KR20230087125A - p형 열전소자 제작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)계 섬유에 포함되어 있는 질소 중 일부를 탄소로 치환하여 탄소섬유를 제작하는 단계, 상기 탄소섬유를 제작하는 단계에서 제작된 탄소섬유를 잘게 절단하는 탄소섬유 절단단계 및 상기 탄소섬유 절단단계에서 만들어진 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 복합재로 만드는 복합재 제작단계 및 상기 복합재를 이용하여 p형 열전소자를 제조하는 p형 열전소자를 제조하는 단계를 포함하는, p형 열전소자 제작방법을 제공한다.
따라서 폴리아크릴로니트릴계 섬유의 질소 중 일부를 탄소로 치환함으로써 간편하게 p형 열전소자를 제작할 수 있는 장점이 있다.
따라서 폴리아크릴로니트릴계 섬유의 질소 중 일부를 탄소로 치환함으로써 간편하게 p형 열전소자를 제작할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 p형 열전소자 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리아크릴로니트릴계 섬유에 포함되어 있는 질소 중 일부를 탄소로 치환하여 탄소섬유를 만들고, 그 탄소섬유를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 열전소자를 제조하는 p형 열전소자 제작방법에 관한 것이다.
열전현상(Thermoelectric effect)은 고체(Solid) 내 전자(Electron)나 정공(Hole)이 이동할 때 전하와 함께 운동에너지 또는 열에너지를 전달한다는 점에서 기인한다. 열전현상은 전기에너지와 열에너지 간의 직접적인 에너지 변환 현상으로 열전발전 및 열전냉각으로 활용 가능하다. 열전소재는 열전특성이 향상될수록 열전소자의 효율이 향상된다. 이러한 열전성능을 결정하는 열전특성은 열기전력(V), 제벡 계수(S), 펠티어 계수(π), 톰슨 계수(τ), 네른스트 계수(Q), 에팅스하우젠 계수(P), 전기전도도(σ), 출력인자(PF), 열전 성능지수(Z), 무차원 성능 지수(ZT), 열전도도(κ), 로렌츠수(L), 전기 저항율(ρ) 등과 같은 물성이다. 그 중 무차원 열전 성능지수(Dimensionless thermoelectric figure of merit, ZT)는 열전 변환 에너지 효율을 결정하는 중요한 지표로써 다음과 같은 식을 통해 나타낼 수 있다.
ZT=(α×σ2)×T/k
여기서 σ는 제벡계수[μV/K], α는 전기전도도[1/(ohm×cm)], T는 온도[K], k는 열전도도[W/mK2] 값을 나타낸다. 이와 같은 식에서 T를 제외한 부분은 출력인자(Power factor)로서 열전 변환특성을 평가할 수 있는 척도이다. 출력인자는 소재의 단위면적당 단위길이의 출력을 나타내는 값이며 이 출력인자가 우수해야 높은 ZT 값을 얻을 수 있다. 다시 말해, 제벡계수와 전기전도도가 동시에 우수하며, 열전도도가 낮은 물질이 열전특성이 우수하다. 이러한 열전소재를 제조함으로써 냉각 및 발전의 효율을 높일 수 있게 된다. 다만 종래에는 열전소자를 제작하는데 있어서 폴리머에 부가되는 섬유 또는 나노물질 중 p형 반도체 특성을 가지는 복합재를 형성할 수 있는 물질이 많지 않아 제작이 쉽지 않은 문제가 있다.
본 발명은 폴리아크릴로니트릴계 섬유에 포함되어 있는 질소 중 일부를 탄소로 치환하여 탄소섬유를 만들고, 그 탄소섬유를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 열전소자를 제조하는 p형 열전소자 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)계 섬유에 포함되어 있는 질소 중 일부를 탄소로 치환하여 탄소섬유를 제작하는 단계, 상기 탄소섬유를 제작하는 단계에서 제작된 탄소섬유를 잘게 절단하는 탄소섬유 절단단계 및 상기 탄소섬유 절단단계에서 만들어진 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 복합재로 만드는 복합재 제작단계 및 상기 복합재를 이용하여 p형 열전소자를 제조하는 p형 열전소자를 제조하는 단계를 포함하는, p형 열전소자 제작방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)계 섬유 중 일부의 질소가 탄소로 치환된 탄소섬유로 제조된 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 제조하는 단계, 상기 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 복합재로 만드는 단계, 외력을 가하여 상기 복합재 내부에 배치되어 있는 상기 절단 탄소섬유의 배열 형태를 조절하는 단계 및 상기 절단 탄소섬유의 배열이 조절된 복합재를 이용하여 p형 열전소자를 제조하는 p형 열전소자를 제조하는 단계를 포함하는, p형 열전소자 제작방법을 제공한다.
