KR101304339B1 - A method for manufacturing carbon nano tubes sheet structure and the carbon nano tubes sheet structure - Google Patents

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KR101304339B1 KR1020110040640A KR20110040640A KR101304339B1 KR 101304339 B1 KR101304339 B1 KR 101304339B1 KR 1020110040640 A KR1020110040640 A KR 1020110040640A KR 20110040640 A KR20110040640 A KR 20110040640A KR 101304339 B1 KR101304339 B1 KR 101304339B1
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장훈식
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Abstract

본 발명의 제1기판상에 다수의 탄소나노튜브를 성장시켜 탄소나노튜브층을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브층의 일측면에 접착 부재를 부착시킨 후, 상기 접착 부재를 잡아당겨 탄소나노튜브시트를 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브시트를 제2기판에 고정하는 단계, 및 상기 제2기판에 고정된 탄소나노튜브시트를 에칭하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법 및 제조된 탄소나노튜브시트 구조물을 개시한다.Growing a plurality of carbon nanotubes on the first substrate of the present invention to form a carbon nanotube layer, attaching an adhesive member to one side of the carbon nanotube layer, and pulling the adhesive member Method of manufacturing and manufacturing a carbon nanotube sheet structure comprising the step of forming a tube sheet, fixing the carbon nanotube sheet to a second substrate, and etching the carbon nanotube sheet fixed to the second substrate Disclosed is a carbon nanotube sheet structure.

Description

탄소나노튜브시트 구조물 제조방법 및 제조된 탄소나노튜브시트 구조물{A METHOD FOR MANUFACTURING CARBON NANO TUBES SHEET STRUCTURE AND THE CARBON NANO TUBES SHEET STRUCTURE}Method for manufacturing carbon nanotube sheet structure and manufactured carbon nanotube sheet structure {A METHOD FOR MANUFACTURING CARBON NANO TUBES SHEET STRUCTURE AND THE CARBON NANO TUBES SHEET STRUCTURE}

본 발명은 탄소나노튜브시트 구조물에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배열된 탄소나노튜브시트 구조물의 제조방법 및 제조된 탄소나노튜브시트 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube sheet structure, and more particularly, to a method for producing a carbon nanotube sheet structure in which carbon nanotubes are arranged in a direction, and a manufactured carbon nanotube sheet structure.

탄소나노튜브(Carbon Nanotubes)는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 원통(튜브)형태의 신소재로, 최근 그 산업활용 범위의 다양성 및 기술적 효율성으로 인해 미래의 신소재로 각광을 받고 있다.Carbon nanotubes are new materials in the form of cylinders (tubes) in which hexagons made up of six carbons are connected to each other to form a tubular shape. Recently, they are attracting attention as new materials of the future due to the diversity and technical efficiency of the industrial utilization range. .

최근에는 투명전극을 ITO 대신 탄소나노튜브 필름으로 형성하는 것에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 탄소나노튜브 필름은 비교적 저가여서 생산원가를 절감할 수 있으며 유연성이 우수하여 플렉서블 디스플레이 이외에도 태양전지 전극, 이차 전지 전극, 전도성 테이프 등에도 다양하게 적용될 수 있다.Recently, research on forming transparent electrodes with carbon nanotube films instead of ITO has been actively conducted. Carbon nanotube film is relatively inexpensive to reduce production cost and excellent flexibility can be applied to a variety of solar cell electrode, secondary battery electrode, conductive tape, etc. in addition to the flexible display.

그러나 이러한 탄소나노튜브 필름은 탄소나노튜브들 간의 강한 반데르발스력(van der Waals force)으로 인해 서로 뒤엉켜 있는 다발(bundle 또는 rope) 형태로 존재하기 때문에 성형(가공)이 극히 어려워 우수한 성능에도 불구하고 실질적인 산업적 이용은 극히 제한적인 문제가 있다.However, these carbon nanotube films exist in the form of bundles or ropes intertwined with each other due to strong van der Waals forces between carbon nanotubes. And practical industrial use is extremely limited.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배열되어 형성된 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법 및 제조된 탄소나노튜브시트 구조물을 제공한다.The present invention is to solve this problem, and provides a method for producing a carbon nanotube sheet structure and carbon nanotube sheet structure formed by arranging carbon nanotubes in a direction.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 특징에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법은 제1기판상에 다수의 탄소나노튜브를 성장시켜 탄소나노튜브층을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브층의 일측면에 접착 부재를 부착시킨 후, 상기 접착 부재를 잡아당겨 탄소나노튜브시트를 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브시트를 제2기판에 고정하는 단계, 및 상기 제2기판에 고정된 탄소나노튜브시트를 에칭하는 단계를 포함한다.In order to solve the technical problem as described above, the carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to an aspect of the present invention comprises the steps of growing a plurality of carbon nanotubes on a first substrate to form a carbon nanotube layer, the carbon nano Attaching an adhesive member to one side of the tube layer, pulling the adhesive member to form a carbon nanotube sheet, fixing the carbon nanotube sheet to a second substrate, and fixing to the second substrate Etching the carbon nanotube sheet.

