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 80 wt%:20 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=80:20), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 70 wt%:30 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=70:30), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 60 wt%:40 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=60:40), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 0 wt%:100 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=0:100) 각각에 따라 제조된 그래핀 복합 섬유의 Voltage(V)에 따른 Ampacity(μA/cm2)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 10, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but in the preparation of a source solution, when the content of the graphene oxide sheet and PAN is controlled to 100 wt%: 0 wt% (rGO:PAN =100:0), when the content of the graphene oxide sheet and PAN is controlled to 80 wt%:20 wt% (rGO:PAN=80:20), the content of the graphene oxide sheet and PAN is 70 wt%:30 When controlled by wt% (rGO:PAN=70:30), when the content of graphene oxide sheet and PAN is controlled at 60 wt%:40 wt% (rGO:PAN=60:40), graphene oxide sheet And when the content of PAN is controlled to 0 wt%:100 wt% (rGO:PAN=0:100), the Ampacity (μA/cm 2 ) according to the Voltage (V) of the graphene composite fibers prepared according to each is measured. Shown.
도 10에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 70 wt%:30 wt%으로 제어한(rGO:PAN=70:30) 소스 용액을 통해 제조된 그래핀 복합 섬유가, 가장 높은 기울기를 나타내고 있어, 가장 높은 전기 전도도를 갖는 것을 알 수 있었다. As can be seen in Figure 10, the graphene composite fiber prepared through a source solution in which the content of the graphene oxide sheet and PAN is controlled to 70 wt%:30 wt% (rGO:PAN=70:30) has the highest slope And it was found that it had the highest electrical conductivity.
도 11은 소스 용액 내의 고분자 함량을 제어하여 제조된 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 WAXS 그래프이다. 11 is a WAXS graph of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention prepared by controlling the polymer content in a source solution.
도 11을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 소스 용액의 준비 과정에서, 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 100 wt%:0 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=100:0), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 90 wt%:10 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=90:10), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 80 wt%:20 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=80:20), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 70 wt%:30 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=70:30), 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 60 wt%:40 wt%으로 제어한 경우(rGO:PAN=60:40) 각각에 대해 wide-angle X-ray scattering을 수행한 후 그 값을 그래프로 나타내었다. Referring to FIG. 11, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but in the preparation of the source solution, when the content of the graphene oxide sheet and PAN is controlled to 100 wt%:0 wt% (rGO:PAN =100:0), when the content of the graphene oxide sheet and PAN is controlled to 90 wt%:10 wt% (rGO:PAN=90:10), the content of the graphene oxide sheet and PAN is 80 wt%:20 When controlled by wt% (rGO:PAN=80:20), when the content of graphene oxide sheet and PAN is controlled at 70 wt%:30 wt% (rGO:PAN=70:30), graphene oxide sheet And when the content of PAN was controlled at 60 wt%:40 wt% (rGO:PAN=60:40), after wide-angle X-ray scattering was performed for each, the value was shown in a graph.
도 11에서 확인할 수 있듯이, 공통적으로 q=1.832에서 graphite peak가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 특히 이 peak는 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 70 wt%:30 wt%으로 제어한 소스 용액으로 제조된 그래핀 복합 섬유에서 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 그래핀 산화물 시트 및 PAN의 함량을 70 wt%:30 wt%으로 제어한 소스 용액으로 제조된 그래핀 복합 섬유의 결정의 크기가 가장 큰 것으로 해석되며, 높은 물성의 근거로 판단될 수 있다. As can be seen in FIG. 11, it was confirmed that graphite peaks commonly appear at q=1.832. In particular, this peak was found to be the largest in graphene composite fibers prepared with a source solution in which the content of graphene oxide sheet and PAN was controlled to 70 wt%:30 wt%. That is, it is interpreted that the crystal size of the graphene composite fiber prepared with the source solution in which the content of graphene oxide sheet and PAN is controlled to 70 wt%:30 wt% is the largest, and can be judged as the basis of high physical properties. .
