KR20200131408A - Functional Graphene Fiber and fabricating method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 그래핀 산화물 시트가 분산된 소스 용액을 응고욕 내에 방사시킨 후 환원을 통해 그래핀 섬유를 제조하는 기능성 그래핀 섬유에 관련된 것이다.The present invention relates to a functional graphene fiber and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a functional graphene fiber for producing graphene fibers through reduction after spinning a source solution in which a graphene oxide sheet is dispersed in a coagulation bath. will be.
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), forming a first reaction product including graphene oxide by oxidizing graphite using an acid, 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, 기계적 특성이 향상된 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a functional graphene fiber with improved mechanical properties and a method for manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 공정 과정이 간소화된 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a functional graphene fiber with a simplified process and a method for manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 가스 센싱 효율이 향상된 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a functional graphene fiber with improved gas sensing efficiency and a manufacturing method thereof.
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 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a functional graphene fiber.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법은, 그래핀 산화물 시트(graphene oxide sheet)가 분산된 소스 용액을 준비하는 단계, 금속을 포함하는 기능성 물질 및 응고제를 포함하는 응고욕 내에 상기 소스 용액을 방사하여, 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 그래핀 산화물 섬유를 제조하는 단계, 및 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유를 열처리하여, 상기 기능성 물질이 환원된 기능성 입자가 제공된 표면을 갖는 그래핀 섬유를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도에 따라서, 상기 기능성 입자는 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 갖는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the functional graphene fiber comprises: preparing a source solution in which a graphene oxide sheet is dispersed, in a coagulation bath containing a functional material including a metal and a coagulant. Spinning a source solution to prepare a graphene oxide fiber having a surface provided with the functional material, and heat treatment of the graphene oxide fiber having a surface provided with the functional material, so that the functional particles having reduced the functional material are Including the step of preparing a graphene fiber having a provided surface, depending on the heat treatment temperature of the graphene oxide fiber, the functional particles may include those having metal particles or metal oxide particles.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도는, 500℃ 초과 800℃ 미만인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the heat treatment temperature of the graphene oxide fiber may include a temperature greater than 500°C and less than 800°C.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 섬유 제조 단계에서, 상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 승온 속도를 제어하여, 상기 기능성 입자의 크기 및 개수를 제어하는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, in the step of manufacturing the graphene fiber, it may include controlling the heat treatment heating rate of the graphene oxide fiber to control the size and number of the functional particles.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 승온 속도는 14℃/min 초과 16℃/min 미만인 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the heat treatment heating rate of the graphene oxide fiber may be greater than 14°C/min and less than 16°C/min.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 시트는 복수의 기공(hole)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the graphene oxide sheet may include a plurality of holes.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 섬유 제조 단계에서, 상기 그래핀 산화물 섬유가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유로부터 제거된 산소(oxygen)은, 상기 기공을 통해 상기 그래핀 산화물 섬유의 외부로 배출되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, in the graphene fiber manufacturing step, when the graphene oxide fiber is heat-treated, oxygen removed from the graphene oxide fiber is transferred to the outside of the graphene oxide fiber through the pores. It may include discharged.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속은, 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 아연(Zn), 철(Fe), 알루미늄(Al), 또는 팔라듐(Pd) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the metal is copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), iron (Fe), aluminum (Al), or palladium (Pd) It may include any one of.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질은, CuCl2, CuSO4, CuSO4NH4, NiCl2, NiSO4, Cobalt nitrate, Cobalt acetate, MnCl2, MnNO3, ZnCl2, FeCl3, AlCl3, 또는 PdCl2 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the functional material is CuCl 2 , CuSO 4 , CuSO 4 NH 4 , NiCl 2 , NiSO 4 , Cobalt nitrate, Cobalt acetate, MnCl 2 , MnNO 3 , ZnCl 2 , FeCl 3 , AlCl 3 , or It may contain any one of PdCl 2 .
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 섬유 제조 단계는, 상기 그래핀 산화물 섬유를 열처리하는 단계, 및 열처리된 상기 그래핀 산화물 섬유를 ??칭(quenching)하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of manufacturing the graphene fiber may include heat-treating the graphene oxide fiber, and quenching the heat-treated graphene oxide fiber.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 기능성 그래핀 섬유를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a functional graphene fiber.
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 섬유는 복수의 환원된 그래핀 산화물 시트가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유, 및 상기 그래핀 섬유 상에 배치되고, 환원된 그래핀 산화물과 제1 에너지 레벨 차이를 갖는 금속, 및 상기 제1 에너지 레벨 차이보다 큰 제2 에너지 레벨 차이를 갖는 금속 산화물을 포함하는 기능성 입자를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the graphene fibers are graphene fibers extending in one direction by agglomeration of a plurality of reduced graphene oxide sheets, and are disposed on the graphene fibers, and reduced graphene oxide and first energy It may include functional particles including a metal having a level difference and a metal oxide having a second energy level difference greater than the first energy level difference.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속은 구리(Cu)를 포함하고, 상기 금속 산화물을 구리 산화물(Cu2O)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the metal may include copper (Cu), and the metal oxide may include copper oxide (Cu 2 O).
일 실시 예에 따르면, 상기 금속은 니켈(Ni)을 포함하고, 상기 금속 산화물은 니켈 산화물(NiO)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the metal may include nickel (Ni), and the metal oxide may include nickel oxide (NiO).
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 섬유는, 복수의 기공(hole)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the graphene fiber may include a plurality of holes.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 가스 센서를 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a gas sensor.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 실시 예들에 따른 기능성 그래핀 섬유를 포함하는 촉매층, 및 상기 촉매층 상에 배치되는 전극을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the gas sensor may include a substrate, a catalyst layer disposed on the substrate and including a functional graphene fiber according to the embodiments, and an electrode disposed on the catalyst layer.
본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법은, 그래핀 산화물 시트가 분산된 소스 용액을 준비하는 단계, 금속을 포함하는 기능성 물질 및 응고제를 포함하는 응고욕 내에 소스 용액을 방사하여, 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 그래핀 산화물 섬유를 제조하는 단계, 및 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유를 열처리하여, 상기 기능성 물질이 환원된 기능성 입자가 제공된 표면을 갖는 그래핀 섬유를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도에 따라서, 상기 기능성 입자는 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 갖는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 열처리 온도를 제어하는 간단한 방법으로, 어플리케이션에 따라 적용될 수 있는 다양한 기능성 그래핀 섬유들이 용이하게 제조될 수 있다. The method of manufacturing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention includes preparing a source solution in which a graphene oxide sheet is dispersed, spinning the source solution in a coagulation bath including a functional material including a metal and a coagulant, Preparing a graphene oxide fiber having a surface provided with the functional material, and heat treatment of the graphene oxide fiber having a surface provided with the functional material, so that the graphene having a surface provided with the functional particles reduced with the functional material Including the step of manufacturing a fiber, depending on the heat treatment temperature of the graphene oxide fiber, the functional particles may include those having metal particles or metal oxide particles. Accordingly, as a simple method of controlling the heat treatment temperature, various functional graphene fibers that can be applied depending on the application can be easily manufactured.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유를 포함하는 가스 센서의 경우, 타겟 가스의 흡착 효율 및 탈착 효율이 향상되어 타겟 가스 센싱 능력이 향상될 수 있다. In addition, in the case of a gas sensor including a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention, the adsorption efficiency and desorption efficiency of the target gas may be improved, so that the target gas sensing ability may be improved.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정 중 그래핀 산화물 섬유의 열처리 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 에너지 레벨을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유를 포함하는 가스 센서를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정에서 형성된 그래핀 산화물 섬유를 촬영한 사진이다.
도 14 내지 도 16은 750℃의 온도에서 열처리되어 제조된 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 17 내지 도 19는 열처리 온도에 따라, 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 구성 변화를 나타내는 그래프이다.
도 20 내지 도 22는 열처리 온도에 따라, 본 발명의 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 구성 변화를 나타내는 그래프이다.
도 23 내지 도 25는 열처리 승온 속도에 따라, 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 변화를 비교하는 사진들이다.
도 26은 열처리 승온 속도에 따라, 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 변화를 비교하는 그래프이다.
도 27은 본 발명의 실시 예들에 따른 기능성 그래핀 섬유의 특성 변화를 비교하는 그래프이다.
도 28은 본 발명의 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 비교 예 2에 른 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다.
도 29는 본 발명의 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다.
도 30은 본 발명의 실시 예들 및 비교 예들에 따른 그래핀 산화물 섬유, 그래핀 섬유의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 31 및 도 32는 본 발명의 비교 예 1 및 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다.
도 33은 본 발명의 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유와 기존의 고강도 섬유와 기계적 특성을 비교한 그래프이다.