이때 탄소나노튜브시트를 형성하는 단계에서, 접착 부재를 잡아당기는 방향은 수평면을 기준으로 1~60°이고, 접착 부재를 잡아당기는 속도는 0.1m/s이하로 조절될 수 있다.At this time, in the step of forming the carbon nanotube sheet, the direction of pulling the adhesive member is 1 ~ 60 ° based on the horizontal plane, the speed of pulling the adhesive member can be adjusted to 0.1m / s or less.

또한, 탄소나노튜브시트를 에칭하는 단계는, 탄소나노튜브시트 상면에 폴리머를 코팅한 후, 상기 폴리머 위에서 플라즈마 에칭할 수 있고, 탄소나노튜브시트를 구성하는 탄소나노튜브의 관형상이 그라핀 리본 형상으로 변형되는 깊이까지 에칭할 수 있다.In addition, the etching of the carbon nanotube sheet, after coating the polymer on the upper surface of the carbon nanotube sheet, the plasma can be etched on the polymer, the tubular shape of the carbon nanotubes constituting the carbon nanotube sheet graphene ribbon It can be etched to a depth that deforms into shape.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 특징에 따른 탄소나노튜브시트 구조물은 다수 개의 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배열되고, 표면에는 적어도 일부분에 그라핀 리본 형상이 형성된다.In order to solve the technical problem as described above, the carbon nanotube sheet structure according to an aspect of the present invention has a plurality of carbon nanotubes arranged in a directional direction, and a graphene ribbon shape is formed on at least a portion of the surface thereof.

이러한 탄소나노튜브시트는 기판상에 형성될 수 있으며, 탄소나노튜브는 단일, 이중 및 다중벽 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다.The carbon nanotube sheet may be formed on a substrate, and the carbon nanotubes may be composed of any one or more of single, double and multi-walled carbon nanotubes.

본 발명에 따르면 간단한 공정으로 기존의 투명 전극을 대체할 수 탄소나노튜브시트 구조물을 제조할 수 있다. According to the present invention it is possible to manufacture a carbon nanotube sheet structure that can replace the existing transparent electrode in a simple process.

또한 이러한 탄소나노튜브시트 구조물은 그라핀 리본 형상에 의하여 이웃한 탄소나노튜브와 접촉 면적이 넓어지게 되어 전기전도도가 증가하게 되고, 면저항이 감소하는 장점이 있다.In addition, the carbon nanotube sheet structure has an advantage in that the contact area of the carbon nanotube sheet is widened by the graphene ribbon shape, thereby increasing electrical conductivity and decreasing sheet resistance.

그리고 에칭에 의하여 탄소나노튜브시트의 두께가 감소하므로 투과도가 증가하는 장점이 있다.In addition, since the thickness of the carbon nanotube sheet is reduced by etching, the transmittance is increased.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법의 순서도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법의 개념도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법에 따라 탄소나노튜브시트가 형성되는 모습을 보여주는 SEM 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법에 따라 탄소나노튜브시트가 제2기판에 부착되는 과정을 보여주는 SEM 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법에 따라 제2기판에 탄소나노튜브시트가 부착된 상태를 보여주는 SEM 사진이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법에 따라 탄소나노튜브시트에 플라즈마 에칭을 수행하는 모습을 보여주는 개념도이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브시트 구조물에 그라핀 리본 형상이 형성된 상태를 보여주는 SEM 사진이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브시트 구조물의 투명도를 측정한 그래프이고,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브시트 구조물의 전기저항을 측정한 그래프이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서의 개략도이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서가 온도 변화에 따라 저항이 변화하는 값을 측정한 그래프이다.1 is a flow chart of the carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention,
2 is a conceptual diagram of a carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a SEM photograph showing the carbon nanotube sheet is formed in accordance with the carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention,
4 is a SEM photograph showing a process of attaching a carbon nanotube sheet to a second substrate according to a method of manufacturing a carbon nanotube sheet structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an SEM photograph showing a state in which a carbon nanotube sheet is attached to a second substrate according to a method of manufacturing a carbon nanotube sheet structure according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram showing a plasma etching process on a carbon nanotube sheet according to a method for manufacturing a carbon nanotube sheet structure according to an embodiment of the present invention;
7 is a SEM photograph showing a state in which a graphene ribbon shape is formed on a carbon nanotube sheet structure manufactured according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph measuring the transparency of the carbon nanotube sheet structure manufactured according to an embodiment of the present invention,
9 is a graph measuring the electrical resistance of the carbon nanotube sheet structure manufactured according to an embodiment of the present invention,
10 is a schematic diagram of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention,
11 is a graph in which a temperature sensor according to an embodiment of the present invention measures a value at which a resistance changes according to a temperature change.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다. It should be understood that the drawings in the present application are shown to be enlarged or reduced for convenience of description.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법의 개념도이다.1 is a flow chart of a carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram of a carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법은 제1기판(100)상에 다수의 탄소나노튜브(201)를 성장시켜 탄소나노튜브층(200)을 형성하는 단계(S10)와, 상기 탄소나노튜브층(200)의 일측면에 접착 부재(400)를 부착시킨 후, 상기 접착 부재(400)를 잡아당겨 탄소나노튜브시트(300)를 형성하는 단계(S20)와, 상기 탄소나노튜브시트(300)를 제2기판(500)에 고정하는 단계(S30), 및 상기 제2기판(500)에 고정된 탄소나노튜브시트(300)를 에칭하는 단계(S40)를 포함한다.Carbon nanotube sheet structure manufacturing method according to the present invention comprises the steps of forming a carbon nanotube layer 200 by growing a plurality of carbon nanotubes 201 on the first substrate (100) and the carbon nano After attaching the adhesive member 400 to one side of the tube layer 200, pulling the adhesive member 400 to form a carbon nanotube sheet 300 (S20) and the carbon nanotube sheet ( Fixing the 300 to the second substrate 500 (S30), and etching the carbon nanotube sheet 300 fixed to the second substrate 500 (S40).