결과적으로 도 5 내지 도 11을 통해 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 방법은, 소스 용액 내의 고분자의 함량에 따라 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 제어될 수 있음을 알 수 있었다. 특히, 소스 용액 내의 고분자의 함량이 20 wt% 초과 40 wt% 미만인 경우 가장 높은 인장 강도의 그래핀 복합 섬유가 제조될 수 있음을 알 수 있었다. As a result, as can be seen through FIGS. 5 to 11, it can be seen that in the method of manufacturing the graphene composite fiber according to the above embodiment, the tensile strength of the graphene composite fiber can be controlled according to the content of the polymer in the source solution. there was. In particular, it was found that graphene composite fibers having the highest tensile strength can be produced when the content of the polymer in the source solution is more than 20 wt% and less than 40 wt%.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력의 크기에 따른 특성을 비교하는 사진이다. 12 to 14 are photographs comparing characteristics according to the magnitude of tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 인가되는 장력의 크기를 0g, 0.8g, 및 1.6g로 제어하고 각각의 장력에 따라 제조된 그래핀 복합 섬유를 SEM(scanning electron microscope) 촬영하여 도 12, 13, 및 도 14에 나타내었다. 각 도면의 (a) 및 (b)는 서로 다른 배율의 사진을 나타낸다. 도 12 내지 도 14에서 확인할 수 있듯이, 장력이 인가된 그래핀 복합 섬유의 경우 기다란 섬유 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 그래핀 복합 섬유들이 복수의 그래핀 산화물 시트 및 PAN을 포함하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 12 to 14, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but the magnitude of the applied tension is controlled to 0g, 0.8g, and 1.6g, and the graphene composite fiber manufactured according to each tension Is shown in Figs. 12, 13, and 14 by photographing a scanning electron microscope (SEM). (A) and (b) of each figure show photographs of different magnifications. As can be seen in FIGS. 12 to 14, it was confirmed that the graphene composite fiber to which the tension was applied maintains an elongated fiber shape. In addition, it was confirmed that the graphene composite fibers contained a plurality of graphene oxide sheets and PAN.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력에 따른 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. 15 is a graph comparing mechanical properties according to tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 일반 그래핀 섬유(graphene firber), 장력이 인가되지 않은 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유(Graphene-PAN fiber), 및 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유(Tensioned graphene-PAN fiber) 각각에 대해 Strain(%)에 따른 Strength(MPa)를 측정하여 나타내었다. 도 15에서 확인할 수 있듯이, 장력이 인가된 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유는, 장력이 인가되지 않은 그래핀 복합 섬유 및 일반 그래핀 섬유와 비교하여 현저히 높은 Strain(%) 및 Strength(MPa)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 15, a general graphene fiber (graphene firber), a graphene-PAN fiber according to the embodiment to which tension is not applied, and a graphene composite fiber according to the embodiment (Tensioned graphene- PAN fiber) was shown by measuring the strength (MPa) according to the strain (%). As can be seen in Figure 15, the graphene composite fiber according to the embodiment to which the tension is applied is significantly higher Strain (%) and Strength (MPa) compared to the graphene composite fiber and general graphene fiber to which the tension is not applied. It was confirmed that it represents.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력에 따른 전기적 특성을 비교하는 그래프이다. 16 is a graph comparing electrical characteristics according to tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 일반 그래핀 섬유(Graphene fiber), 및 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유(Graphene-PAN fiber) 각각에 대해 Voltage(V) 및 Current(μA)를 측정하여 나타내었다. 도 16에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 경우, 일반 그래핀 섬유와 비교하여 높은 전기적 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 16, voltage (V) and current (μA) were measured and shown for each of a general graphene fiber and a graphene-PAN fiber according to the above embodiment. As can be seen from FIG. 16, it was confirmed that the graphene composite fiber according to the above example exhibits high electrical properties compared to the general graphene fiber.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 인가되는 장력의 영향을 나타내는 그래프이다. 17 is a graph showing the effect of tension applied in the manufacturing process of the graphene composite fiber according to an embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 제조 과정에서 인가되는 장력(Applied tension, MPa)의 크기를 제어한 후, 각각의 장력에서 제조된 그래핀 복합 섬유에 대해 Tensile strength(MPa), Elongation(%), 및 Electrical conductivity(S/cm)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 17, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but after controlling the size of the applied tension (MPa) applied in the manufacturing process, the graphene composite fiber produced at each tension Tensile strength (MPa), elongation (%), and electrical conductivity (S/cm) were measured and shown.