도 34 및 도 35는 본 발명의 실시 예 7에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a manufacturing process of a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a heat treatment process of graphene oxide fibers during the manufacturing process of functional graphene fibers according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the energy level of functional particles included in the functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a gas sensor including a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are photographs of functional graphene fibers according to Example 1 of the present invention.
9 and 10 are photographs of functional graphene fibers according to Example 2 of the present invention.
11 to 13 are photographs of graphene oxide fibers formed in the manufacturing process of functional graphene fibers according to Example 1 of the present invention.
14 to 16 are photographs of functional graphene fibers according to Example 1 prepared by heat treatment at a temperature of 750°C.
17 to 19 are graphs showing changes in the composition of functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 1 of the present invention according to the heat treatment temperature.
20 to 22 are graphs showing changes in the composition of functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 2 of the present invention according to the heat treatment temperature.
23 to 25 are photographs comparing changes in functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 1 of the present invention according to the heat treatment heating rate.
26 is a graph comparing changes in functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 1 of the present invention according to the heat treatment heating rate.
27 is a graph comparing the change in properties of functional graphene fibers according to embodiments of the present invention.
28 is a photograph of graphene oxide fibers according to Comparative Example 1 and graphene fibers according to Comparative Example 2 of the present invention.
29 is a photograph of graphene oxide fibers according to Example 5 and graphene fibers according to Example 6 of the present invention.
30 is a graph comparing the mechanical properties of graphene oxide fibers and graphene fibers according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
31 and 32 are graphs comparing mechanical properties of graphene oxide fibers according to Comparative Examples 1 and 5 of the present invention.
33 is a graph comparing mechanical properties with graphene fibers and conventional high strength fibers according to Example 6 of the present invention.
34 and 35 are photographs of functional graphene fibers according to Example 7 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 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정 중 그래핀 산화물 섬유의 열처리 과정을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 에너지 레벨을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유를 포함하는 가스 센서를 나타내는 도면이다. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a manufacturing process of the functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is the present invention A diagram showing a heat treatment process of graphene oxide fibers during a manufacturing process of a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a view showing the energy level of the functional particles included in the functional graphene fiber according to an embodiment, Figure 6 is a view showing a gas sensor including the functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 그래핀 산화물 시트(graphene oxide sheet)가 분산된 소스 용액(10)이 준비된다(S100). 상기 소스 용액(10)은 상기 그래핀 산화물 시트가 용매에 첨가되어 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용매는 물(H2O) 일 수 있다. 다른 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. 1 to 4, a
상기 소스 용액(10)이 응고욕(bt) 내에 방사되어, 그래핀 산화물 섬유(30)가 제조될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 그래신 산화물 섬유(30) 제조 단계는, 상기 소스 용액(10)을 상기 응고욕(bt) 내에 방사하여, 예비 그래핀 산화물 섬유(20)를 형성하는 단계, 및 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)를 건조시켜, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 소스 용액(10)이 상기 응고욕(bt) 내에 방사되어 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)가 형성된 후, 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)가 건조됨에 따라, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 제조될 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(10)은 주사기(sy)를 통해 상기 응고욕(bt) 내로 방사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 응고욕(bt)은 응고제 및 기능성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 응고제는 메탄올(methanol)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질은 금속(metal), 및 금속 이온(metal ion)을 포함할 수 있다. 상기 금속은, 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 아연(Zn), 철(Fe), 알루미늄(Al), 또는 팔라듐(Pd) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 물질은, CuCl2, CuSO4, CuSO4NH4, NiCl2, NiSO4, Cobalt nitrate, Cobalt acetate, MnCl2, MnNO3, ZnCl2, FeCl3, AlCl3, 또는 PdCl2 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법을 설명함에 있어, 상기 기능성 물질은 CuCl2를 포함하는 경우가 예를 들어 설명된다. According to an embodiment, the
상술된 바와 같이, 상기 응고욕(bt)이 상기 기능성 물질 및 상기 응고제를 포함함에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)는 상기 기능성 물질 및 상기 응고제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 물질은 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)의 표면에 제공될 수 있다. 이와 달리, 상기 응고제는 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)의 내부로 침투될 수 있다. As described above, as the coagulation bath bt includes the functional material and the coagulant, the preliminary
상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)가 건조되는 과정에서 상기 응고제는 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)가 고화되어, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 복수의 그래핀 산화물 시트가 응집되어 일 방향으로 연장되는 구조를 가질 수 있다. In the process of drying the preliminary
또한, 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)가 건조되는 과정에서 상기 기능성 물질은 산화될 수 있다. 이에 따라, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 산화된 기능성 물질이 제공된 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질이 CuCl2인 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는, 상기 기능성 물질인 CuCl2가 산화된 CuClO4가 제공된 표면을 가질 수 있다. In addition, the functional material may be oxidized while the preliminary
또는, 상기 예비 그래핀 산화물 섬유(20)가 건조되는 과정에서 상기 기능성 물질이 그대로 잔존할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질이 NiCl2인 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 상기 기능성 물질인 NiCl2가 제공된 표면을 가질 수 있다.Alternatively, the functional material may remain as it is while the preliminary
상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 권취 될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 가이드 롤러(guide roller, gr)에 의해 상기 응고욕(bt)으로부터 분리되어 외부로 나올 수 있고, 와인딩 롤러(winding roller, 미도시)에 의해 권취 될 수 있다. The
상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 열처리되어, 기능성 그래핀 섬유(40)가 제조될 수 있다(S300). 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유(30) 및 상기 기능성 물질이 환원될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 환원되는 경우, 그래핀 섬유(GF)가 형성될 수 있다. 상기 그래핀 섬유(GF)는 복수의 환원된 그래핀 산화물 시트가 응집되어 일 방향으로 연장되는 구조를 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질이 환원되는 경우, 기능성 입자(FP)가 형성될 수 있다. The
결과적으로, 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 열처리되는 경우, 상기 기능성 입자(GP)가 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 섬유(GF)가 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유(40)가 제조될 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, CuClO4가 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유(30) 내의 CO2, CO, 및 HCl 등이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질은 기능성 입자로 환원되어, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)가 제조될 수 있다. As a result, when the
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도에 따라, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 가질 수 있다. 즉, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도에 따라, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 입자를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도에 따라, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 산화물 입자를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도에 따라, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 산화물 입자 및 상기 금속 입자를 모두 가질 수 있다. According to an embodiment, depending on the heat treatment temperature of the
예를 들어, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 0℃ 내지 500℃ 미만인 경우, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 산화물 입자를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 0℃ 내지 250℃인 경우 상기 기능성 입자(FP)는 CuO 입자를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 250℃ 내지 500℃인 경우 상기 기능성 입자(FP)는 Cu2O 입자를 포함할 수 있다. For example, when the heat treatment temperature of the
다른 예를 들어, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 500℃ 초과 800℃ 미만인 경우, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 산화물 입자 및 금속 입자를 모두 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 500℃ 초과 800℃ 미만인 경우, 상기 기능성 입자(FP)는 Cu2O 입자 및 Cu 입자를 모두 가질 수 있다. For another example, when the heat treatment temperature of the