본 발명에 따른 p형 열전소자 제작방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 폴리아크릴로니트릴계 섬유의 질소 중 일부를 탄소로 치환함으로써 간편하게 p형 열전소자를 제작할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 폴리아크릴로니트릴계 섬유에 포함되어 있는 질소 중 탄소로 치환되지 않고 남은 질소가 불순물로서, 도핑된 것과 같은 효과를 나타내므로 실질적인 질소 도핑 없이도 질소 도핑의 효과를 갖는 장점이 있다.
셋째, 질소 도핑의 효과를 갖는 탄소섬유를 절단하여 절단 탄소섬유를 만들고, 그 절단 탄소섬유를 수지와 혼합하여 복합재를 만들 때, 복합재를 인장하여 복합재 내부의 절단 탄소섬유의 배열 형태를 조절함으로써 열전 성능을 향상시켜서 열전소자의 성능이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 열전소자 제작방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1에 따른 p형 열전소자 제작방법 중 복합재 제작단계에서 절단 탄소섬유가 한 방향으로 배열되도록 인장하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1에 따른 p형 열전소자 제작방법에 의해 제작된 p형 열전소자의 절단 탄소섬유의 길이와 복합재의 연신율에 따른 전기전도도를 나타내는 실험 결과 그래프이다.
도 4는 도 1에 따른 p형 열전소자 제작방법에 의해 제작된 p형 열전소자의 절단 탄소섬유의 길이와 복합재의 연신율에 따른 제백효과의 크기를 나타내는 ZT 값을 나타내는 실험 결과 그래프이다.
도 2는 도 1에 따른 p형 열전소자 제작방법 중 복합재 제작단계에서 절단 탄소섬유가 한 방향으로 배열되도록 인장하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1에 따른 p형 열전소자 제작방법에 의해 제작된 p형 열전소자의 절단 탄소섬유의 길이와 복합재의 연신율에 따른 전기전도도를 나타내는 실험 결과 그래프이다.
도 4는 도 1에 따른 p형 열전소자 제작방법에 의해 제작된 p형 열전소자의 절단 탄소섬유의 길이와 복합재의 연신율에 따른 제백효과의 크기를 나타내는 ZT 값을 나타내는 실험 결과 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 p형 열전소자 제작방법은 탄소섬유 제작단계(S10), 탄소섬유 절단단계(S20), 복합재 제작단계(S30) 및 p형 열전소자 제작단계(S40)를 포함한다. 상기 탄소섬유 제작단계(S10)는 폴리아크릴로니트릴(이하 `PAN`라 한다.)계 섬유를 이용하여 탄소섬유를 제작하는 과정이다.
상기 PAN을 이용하여 탄소 섬유를 제작하는 과정을 설명하면, 먼저 PAN을 용매에 용해한 폴리머 용액을 방사함으로써 PAN계 섬유로 유도하고, 상기 유도된 PAN계 섬유를 불활성 분위기 하에서 고온 소성한다. 이 때 상기 PAN계 섬유를 탄소 섬유로 만들기 위해서 상기 PAN계 섬유를 공기 중에서 200∼300℃와 같은 고온에서 가열하는 공기 내염화(PAN의 환화 반응+산화 반응) 공정을 거친다. 또한, 1000℃∼2000℃의 탄화로에서 수분간 처리하여 탄소 섬유를 얻는다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 PAN을 이용하여 상기 탄소섬유를 제작할 수 있다면 그 제작 방법은 얼마든지 변경이 가능하다.
