KR20240049967A - 그래핀 대량 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
그래핀 대량 제조 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 대량 제조 장치는, 진공 챔버, 진공 챔버의 일 측부에 설치되는 제1 플라즈마 장치, 제1 플라즈마 장치에 흑연을 투입하는 제1 호퍼, 제1 플라즈마 장치에 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급부, 진공 챔버의 타 측부에 제1 플라즈마 장치와 대향하게 설치되는 제2 플라즈마 장치, 제2 플라즈마 장치에 흑연을 투입하는 제2 호퍼, 제2 플라즈마 장치에 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급부, 및 진공 챔버 내부의 진공을 형성하는 로터리 펌프를 포함한다. 이에 의해, 그래핀 생산 공정 변수의 다양화가 가능하다.
Description
본 발명은 그래핀 대량 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 그래핀 제조를 위한 진공 챔버의 구조를 변경하여 그래핀을 대량으로 제조할 수 있는 그래핀 대량 제조 장치에 관한 것이다.
그래핀은 탄소 원자로 이루어진 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막을 의미한다. 그래핀은 다른 소자들에 비하여 뛰어난 전자이동도, 낮은 저항, 및 기계적 물성과 같은 고유 특성을 가진다.
그래핀의 여러 장점으로 인해 그래핀을 실용화하기 위한 노력이 계속되고 있다. 그런데, 그래핀으로 제품을 만들려면 특유의 고유 특성을 유지하면서 다양한 형태로 가공해야 하는데, 흑연을 원료로 하는 그래핀이 여러 변화를 이겨내지 못하여 실용화에 어려움을 겪고 있다.
이를 극복하기 위한 방안으로 제시된 것이 그래핀을 여러 층으로 쌓아 100nm 미만 두께의 판 형태로 만드는 '그래핀 나노플레이트렛'이다. 그래핀 나노플레이트렛은 현존하는 소재 중 가장 물성이 우수한 2차원 나노소자이다. 그래핀을 그래핀 나노플레이트렛 형태로 여러 물질과 혼합하게 되면, 그래핀의 고유 성질을 유지하면서 다양한 형태로 가공하는 것이 가능하다.
그래핀 나노플레이트렛을 제조하는 방법으로는 팽창 흑연을 진공 챔버에서 플라즈마 장치를 페이싱함으로써, 열 플라즈마에 의해 그래핀 나노플레이트렛을 생산하는 방법이 있다.
그런데, 기존의 열 플라즈마에 의해 그래핀 나노플레이트렛을 생산하는 방법은, 플라즈마 장치를 단일 사용하는 것으로, 비활성 가스, 흑연 종류, 전원공급장치와 같은 구성을 변경할 수 없는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 진공 챔버의 구조를 변경하여, 사용 가스 및 전원 공급원을 서로 다르게 설정할 수 있음은 물론 그래핀의 대량 제조가 가능한 그래핀 대량 제조 장치를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 대량 제조 장치는, 진공 챔버, 진공 챔버의 일 측부에 설치되는 제1 플라즈마 장치, 제1 플라즈마 장치에 흑연을 투입하는 제1 호퍼, 제1 플라즈마 장치에 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급부, 진공 챔버의 타 측부에 제1 플라즈마 장치와 대향하게 설치되는 제2 플라즈마 장치, 제2 플라즈마 장치에 흑연을 투입하는 제2 호퍼, 제2 플라즈마 장치에 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급부, 및 진공 챔버 내부의 진공을 형성하는 로터리 펌프를 포함한다.
바람직하게, 제1 전원은, RF 파워, DC 파워, 및 펄스드 DC 파워 중 어느 하나일 수 있다.
또한 바람직하게, 제2 전원은, RF 파워, DC 파워, 및 펄스드 DC 파워 중 어느 하나일 수 있다.
또한 바람직하게, 제1 플라즈마 장치는, 아르곤(Ar), 및 헬륨(He) 중 어느 하나를 사용 가스로 적용하고, DC 파워를 전원 공급원으로 사용하며, 질소를 캐리어 가스로 사용하며, 제2 플라즈마 장치는, 아르곤(Ar), 및 헬륨(He) 중 어느 하나를 사용 가스로 적용하고, RF 파워를 전원 공급원으로 사용하며, 질소를 캐리어 가스로 사용할 수 있다.