금속 산화물을 금속으로 환원시키는 종래 기술의 경우, 1400℃ 이상의 고온에서 비활성 가스가 제공되는 환경이 요구되었다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법은, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 열처리 되는 과정에서, 그래핀의 carbon이 금속 산화물 환원의 촉매 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 입자가 포함하는 금속 산화물이, 종래 기술과 비교하여 상대적으로 낮은 온도(500℃ 초과 800℃ 미만)에서 환원될 수 있다. 결과적으로, 금속 및 금속 산화물을 포함하는 그래핀 섬유가, 상대적으로 간소화된 공정을 통해 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 백금(Pt)과 같은 귀금속을 사용하지 않고, 구리(Cu)와 같은 범용적인 금속을 사용함에 따라, 경제적인 이점까지 얻을 수 있다. In the case of the prior art for reducing metal oxides to metals, an environment in which an inert gas is provided at a high temperature of 1400°C or higher has been required. However, in the method of manufacturing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention, carbon of graphene may serve as a catalyst for metal oxide reduction in the process of heat treatment of the
또 다른 예를 들어, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 800℃ 이상인 경우, 상기 기능성 입자(FP)는 금속 입자를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 온도가 800℃ 이상인 경우, 상기 기능성 입자(FP)는 Cu 입자를 가질 수 있다. For another example, when the heat treatment temperature of the
상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 열처리된 이후, 열처리된 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 ??칭(quenching)될 수 있다. 예를 들어, 열처리된 상기 그래핀 산화물 섬유(30)는 아르곤(Ar)분위기에서, -10℃/min의 속도로 냉각될 수 있다. 상술된 바와 달리, 열처리된 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 냉각 속도가 상대적으로 느린 경우, 상기 기능성 입자(FP)의 크기가 증가될 수 있다. 이 경우, 상기 기능성 입자(FP)에 의한 그래핀 섬유의 특성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. After the
일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 승온 속도를 제어하여, 상기 기능성 입자(FP)의 크기 및 개수를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)의 열처리 승온 속도는 14℃/min 초과 16℃/min 미만으로 제어될 수 있다. 이 경우, 상기 기능성 입자(FP)의 크기는 상대적으로 작아지고, 상기 기능성 입자(FP)의 개수는 상대적으로 많아질 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)는, 상기 기능성 입자(FP)에 따른 특성이 향상될 수 있다. According to an embodiment, by controlling the heat treatment heating rate of the
상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유(40)는 상기 기능성 물질의 종류에 따라 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)는 Energy storage, EMI materials, Electrical conductive wire, 가스 센서 등 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다. The
구체적으로, 상기 기능성 물질이 상술된 바와 같이 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 포함하는 경우, 상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유(40)는 가스 센서의 촉매층으로 사용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)를 포함하는 가스 센서가 설명된다. 이 밖에도, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)이 활용되는 어플리케이션의 종류는 제한되지 않는다. Specifically, when the functional material includes copper (Cu) or nickel (Ni) as described above, the
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 센서는, 기판(100), 상기 기판 상에 배치되는 촉매층(200), 상기 촉매층(200)상에 배치되는 제1 전극(310), 상기 촉매층(200) 상에, 상기 제1 전극(310)과 이격되어 배치되는 제2 전극(320)을 포함할 수 있다. 상술된 가스 센서의 구조는 예시를 위하여 설명된 것이며, 가스 센서의 구조는 제한되지 않는다. According to an embodiment, the gas sensor may include a
상기 촉매층(200)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 상기 기능성 그래핀 섬유(40)를 포함할 수 있다. 상기 기능성 그래핀 섬유(40)가 포함하는 기능성 입자(FP)는 금속 산화물 및 금속 입자를 모두 포함할 수 있다. 즉, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)는, 상기 기능성 그래핀 섬유(40)의 제조 과정에서, 상기 그래핀 산화물 섬유(30)가 500℃초과 800℃ 미만의 온도로 열처리되어 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 촉매층(400)은 Cu2O 입자 및 Cu 입자가 모두 제공된 표면을 갖는 그래핀 섬유(GF)를 포함할 수 있다. The
이 경우, 상기 금속 산화물(예를 들어, Cu2O), 상기 금속(예를 들어, Cu), 및 상기 그래핀 섬유 사이에는 에너지 레벨의 차이가 나타날 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 그래핀 섬유는, 복수의 환원된 그래핀 산화물(rGO)를 포함함에 따라, 상기 금속 산화물(예를 들어, Cu2O), 상기 금속(예를 들어, Cu), 및 상기 환원된 그래핀 산화물(rGO) 사이에는 에너지 레벨의 차이가 나타날 수 있다. In this case, a difference in energy level may appear between the metal oxide (eg, Cu 2 O), the metal (eg, Cu), and the graphene fiber. As described above, as the graphene fiber contains a plurality of reduced graphene oxide (rGO), the metal oxide (eg, Cu2O), the metal (eg, Cu), and the reduction Differences in energy levels may appear between the graphene oxide (rGO).
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속(예를 들어, Cu) 및 상기 환원된 그래핀 산화물(rGO) 사이에는, 제1 에너지 레벨 차이(L1)가 나타날 수 있다. 반면, 상기 금속 산화물(예를 들어, Cu2O) 및 상기 환원된 그래핀 산화물(rGO) 사이에는, 제2 에너지 레벨 차이(L2)가 나타날 수 있다. 상기 제2 에너지 레벨 차이(L2)는 상기 제1 에너지 레벨 차이(L1) 보다 클 수 있다. For example, as illustrated in FIG. 5, a first energy level difference L 1 may appear between the metal (eg, Cu) and the reduced graphene oxide (rGO). On the other hand, between the metal oxide (eg, Cu 2 O) and the reduced graphene oxide (rGO), a second energy level difference (L 2 ) may appear. The second energy level difference L 2 may be greater than the first energy level difference L 1 .
즉, 상기 촉매층(200)이 포함하는 상기 기능성 그래핀 섬유는, 복수의 환원된 그래핀 산화물 시트가 응집되어 일 방향으로 연장하는 그래핀 섬유, 및 상기 그래핀 섬유 상에 배치되고, 금속 및 금속 산화물을 포함하는 기능성 입자를 포함하되, 상기 금속 및 환원된 그래핀 산화물은 상기 제1 에너지 레벨 차이(L1)를 갖고, 상기 금속 산화물 및 환원된 그래핀 산화물은 상기 제1 에너지 레벨 차이(L1) 보다 큰 상기 제2 에너지 레벨 차이(L2)를 가질 수 있다. That is, the functional graphene fibers included in the
이에 따라, 상기 실시 예에 따른 가스 센서의 가스 센싱 효율이 향상될 수 있다. 보다 구체적으로, 가스 센서의 경우, 촉매층에서 타겟 가스의 흡수 및 탈락이 발생되고, 이로 인해 전자가 이동하며 전기 저항의 변화가 발생될 수 있다. 이 때, 변화되는 전기 저항을 측정하여 타겟 가스를 센싱 할 수 있다. Accordingly, gas sensing efficiency of the gas sensor according to the embodiment may be improved. More specifically, in the case of the gas sensor, the target gas may be absorbed and dropped from the catalyst layer, and thus electrons may move and electrical resistance may change. At this time, the target gas may be sensed by measuring the changed electrical resistance.
이 경우, 타겟 가스의 흡수가 용이하게 발생되기 위해서는 높은 에너지 차이가 요구될 수 있다. 반면, 타겟 가스의 탈락이 용이하게 발생되기 위해서는 낮은 에너지 차이가 요구될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 촉매층이 상기 그래핀 섬유, 및 상기 기능성 입자를 포함하는 경우, 상대적으로 큰 에너지 레벨 차이를 갖는 금속 산화물(예를 들어, Cu2O)는 가스의 흡착 효율을 향상시킬 수 있다. 반면, 상대적으로 작은 에너지 레벨 차이를 갖는 금속(예를 들어, Cu)는 가스의 탈착 효율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유를 포함하는 가스 센서의 경우, 가스 센싱 효율이 향상될 수 있다. In this case, a high energy difference may be required in order to easily absorb the target gas. On the other hand, in order for the target gas to be easily removed, a low energy difference may be required. As described above, when the catalyst layer includes the graphene fiber and the functional particles, a metal oxide (eg, Cu 2 O) having a relatively large energy level difference can improve gas adsorption efficiency. have. On the other hand, a metal (eg, Cu) having a relatively small difference in energy level can improve gas desorption efficiency. Accordingly, in the case of the gas sensor including the functional graphene fiber according to the above embodiment, gas sensing efficiency may be improved.
본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법은, 상기 그래핀 산화물 시트가 분산된 상기 소스 용액(10)을 준비하는 단계, 상기 금속을 포함하는 상기 기능성 물질 및 응고제를 포함하는 상기 응고욕 내에 상기 소스 용액(10)을 방사하여, 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유(30)를 제조하는 단계, 및 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유(30)를 열처리하여, 상기 기능성 물질이 환원된 상기 기능성 입자(FP)가 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 섬유(GF)를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도에 따라서, 상기 기능성 입자는 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 갖는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 열처리 온도를 제어하는 간단한 방법으로, 어플리케이션에 따라 적용될 수 있는 다양한 기능성 그래핀 섬유들이 용이하게 제조될 수 있다. The method of manufacturing a functional graphene fiber according to an embodiment of the present invention includes preparing the
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 복수의 기공을 포함하는 그래핀 산화물 시트가 분산된 소스 용액을 통해 상기 그래핀 산화물 섬유가 제조되는, 본 발명의 변형 예에 따른 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법이 설명된다. In the above, functional graphene fibers and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention have been described. Hereinafter, a functional graphene fiber according to a modified example of the present invention in which the graphene oxide fiber is produced through a source solution in which a graphene oxide sheet including a plurality of pores is dispersed, and a method of manufacturing the same will be described.
본 발명의 변형 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법은, 도 1을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 소스 용액을 준비하는 단계에서, 용매에 분산되는 상기 그래핀 산화물 시트가 복수의 기공(hole)을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 기공을 포함하는 그래핀 산화물 시트가 용매에 분산되어, 상기 소스 용액이 준비될 수 있다. A method of manufacturing a functional graphene fiber according to a modified example of the present invention may be the same as the manufacturing method of a functional graphene fiber according to the embodiment described with reference to FIG. 1. However, in the step of preparing the source solution, the graphene oxide sheet dispersed in a solvent may include a plurality of holes. That is, a graphene oxide sheet including a plurality of pores is dispersed in a solvent, so that the source solution may be prepared.