그리고 상기 PAN을 이용하여 탄소 섬유를 제작할 때, 상기 PAN은 카본(탄소) 체인에 질소가 붙어있는 형태인데, 상기 PAN의 질소가 탄소로 치환되고, 이 때 PAN에 포함되어 있는 질소는 전부 탄화되지 못하고 0.03% 내지 0.3%가 불순물로 남게 된다. 즉, 이렇게 남은 질소는 상기 제작된 탄소섬유가 질소로 도핑된 것과 같은 효과를 갖도록 한다. 즉, 질소는 다섯 개의 자유전자 중 두 개가 비공유 전자쌍이 되면서 탄소와의 공유 전자쌍 하나가 부족하게 된다. 이렇게 되면 정공이 발생하기 때문에 상기 제작된 탄소섬유는 p형 반도체 특성을 갖게 된다.
구체적으로는 상기 제작된 탄소섬유가 p형 반도체 특성을 갖도록 하기 위해서는, 상기 탄소섬유에 피리딘성 질소(pyridinic nitrogen) 또는 피롤성 질소(pyrrolic nitrogen)가 도핑된 것과 같은 효과를 낼 수 있도록 할 필요가 있다. 이를 위해서 피리딘성 질소 또는 피롤성 질소는 형성될 수 있고, 그래파이트성 질소(graphitic nitrogen)는 형성될 수 없는 에너지 범위에서 상기 탄소 섬유를 제작한다. 즉, 상기 그래파이트성 질소는 상기 피리딘성 질소 및 상기 피롤성 질소보다 더 높은 온도에서 반응이 이루어지기 때문에 상기 피리딘성 질소 및 상기 피롤성 질소가 형성될 수 있는 온도보다는 높고 상기 그래파이트성 질소가 형성될 수 있는 온도보다는 낮은 온도에서 상기 PAN과 상기 탄소를 반응시킴으로써 피리딘성 질소 또는 피롤성 질소가 형성되도록 한다.
상기 탄소섬유 절단단계(S20)는 상기 탄소섬유 제작단계(S10)에서 형성된 탄소섬유를 잘게 절단하여 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 제작하는 과정이다. 상기 탄소섬유 절단단계(S20)에서는 상기 복합재의 열전성능을 향상시키기 위해서 상기 절단 탄소섬유(CCF)의 절단 길이를 조절한다. 이는 상기 절단 탄소섬유의 길이에 따라 전기전도도 및 열전도도가 변화될 수 있고, 이에 따라 본 실시예에 따른 p형 열전소자의 성능과 관련된 제백효과의 크기를 나타내는 ZT값이 변화될 수 있기 때문이다.
상기 복합재 제작단계(S30)는 상기 탄소섬유 절단단계(S20)에서 만들어진 절단 탄소섬유를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 복합재로 만드는 과정이다. 본 실시예에서 상기 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High-density polyethylene)인 것을 예로 들지만 상기 수지의 종류는 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 복합재 제작단계(S30)에서는 상기 복합재의 열전성능을 향상시키기 위해서 상기 복합재에서 상기 절단 탄소섬유가 차지하는 함량을 조절한다. 이는 상기 절단 탄소섬유의 함량에 따라 전기전도도 및 열전도도가 변화될 수 있고, 이에 따라 본 실시예에 따른 p형 열전소자의 성능과 관련된 제백효과의 크기를 나타내는 ZT값이 변화될 수 있기 때문이다.
그리고 상기 복합재 제작단계(S30)에서는 상기 복합재의 열전성능을 향상시키기(조절하기) 위해서 외력을 가하여 상기 복합재 내부에 배치되어 있는 상기 절단 탄소섬유의 배열 형태를 조절한다. 본 실시예에서 상기 절단 탄소섬유의 배열 형태 조절은 상기 복합재를 인장시킴으로써 상기 절단 탄소섬유가 펼쳐지면서 한 방향으로 배열되도록 한다.