먼저 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 단계(S10)는, 탄소나노튜브를 기판에 수직하게 형성하는 다양한 방법이 모두 적용될 수 있다.First, the forming of the carbon nanotube layer (S10) may be applied to various methods of forming the carbon nanotubes perpendicular to the substrate.

그 중에서 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition)은 반복 재현성이 높으며 촉매의 크기를 제어하여 직경을 쉽게 제어할 수 있고 대면적 기판의 합성이 가능한 장점이 있으므로 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 탄소나노튜브를 제조하는 것이 유리하다.Among them, Thermal Chemical Vapor Deposition has high repeat reproducibility, can easily control the diameter by controlling the size of the catalyst, and can synthesize a large-area substrate.Thermal Chemical Vapor Deposition It is advantageous to prepare carbon nanotubes by using.

그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 전기방전법(Arc-discharge), 레이저 증착법 (Laser vaporization), 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)등의 다양한 제조 방법에 의하여 탄소나노튜브(201)를 제조할 수도 있다.However, the present invention is not necessarily limited thereto, and carbon nanotubes 201 may be formed by various manufacturing methods such as arc-discharge, laser vaporization, and plasma enhanced chemical vapor deposition. ) May also be prepared.

먼저 제1기판(100) 위에 촉매금속으로서 Fe, Ni, Co, 또는 이들이 혼합된 합금을 증착한 후, 제1기판(100)을 CVD 장치의 반응로(미도시)에 집어넣고, 750 ~ 1050 ℃의 온도에서 NH₃또는 H2 가스를 사용하여 나노 크기의 미세한 촉매금속 패턴을 형성한다. First, Fe, Ni, Co, or a mixture thereof is deposited on the first substrate 100 as a catalyst metal, and then the first substrate 100 is placed in a reactor (not shown) of the CVD apparatus, and then 750 to 1050. NH 3 or H 2 gas is used at a temperature of < RTI ID = 0.0 >

이후, NH3, H2, He, Ar, N2 등 가스와 CH4, C2H2 와 같은 탄화수소 가스를 혼합하여 750 ~1050 ℃의 온도에서 탄소나노튜브를 합성시키면 촉매금속의 형태를 따라서 다수개의 탄소나노튜브(201)가 성장하게 된다.Then, by mixing a gas such as NH 3 , H 2 , He, Ar, N 2 and a hydrocarbon gas such as CH 4 , C 2 H 2 to synthesize carbon nanotubes at a temperature of 750 ~ 1050 ℃ according to the form of the catalyst metal A plurality of carbon nanotubes 201 are grown.

이때, 탄소나노튜브(201)는 제1기판(100)의 촉매를 따라 수직한 방향으로 성장된다. 이렇게 제조된 탄소나노튜브(201)는 직경이 약 5~100nm이고, 튜브의 가운데가 비어있고 그래파이트 면이 수개에서 수십 개 정도로 구성된 다중벽 탄소나노튜브일 수 있다. 그러나 실시 태양에 따라 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브로 제조할 수도 있다.At this time, the carbon nanotubes 201 are grown in a vertical direction along the catalyst of the first substrate 100. The carbon nanotubes 201 manufactured as described above may be multi-walled carbon nanotubes having a diameter of about 5 to 100 nm, the center of the tube being empty, and the graphite surface having several to several tens. However, depending on the embodiment, it may be made of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes.