일 실시 예에 따르면, 복수의 기공을 포함하는 그래핀 산화물 시트는, 그래핀 산화물 및 과산화수소가 용매에 분산된 혼합 용액을 준비한 후, 상기 혼합 용액을 열처리 및 필터링 하는 방법으로 제조될 수 있다. According to an embodiment, the graphene oxide sheet including a plurality of pores may be prepared by preparing a mixed solution in which graphene oxide and hydrogen peroxide are dispersed in a solvent, and then heat-treating and filtering the mixed solution.
상기 소스 용액이 준비된 이후, 상기 소스 용액을 응고욕 내에 방사하여 그래핀 산화물 섬유를 제조하고, 그래핀 산화물 섬유를 환원시켜 그래핀 섬유를 제조할 수 있다. 상기 그래핀 산화물 섬유 제조 단계, 및 상기 그래핀 섬유 제조 단계는 도 1을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법에서 설명된 상기 그래핀 산화물 섬유 제조 단계(S200), 및 상기 그래핀 섬유 제조 단계(S300)와 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다. After the source solution is prepared, the source solution is spun into a coagulation bath to prepare graphene oxide fibers, and graphene fibers may be prepared by reducing the graphene oxide fibers. The graphene oxide fiber manufacturing step, and the graphene fiber manufacturing step, the graphene oxide fiber manufacturing step (S200) described in the manufacturing method of the functional graphene fiber according to the embodiment described with reference to FIG. 1, and It may be the same as the graphene fiber manufacturing step (S300). Accordingly, detailed descriptions are omitted.
다만, 상기 변형 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법은, 상기 그래핀 섬유 제조 단계에서, 상기 그래핀 산화물 섬유가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유로부터 제거된 산소(oxygen)가 상기 기공을 통해 상기 그래핀 산화물 섬유의 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 상기 변형 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 기계적 특성이 향상될 수 있다. However, in the method of manufacturing a functional graphene fiber according to the modified example, in the graphene fiber manufacturing step, when the graphene oxide fiber is heat-treated, oxygen removed from the graphene oxide fiber fills the pores. Through the graphene oxide fiber may be discharged to the outside. Accordingly, the mechanical properties of the functional graphene fiber according to the modified example may be improved.
구체적으로, 일반적인 그래핀 산화물 시트가 분산된 소스 용액을 통해 상기 기능성 그래핀 섬유를 제조하는 경우, 상기 그래핀 섬유 제조 단계에서, 상기 그래핀 산화물 섬유가 열처리됨에 따라, 상기 그래핀 산화물 섬유로부터 산소(oxygen)가 배출될 수 있다. 이 경우, 산소가 배출되는 과정에서 상기 그래핀 산화물 섬유의 구조들이 붕괴되는 문제점이 발생될 수 있다. 하지만, 그래핀 산화물 섬유가 복수의 기공을 포함하는 경우, 산소가 상기 기공을 따라 용이하게 배출되어, 구조의 붕괴가 방지될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 그래핀 섬유의 기계적 특성이 향상될 수 있다. Specifically, when preparing the functional graphene fiber through a source solution in which a general graphene oxide sheet is dispersed, in the graphene fiber manufacturing step, as the graphene oxide fiber is heat-treated, oxygen from the graphene oxide fiber (oxygen) may be released. In this case, there may be a problem in that the structures of the graphene oxide fibers are collapsed while oxygen is discharged. However, when the graphene oxide fiber includes a plurality of pores, oxygen is easily discharged along the pores, so that collapse of the structure may be prevented. Accordingly, mechanical properties of the functional graphene fiber may be improved.
이상, 본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 기능성 그래핀 섬유 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 기능성 그래핀 섬유의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. In the above, functional graphene fibers and a method of manufacturing the same according to embodiments and modifications of the present invention have been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of functional graphene fibers according to embodiments and modifications of the present invention will be described.
실시 예 1에 따른 기능성 Functionality according to Example 1 그래핀Graphene 섬유 제조 Textile manufacturing
그래핀 산화물 시트를 Deionized water에 분산시켜 소스 용액을 준비하였다. 준비된 소스 용액을 CuCl2를 포함하는 수용액 내에 방사시킨 후, 세척, 권취 및 건조하여 그래핀 산화물 섬유를 제조하였다. A source solution was prepared by dispersing the graphene oxide sheet in deionized water. The prepared source solution was spun in an aqueous solution containing CuCl 2 , washed, wound, and dried to prepare graphene oxide fibers.
이후, 건조된 그래핀 산화물 섬유를 아르곤(argon) 분위기에서 열처리하여 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 제조하였다. Thereafter, the dried graphene oxide fiber was heat-treated in an argon atmosphere to prepare a functional graphene fiber according to Example 1.
실시 예 2에 따른 기능성 Functionality according to Example 2 그래핀Graphene 섬유 제조 Textile manufacturing
그래핀 산화물 시트를 Deionized water에 분산시켜 소스 용액을 준비하였다. 준비된 소스 용액을 NiCl2를 포함하는 응고욕 내에 방사시킨 후, 권취 및 건조하여 그래핀 산화물 섬유를 제조하였다. A source solution was prepared by dispersing the graphene oxide sheet in deionized water. The prepared source solution was spun in a coagulation bath containing NiCl 2 , then wound and dried to prepare graphene oxide fibers.
이후, 건조된 그래핀 산화물 섬유를 아르곤(argon) 분위기에서 열처리하여 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 제조하였다. Thereafter, the dried graphene oxide fiber was heat-treated in an argon atmosphere to prepare a functional graphene fiber according to Example 1.
실시 예 3에 따른 기능성 Functionality according to Example 3 그래핀Graphene 섬유 제조 Textile manufacturing
그래핀 산화물 시트를 Deionized water에 분산시켜 소스 용액을 준비하였다. 준비된 소스 용액을 CuSO4를 포함하는 응고욕 내에 방사시킨 후, 권취 및 건조하여 그래핀 산화물 섬유를 제조하였다. A source solution was prepared by dispersing the graphene oxide sheet in deionized water. The prepared source solution was spun in a coagulation bath containing CuSO 4 , then wound and dried to prepare graphene oxide fibers.
이후, 건조된 그래핀 산화물 섬유를 아르곤(argon) 분위기에서 열처리하여 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 제조하였다. Thereafter, the dried graphene oxide fiber was heat-treated in an argon atmosphere to prepare a functional graphene fiber according to Example 1.
실시 예 4에 따른 기능성 Functionality according to Example 4 그래핀Graphene 섬유 제조 Textile manufacturing
그래핀 산화물 시트를 Deionized water에 분산시켜 소스 용액을 준비하였다. 준비된 소스 용액을 CuSO4NH4를 포함하는 응고욕 내에 방사시킨 후, 권취 및 건조하여 그래핀 산화물 섬유를 제조하였다. A source solution was prepared by dispersing the graphene oxide sheet in deionized water. The prepared source solution was spun in a coagulation bath containing CuSO 4 NH 4 , and then wound and dried to prepare graphene oxide fibers.
이후, 건조된 그래핀 산화물 섬유를 아르곤(argon) 분위기에서 열처리하여 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 제조하였다. Thereafter, the dried graphene oxide fiber was heat-treated in an argon atmosphere to prepare a functional graphene fiber according to Example 1.
실시 예 5에 따른 According to Example 5 그래핀Graphene 산화물 섬유 제조 Oxide fiber manufacturing
그래핀 산화물(graphene oxide) 및 과산화수소를 물(H2O)에 분산시켜 혼합 용액을 제조한 후, 혼합 용액을 열처리 및 필터링하여, 복수의 기공을 포함하는 그래핀 산화물 시트를 제조하였다. After preparing a mixed solution by dispersing graphene oxide and hydrogen peroxide in water (H 2 O), the mixed solution was heat treated and filtered to prepare a graphene oxide sheet including a plurality of pores.
이후, 제조된 그래핀 산화물 시트를 Deionized water에 분산시켜 소스 용액을 준비한 후, 준비된 소스 용액을 메탄올(methanol)을 포함하는 응고욕 내에 방사시킨 후, 권취 및 건조하여 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유를 제조하였다.Thereafter, the prepared graphene oxide sheet was dispersed in deionized water to prepare a source solution, and then the prepared source solution was spun in a coagulation bath containing methanol, and then wound and dried to form the graphene oxide according to Example 5. The fibers were prepared.
실시 예 6에 따른 According to Example 6 그래핀Graphene 섬유 제조 Textile manufacturing
상기 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유를 아르곤(argon) 분위기에서 열처리하여, 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유를 제조하였다. The graphene oxide fibers according to Example 5 were heat-treated in an argon atmosphere to prepare graphene fibers according to Example 6.