도 2를 참조하면, 상기 수지와 상기 절단 탄소섬유에 의해 형성된 복합재를 고온의 압출기 내부에 넣고 일측에서 타측으로 진행시킨다. 그리고 상기 압출기 타측 외부에서는 상기 압출기로부터 압출되는 복합재를 권취한다. 이 때 상기 압출기는 일측에서 타측으로 갈수록 단계적으로 폭이 좁아지는 구조를 갖는다. 즉, 상기 압출기는 상기 복합재가 주입되는 일측 단부에서 타측 방향으로 제1설정 길이 연장되어 동일한 단면 반경을 갖는 구조를 갖고, 상기 일측으로부터 제1설정 길이 연장된 부분에서 타측 방향으로 제2설정 길이 연장된 부분까지는 단면의 반경이 작아지는 구조를 갖는다. 그리고 상기 제1설정 길이 연장된 부분으로부터 제2설정 길이 연장된 부분에서 타측 방향으로 제3설정 길이 연장된 부분까지는 일정한 단면 반경을 갖지만 단면의 반경이 더 작아지는 구조를 갖는다. 상기 복합재는 상기 압출기를 통과하면서 상기 복합재가 진행하는 방향으로 펼쳐지면서 상기 복합재가 진행하는 하나의 방향으로 배열된다. 도 2를 참조하면 상기 압출기의 일측으로 주입된 복합재의 절단 탄소섬유는 상기 제1설정 길이 연장된 부분에서는 랜덤 형상을 갖고, 상기 제2설정 길이 연장된 부분에서는 조금 더 펼쳐진 구조를 갖고, 상기 제3설정 길이 연장된 부분에서는 거의 직선에 가깝게 펼쳐진 모습을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 절단 탄소섬유가 상기 압출기 내부에서 상기 복합재가 진행하는 방향으로 배열되어 펼쳐진다.
그리고 상기 복합재에 포함되어 있는 절단 탄소섬유의 연신율이 0인 경우, 즉, 상기 복합재를 인장하지 않은 상태인 경우(상기 절단 탄소섬유가 인장되지 않은 경우)에는 상기 절단 탄소섬유가 상기 수지 내부에서 무질서하게 배열되고 서로 엉켜 있는 구조를 갖는다. 하지만 연신율이 2인 경우에는 인장하지 않은 경우에 비해 방향성을 갖는 배열이 형성되고, 연신율이 10인 경우에는 상기 복합재가 압출되는 방향으로 상기 절단 탄소섬유가 방향성을 갖는 배열을 형성한다. 즉, 상기 복합재가 설정 연신율을 갖도록 인장시킴으로서 상기 절단 탄소섬유를 일정한 방향으로 배열시키고 펼쳐지게 할 수 있다.
상기 p형 열전소자 제작단계(S40)는 상기 복합재를 이용하여 p-type의 반도체 성능을 가지는 열전소자를 제조하는 과정이다. 본 실시예에서는 상기 복합재를 소성 가공함으로써 열전소자를 제조하는 것을 예로 들지만, 상기 p형 열전소자 제조방법은 얼마든지 변경이 가능하다.
본 실시예에 따른 p형 열전소자 제작방법은 상기 탄소섬유 절단단계(S20) 이전에 상기 절단 탄소섬유의 길이, 상기 복합재에서 상기 절단 탄소섬유가 차지하는 함량 및 상기 복합재의 연신율을 변경시키면서, 상기 복합재의 성능에 대한 데이터베이스(DB)를 구축하는 데이터베이스 구축단계를 더 포함할 수 있다. 이는 상기 탄소섬유 절단단계(S20)에서 만들어진 절단 탄소섬유의 길이, 상기 복합재에 포함되는 절단 탄소섬유의 함량 및 상기 복합재의 인장에 따른 상기 절단 탄소섬유의 연신율에 따라 상기 p형 열전소자의 성능이 영향을 받기 때문이다. 즉, 상기 p형 열전소자제작방법에 의해 제작되는 p형 열전소자의 성능을 최적화할 수 있는 상기 절단 탄소섬유의 길이, 복합재에 포함되는 절단 탄소섬유의 함량 및 복합재를 인장하여 절단 탄소섬유의 연실율을 어느 정도로 했을 때 가장 최적화된 p형 열전소자를 제작 가능한지에 대한 데이터베이스를 미리 구축하여 제작할 p형 열전소자의 성능을 간편하게 최적화 하는 것이다.
