KR101309730B1 - Method of manufacturing super strength carbon nanotube yarn - Google Patents

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이재근
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Abstract

PURPOSE: A production method of a super high strength carbon nano tube fiber yarn is provided to produce continuously and rapidly as the production is complete within few seconds or few minutes according to an electron density irradiating an electron beam and to enable a mass production. CONSTITUTION: A production method of a super high strength carbon nano tube fiber yarn (50) comprises (a) a production step which produces a carbon nano tube fiber (15) from a synthesized carbon nano tube (11); a deposition step which immerses the carbon nano tube fiber yarn into a solvent (18); and (c) a step which irradiates the electron beam (32) on the carbon nano tube fiber yarn. The production method of the super high strength carbon nano tube fiber yarn additionally includes a plasma treatment step which treats the carbon nano tube fiber yarn with the plasma before or after irradiating the electron beam on the carbon nano tube fiber yarn A temperature within a vacuum chamber which is used in the plasma treatment step is ranged from a room temperature to a 1,000 degree C.

Description

초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING SUPER STRENGTH CARBON NANOTUBE YARN}Manufacturing Method of Ultra High Strength Carbon Nanotube Fiber Yarn {METHOD OF MANUFACTURING SUPER STRENGTH CARBON NANOTUBE YARN}

본 발명은 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고에너지의 전자빔을 탄소나노튜브 섬유사에 조사하여 섬유사를 구성하는 탄소나노튜브들의 표면 구조 변화를 통해 측면 가교결합을 다수 형성시킴으로써 강도를 크게 증가시킨 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn, and more particularly, side crosslinking through irradiation of high-energy electron beam to carbon nanotube fiber yarn through a surface structure change of carbon nanotubes constituting the fiber yarn. The present invention relates to a method for producing ultra-high strength carbon nanotube fibers which greatly increases the strength by forming a large number of metals.

탄소나노튜브(CNT: Carbon Nanotube)는 21세기 선도기술로 주목받고 있는 나노미터 크기의 극미세 영역을 기반으로 하는 나노테크놀러지를 대표하는 전략 핵심 소재 중의 하나로써, 최근 이를 실용화 소재로 활용하기 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.Carbon Nanotube (CNT: Carbon Nanotube) is one of the key strategic materials that represent nanotechnology based on nanometer-sized micro-area, which is attracting attention as the leading technology in the 21st century. Development is underway.

상기한 탄소나노튜브는 그래핀 시트(graphene sheet)를 원통형으로 말아 만든 튜브의 형상을 가지고 있으며, 수 나노미터 크기의 직경을 가진 나노소재이다. The carbon nanotubes have a shape of a tube formed by rolling a graphene sheet into a cylindrical shape, and are nanomaterials having a diameter of several nanometers.

한편, 탄소를 원료로 한 소재로서는 다이아몬드나 그래파이트(graphite), 플러린(fullerene)을 예로 들 수 있으나, 탄소나노튜브는 이들 3종의 탄소재료보다도 밀도가 낮고, 길이/직경비(aspect ratio)가 크며, 고강도 합금의 수십 배에 이르는 기계적 강도와 구리 이상의 전기전도도, 다이아몬드의 2배에 이르는 열전도도와 대기에서 750℃까지 안정한 열적 안정성이 있다. Examples of carbon-based materials include diamond, graphite, and fullerene, but carbon nanotubes are less dense than these three carbon materials and have a length / aspect ratio. It has large mechanical strengths of up to several tens of times of high strength alloys, electrical conductivity of copper or more, thermal conductivity of two times of diamond, and stable thermal stability up to 750 ° C in the atmosphere.

특히, 탄소나노튜브의 기계적 물성 측면에서 탄소나노튜브는 구조적으로 탄소-탄소 간의 sp2결합을 이루고 있어 매우 높은 강성과 강도를 나타낸다. In particular, in terms of the mechanical properties of carbon nanotubes, carbon nanotubes form sp 2 bonds between carbon and carbon structurally, and thus exhibit very high rigidity and strength.

그리고 탄소나노튜브의 기계적 특성에 대한 다수의 연구 결과 탄소나노튜브의 영율(young's modulus)은 5.5TPa에 이르며, 인장강도(tensile strength)는 1TPa에 이른다. In addition, as a result of many studies on the mechanical properties of carbon nanotubes, the Young's modulus of carbon nanotubes reaches 5.5TPa, and the tensile strength reaches 1TPa.

이러한 탄소나노튜브의 특성은 고강도 섬유사로써 활용가능성이 있다. The characteristics of such carbon nanotubes are likely to be utilized as high strength fiber yarns.

