열분해 가스 도핑에 의한 고강도 고전도성 탄소나노튜브섬유의 제조방법 및 이에 따라 제조된 탄소나노튜브섬유

Title
열분해 가스 도핑에 의한 고강도 고전도성 탄소나노튜브섬유의 제조방법 및 이에 따라 제조된 탄소나노튜브섬유
Issue Date
2014-05-27
Publisher
한국과학기술연구원
Abstract
본 발명은 질소 또는 할로겐원소와 질소원소를 동시에 포함하는 이온성 액체(ionic liquid) 또는 아미노산(amino acid)과 함께 탄소나노튜브섬유를 열처리하여 고전도성, 고강도의 탄소나노튜브섬유를 제조하는 후처리 방법에 관한 것이다. 요오드 원소와 질소원소를 포함하는 이온성 액체는 열처리 과정 중에 분해되고 열 분해된 질소 가스는 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개별 탄소나노튜브 표면의 결함부분에 클러스터를 형성하여 질소도핑된 탄소나노튜브를 제조한다. 탄소나노튜브의 표면에 도핑 된 질소원소는 주변의 인접한 탄소나노튜브의 산소 기능기 그룹의 수소원자와 수소결합을 형성하여 탄소나노튜브섬유를 구성하는 각각의 탄소나노튜브간의 계면결합력을 향상시키기 때문에 결과적으로 탄소나노튜브섬유의 기계적 강도를 향상시킨다. 또한 이온성 액체에 포함된 요오드원소는 열처리 과정에서 요오드화 수소로 분해되어 탄소나노튜브 표면에 존재하는 산소기능기 그룹의 탈산소화반응(deoxygenation)및 흑연화를 유도하여 탄소나노튜브섬유의 전기전도도를 향상시킨다. 이와 같이 본 발명은 아미노산 또는 이온성 액체와 탄소나노튜브섬유를 열처리 함으로 인해서 발생하게 되는 수소결합과, 요오드 그룹에 의한 탈산소화 및 흑연화 반응에 의해서 전기적 특성을 향상시키면서 동시에 기계적 물성도 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브섬유의 후처리 공정에 관한 내용이다.
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KIST Patent > 2014
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