상기 절단 탄소섬유의 길이, 상기 절단 탄소섬유의 복합재 전체에 대한 함량 및 상기 절단 탄소섬유의 연신율을 변화 시킬 때 전기전도도 값이 어떻게 변화되는지에 관한 실험 결과 그래프가 도 3에 도시되어 있다. 본 실험에서는 절단 탄소섬유의 길이를 1mm, 3mm, 6mm 및 12mm로 각각 변화시키면서 열전소자의 전기전도도를 측정한다. 또한 상기 절단 탄소섬유의 상기 복합재 전체에 대한 함량은 2.5wt%, 5wt%, 7.5wt% 및 10wt%로 각각 변화시킨다. 그리고 상기 절단 탄소섬유의 연신율은 1, 1.5 및 2로 각각 변화시키면서 열전소자의 전기전도도를 측정한다. 이에 따르면 열전소자의 전기전도도는 상기 절단 탄소섬유의 길이가 12mm에서 6mm, 3mm 및 1mm로 갈수록 순차적으로 더 큰 값을 갖는 경향을 나타낸다. 다만, 절단 탄소섬유의 길이의 차이에 의해 열전소자의 전기전도도의 차이가 크지는 않은 것을 알 수 있다.
그리고 상기 열전소자의 전기전도도는 상기 절단 탄소섬유의 함량이 5wt% 부근에서 급격한 증가세를 나타낸다. 즉, 상기 절단 탄소섬유의 함량이 0을 초과하여 5wt%보다 작은 구간에서는 전기전도도가 미미하다가 절단 탄소섬유의 함량이 5wt% 이상인 구간에서는 전기전도도가 급격하게 상승하는 것을 알 수 있다. 따라서 전기전도도의 향상의 위해서는 절단 탄소섬유의 함량이 복합재 전체에 대해 5wt% 이상이 되는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
그리고 상기 열전소자의 전기전도도는 상기 절단 탄소섬유의 연신율이 높을수록 대체로 증가하는 것을 알 수 있다. 다만 상기 절단 탄소섬유의 함량이 7.5wt% 이상인 경우에는 상기 절단 탄소섬유의 연신율에 따른 전기전도도의 차이는 크지 않은 것을 알 수 있다. 하지만 상기 절단 탄소섬유의 함량이 5wt%인 경우에는 상기 절단 탄소섬유의 연신율이 높을수록 전기전도도의 차이가 나타나는 것을 알 수 있다.
상기 절단 탄소섬유의 길이, 상기 절단 탄소섬유의 복합재 전체에 대한 함량 및 상기 절단 탄소섬유의 연신율을 변화 시킬 때 ZT 값이 어떻게 변화되는지에 관한 실험 결과 그래프가 도 4에 도시되어 있다. 본 실험에서는 절단 탄소섬유의 길이를 1mm, 3mm, 6mm 및 12mm로 각각 변화시키면서 열전소자의 ZT 값을 도출한다. 또한 상기 절단 탄소섬유의 상기 복합재 전체에 대한 함량은 2.5wt%, 5wt%, 7.5wt% 및 10wt%로 각각 변화시킨다. 그리고 상기 절단 탄소섬유의 연신율은 1, 1.5 및 2로 각각 변화시키면서 열전소자의 ZT 값을 도출한다. 이에 따르면 열전소자의 ZT 값은 상기 절단 탄소섬유의 길이가 12mm에서 6mm, 3mm 및 1mm로 갈수록 순차적으로 더 큰 값을 갖는 경향을 나타낸다.
그리고 상기 열전소자의 ZT 값은 상기 절단 탄소섬유의 함량이 7.5wt 내지 10wt% 부근에서 급격한 증가세를 나타낸다. 즉, 상기 절단 탄소섬유의 함량이 0을 초과하여 7.5wt%보다 작은 구간에서는 ZT 값이 미미하다가 절단 탄소섬유의 함량이 7.5wt% 이상인 구간에서는 ZT 값이 급격하게 상승하는 것을 알 수 있다. 따라서 ZT 값의 향상의 위해서는 절단 탄소섬유의 함량이 복합재 전체에 대해 7.5wt% 이상이 되는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
그리고 상기 열전소자의 ZT 값은 상기 절단 탄소섬유의 연신율이 1.5 부근에서 대체로 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히 절단 탄소섬유의 함량이 10wt%이고, 상기 절단 탄소섬유의 연신율이 1.5인 경우에 ZT 값이 상대적으로 매우 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 구체적으로는 상기 절단 탄소섬유의 함량이 10wt%, 상기 절단 탄소섬유의 길이가 1mm이고, 상기 절단 탄소섬유의 연신비가 1.5인 경우에 ZT 값이 급격하게 상승하는 것을 알 수 있다.