이때, 제1기판(100)상에 수직하게 형성된 탄소나노튜브(201)는 반데르발스의 힘(Vanderwaals force)에 의해서 덩어리(bundle) 형태로 뭉쳐지게 된다. 이와 같이 탄소나노튜브(201)가 덩어리 형태로 뭉쳐진 것을 "탄소나노튜브층"으로 정의한다.At this time, the carbon nanotubes 201 formed vertically on the first substrate 100 are agglomerated in a bundle form by van der Waals forces. In this way, the carbon nanotubes 201 are defined as a "carbon nanotube layer" in the form of agglomeration.

이후, 탄소나노튜브시트를 형성하는 단계(S20)는, 상기 제1기판(100) 위에 형성된 탄소나노튜브층(200)의 일측면에 접착 부재(400)를 부착한 후, 이를 잡아당겨 탄소나노튜브시트(300)를 형성한다.Thereafter, in the forming of the carbon nanotube sheet (S20), after attaching the adhesive member 400 to one side of the carbon nanotube layer 200 formed on the first substrate 100, pull the carbon nano The tube sheet 300 is formed.

상기 접착 부재(400)는 막대 등의 평평한 면(400a)에 접착제 또는 접착테이프를 코팅하여 제조한다. 이때 접착제 또는 접착 테이프는 상기 접착 부재(400)에 부착된 탄소나노튜브(201)를 제1기판(100)에서 떼어낼 정도의 점도를 가지면 종류에 관계없이 사용 가능하다. The adhesive member 400 is manufactured by coating an adhesive or adhesive tape on a flat surface 400a such as a rod. In this case, the adhesive or the adhesive tape may be used regardless of the type as long as it has a viscosity such that the carbon nanotubes 201 attached to the adhesive member 400 are separated from the first substrate 100.

상기 접착 부재(400)의 길이는 상기 탄소나노튜브층(200)의 측면의 길이와 동일하거나 더 길게 형성되어 횡방향으로 접착 부재(400)를 잡아당길 때 가능한 많은 양의 상기 탄소나노튜브(201)가 제1기판(100)에서 떨어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.The length of the adhesive member 400 is formed to be the same or longer than the length of the side surface of the carbon nanotube layer 200 to pull as much carbon nanotube 201 as possible when pulling the adhesive member 400 in the transverse direction. ) Is preferably configured to fall off the first substrate 100.

이와 같이 횡방향으로 다수의 탄소나노튜브(201)가 제1기판(100)에서 이탈하게 될 때, 각각의 탄소나노튜브(201) 사이에는 반데르 발스의 힘이 작용하고 있으므로, 도 2의 확대도와 같이 이웃한 탄소나노튜브(201)가 반데르발스의 힘에 끌려 연속적으로 제1기판(100)에서 떨어지게 된다. 이때 탄소나노튜브(201)가 뭉쳐진 덩어리 단위로 제1기판(100)에서 떨어질 수도 있다.As described above, when the plurality of carbon nanotubes 201 are separated from the first substrate 100 in the lateral direction, the van der Waals forces act between the carbon nanotubes 201, thereby expanding in FIG. 2. The neighboring carbon nanotubes 201 like the tiles are attracted by van der Waals' forces and continuously fall off the first substrate 100. In this case, the carbon nanotubes 201 may be separated from the first substrate 100 in the form of agglomerated units.

즉, 탄소나노튜브(201)는 순차적으로 제1기판(100)에서 분리되고, 떨어진 탄소나노튜브(201)는 반데르발스 힘에 의하여 서로 연결되어 탄소나노튜브시트(300)를 형성하게 된다. 이를 도 3을 참고하여 살펴보면, 탄소나노튜브(201) 층에서 탄소나노튜브시트(300)가 마치 실과 같이 연속적으로 형성되는 것을 볼 수 있다.That is, the carbon nanotubes 201 are sequentially separated from the first substrate 100, and the separated carbon nanotubes 201 are connected to each other by van der Waals forces to form the carbon nanotube sheet 300. Referring to FIG. 3, it can be seen that the carbon nanotube sheet 300 is continuously formed like a yarn in the carbon nanotube 201 layer.