도 17에서 확인할 수 있듯이, 인가되는 장력의 크기가 증가함에 따라, Elongation(%)은 감소하되, Tensile strength(MPa) 및 Electrical conductivity(S/cm)는 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 17, it was confirmed that as the magnitude of the applied tension increased, the elongation (%) decreased, but the tensile strength (MPa) and electrical conductivity (S/cm) increased.
도 18은 응고욕 내의 응고용액 성분을 제어하여 형성된 그래핀 복합 섬유를 촬영한 사진이다. 18 is a photograph of graphene composite fibers formed by controlling the coagulation solution component in the coagulation bath.
도 18의 (a)를 참조하면, methanol:water=100:0인 응고용액을 포함하는 응고욕 내에 소스 용액을 방사시켜, 상기 그래핀 복합 섬유를 제조한 후, 제조된 그래핀 복합 섬유를 SEM 촬영하여 도시하였고, 도 18의 (b)를 참조하면, methanol:water=30:70인 응고용액을 포함하는 응고욕 내에 소스 용액을 방사시켜, 상기 그래핀 복합 섬유를 제조한 후, 제조된 그래핀 복합 섬유를 SEM 촬영하여 도시하였다. Referring to (a) of FIG. 18, after spinning a source solution in a coagulation bath containing a coagulation solution of methanol:water=100:0 to prepare the graphene composite fiber, the prepared graphene composite fiber was subjected to SEM Photographed and illustrated, and referring to (b) of FIG. 18, a source solution was spun in a coagulation bath containing a coagulation solution with methanol:water=30:70 to prepare the graphene composite fiber, and then the prepared graphene The pin composite fiber was shown by SEM photographing.
도 18의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, methanol:water=30:70인 응고용액을 포함하는 응고욕 내에 소스 용액을 방사시켜 제조된 그래핀 복합 섬유는 상대적으로 빽빽한 내부 구조를 가진 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in (a) and (b) of FIG. 18, graphene composite fibers prepared by spinning a source solution in a coagulation bath containing a coagulation solution of methanol:water=30:70 have a relatively dense internal structure. I could confirm that.
도 19는 응고욕 내의 응고용액 성분을 제어하여 형성된 그래핀 복합 섬유의 기계적 특성을 비교한 그래프이다. 19 is a graph comparing the mechanical properties of graphene composite fibers formed by controlling the components of the coagulation solution in the coagulation bath.
도 19를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, methanol:water=100:0인 응고용액 내에 소스 용액이 방사되어 그래핀 복합 섬유가 제조된 경우, methanol:water=50:50인 응고용액 내에 소스 용액이 방사되어 그래핀 복합 섬유가 제조된 경우, 및 methanol:water=30:70인 응고용액 내에 소스 용액이 방사되어 그래핀 복합 섬유가 제조된 경우 각각에 대해 Strain(%)에 따른 Stress(MPa)를 측정하였다. 도 19에서 확인할 수 있듯이, methanol:water=30:70인 응고용액 내에 소스 용액이 방사되어 제조된 그래핀 복합 섬유가 가장 높은 Strain(%) 및 Stress(MPa)를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 19, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but when a source solution is spun in a coagulation solution of methanol:water=100:0 to prepare a graphene composite fiber, methanol:water=50: When the source solution is spun into 50 coagulation solution to produce graphene composite fibers, and when the source solution is spun into the coagulation solution of methanol:water=30:70 to produce graphene composite fibers, strain (% ) Was measured according to the stress (MPa). As can be seen in Fig. 19, it was confirmed that the graphene composite fiber produced by spinning the source solution in the coagulation solution of methanol:water=30:70 exhibited the highest strain (%) and stress (MPa).