또한 바람직하게, 사용 가스는, 10L/min 내지 300L/min의 유량의 조건으로 제1 플라즈마 장치 및 제2 플라즈마 장치에 주입될 수 있다.
또한 바람직하게, 흑연은, 팽창 흑연(expandable graphite) 및 인터컬레이션 흑연(GIC:Graphite intercalation compounds) 중 적어도 하나일 수 있다.
또한 바람직하게, 흑연은, 제1 호퍼 및 상기 제2 호퍼에 400g/hr 내지 800g/hr의 속도 범위 내에서 일정한 양으로 투입될 수 있다.
본 발명에 따르면, 2기의 플라즈마 장치를 구성함에 따라, 가변적인 전원 공급이 가능하고, 출발물질에 변화를 줄 수 있으며, 플라즈마 사용 가스도 변경이 가능한 그래핀 대량 제조 장치를 제공하는 효과가 있다.
이에 따라, 공정 변수를 다양화할 수 있고, 생산량을 증대시킬 수 있는 그래핀 대량 제조 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
첨부된 도면은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치의 모식도,
도 2는 도 1에 도시한 그래핀 대량 제조 장치에 의한 흑연의 변화를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치의 동작 법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치의 모식도,
도 2는 도 1에 도시한 그래핀 대량 제조 장치에 의한 흑연의 변화를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치의 동작 법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
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, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
또한, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치의 모식도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치(100)는 진공 챔버(110), 제1 플라즈마부(120), 제2 플라즈마부(130), 및 로터리 펌프(140)를 포함한다.
진공 챔버(110)는 내부가 진공인 상태에서 흑연을 출발 물질로 하여 그래핀 나노플레이트렛을 제조한다. 진공 챔버(110)에는 양측에 각각 제1 플라즈마부(120)와 제2 플라즈마부(130)가 형성된다.
제1 플라즈마부(120)는 고온의 열 플라즈마를 발생시키기 위한 것으로, 제1 플라즈마 장치(121), 제1 호퍼(122), 제1 전원 공급부(123), 및 제1 가스 공급부(124)를 포함한다.
제1 플라즈마 장치(121)는 비활성 가스 및 전류가 공급되면, 고온의 열 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 제1 플라즈마 장치(121)에 흑연이 투입되면, 열 플라즈마에 의해 그래핀의 박리가 이루어진다. 제1 플라즈마 장치(121)는 플라즈마 토치 노즐일 수 있다.
제1 플라즈마 장치(121)에 의해 발생되는 열 플라즈마는 2000℃내지 10000℃의 온도를 가질 수 있다. 이와 같이, 높은 온도의 플라즈마에 의해 팽창 흑연이 급격하게 팽창시킬 수 있으며, 이와 같은 팽창에 의해, 단층 또는 다층의 그래핀이 고른 형태로 박리될 수 있다. 열 플라즈마 처리는 0.01초 내지 5초, 바람직하게는, 2초 내지 5초동안 진행될 수 있다.
제1 호퍼(122)는 제1 플라즈마 장치(121)로 출발물질인 흑연을 투입한다. 여기서, 흑연은, 팽창 흑연(expandable graphite) 및 인터컬레이션 흑연(GIC:Graphite intercalation compounds) 중 어느 하나이거나 혹은 두가지를 동시에 사용할 수도 있다. 제1 호퍼(122)는 이러한 출발 물질이 일정한 양으로 투입되도록 한다.
팽창 흑연은, 흑연에 황 또는 질소 화합물을 혼합하여 흑연을 화학적으로 팽창시킨 물질을 의미할 수 있으며, 이 경우, 황 또는 질소 화합물이 흑연의 층간에 침투하는 삽입 물질로 사용되어 황 또는 질소 화합물의 층간 침투에 의해 흑연의 층간 박리가 일어난 형태로서, 이때 에너지를 인가하여 물리적으로 더욱 팽창시킬 수도 있는 물질을 의미할 수도 있다.
