고분자/ Carbon Nanotube 복합체 제조방법 및 동향

소개

분자/CNT 복합체는 전술한 CNT의 특징을 고분자에 부여한 물질이다. 탄소나노튜브의 우수한 기계적 물성, 전기전도성이 고분자 기질(matrix)에 효과적으로 부여될 시, 기본의 고분자 물질에서 찾아볼 수 없는 새로운 물성이 발현될 것으로 기대되며, 고강성, 전도성 고분자 등에 응용이 가능할 것으로 예상된다. 또한 탄소나노튜브의 형구학적 특징인 높은 종횡비로 인한 높은 비표면적은 전도성이 요구되는 고분자 재료 중에서 중요한 요소 중에 하나인 percolation에 대하여 기존의 어떠한 물질보다 유리하다.
본고에서는 고분자/CNT 복합체의 제조기술, 물성, 응용분야의 국내외 연구동향을 알아보겠다.

목차

1. 서론

2. CNT의 구조 및 합성방법
2.1 CNT의 개념
2.2 CNT의 구조
2.3 CNT의 합성
2.3.1. Laser ablation법
2.3.2. 아크방전법(Arc discharge)
2.3.3 화학기상측증착법(Chemical vapor deposition, CVD)
2.3.4 열분해법(Pyrolysis of hydrocarbon)

3. CNT 전처리 및 분산기술
3.1 CNT 전처리
3.2 분산기술

4. 고분자/CNT 복합체 제조방법 및 공정기술
4.1 고분자/CNT 복합체
4.2 고분자/CNT 복합체 가공방법
4.2.1 용액 복합화
4.2.2 용융 복합화
4.2.3 동시 중화법
4.2.4 기타 제조방법
4.3 고분자/CNT 복합체의 다양한 morpolog

5. 고분자/CNT 복합체의 물성, 응용분야 및 동향
5.1 고분자/CNT 복합체의 물성
5.1.1 기계적 물성
5.1.2 전기전도성
5.2 고분자/CNT 복합체의 응용분야
5.2.1 전도성 복합재료
5.2.2 구조 재료용 복합재료
5.2.3 리튬이차전지 음극재료

6. 결론

본문내용

4. 고분자/CNT 복합체 제조방법 및 공정기술
4.1 고분자/CNT 복합체
탄소나노튜브 고분자 나노복합체는 고강도, 고탄성 및 고전도 소재로 연구가 집중되고 있다. 특히 탄소나노튜브의 높은 전기 전도도를 이용한 전도성 고분자 복합재료 개발과 탄소나노튜브의 고강도, 고탄성을 이용한 복합재료 개발이 관심을 끌고 있다. 탄소나노튜브와 고분자 나노 복합체는 주로 용매 내에 분산된 탄소나노튜브와 액상상태의 고분자를 혼합하여 경화시킴으로써 제조하고 있다. 현재까지 탄소나노튜브와 고분자 나노복합체의 연구는 주로 필름 형태와 섬유 형태로 진행되고 있으며 폴리스티렌, PMMA 및 에폭시 등 여러 가지 매트릭스가 이용되고 있다 같은 매트릭스와 비슷한 공정으로 제조된 나노복합체에 기계적 성질에 차이가 크게 나나타고 있다 이와 같은 원인은 탄소나노튜브와 고분자 나노복합체의 기계적 성질이 탄소나노튜브의 분산정도와 탄소나노튜브와 고분자 매트릭스 사이의 계면 강도에 의해 결정되기 때문이다.

4.2 고분자/CNT 복합체 가공방법
4.2.1 용액 복합화(solution mixing)
용액 복합화는 가장 널리 사용하는 제조 방법으로서 우선 적절한 용매에 탄소나노튜브를 분산시키고, 분자와의 혼합, 마지막으로 필름 캐스팅 기법 등에 의한 복합재료 제조 등 3단계의 과정으로 이루어진다. 단순 혼합으로는 분산이 되지 않으므로 초음파 처리를 일반적으로 많이 사용한다. 초음파 처리시 강도 및 시간에 따라 SWNT의 경우 길이 방향으로 절단될 경우 종횡비가 작아지게 되고 이로 인해 전기적인 물성 등이 낮아질 수 있으므로 주의해야 한다. 분산성을 향상시키고 유지시키기 위해 계면활성제를 사용하는 연구가 진해되어 왔으며 일부 연구자의 경우 과량의 SWNT를 분산시키는데 성공하기도 하였으나 문제점으로는 계면활성제가 탄소나노튜브 표면에서 제거 되지 않는 경우에 계면활성제의 이온 성분 등이 탄소나노튜브 전달 특성에 영향을 끼침으로써 열적 및 전기적인 특성이 저하될 수 있다. 이에 대한 대안으로 제시된 것이 나노튜브 표면을 개질하는 것이다.

참고자료

· 없음