이러한 구조의 탄소나노튜브시트(300)는 기존의 코팅방식의 탄소나노튜브가 기판에 무질서하게 배열되어 있는 것과 달리, 각각의 탄소나노튜브가 연속적으로 방향성을 갖고 형성되어 전기 전도도가 높아지는 효과가 있다. Unlike the carbon nanotube sheet 300 having such a structure, carbon nanotubes having a conventional coating method are randomly arranged on a substrate, each carbon nanotube is continuously formed in a direction and has an effect of increasing electrical conductivity. .

이때 접착 부재(400)를 수평면을 기준으로 너무 높은 각도로 잡아당기거나 너무 빠르게 잡아당기면 탄소나노튜브(201) 간의 인력이 끊어지는 문제가 있으므로, 접착 부재(400)는 1~60°의 각도(θ)와 0.1m/s이하의 속도로 잡아당기는 것이 바람직하다.At this time, when pulling the adhesive member 400 at an angle that is too high relative to the horizontal plane or pulling it too quickly, the attraction between the carbon nanotubes 201 is broken, so that the adhesive member 400 has an angle of 1 to 60 ° ( θ) and the speed is preferably at most 0.1 m / s.

또한, 상기 탄소나노튜브(201)의 길이가 0.2mm이하인 경우에는 탄소나노튜브(201) 간의 반데르발스 힘이 약해 쉽게 끊어지므로 탄소나노튜브(201)는 적어도 0.2mm이상의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, when the length of the carbon nanotubes 201 is 0.2 mm or less, the van der Waals force between the carbon nanotubes 201 is weak and easily broken, so the carbon nanotubes 201 are preferably formed to have a length of at least 0.2 mm or more. Do.

이후, 탄소나노튜브시트를 제2기판에 고정하는 단계(S30)는, 상기 탄소나노튜브시트(300)를 제2기판(500)에 고정시켜 탄소나노튜브 구조물을 형성하는 단계로서, 탄소나노튜브시트(300)와 제2기판(500)를 접촉시키면 정전기력에 의하여 상기 탄소나노튜브시트(300)가 제2기판(500)에 부착된다.Thereafter, the fixing of the carbon nanotube sheet to the second substrate (S30) is a step of fixing the carbon nanotube sheet 300 to the second substrate 500 to form a carbon nanotube structure. When the sheet 300 is in contact with the second substrate 500, the carbon nanotube sheet 300 is attached to the second substrate 500 by electrostatic force.

이때 상기 제2기판(500)은 재질에 제한 없이 모두 적용 가능하다. 예를 들면, 유리, PET, 석영 석판, OHP 필름과 같은 투명기판뿐 아니라 불투명의 금속기판도 모두 적용 가능하다.At this time, the second substrate 500 can be applied to any material without limitation. For example, opaque metal substrates as well as transparent substrates such as glass, PET, quartz slabs and OHP films are applicable.

이때 필요에 따라 제2기판(500)에 고정된 탄소나노튜브시트(300)를 접착하기 위하여 알코올 처리할 수 있다. 예를 들면, 탄소나노튜브시트(300)에 알코올을 분사하는 방법 또는 알코올에 넣었다가 실온에서 건조하는 방법 등에 의하여 제2기판(500)에 탄소나노튜브시트(300)를 견고하게 접착할 수 있다.In this case, alcohol treatment may be performed to bond the carbon nanotube sheet 300 fixed to the second substrate 500 as necessary. For example, the carbon nanotube sheet 300 may be firmly adhered to the second substrate 500 by spraying alcohol on the carbon nanotube sheet 300 or by adding alcohol to the carbon nanotube sheet 300 and drying at room temperature. .

도 4를 참조할 때, 알코올 처리를 수행하는 경우 최초 제2기판(500)의 표면에 약 25~30㎛의 두께로 고정되어 있던 탄소나노튜브시트(300)가 100nm이하로 두께가 줄어들면서 제2기판(500)에 접착된다.Referring to FIG. 4, when the alcohol treatment is performed, the carbon nanotube sheet 300 fixed to the surface of the first second substrate 500 with a thickness of about 25 to 30 μm is reduced to 100 nm or less, and thus, 2 is bonded to the substrate 500.

도 5를 참조할 때, 탄소나노튜브시트는 정전기력 또는 알코올에 의하여 제2기판에 부착되므로, 일부는 탄소나노튜브 간의 반데르발스 결합이 깨질 수 있으며 일부는 뒤엉켜 부착될 수도 있다. 그러나 대부분의 탄소나노튜브는 방향성을 갖고 연속적으로 형성되어 있고, 이웃한 탄소나노튜브와 접촉됨으로써 전기전도도가 증가하게 된다.Referring to FIG. 5, since the carbon nanotube sheet is attached to the second substrate by electrostatic force or alcohol, some of van der Waals bonds between the carbon nanotubes may be broken and some may be entangled. However, most carbon nanotubes are oriented continuously and have electrical conductivity due to contact with neighboring carbon nanotubes.