제1 전원 공급부(123)는 제1 플라즈마 장치(121)에 제1 전원을 공급한다. 여기서, 제1 전원은 RF 파워, DC 파워, 및 펄스드(Pulsed) DC 파워 중 어느 하나일 수 있다. 제1 전원 공급부(123)에서 공급하는 전원에 의한 전류의 흐름으로 열 플라즈마가 발생하게 된다. 전원의 종류에 따라 반응의 속도를 조절할 수 있다.
제1 가스 공급부(124)는 플라즈마 점화 및 피더에 사용되는 사용 가스를 공급한다. 제1 가스 공급부(124)에서 공급하는 사용 가스는, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 및 질소(N2) 중 어느 하나일 수 있다.
제1 가스 공급부(124)는 제1 플라즈마 장치(121)로 가스를 주입할 때, 10L/min 내지 300L/min의 유량으로 주입할 수 있다. 바람직하게는, 100L/min 내지 200L/min의 유량으로 주입할 수 있다.
제2 플라즈마부(130)는 고온의 열 플라즈마를 발생시키기 위한 것으로, 제2 플라즈마 장치(131), 제2 호퍼(132), 제2 전원 공급부(133), 및 제2 가스 공급부(134)를 포함한다.
제2 플라즈마 장치(131)는 비활성 가스 및 전류가 공급되면, 고온의 열 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 제2 플라즈마 장치(131)에 흑연이 투입되면, 열 플라즈마에 의해 그래핀의 박리가 이루어진다. 제2 플라즈마 장치(131)는 플라즈마 토치 노즐일 수 있다.
제2 호퍼(132)는 제2 플라즈마 장치(131)로 출발물질인 흑연을 투입한다. 여기서, 흑연은, 팽창 흑연(expandable graphite) 및 인터컬레이션 흑연(GIC:Graphite intercalation compounds) 중 어느 하나이거나 혹은 두가지를 동시에 사용할 수도 있다. 제2 호퍼(132)는 이러한 출발 물질이 일정한 양으로 투입되도록 한다.
제2 전원 공급부(133)는 제2 플라즈마 장치(131)에 제2 전원을 공급한다. 여기서, 제2 전원은 RF 파워, DC 파워, 및 펄스드(Pulsed) DC 파워 중 어느 하나일 수 있다. 제2 전원 공급부(133)에서 공급하는 전원에 의한 전류의 흐름으로 열 플라즈마가 발생하게 된다. 전원의 종류에 따라 반응의 속도를 조절할 수 있다.
제2 가스 공급부(134)는 플라즈마 점화 및 피더에 사용되는 사용 가스를 공급한다. 제2 가스 공급부(134)에서 공급하는 사용 가스는, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 및 질소(N₂) 중 어느 하나일 수 있다.
제1 플라즈마부(120)와 제2 플라즈마부(130)는 서로 동일한 구성으로 이루어진다. 다만, 제1 플라즈마부(120)가 진공 챔버(110)의 일 측부에 설치되면, 제2 플라즈마부(130)는 진공 챔버(110)의 타 측부에 설치된다. 제1 플라즈마부(120)와 제2 플라즈마부(130)의 내부 구성도 서로 동일하다. 다만, 각각 공급되는 가스, 출발물질, 및 전원 공급이 서로 상이하게 이루어질 수 있다.
로터리 펌프(140)는 진공 챔버 내부의 진공을 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀 대량 제조 장치(100)는 진공 챔버(110)의 양 측부에 서로 대향하게 설치되는 한 쌍의 플라즈마부 즉, 제1 플라즈마부(120) 및 제2 플라즈마부(130)를 포함한다.
제1 플라즈마부(120) 및 제2 플라즈마부(130)는 열 플라즈마를 이용한 그래핀 박리를 위해, 사용 가스, 전원, 및 캐리어 가스를 필요로 한다. 이때, 제1 플라즈마부(120) 및 제2 플라즈마부(130)는 각각 동일한 사용 가스, 전원, 및 캐리어 가스를 사용할 수도 있고, 혹은 서로 상이한 사용 가스, 전원, 및 캐리어 가스를 사용할 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시한 그래핀 대량 제조 장치에 의한 흑연의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
(a)는 출발물질인 흑연을 예시한 것으로, 팽창 흑연(EG) 또는 인터컬레이션 흑연(GIC)이다. 팽창 흑연 또는 인터컬레이션 흑연이 제1 플라즈마부(120) 및 제2 플라즈마부(130)를 통해 투입되고, 열 플라즈마 처리되어 (b)의 파우더 형태로 수득된다.