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 열처리 온도에 따른 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. 20 is a graph comparing mechanical properties according to heat treatment temperatures in the manufacturing process of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention.
도 20을 참조하면, 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하기 전 상태의 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유(before thermal treatment), 그래핀 산화물 복합 섬유를 400℃의 온도에서 열처리여 제조된 그래핀 복합 섬유, 그래핀 산화물 복합 섬유를 600℃의 온도에서 열처리여 제조된 그래핀 복합 섬유, 그래핀 산화물 복합 섬유를 800℃의 온도에서 열처리여 제조된 그래핀 복합 섬유, 및 장력의 인가 없이 형성된 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유 각각에 대해 Strain(%)에 따른 Strength(MPa)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 20, the graphene composite fiber according to the embodiment before heat treatment of the graphene oxide composite fiber (before thermal treatment) and the graphene composite fabricated by heat treatment at a temperature of 400° C. Examples formed without application of tension, graphene composite fibers prepared by heat treatment of fibers, graphene oxide composite fibers at 600°C, graphene composite fibers prepared by heat treatment of graphene oxide composite fibers at 800°C It was shown by measuring the strength (MPa) according to the strain (%) for each graphene composite fiber according to.
도 20에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하는 온도가 증가될수록, 제조되는 그래핀 복합 섬유의 Strain(%) 및 Strength(MPa)가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 20, it was confirmed that as the temperature for heat treatment of the graphene oxide composite fiber increased, the strain (%) and strength (MPa) of the graphene composite fiber to be produced increased.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유의 제조 과정에서 열처리 온도에 따른 전기적 특성을 비교하는 그래프이다. 21 is a graph comparing electrical properties according to heat treatment temperatures in the manufacturing process of graphene composite fibers according to an embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합 섬유를 준비하되, 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하는 온도를 제어하고, 각 온도에서 제조된 그래핀 복합 섬유의 Electrical conductivity(S/cm)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 21, a graphene composite fiber according to the above embodiment is prepared, but the temperature at which the graphene oxide composite fiber is heat treated is controlled, and the electrical conductivity (S/cm) of the graphene composite fiber prepared at each temperature is determined. It was measured and shown.
도 21에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하는 온도가 증가될수록, 제조되는 그래핀 복합 섬유의 Electrical conductivity(S/cm)가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 21, it was confirmed that as the temperature for heat treatment of the graphene oxide composite fiber increased, the electrical conductivity (S/cm) of the graphene composite fiber produced increased.
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.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.
10: 소스 용액
20: 예비 그래핀 산화물 복합 섬유
30: 그래핀 산화물 복합 섬유
100: 주사기
200: 응고욕
300: 와인딩 롤러10: source solution
20: Preliminary graphene oxide composite fiber
30: graphene oxide composite fiber
100: syringe
200: coagulation bath
300: winding roller
Claims (14)
응고제, 및 증발속도 제어제를 포함하는 응고욕 내에 상기 소스 용액을 방사하여, 그래핀 산화물 복합 섬유를 수득하는 단계; 및
상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 환원하되, 상기 그래핀 산화물 시트로부터 제공되는 산소를 통해 상기 고분자를 고리화(cyclization) 반응시켜, 복수의 그래핀 시트 사이에 고리화된 상기 고분자를 포함하는 바인더(binder)가 제공된 그래핀 복합 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
Preparing a source solution in which a graphene oxide sheet and a polymer are dispersed;
Spinning the source solution in a coagulation bath containing a coagulant and an evaporation rate controlling agent to obtain graphene oxide composite fibers; And
A binder including the polymer cyclized between a plurality of graphene sheets by reducing the graphene oxide composite fiber, but cyclization reaction of the polymer through oxygen provided from the graphene oxide sheet. ) Graphene composite fiber manufacturing method comprising the step of preparing a graphene composite fiber provided.