이후 탄소나노튜브시트를 에칭하는 단계(S40)는, 탄소나노튜브시트(300)의 표면을 에칭함으로써 탄소나노튜브시트(300)의 표면적을 넓히는 단계이다. After etching the carbon nanotube sheet (S40), the surface of the carbon nanotube sheet 300 is expanded by etching the surface of the carbon nanotube sheet 300.

도 6을 참조할 때, 먼저 상기 탄소나노튜브시트(300) 상에 폴리머(600)를 전체적으로 도포한다. 만약 폴리머(600)가 탄소나노튜브시트(300) 상면에 형성되지 않은 경우, 에칭단계에서 탄소나노튜브시트(300)가 제2기판(500)에서 분리되어 에칭이 제대로 수행되지 않는 문제가 있다.Referring to FIG. 6, first, the polymer 600 is entirely coated on the carbon nanotube sheet 300. If the polymer 600 is not formed on the upper surface of the carbon nanotube sheet 300, the carbon nanotube sheet 300 is separated from the second substrate 500 in the etching step, and thus etching may not be performed properly.

폴리머(600)는 상기 탄소나노튜브시트(300)를 커버하고 제2기판(500)에 고정할 수 있는 재료이면 종류에 제한이 없다. 또한, 상기 폴리머의 코팅두께 역시 제한이 없다.The polymer 600 is not limited as long as it is a material that covers the carbon nanotube sheet 300 and can be fixed to the second substrate 500. In addition, the coating thickness of the polymer is also not limited.

에칭 방법은 상기 탄소나노튜브시트(300)의 표면을 에칭할 수 있는 방법이 모두 적용 가능하다. 본 발명에서는 편의상 Ar, O2 등의 이온을 이용한 플라즈마 에칭을 일 실시예로 설명하나 일반적인 에칭 방법이 모두 적용될 수 있다. 플라즈마 에칭 방법 자체는 이미 공지된 방법과 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.As the etching method, any method capable of etching the surface of the carbon nanotube sheet 300 is applicable. In the present invention, for convenience, Ar, O 2 Plasma etching using ions, etc. will be described as an embodiment, but all general etching methods may be applied. Since the plasma etching method itself is the same as the known method, further detailed description is omitted.

플라즈마 에칭이 진행되면서 상기 탄소나노튜브시트(300)의 표면이 순차적으로 식각되어 시트의 두께는 점점 감소하게 된다. 이때 플라즈마 에칭은 탄소나노튜브시트(300)의 두께를 미세하게 조절하도록 제어되는 것이 바람직하다.As the plasma etching progresses, the surface of the carbon nanotube sheet 300 is sequentially etched to decrease the thickness of the sheet. At this time, the plasma etching is preferably controlled to finely adjust the thickness of the carbon nanotube sheet (300).

탄소나노튜브시트(300)는 전술한 바와 같이 다수 개의 탄소나노튜브(201)로 구성되므로, 플라즈마 에칭에 의하여 탄소나노튜브(201)의 표면이 절개된 경우 탄소나노튜브(201)의 튜브 형상은 깨지게 된다.Since the carbon nanotube sheet 300 is composed of a plurality of carbon nanotubes 201 as described above, when the surface of the carbon nanotubes 201 is cut by plasma etching, the tube shape of the carbon nanotubes 201 is Will be broken.

구체적으로 탄소나노튜브(201)의 절개된 부위가 탄성력에 의해 벌어지므로 표면적이 넓어지게 된다. 즉, 에칭에 의하여 탄소나노튜브(201)가 찢어져 튜브형상에서 평면형상으로 변형되는 것이다. 여기서 탄소나노튜브(201)가 찢어져 벌어진 형상을 "그라핀 리본 형상"으로 정의한다.Specifically, since the cut portion of the carbon nanotube 201 is opened by the elastic force, the surface area is widened. That is, the carbon nanotubes 201 are torn by etching, and the carbon nanotubes 201 are deformed from a tube shape to a planar shape. Herein, the shape in which the carbon nanotubes 201 are torn apart is defined as a “graphene ribbon shape”.

도 7을 참조할 때, 탄소나노튜브시트(300)에 부분적으로 그라핀 리본 형상이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이러한 그라핀 리본 형상에 의하여 이웃한 탄소나노튜브(201)와 접촉 면적이 넓어지게 되어 전기전도도가 증가하게 되고 면저항이 감소하는 장점이 있다. 또한, 에칭에 의하여 탄소나노튜브시트(300)의 두께가 감소하므로 투과율이 증가하는 장점이 있다.Referring to FIG. 7, it can be seen that the graphene ribbon is partially formed on the carbon nanotube sheet 300. Due to the graphene ribbon shape, the contact area with the neighboring carbon nanotubes 201 is widened, thereby increasing the electrical conductivity and reducing the sheet resistance. In addition, since the thickness of the carbon nanotube sheet 300 is reduced by etching, the transmittance is increased.