본 발명에 따른 그래핀 대량 제조 장치에서, 팽창 흑연을 출발 물질로 사용하게 되면 강산을 사용하지 않아도 되기 때문에 환경 문제가 없고, 추가 환원 과정이 필요하지 않기 때문에, 연속적으로 상업적 사용이 가능한 고순도의 그래핀을 수득할 수 있다.
그런데, 팽창 흑연을 사용하는 경우, 팽창성 흑연이 그래핀으로 박리될 때 200배 이상 부피가 커진다. 그러므로, 그래핀으로 박리하기 위해서 고온의 박스형 로(爐) 또는 터널형 로를 사용해 팽창 흑연을 팽창 및 박리하게 되면, 로의 부피가 크더라도 시간당 수g의 그래핀만을 얻을 수 있고, 반응 후 따로 파우더를 수집해야 하는 등 연속적인 생산이 불가능하여 대량 생산이 어려운 문제가 있었다. 이러한 문제는 열 플라즈마를 사용하여 해소되었다.
제1 호퍼(122) 또는 제2 호퍼(132)로 투입되는 팽창 흑연은 평균 크기가 0.1mm 내지 2mm일 수 있고, 바람직하게는 0.5mm 내지 2mm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1mm 내지 2mm일 수 있다.
여기서, 팽창 흑연의 평균 크기는 평균 직경을 의미하며, 평균 직경은, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 측정 대상 분말인 팽창 흑연을 분산매 중에 분산시킨 후, 시판되는 레이저 회절 입도 측정 장치(예를 들어 Microtrac S3500)에 도입하여 입자들이 레이저빔을 통과할 때 입자 크기에 따른 회절패턴 차이를 측정하여 입도 분포를 산출한다. 측정 장치에 있어서의 입경에 따른 입자 개수 누적 분포의 50%가 되는 지점에서의 입자 직경을 산출함으로써, 측정할 수 있다.
이때, 팽창 흑연의 평균 크기가 0.1㎜ 미만으로 너무 작은 경우, 충분한 크기의 그래핀을 수득할 수 없어 문제가 있고, 2㎜ 초과로 너무 큰 경우 짧은 시간동안 수행되는 열 플라즈마에 의한 그래핀 박리가 용이하게 이루어지지 않는 문제가 있으므로, 바람직하지 않다.
한편, 팽창 흑연으로부터 효율적으로 그래핀을 연속적으로 제조하기 위해서 팽창 흑연은 제1 호퍼(122) 또는 제2 호퍼(132)를 통해 400g/hr 내지 800g/hr의 속도 범위에서 일정한 양으로 투입될 수 있다.
팽창 흑연이 일정한 양으로 투입되지 않는 경우, 열 플라즈마에 의한 그래핀 박리가 효율적으로 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 상술한 범위를 벗어나, 팽창 흑연의 투입량이 400g/hr 미만으로 너무 적게 투입되면 그래핀 제조 속도가 낮아 비효율적인 문제점이 있고, 팽창 흑연의 투입량이 800g/hr 초과로 너무 많이 투입되면 열 플라즈마에 의한 그래핀 박리가 효율적으로 이루어지지 않을 수 있는 문제점이 있으므로, 투입량의 범위 내에서 일정하게 투입되는 것이 연속적이고 고순도의 그래핀을 얻는데 중요하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 대량 제조 장치의 동작 법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 그래핀 대량 제조 장치(100)는 진공 챔버(110)에 한 쌍의 플라즈마부 즉, 제1 플라즈마부(120) 및 제2 플라즈마부(130)가 설치되어 있으며, 본 실시예에서는 이러한 구성으로 이루어진 그래핀 대량 제조 장치(100)를 이용하여 그래핀을 제조하는 방법을 설명한다.
로터리 펌프(140)에 의해 진공 챔버(110) 내부에 진공이 형성된다(S200). 제1 전원 공급부(123), 및 제1 가스 공급부(124)에서 각각의 전원 및 가스를 제1 플라즈마 장치(121)로 공급하고, 제2 전원 공급부(133) 및 제2 가스 공급부(134)에서 각각의 전원 및 가스를 제2 플라즈마 장치(131)로 공급하여 플라즈마를 발생시킨다(S210).