따라서 본 실시예에 따라 p형 열전소자를 제작할 때는, 미리 구축되어 있는 상기 데이터베이스의 정보에 부합하도록 상기 절단 탄소섬유의 길이, 상기 절단 탄소섬유의 함량 및 상기 절단 탄소섬유의 연신율을 조절함으로써 간편하게 열전소자의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
S10: 탄소섬유 제작단계
S20: 탄소섬유 절단단계
S30: 복합재 제작단계
S10: p형 열전소자 제작단계
S20: 탄소섬유 절단단계
S30: 복합재 제작단계
S10: p형 열전소자 제작단계
Claims (10)
- 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)계 섬유에 포함되어 있는 질소 중 일부를 탄소로 치환하여 탄소섬유를 제작하는 단계;
상기 탄소섬유를 제작하는 단계에서 제작된 탄소섬유를 잘게 절단하는 탄소섬유 절단단계; 및
상기 탄소섬유 절단단계에서 만들어진 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 복합재로 만드는 복합재 제작단계; 및
상기 복합재를 이용하여 p형 열전소자를 제조하는 p형 열전소자를 제조하는 단계를 포함하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 탄소섬유를 제작하는 단계에서는,
피리딘성 질소(pyridinic nitrogen) 또는 피롤성 질소(pyrrolic nitrogen)는 형성될 수 있고, 그래파이트성 질소(graphitic nitrogen)는 형성될 수 없는 에너지 범위에서 탄소섬유를 제작하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 탄소섬유 절단단계에서는,
상기 복합재의 열전성능을 조절하기 위해서 상기 절단 탄소섬유의 절단 길이를 조절하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복합재 제작단계에서는,
상기 복합재의 열전성능을 조절하기 위해서 상기 복합재에서 상기 절단 탄소섬유가 차지하는 함량을 조절하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복합재 제작단계에서는,
상기 복합재의 열전성능을 조절하기 위해서 상기 복합재 내부에 배치되어 있는 상기 절단 탄소섬유의 배열 형태를 조절하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 절단 탄소섬유의 배열 형태 조절은,
상기 복합재를 인장시킴으로써 상기 절단 탄소섬유가 한 방향으로 배열되도록 하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 복합재의 인장은,
상기 복합재가 내부에서 진행하는 방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 압출기에서 상기 복합재를 압출하면서 수행하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복합재의 성능을 조절하기 위해 상기 절단 탄소섬유의 길이, 상기 복합재에서 상기 절단 탄소섬유가 차지하는 함량 및 상기 복합재의 연신율을 변경시키면서, 상기 복합재의 성능에 대한 데이터베이스(DB)를 구축하는 데이터베이스 구축단계를 더 포함하는,
p형 열전소자 제작방법. - 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)계 섬유 중 일부의 질소가 탄소로 치환된 탄소섬유로 제조된 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 제조하는 단계;
상기 절단 탄소섬유(CCF, Chopped carbon fiber)를 수지와 혼합하여 p형 반도체 특성을 가지는 복합재로 만드는 단계;
외력을 가하여 상기 복합재 내부에 배치되어 있는 상기 절단 탄소섬유의 배열 형태를 조절하는 단계; 및
상기 절단 탄소섬유의 배열이 조절된 복합재를 이용하여 p형 열전소자를 제조하는 p형 열전소자를 제조하는 단계를 포함하는,
p형 열전소자 제작방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 절단 탄소섬유의 배열 형태를 조절하는 단계는,
상기 복합재를 인장시킴으로써 상기 절단 탄소섬유가 한 방향으로 배열되도록 하는,
p형 열전소자 제작방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210175787A KR20230087125A (ko) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | p형 열전소자 제작방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210175787A KR20230087125A (ko) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | p형 열전소자 제작방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230087125A true KR20230087125A (ko) | 2023-06-16 |
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ID=86948404
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| KR1020210175787A KR20230087125A (ko) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | p형 열전소자 제작방법 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR20230087125A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160144600A (ko) | 2015-06-09 | 2016-12-19 | 한국전기연구원 | 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재 |
-
2021
- 2021-12-09 KR KR1020210175787A patent/KR20230087125A/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20160144600A (ko) | 2015-06-09 | 2016-12-19 | 한국전기연구원 | 도핑재를 첨가하여 열전성능이 향상된 열전소재 |
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