실시 예 7에 따른 기능성 Functionality according to Example 7 그래핀Graphene 섬유 제조 Textile manufacturing
그래핀 산화물 시트를 Deionized water에 분산시켜 소스 용액을 준비하였다. 준비된 소스 용액을 MnCl2를 포함하는 응고욕 내에 방사시킨 후, 권취 및 건조하여 그래핀 산화물 섬유를 제조하였다. A source solution was prepared by dispersing the graphene oxide sheet in deionized water. The prepared source solution was spun in a coagulation bath containing MnCl 2 , then wound and dried to prepare graphene oxide fibers.
이후, 건조된 그래핀 산화물 섬유를 아르곤(argon) 분위기에서 열처리하여 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 제조하였다. Thereafter, the dried graphene oxide fiber was heat-treated in an argon atmosphere to prepare a functional graphene fiber according to Example 1.
비교 예 1에 따른 산화 Oxidation according to Comparative Example 1 그래핀Graphene 섬유 준비 Fiber preparation
산화 그래핀 섬유가 준비된다Graphene oxide fiber is prepared
비교 예 2에 따른 According to Comparative Example 2 그래핀Graphene 섬유 준비 Fiber preparation
산화 그래핀 섬유를 환원시킨 그래핀 섬유가 준비된다. Graphene fibers obtained by reducing graphene oxide fibers are prepared.
상기 실시 예들 및 비교 예들에 따른 그래핀 섬유가 아래 <표 1>을 통해 정리된다. Graphene fibers according to the Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다. 7 and 8 are photographs of functional graphene fibers according to Example 1 of the present invention.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하여, 서로 다른 배율로 도 7의 (a) 및 (b)에 도시하였다. 도 7의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 섬유 상에 복수의 입자들이 제공되어 있는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Figures 7 (a) and (b), SEM (Scanning Electron Microscope) photographs of the functional graphene fiber according to Example 1, shown in Figures 7 (a) and (b) at different magnifications. I did. As can be seen in Figure 7 (a) and (b), it was confirmed that a plurality of particles are provided on the graphene fiber.
도 8의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) mapping하여 나타내었다. 도 8의 (a)는 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 SEM 촬영 사진이고, 도 8의 (b) 내지 (d)는 도 8의 (a)에 대해 각각 탄소(C), 산소(O), 및 구리(Cu)의 분포를 나타내는 사진이다. 도 8의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유는 탄소(C), 산소(O), 및 구리(Cu)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 8A to 8D, the functional graphene fibers according to Example 1 were shown by mapping EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). Figure 8 (a) is a SEM photograph of the functional graphene fiber according to Example 1, Figures 8 (b) to (d) are carbon (C) and oxygen (O) for Figure 8 (a), respectively. ), and a photograph showing the distribution of copper (Cu). As can be seen from (a) to (d) of Figure 8, it can be seen that the functional graphene fiber according to Example 1 contains carbon (C), oxygen (O), and copper (Cu).
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다. 9 and 10 are photographs of functional graphene fibers according to Example 2 of the present invention.
도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유를 SEM 촬영하여, 서로 다른 배율로 도 9의 (a) 및 (b)에 도시하였다. 도 9의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 섬유 상에 복수의 입자들이 제공되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 9A and 9B, SEM photographs of the functional graphene fibers according to Example 2 were shown in FIGS. 9A and 9B at different magnifications. As can be seen in (a) and (b) of Figure 9, it was confirmed that a plurality of particles are provided on the graphene fiber.
도 10의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유를 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) mapping하여 나타내었다. 도 10의 (a)는 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유의 SEM 촬영 사진이고, 도 10의 (b) 내지 (d)는 도 10의 (a)에 대해 각각 탄소(C), 산소(O), 및 니켈(Ni)의 분포를 나타내는 사진이다. 도 10의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유는 탄소(C), 산소(O), 및 니켈(Ni)을 포함하고 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 10A to 10D, functional graphene fibers according to Example 2 are shown by mapping EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). Figure 10 (a) is a SEM photograph of the functional graphene fiber according to Example 2, Figures 10 (b) to (d) are carbon (C) and oxygen (O) for Figure 10 (a), respectively. ), and a photograph showing the distribution of nickel (Ni). As can be seen from (a) to (d) of FIG. 10, it can be seen that the functional graphene fiber according to Example 2 contains carbon (C), oxygen (O), and nickel (Ni).
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정에서 형성된 그래핀 산화물 섬유를 촬영한 사진이다. 11 to 13 are photographs of graphene oxide fibers formed in the manufacturing process of functional graphene fibers according to Example 1 of the present invention.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정에서 형성된 그래핀 산화물 섬유를 서로 다른 위치 및 배율로 SEM 촬영한 후, 도 11의 (a) 내지 (c) 및 도 12의 (a), (b)에 나타내었다. 도 11 및 도 12에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정에서 형성된 그래핀 산화물 섬유는, 복수의 그래핀 산화물 시트가 응집되어 일 방향으로 연장되는 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 11 and 12, after SEM photographing of the graphene oxide fibers formed in the manufacturing process of the functional graphene fibers according to Example 1 at different positions and magnifications, FIGS. 11A to 11C And it is shown in Figure 12 (a), (b). As can be seen in FIGS. 11 and 12, it was confirmed that the graphene oxide fiber formed in the manufacturing process of the functional graphene fiber according to Example 1 has a structure in which a plurality of graphene oxide sheets are aggregated to extend in one direction. Could
도 13을 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정에서 형성된 그래핀 산화물 섬유를 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) mapping한 후, 탄소(C)의 분포, 산소(O)의 분포, 및 구리(Cu)의 분포에 대해 각각 도 13의 (a) 내지 (c)에 도시하였다. 도 13의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유의 제조 과정에서 형성된 그래핀 산화물 섬유는 탄소(C), 산소(O), 및 구리(Cu)를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 13, after EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) mapping of graphene oxide fibers formed in the manufacturing process of functional graphene fibers according to Example 1, distribution of carbon (C) and oxygen (O) The distribution of and the distribution of copper (Cu) are shown in FIGS. 13A to 13C, respectively. As can be seen in (a) to (c) of Figure 13, the graphene oxide fiber formed in the manufacturing process of the functional graphene fiber according to Example 1 is carbon (C), oxygen (O), and copper (Cu) It was confirmed that it includes.
도 14 내지 도 16은 750℃의 온도에서 열처리되어 제조된 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영하여 나타낸 사진이다. 14 to 16 are photographs of functional graphene fibers according to Example 1 prepared by heat treatment at a temperature of 750°C.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 준비하되, 그래핀 산화물 섬유를 750℃의 온도에서 열처리하여 기능성 그래핀 섬유를 제조하였다. 이후, 준비된 기능성 그래핀 섬유를 서로 다른 위치 및 배율로 SEM 촬영한 후, 도 14의 (a) 내지 (c) 및 도 15의 (a), (b)에 나타내었다. 도 14 및 도 15에서 확인할 수 있듯이, 750℃의 온도에서 열처리되어 형성된 기능성 그래핀 섬유는, 그래핀 섬유 상에 복수의 입자들이 배치되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 그래핀 섬유가 복수의 환원된 그래핀 산화물 시트들이 응집되어 일 방향으로 연장되는 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 14 and 15, a functional graphene fiber according to Example 1 was prepared, but the graphene oxide fiber was heat-treated at a temperature of 750°C to prepare a functional graphene fiber. Thereafter, the prepared functional graphene fibers were photographed by SEM at different positions and magnifications, and then shown in FIGS. 14 (a) to (c) and FIGS. 15 (a) and (b). As can be seen in FIGS. 14 and 15, the functional graphene fiber formed by heat treatment at a temperature of 750° C. was confirmed that a plurality of particles were disposed on the graphene fiber. In addition, it was confirmed that the graphene fiber has a structure in which a plurality of reduced graphene oxide sheets are aggregated to extend in one direction.
도 16을 참조하면, 750℃의 온도에서 열처리되어 형성된 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) mapping한 후, 탄소(C)의 분포, 산소(O)의 분포, 및 구리(Cu)의 분포에 대해 각각 도 16의 (a) 내지 (c)에 도시하였다. 도 16의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 750℃의 온도에서 열처리되어 형성된 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유 역시 탄소(C), 산소(O), 및 구리(Cu)를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 16, after EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) mapping of the functional graphene fiber according to Example 1 formed by heat treatment at a temperature of 750°C, the distribution of carbon (C) and oxygen (O) The distribution and the distribution of copper (Cu) are shown in FIGS. 16A to 16C, respectively. As can be seen in (a) to (c) of FIG. 16, the functional graphene fiber according to Example 1 formed by heat treatment at a temperature of 750° C. also contains carbon (C), oxygen (O), and copper (Cu). It was confirmed to include.