이후 에칭을 종료하여 탄소나노튜브시트 구조물 제조공정을 종료한다.
After that, the etching is terminated to terminate the carbon nanotube sheet structure manufacturing process.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브시트 구조물은 다수 개의 탄소나노튜브(201)가 방향성을 갖고 배열되어 형성되고, 표면에는 그라핀 리본 형상이 형성될 수 있다. The carbon nanotube sheet structure manufactured according to the embodiment of the present invention may be formed by arranging a plurality of carbon nanotubes 201 in a direction, and a graphene ribbon shape may be formed on a surface thereof.

그라핀 리본 형상은 탄소나노튜브시트(300) 전면적에 형성될 수도 있으나 부분적으로 형성되는 경우에도 표면적이 증가하고 이웃한 탄소나노튜브(201)와 접촉면적이 증가하여 전기전도도 및 투명도가 증가하고, 면저항은 작아지게 된다. The graphene ribbon shape may be formed on the entire surface of the carbon nanotube sheet 300, but even when partially formed, the surface area is increased and the contact area with the neighboring carbon nanotubes 201 is increased, thereby increasing electrical conductivity and transparency. The sheet resistance becomes small.

도 8을 참조할 때, 탄소나노튜브시트 구조물에 플라즈마 에칭을 하지 않은 경우 가시광 영역(400~700nm)에서의 최대 투과율은 약 75%이나, 플라즈마 에칭 처리한 경우 가시광 영역에서의 최대 투과율은 약 86%로 투과도가 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, the maximum transmittance in the visible light region (400-700 nm) is about 75% when the carbon nanotube sheet structure is not plasma-etched, but the maximum transmittance in the visible light region is about 86 when the plasma etching process is performed. It can be seen that the permeability is significantly improved in%.

도 9를 참조할 때, 탄소나노튜브시트 구조물에 플라즈마 에칭을 하지 않은 경우에는 탄소나노튜브시트(300) 양단의 전기저항값이 약 3500(Ω)으로 측정되었으나, 플라즈마 에칭 처리한 경우 전기저항은 약 3300(Ω)으로 현저하게 감소하였음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, when plasma etching was not performed on the carbon nanotube sheet structure, the electrical resistance values of both ends of the carbon nanotube sheet 300 were measured to be about 3500 (Ω). It can be seen that it is significantly reduced to about 3300 (Ω).

이러한 탄소나노튜브시트 구조물은 다양한 제품에 적용될 수 있다. 예를 들면, 플렉서블 디스플레이, 태양전지, 이차 전지 등 다양한 제품의 투명전극으로 사용될 수 있으며, 자동차용 유리의 전극 히터나 온도센서에 적용될 수도 있다.The carbon nanotube sheet structure can be applied to various products. For example, it may be used as a transparent electrode of various products, such as a flexible display, a solar cell, a secondary battery, and may be applied to an electrode heater or a temperature sensor of automotive glass.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서의 개략도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서가 온도 변화에 따라 저항이 변화하는 값을 측정한 그래프이다.10 is a schematic diagram of a temperature sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a graph in which a temperature sensor according to an embodiment of the present invention measures a value at which a resistance changes according to a temperature change.

본 발명의 일 실시예에 따른 온도센서는 탄소나노튜브시트(300)를 포함하는 탄소나노튜브시트 구조물의 양단에 전극(10)(20)이 형성된다. 탄소나노튜브 구조물은 전술한 바와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.In the temperature sensor according to the exemplary embodiment of the present invention, the electrodes 10 and 20 are formed at both ends of the carbon nanotube sheet structure including the carbon nanotube sheet 300. Since the carbon nanotube structure is the same as described above, further description will be omitted.

도 11을 참고할 때, 온도의 변화에 따라 온도센서의 전기저항이 변화하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 온도가 약 20 ℃인 경우 약 4600(Ω)의 저항값을 가지나 온도가 증가하여 100℃에 도달한 경우 약 4200(Ω)로 저항이 감소하였음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 11, it can be seen that the electrical resistance of the temperature sensor changes with the change in temperature. Specifically, when the temperature is about 20 ℃ has a resistance value of about 4600 (Ω), but the temperature is increased to reach 100 ℃ it can be seen that the resistance is reduced to about 4200 (Ω).