제1 호퍼(122) 및 제2 호퍼(132)로 출발 물질이 되는 흑연 즉, 팽창 흑연 및 인터컬레이션 흑연을 투입한다(S220).
제1 플라즈마 장치(121) 및 제2 플라즈마 장치(131)에서 열 플라즈마를 처리함에 따라, 진공 챔버(110) 내에 그래핀이 생성되고, 진공 챔버(110) 내에서 그래핀을 냉각시킨다(S240). 이러한 과정에 의해, 그래핀 파우더가 수득된다(S250).
이러한 과정에 의해, 제1 플라즈마 장치(121) 및 제2 플라즈마 장치(131)에 공급되는 전원의 형태, 가스의 종류를 서로 다르게 변경하거나 혹은 동일하게 적용하는 등 다양한 변경이 가능하다. 또한, 제1 호퍼(122) 및 제2 호퍼(132)를 통해 제1 플라즈마 장치(121) 및 제2 플라즈마 장치(131)에 각각 흑연을 투입할 수 있음에 따라, 제1 호프(122) 및 제2 호퍼(132)에 각각 다른 흑연 혹은 동일한 흑연을 투입하는 것도 변경이 가능하다.
이와 같이, 다양한 변경이 가능함에 따라, 열 에너지를 효과적으로 이용할 수 있으며, 제1 플라즈마 장치(121) 및 제2 플라즈마 장치(131)의 공정 조건을 동일하게 설정하는 경우에는 생산량을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 그래핀 대량 제조 장치
110 : 진공 챔버
120 : 제1 플라즈마부
130 : 제2 플라즈마부
140 : 로터리 펌프
110 : 진공 챔버
120 : 제1 플라즈마부
130 : 제2 플라즈마부
140 : 로터리 펌프
Claims (7)
- 진공 챔버;
상기 진공 챔버의 일 측부에 설치되는 제1 플라즈마 장치;
상기 제1 플라즈마 장치에 흑연을 투입하는 제1 호퍼;
상기 제1 플라즈마 장치에 제1 전원을 공급하는 제1 전원 공급부;
상기 진공 챔버의 타 측부에 상기 제1 플라즈마 장치와 대향하게 설치되는 제2 플라즈마 장치;
상기 제2 플라즈마 장치에 흑연을 투입하는 제2 호퍼;
상기 제2 플라즈마 장치에 제2 전원을 공급하는 제2 전원 공급부; 및
상기 진공 챔버 내부의 진공을 형성하는 로터리 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전원은, RF 파워, DC 파워, 및 펄스드 DC 파워 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 전원은, RF 파워, DC 파워, 및 펄스드 DC 파워 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 플라즈마 장치는, 아르곤(Ar), 및 헬륨(He) 중 어느 하나를 사용 가스로 적용하고, DC 파워를 전원 공급원으로 사용하며, 질소를 캐리어 가스로 사용하며,
상기 제2 플라즈마 장치는, 아르곤(Ar), 및 헬륨(He) 중 어느 하나를 사용 가스로 적용하고, RF 파워를 전원 공급원으로 사용하며, 질소를 캐리어 가스로 사용하는 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 사용 가스는, 10L/min 내지 300L/min의 유량의 조건으로 상기 제1 플라즈마 장치 및 상기 제2 플라즈마 장치에 주입되는 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 흑연은, 팽창 흑연(expandable graphite) 및 인터컬레이션 흑연(GIC:Graphite intercalation compounds) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 흑연은, 상기 제1 호퍼 및 상기 제2 호퍼에 400g/hr 내지 800g/hr의 속도 범위 내에서 일정한 양으로 투입되는 것을 특징으로 하는 그래핀 대량 제조 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220129513A KR20240049967A (ko) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 그래핀 대량 제조 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20240049967A true KR20240049967A (ko) | 2024-04-18 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210125117A (ko) | 2016-12-21 | 2021-10-15 | 레이모르 인더스트리즈 인코포레이티드 | 그래핀 나노시트를 제조하기 위한 플라즈마 공정 |
-
2022
- 2022-10-11 KR KR1020220129513A patent/KR20240049967A/ko unknown
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