도 17 내지 도 19는 열처리 온도에 따라, 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 구성 변화를 나타내는 그래프이다. 17 to 19 are graphs showing changes in the composition of functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 1 of the present invention according to the heat treatment temperature.
도 17을 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유를 준비하되, 그래핀 산화물 섬유를 열처리 하는 과정에서, 열처리 온도를 0℃~800℃로 제어하고, 각 온도에서 형성된 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 성분을 나타내었다. 또한, 열처리 온도에 따른 기능성 그래핀 섬유의 무게 변화(weight, %)도 나타내었다. Referring to FIG. 17, a functional graphene fiber according to Example 1 is prepared, but in the process of heat-treating the graphene oxide fiber, the heat treatment temperature is controlled to 0°C to 800°C, and functional graphene fibers formed at each temperature. It shows the components of the functional particles containing. In addition, the weight change (weight, %) of functional graphene fibers according to the heat treatment temperature was also shown.
도 17에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 섬유가 0℃~250℃의 온도에서 열처리되어, 기능성 그래핀 섬유가 제조된 경우, 기능성 입자는 CuO를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 250℃~500℃의 온도에서 열처리되어 기능성 그래핀 섬유가 제조된 경우, 기능성 입자는 Cu2O를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 500℃~800℃의 온도에서 열처리되어 기능성 그래핀 섬유가 제조된 경우, 기능성 입자는 Cu2O 및 Cu를 모두 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 열처리 온도가 증가함에 따라, 기능성 그래핀 섬유의 무게가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 17, when the graphene oxide fiber is heat-treated at a temperature of 0° C. to 250° C. to prepare a functional graphene fiber, it was confirmed that the functional particle contains CuO. On the other hand, when a functional graphene fiber was prepared by heat treatment at a temperature of 250°C to 500°C, it was confirmed that the functional particles contained Cu 2 O. On the other hand, when a functional graphene fiber was manufactured by heat treatment at a temperature of 500°C to 800°C, it was confirmed that the functional particles contained both Cu 2 O and Cu. In addition, it was confirmed that as the heat treatment temperature increased, the weight of the functional graphene fibers decreased.
도 18 및 도 19를 참조하면, 그래핀 산화물 섬유가 열처리되지 않은 경우(before thermal treatment), 250℃의 온도로 열처리된 경우, 500℃의 온도로 열처리된 경우, 및 750℃의 온도로 열처리된 경우 각각에 따라 형성된 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유에 대한 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 결과를 나타내었다. 18 and 19, when the graphene oxide fiber is not heat treated (before thermal treatment), heat treated at a temperature of 250°C, heat treated at a temperature of 500°C, and heat treated at a temperature of 750°C. XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) results of the functional graphene fiber according to Example 1 formed according to each case were shown.
도 18 및 도 19에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도가 증가함에 따라, C-C 결합의 peak, 및 Cu 2p의 peak가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 기능성 물질인 CuCl2가 carbothermal reaction에 의해 Cu2O 및 Cu로 환원되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도가 증가함에 따라, CuO가 환원되어 Cu2O 및 Cu가 형성되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 18 and 19, it was confirmed that as the heat treatment temperature of the graphene oxide fiber increased, the peak of CC bonding and the peak of
도 20 내지 도 22는 열처리 온도에 따라, 본 발명의 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 구성 변화를 나타내는 그래프이다. 20 to 22 are graphs showing changes in the composition of functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 2 of the present invention according to the heat treatment temperature.
도 20을 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 기능성 그래핀 섬유를 준비하되, 그래핀 산화물 섬유를 열처리 하는 과정에서, 열처리 온도를 0℃~800℃로 제어하고, 각 온도에서 형성된 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 성분을 나타내었다. 또한, 열처리 온도에 따른 기능성 그래핀 섬유의 무게 변화(weight, %)도 나타내었다. Referring to FIG. 20, a functional graphene fiber according to Example 2 is prepared, but in the process of heat treating the graphene oxide fiber, the heat treatment temperature is controlled to 0°C to 800°C, and functional graphene fibers formed at each temperature It shows the components of the functional particles containing. In addition, the weight change (weight, %) of functional graphene fibers according to the heat treatment temperature was also shown.
도 20에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 섬유가 0℃~250℃의 온도에서 열처리되어, 기능성 그래핀 섬유가 제조된 경우, 기능성 입자는 NiCl2를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 250℃~500℃의 온도에서 열처리되어 기능성 그래핀 섬유가 제조된 경우, 기능성 입자는 NiO를 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 500℃~800℃의 온도에서 열처리되어 기능성 그래핀 섬유가 제조된 경우, 기능성 입자는 NiO 및 Ni를 모두 포함하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 열처리 온도가 증가함에 따라, 기능성 그래핀 섬유의 무게가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 20, when the graphene oxide fiber is heat-treated at a temperature of 0° C. to 250° C. to prepare a functional graphene fiber, it was confirmed that the functional particle contains NiCl 2 . On the other hand, when the functional graphene fiber was prepared by heat treatment at a temperature of 250°C to 500°C, it was confirmed that the functional particles contained NiO. On the other hand, when the functional graphene fiber was manufactured by heat treatment at a temperature of 500°C to 800°C, it was confirmed that the functional particles contained both NiO and Ni. In addition, it was confirmed that as the heat treatment temperature increased, the weight of the functional graphene fibers decreased.
도 21 및 도 22를 참조하면, 그래핀 산화물 섬유가 열처리되지 않은 경우(before thermal treatment), 250℃의 온도로 열처리된 경우, 500℃의 온도로 열처리된 경우, 및 750℃의 온도로 열처리된 경우 각각에 따라 형성된 상기 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유에 대한 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 결과를 나타내었다. 21 and 22, when the graphene oxide fiber is not heat treated (before thermal treatment), heat treated at a temperature of 250°C, heat treated at a temperature of 500°C, and heat treated at a temperature of 750°C. XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) results of the functional graphene fiber according to Example 1 formed according to each case were shown.
도 21 및 도 22에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도가 증가함에 따라, C-C 결합의 peak가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 기능성 물질인 NiCl2가 carbothermal reaction에 의해 NiO 및 Ni로 환원되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 21 and 22, it was confirmed that as the heat treatment temperature of the graphene oxide fiber increased, the peak of the CC bonding increased. That is, it was confirmed that the functional material NiCl 2 was reduced to NiO and Ni by a carbothermal reaction.
결과적으로, 도 17 내지 도 22를 통해 알 수 있듯이, 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도에 따라서, 상기 기능성 입자는 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 가질 수 있음을 알 수 있다. As a result, as can be seen through FIGS. 17 to 22, it can be seen that the functional particles may have metal particles or metal oxide particles depending on the heat treatment temperature of the graphene oxide fibers.
도 23 내지 도 25는 열처리 승온 속도에 따라, 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 변화를 비교하는 사진들이다. 23 to 25 are photographs comparing changes in functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 1 of the present invention according to the heat treatment heating rate.
도 23을 참조하면, 그래핀 산화물 섬유를 열처리하되 10℃/min의 승온 속도로 1000℃까지 열처리한 후, 제조된 기능성 그래핀 산화물 섬유를 SEM 촬영하였다. 도 23의 (a)는 열처리 전 상태를 나타내고, 도 23의 (b)는 열처리 후 상태를 나타낸다. Referring to FIG. 23, the graphene oxide fiber was heat-treated, but after heat-treating to 1000° C. at a heating rate of 10° C./min, the prepared functional graphene oxide fiber was taken by SEM. FIG. 23(a) shows a state before heat treatment, and FIG. 23(b) shows a state after heat treatment.
도 24를 참조하면, 그래핀 산화물 섬유를 열처리하되 15℃/min의 승온 속도로 1000℃까지 열처리한 후, 제조된 기능성 그래핀 산화물 섬유를 SEM 촬영하였다. 도 24의 (a)는 열처리 전 상태를 나타내고, 도 24의 (b)는 열처리 후 상태를 나타낸다. Referring to FIG. 24, the graphene oxide fiber was heat-treated, but after heat-treating to 1000°C at a heating rate of 15°C/min, the prepared functional graphene oxide fiber was taken by SEM. Fig. 24(a) shows a state before heat treatment, and Fig. 24(b) shows a state after heat treatment.
도 25를 참조하면, 그래핀 산화물 섬유를 열처리하되 20℃/min의 승온 속도로 1000℃까지 열처리한 후, 제조된 기능성 그래핀 산화물 섬유를 SEM 촬영하였다. 도 25의 (a)는 열처리 전 상태를 나타내고, 도 25의 (b)는 열처리 후 상태를 나타낸다. Referring to FIG. 25, the graphene oxide fiber was heat-treated, but after heat-treating to 1000° C. at a heating rate of 20° C./min, the prepared functional graphene oxide fiber was photographed by SEM. Fig. 25(a) shows a state before heat treatment, and Fig. 25(b) shows a state after heat treatment.