따라서 탄소나노튜브시트의 저항값을 측정하여 용이하게 온도를 측정할 수 있으며, 온도가 20℃에서 100℃로 변화하는 동안 400(Ω)의 저항 변화가 크게 변화하므로 온도의 변화를 더욱 세밀하게 측정할 수 있다.
Therefore, the temperature can be easily measured by measuring the resistance value of the carbon nanotube sheet, and the change in the resistance of 400 (Ω) is greatly changed while the temperature is changed from 20 ° C. to 100 ° C., so that the change in temperature is measured more precisely. can do.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the claims are also the scope of the present invention. It belongs to.

100: 제1기판 200: 탄소나노튜브층
201: 탄소나노튜브 300: 탄소나노튜브시트
400: 접착 부재 500: 제2기판
600: 폴리머100: first substrate 200: carbon nanotube layer
201: carbon nanotube 300: carbon nanotube sheet
400: adhesive member 500: second substrate
600: polymer

Claims (11)

제1기판상에 다수의 탄소나노튜브를 성장시켜 탄소나노튜브층을 형성하는 단계;
상기 탄소나노튜브층의 일측면에 접착 부재를 부착시킨 후, 상기 접착 부재를 잡아당겨 탄소나노튜브시트를 형성하는 단계;
상기 탄소나노튜브시트를 제2기판에 고정하는 단계; 및
상기 제2기판에 고정된 탄소나노튜브시트를 에칭하는 단계를 포함하되,
상기 탄소나노튜브시트를 에칭하는 단계는,
상기 탄소나노튜브시트 상면에 폴리머를 코팅한 후, 상기 탄소나노튜브시트를 구성하는 탄소나노튜브의 일부가 찢어져 그라핀 리본 형상으로 변형되는 깊이까지 상기 탄소나노튜브시트를 플라즈마 에칭하는 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법.Growing a plurality of carbon nanotubes on the first substrate to form a carbon nanotube layer;
Attaching an adhesive member to one side of the carbon nanotube layer, and pulling the adhesive member to form a carbon nanotube sheet;
Fixing the carbon nanotube sheet to a second substrate; And
Etching the carbon nanotube sheet fixed to the second substrate;
Etching the carbon nanotube sheet,
After coating the polymer on the upper surface of the carbon nanotube sheet, a portion of the carbon nanotubes constituting the carbon nanotube sheet is torn tearing and carbon nanotube sheet plasma etching the carbon nanotube sheet to a depth that is transformed into a graphene ribbon shape Structure manufacturing method. 제1항에 있어서, 탄소나노튜브층을 형성하는 단계는,
상기 다수의 탄소나노튜브를 상기 제1기판에 수직하게 성장시키는 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법.The method of claim 1, wherein the forming of the carbon nanotube layer is performed by:
The carbon nanotube sheet structure manufacturing method for growing the plurality of carbon nanotubes perpendicular to the first substrate. 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일, 이중 및 다중벽 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상인 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법.The method of claim 1,
The carbon nanotube is a carbon nanotube sheet structure manufacturing method of any one or more of single, double and multi-walled carbon nanotubes. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브시트를 형성하는 단계에서,
상기 접착 부재를 잡아당기는 방향은 수평면을 기준으로 1~60°인 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법.The method of claim 1, wherein in the forming of the carbon nanotube sheet,
The direction of pulling the adhesive member is a carbon nanotube sheet structure manufacturing method of 1 ~ 60 ° based on the horizontal plane. 제4항에 있어서,
상기 접착 부재를 잡아당기는 속도는 0.1m/s이하인 탄소나노튜브시트 구조물 제조방법.5. The method of claim 4,
Pulling the adhesive member is a carbon nanotube sheet structure manufacturing method of less than 0.1m / s. 삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 의해 제조된 탄소나노튜브시트 구조물.Carbon nanotube sheet structure prepared by any one of claims 1 to 5. 다수 개의 탄소나노튜브가 방향성을 갖고 배열되고, 적어도 표면 일부분에는 상기 탄소나노튜브가 찢어져 형성된 그라핀 리본 형상을 갖는 탄소나노튜브시트를 포함하는 탄소나노튜브시트 구조물.A carbon nanotube sheet structure comprising a carbon nanotube sheet having a graphene ribbon shape in which a plurality of carbon nanotubes are arranged in a direction and at least a portion of the surface of the carbon nanotubes is torn. 제9항에 있어서,
상기 탄소나노튜브시트는 기판상에 형성된 탄소나노튜브시트 구조물.10. The method of claim 9,
The carbon nanotube sheet is a carbon nanotube sheet structure formed on a substrate. 제9항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 단일, 이중 및 다중벽 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상인 탄소나노튜브시트 구조물.10. The method of claim 9,
The carbon nanotubes are carbon nanotube sheet structure of any one or more of single, double and multi-walled carbon nanotubes.
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