상기 바인더는, 상기 그래핀 시트와 파이-파이 스택킹(π-π stacking)되어, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도를 증가시키는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The binder , the graphene sheet and pi-pi stacked (π-π stacking), a method of manufacturing a graphene composite fiber comprising increasing the tensile strength of the graphene composite fiber.
상기 소스 용액 내의 상기 고분자의 함량에 따라 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 제어되는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
Method for producing a graphene composite fiber comprising controlling the tensile strength of the graphene composite fiber according to the content of the polymer in the source solution.
상기 소스 용액 내의 상기 고분자의 함량은 20 wt% 초과 40 wt% 미만인 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 3,
The method for producing a graphene composite fiber comprising that the content of the polymer in the source solution is more than 20 wt% and less than 40 wt%.
상기 고분자는 PAN(polyacrylonitrile)을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The polymer is a method of producing a graphene composite fiber containing PAN (polyacrylonitrile).
상기 그래핀 복합 섬유 제조 단계는,
상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 권취 및 건조하는 단계;
건조된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유가 연장되는 방향으로, 상기 그래핀 산화물 복합 섬유에 장력(tension)을 인가하는 단계; 및
장력이 인가된 상기 그래핀 산화물 복합 섬유를 열처리하는 단계를 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The graphene composite fiber manufacturing step,
Winding and drying the graphene oxide composite fiber;
Applying a tension to the graphene oxide composite fiber in a direction in which the dried graphene oxide composite fiber extends; And
Graphene composite fiber manufacturing method comprising the step of heat-treating the graphene oxide composite fiber to which tension is applied.
상기 그래핀 산화물 복합 섬유에 인가되는 장력의 크기가 증가함에 따라, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 증가하는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 6,
As the magnitude of the tension applied to the graphene oxide composite fiber increases, the tensile strength of the graphene composite fiber increases.
상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 열처리 단계는, 비산소(non-oxygen) 분위기에서 수행되는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 6,
The heat treatment step of the graphene oxide composite fiber is a method of producing a graphene composite fiber comprising performing in a non-oxygen atmosphere.
상기 그래핀 산화물 복합 섬유의 열처리 온도가 증가함에 따라, 상기 그래핀 복합 섬유의 인장 강도가 증가하는 것을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 6,
As the heat treatment temperature of the graphene oxide composite fiber increases, the graphene composite fiber manufacturing method comprising increasing the tensile strength of the graphene composite fiber.
상기 응고제는 메탄올(methanol)을 포함하고, 상기 증발속도 제어제는 물(water)을 포함하는 그래핀 복합 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a graphene composite fiber, wherein the coagulant includes methanol, and the evaporation rate control agent includes water.
상기 그래핀 섬유의 복수의 상기 그래핀 시트 사이의 기공에 제공되며, 상기 그래핀 시트와 파이-파이 스택킹(π-π stacking)된 바인더를 포함하는 그래핀 복합 섬유.
Graphene fibers in which a plurality of graphene sheets are aggregated to extend in one direction; And
Graphene composite fiber provided in the pores between the plurality of graphene sheets of the graphene fiber, the graphene sheet and the pie-pi-stacked (π-π stacked) binder.
상기 바인더는, 고리화된(cyclization) 고분자를 포함하는 그래핀 복합 섬유.
The method of claim 11,
The binder is a graphene composite fiber containing a cyclization polymer.
850 Mpa 이상의 인장 강도를 갖는 그래핀 복합 섬유.
The method of claim 11,
Graphene composite fiber with a tensile strength of 850 Mpa or more.
상기 그래핀 복합 섬유를 피복하는 절연체를 포함하는 전선 구조체.
Graphene composite fiber according to claim 11 to 13; And
An electric wire structure comprising an insulator covering the graphene composite fiber.
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| KR20140045851A (en) | 2012-10-09 | 2014-04-17 | 주식회사 그래핀올 | Method of producing graphene oxide |
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