도 23 내지 도 25에서 확인할 수 있듯이, 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 크기는, 20℃/min의 승온 속도로 열처리된 경우, 10℃/min의 승온 속도로 열처리된 경우, 및 15℃/min의 승온 속도로 열처리된 경우의 순서대로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 기능성 입자의 개수는, 10℃/min의 승온 속도로 열처리된 경우, 20℃/min의 승온 속도로 열처리된 경우, 및 15℃/min의 승온 속도로 열처리된 경우의 순서대로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIGS. 23 to 25, the size of the functional particles included in the functional graphene fiber is, when heat-treated at a temperature increase rate of 20°C/min, heat treatment at a temperature increase rate of 10°C/min, and 15°C. It was confirmed that it decreased in the order of heat treatment at a heating rate of /min. In addition, the number of functional particles increases in the order of heat treatment at a temperature increase rate of 10°C/min, heat treatment at a temperature increase rate of 20°C/min, and heat treatment at a temperature increase rate of 15°C/min. I could confirm.
도 26은 열처리 승온 속도에 따라, 본 발명의 실시 예 1에 따른 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입자의 변화를 비교하는 그래프이다. 26 is a graph comparing changes in functional particles included in the functional graphene fiber according to Example 1 of the present invention according to the heat treatment heating rate.
도 26을 참조하면, 그래핀 산화물 섬유를 열처리하되 승온 속도를 제어하여, 승온 속도에 따라 제조된 기능성 그래핀 산화물 섬유가 포함하는 기능성 입자의 개수(number of aprticles), 및 크기(size of particles, μm)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 26, the graphene oxide fiber is heat-treated but the temperature increase rate is controlled, and the number of functional particles included in the functional graphene oxide fiber manufactured according to the temperature increase rate (number of aprticles), and size (size of particles, μm) was measured and expressed.
도 26에서 확인할 수 있듯이, 기능성 입자의 개수는, 승온 속도가 증가함에 따라 점점 증가하다 15℃/min을 기점으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 기능성 입자의 크기는, 승온 속도가 증가함에 따라 점점 감소하다가 15℃/min을 기점으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 26, it was confirmed that the number of functional particles gradually increased as the heating rate increased, and then decreased from 15°C/min. In addition, it was confirmed that the size of the functional particles gradually decreased as the heating rate increased, and then increased from 15°C/min.
즉, 도 23 내지 도 26에서 알 수 있듯이, 그래핀 산화물 섬유를 열처리 하되, 14℃/min 초과 16℃/min 미만의 승온 속도로 열처리하는 경우, 제조된 기능성 그래핀 섬유가 포함하는 기능성 입의 크기가 상대적으로 작아지고, 개수가 상대적으로 많아지는 것을 확인할 수 있었다. That is, as can be seen in FIGS. 23 to 26, when the graphene oxide fiber is heat-treated, but heat-treated at a temperature increase rate of more than 14°C/min and less than 16°C/min, the prepared functional graphene fiber contains functional particles. It was confirmed that the size was relatively small and the number was relatively large.
도 27은 본 발명의 실시 예들에 따른 기능성 그래핀 섬유의 특성 변화를 비교하는 그래프이다. 27 is a graph comparing the change in properties of functional graphene fibers according to embodiments of the present invention.
도 27을 참조하면, 상기 실시 예 1, 실시 예 3, 및 실시 예 4에 따른 기능성 그래핀 섬유를 준비한 후, 각각의 그래핀 산화물 섬유를 열처리함에 따라 그래핀 산화물 섬유의 무게(weight, %) 변화를 측정하였다. 도 27에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유의 무게 변화가 가장 크고, 뒤를 이어 실시 예 4, 및 실시 예 3에 따른 그래핀 산화물 섬유의 무게 변화가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 기능성 물질로서 CuCl2뿐만 아니라, CuSO4, 및 CuSO4NH4 또한 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 27, after preparing functional graphene fibers according to Examples 1, 3, and 4, the weight of the graphene oxide fibers (weight, %) by heat treatment of each graphene oxide fiber Change was measured. As can be seen in FIG. 27, it was confirmed that the weight change of the graphene oxide fiber according to Example 1 was the largest, followed by the weight change of the graphene oxide fiber according to Examples 4 and 3 was large. . Through this, it was confirmed that CuCl 2 as a functional material, as well as CuSO 4 , and CuSO 4 NH 4 can also be used.
도 28은 본 발명의 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 비교 예 2에 른 그래핀 섬유를 촬영한 사진이고, 도 29는 본 발명의 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다. 28 is a photograph of a graphene oxide fiber according to Comparative Example 1 and a graphene fiber according to Comparative Example 2 of the present invention, and FIG. 29 is a graphene oxide fiber according to Example 5 and Example 6 of the present invention. This is a picture of the graphene fiber.
도 28의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 비교 예 2에 따른 그래핀 섬유를 SEM 촬영하여 나타내었다. 도 29의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유를 SEM 촬영하여 나타내었다. Referring to FIGS. 28A and 28B, the graphene oxide fibers according to Comparative Example 1 and the graphene fibers according to Comparative Example 2 were photographed by SEM. Referring to FIGS. 29A and 29B, the graphene oxide fibers according to Example 5 and the graphene fibers according to Example 6 were photographed by SEM.
도 28 및 도 도 29를 통해 알수 있듯이, 상기 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유는 다수의 기공이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 다수의 기공이 형성된 그래핀 산화물 섬유 및 그래핀 섬유의 경우, 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유 및 비교 예 2에 따른 그래핀 섬유와 비교하여 구조가 붕괴되지 않고, 단면이 균일한 것을 확인할 수 있었다. As can be seen through FIGS. 28 and 29, it was confirmed that the graphene oxide fiber according to Example 5 and the graphene fiber according to Example 6 had a plurality of pores formed. In addition, in the case of the graphene oxide fiber and the graphene fiber having a plurality of pores, compared to the graphene oxide fiber according to Comparative Example 1 and the graphene fiber according to Comparative Example 2, the structure does not collapse and the cross section is uniform. I could confirm.
도 30은 본 발명의 실시 예들 및 비교 예들에 따른 그래핀 산화물 섬유, 그래핀 섬유의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. 30 is a graph comparing the mechanical properties of graphene oxide fibers and graphene fibers according to Examples and Comparative Examples of the present invention.
도 30을 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유, 비교 예 2에 따른 그래핀 섬유, 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유, 및 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유 각각에 대해, Strain(%)에 따른 Stress(MPa)를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 30, for each of the graphene oxide fibers according to Comparative Example 1, the graphene fibers according to Comparative Example 2, the graphene oxide fibers according to Example 5, and the graphene fibers according to Example 6, Strain Stress (MPa) according to (%) was measured and shown.
도 30에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 6에 따른 그래핀 섬유는, 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유, 비교 예 2에 따른 그래핀 섬유, 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유와 비교하여 기계적 특성이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 30, the graphene fiber according to Example 6 was mechanically compared with the graphene oxide fiber according to Comparative Example 1, the graphene fiber according to Comparative Example 2, and the graphene oxide fiber according to Example 5. It was confirmed that the characteristics were remarkably high.
도 31 및 도 32는 본 발명의 비교 예 1 및 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유의 기계적 특성을 비교하는 그래프이다. 31 and 32 are graphs comparing mechanical properties of graphene oxide fibers according to Comparative Examples 1 and 5 of the present invention.
도 31을 참조하면, 상기 비교 예 1 및 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유 각각에 대해 열처리 온도(Treat temperature, ℃)에 따른 인장 강도(Tensile Strength, MPa)를 측정하여 나타내었다. 도 32를 참조하면, 상기 비교 예 1 및 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유 각각에 대해 열처리 온도(Treat temperature, ℃)에 따른 인장 탄성률(Tensile Modulus, GPa)을 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 31, for each of the graphene oxide fibers according to Comparative Examples 1 and 5, tensile strength (MPa) according to a heat treatment temperature (℃) was measured and shown. Referring to FIG. 32, for each of the graphene oxide fibers according to Comparative Examples 1 and 5, the tensile modulus (GPa) according to the heat treatment temperature (℃) was measured and shown.
도 31 및 도 32에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 5에 따른 그래핀 산화물 섬유는, 비교 예 1에 따른 그래핀 산화물 섬유와 비교하여 현저히 높은 인장 강도, 및 인장 탄성류를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIGS. 31 and 32, it was confirmed that the graphene oxide fiber according to Example 5 exhibited significantly higher tensile strength and tensile elasticity compared to the graphene oxide fiber according to Comparative Example 1.
도 33은 본 발명의 실시 예 6에 따른 그래핀 산화물 섬유와 기존의 고강도 섬유와 기계적 특성을 비교한 그래프이다. 33 is a graph comparing mechanical properties with graphene oxide fibers and conventional high strength fibers according to Example 6 of the present invention.
도 33을 참조하면, 상기 실시 예 6에 따른 그래핀 산화물 섬유의 Young's Modulus(GPa)에 따른 Tensile Strength(GPa)를 측정하여 기계적 특성을 나타낸 결과, 기존의 고강도 섬유인 vectran 및 p-aramid fiber와 유사한 기계적 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 33, as a result of measuring the Tensile Strength (GPa) according to Young's Modulus (GPa) of the graphene oxide fiber according to Example 6 and showing mechanical properties, the conventional high strength fibers vectran and p-aramid fibers It was confirmed that it exhibited similar mechanical properties.
즉, 도 28 내지 도 33을 통해 확인할 수 있듯이, 복수의 기공을 포함하는 그래핀 산화물 시트를 이용하여 그래핀 산화물 섬유, 및 그래핀 섬유를 제조하는 경우, 기계적 강도가 현저히 향상되는 것을 알 수 있었다. That is, as can be seen through FIGS. 28 to 33, when the graphene oxide fiber and the graphene fiber are manufactured by using a graphene oxide sheet including a plurality of pores, it was found that mechanical strength is significantly improved. .
도 34 및 도 35는 본 발명의 실시 예 7에 따른 기능성 그래핀 섬유를 촬영한 사진이다. 34 and 35 are photographs of functional graphene fibers according to Example 7 of the present invention.
도 34 및 도 35를 참조하면, 상기 실시 예 7에 따른 기능성 그래핀 섬유를 서로 다른 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었다. 도 34 및 도 35에서 확인할 수 있듯이, 그래핀 섬유 상에 복수의 입자들이 제공되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 망간(Mn)을 통해서도, 상기 실시 예에 따른 기능성 그래핀 섬유가 용이하게 제조될 수 있음을 알 수 있었다. 34 and 35, the functional graphene fiber according to Example 7 was shown by SEM photographing at different magnifications. As can be seen in FIGS. 34 and 35, it was confirmed that a plurality of particles were provided on the graphene fiber. That is, even through manganese (Mn), it was found that the functional graphene fiber according to the embodiment can be easily manufactured.
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 섬유
30: 그래핀 산화물 섬유
40: 기능성 그래핀 산화물 섬유
100: 기판
200: 촉매층
310: 제1 전극
320: 제2 전극10: source solution
20: Preliminary graphene oxide fiber
30: graphene oxide fiber
40: functional graphene oxide fiber
100: substrate
200: catalyst layer
310: first electrode
320: second electrode
Claims (14)
금속을 포함하는 기능성 물질 및 응고제를 포함하는 응고욕 내에 상기 소스 용액을 방사하여, 상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 그래핀 산화물 섬유를 제조하는 단계; 및
상기 기능성 물질이 제공된 표면을 갖는 상기 그래핀 산화물 섬유를 열처리하여, 상기 기능성 물질이 환원된 기능성 입자가 제공된 표면을 갖는 그래핀 섬유를 제조하는 단계를 포함하되,
상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도에 따라서, 상기 기능성 입자는 금속 입자 또는 금속 산화물 입자를 갖는 것을 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
Preparing a source solution in which a graphene oxide sheet is dispersed;
Spinning the source solution into a coagulation bath containing a functional material containing a metal and a coagulant to prepare graphene oxide fibers having a surface provided with the functional material; And
Heat-treating the graphene oxide fiber having a surface provided with the functional material, and preparing a graphene fiber having a surface provided with the functional particle-reduced functional material,
Depending on the heat treatment temperature of the graphene oxide fiber, the functional particle is a method of producing a functional graphene fiber comprising a metal particle or a metal oxide particle.
상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 온도는, 500℃ 초과 800℃ 미만인 것을 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The heat treatment temperature of the graphene oxide fiber, a method for producing a functional graphene fiber comprising that of less than 800 ℃ 500 ℃.
상기 그래핀 섬유 제조 단계에서,
상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 승온 속도를 제어하여,
상기 기능성 입자의 크기 및 개수를 제어하는 것을 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the graphene fiber manufacturing step,
By controlling the heat treatment heating rate of the graphene oxide fiber,
Method for producing a functional graphene fiber comprising controlling the size and number of the functional particles.
상기 그래핀 산화물 섬유의 열처리 승온 속도는 14℃/min 초과 16℃/min 미만인 것을 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 3,
The method of producing a functional graphene fiber comprising that the heat treatment heating rate of the graphene oxide fiber is less than 16 ℃ / min more than 14 ℃ / min.
상기 그래핀 산화물 시트는 복수의 기공(hole)을 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The graphene oxide sheet is a method of manufacturing a functional graphene fiber including a plurality of pores.
상기 그래핀 섬유 제조 단계에서,
상기 그래핀 산화물 섬유가 열처리되는 경우, 상기 그래핀 산화물 섬유로부터 제거된 산소(oxygen)은, 상기 기공을 통해 상기 그래핀 산화물 섬유의 외부로 배출되는 것을 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 5,
In the graphene fiber manufacturing step,
When the graphene oxide fiber is heat-treated, oxygen removed from the graphene oxide fiber is discharged to the outside of the graphene oxide fiber through the pores.
상기 금속은, 구리(Cu), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 아연(Zn), 철(Fe), 알루미늄(Al), 또는 팔라듐(Pd) 중 어느 하나를 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The metal includes any one of copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), iron (Fe), aluminum (Al), or palladium (Pd). Method for producing functional graphene fibers.
상기 기능성 물질은, CuCl2, CuSO4, CuSO4NH4, NiCl2, NiSO4, Cobalt nitrate, Cobalt acetate, MnCl2, MnNO3, ZnCl2, FeCl3, AlCl3, 또는 PdCl2 중 어느 하나를 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The functional material is CuCl 2 , CuSO 4 , CuSO 4 NH 4 , NiCl 2 , NiSO 4 , Cobalt nitrate, Cobalt acetate, MnCl 2 , MnNO 3 , ZnCl 2 , FeCl 3 , AlCl 3 , or any one of PdCl 2 Method for producing a functional graphene fiber containing.
상기 그래핀 섬유 제조 단계는,
상기 그래핀 산화물 섬유를 열처리하는 단계; 및
열처리된 상기 그래핀 산화물 섬유를 ??칭(quenching)하는 단계를 포함하는 기능성 그래핀 섬유의 제조 방법.
The method of claim 1,
The graphene fiber manufacturing step,
Heat-treating the graphene oxide fibers; And
A method for producing functional graphene fibers comprising the step of quenching the heat-treated graphene oxide fibers.
상기 그래핀 섬유 상에 배치되고, 상기 환원된 그래핀 산화물과 제1 에너지 레벨 차이를 갖는 금속, 및 상기 제1 에너지 레벨 차이보다 큰 제2 에너지 레벨 차이를 갖는 금속 산화물을 포함하는 기능성 입자를 포함하는 기능성 그래핀 섬유.
Graphene fibers in which a plurality of reduced graphene oxide sheets are aggregated to extend in one direction; And
It is disposed on the graphene fiber, and comprises functional particles comprising a metal having a first energy level difference from the reduced graphene oxide, and a metal oxide having a second energy level difference greater than the first energy level difference Functional graphene fiber.
상기 금속은 구리(Cu)를 포함하고, 상기 금속 산화물을 구리 산화물(Cu2O)을 포함하는 기능성 그래핀 섬유.
The method of claim 10,
The metal includes copper (Cu), and the metal oxide is a functional graphene fiber including copper oxide (Cu 2 O).
상기 금속은 니켈(Ni)을 포함하고, 상기 금속 산화물은 니켈 산화물(NiO)을 포함하는 기능성 그래핀 섬유.
The method of claim 10,
The metal includes nickel (Ni), and the metal oxide is a functional graphene fiber including nickel oxide (NiO).
상기 그래핀 섬유는, 복수의 기공(hole)을 포함하는 기능성 그래핀 섬유.
The method of claim 11,
The graphene fiber is a functional graphene fiber including a plurality of pores.
상기 기판 상에 배치되고, 제10 항 내지 제13 항에 따른 기능성 그래핀 섬유를 포함하는 촉매층; 및
상기 촉매층 상에 배치되는 전극을 포함하는 가스 센서.
Board;
A catalyst layer disposed on the substrate and comprising a functional graphene fiber according to claim 10; And
Gas sensor comprising an electrode disposed on the catalyst layer.
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