그러나, 이런 특성들은 개별 탄소나노튜브의 물성이며, 이와 동일한 물성의 섬유사를 제작하는 것은 쉽지 않다. 만약 개개의 탄소나노튜브의 물성을 그대로 유지하는 섬유사를 개발한다면 세상에서 가장 큰 강도와 탄성률을 갖는 섬유사가 될 것으로 기대된다. However, these properties are the properties of individual carbon nanotubes, and it is not easy to fabricate fiber yarns of the same properties. If we develop fiber yarns that retain the properties of individual carbon nanotubes, they are expected to become the world's largest fiber yarns with the highest strength and modulus.

그럼에도, 탄소나노튜브를 섬유사로 만드는 기술은 아직 확립되지 않은 상황이며, 세계 각 국에서 다양한 방법으로 섬유사 제조기술을 확보하기 위해 노력하고 있다. Nevertheless, the technology of making carbon nanotubes into fiber yarns has not been established yet, and various countries are trying to secure fiber yarn manufacturing technology.

또한 탄소나노튜브를 고강도 섬유사로 사용하기 위해서는 탄소나노튜브를 고밀도로 모아서 실처럼 엮는 기술이 필요하며, 초고강도 탄소나노튜브 섬유사를 위해서 전자빔을 이용하여 약한 분자 간 결합으로 엮여 있는 탄소나노튜브 간을 단일 공유결합으로 연결하여 탄소나노튜브 섬유사의 강도를 높이는 기술이 필요하다.In addition, in order to use carbon nanotubes as a high-strength fiber yarn, a technology of gathering carbon nanotubes at high density and weaving them like threads is needed. It is necessary to increase the strength of carbon nanofiber yarns by connecting them with a single covalent bond.

전자빔 기술은 J. J. Thompson이 100여 년 전에 전자의 실체를 확인한 이후 진공기술의 발달과 함께 급속한 발달을 하였다. 1947년 트랜지스터의 발명, 1951년 최초의 전자컴퓨터의 발명은 60년대의 레이저(laser)의 출현과 함께 반도체산업 및 통신기술의 발달을 가속시켰다. Electron beam technology has developed rapidly with the development of vacuum technology since J. J. Thompson identified the existence of electrons more than 100 years ago. The invention of the transistor in 1947 and the invention of the first electronic computer in 1951 accelerated the development of the semiconductor industry and communication technology with the advent of lasers in the sixties.

전자빔을 이용하여 초고강도 탄소나노튜브 섬유사를 만드는 메커니즘은 탄소나노튜브 섬유사 표면과 가속된 전자의 충돌에 의해 일차녹온원자(primary knock-on atom)의 발생으로 탄소나노튜브 벽 사이에 단일 공유결합을 형성하는 것이다. The mechanism for making ultra-high-strength carbon nanofiber yarns using electron beams is the single sharing between the carbon nanotube walls due to the generation of primary knock-on atoms by the collision of accelerated electrons with the surface of the carbon nanotube fibers. To form a bond.

이런 메커니즘을 통해 탄소나노튜브 섬유사를 구성하는 반데르발스 힘보다 적게는 수십 배에서 많게는 수백 배에 달하는 강도가 증가한 탄소나노튜브 섬유사를 제조할 수 있다. Through this mechanism, carbon nanotube fiber yarns of increased strength, which are tens of times to hundreds of times higher than the van der Waals forces that constitute carbon nanotube fiber yarns, can be produced.

그리고 기존의 논문들은 탄소나노튜브 표면에 전자빔을 조사하여 그 강도를 측정한 것들이 다수 있으나, 크기의 문제로 산업적인 응용은 불가능하다. Many existing papers have measured the strength of the carbon nanotubes by irradiating them with electron beams, but industrial applications are impossible due to size problems.

그러나, 후술하는 본 발명은 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하고 또한 전자빔의 빔 경(beam diameter)을 스폿(spot) 혹은 라인(line)으로 변경할 수 있음으로 연속 공정이 가능하고 산업에 직접 사용할 수 있는 장점이 있다.However, the present invention, which will be described later, can irradiate an electron beam to carbon nanotube fibers and change the beam diameter of the electron beam to a spot or a line so that a continuous process is possible and can be used directly in the industry. There are advantages to it.

또한 일본 공개특허공보 P2006-272374A(2006.10.12)에는, 원하는 위치에 전자빔을 조사하면서 그 충돌에너지와 일정압력의 산화성 가스를 주입하여 탄소나노튜브 섬유사를 절단 가공하는 기술이 개시되어 있다. In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. P2006-272374A (October 12, 2006) discloses a technique for cutting carbon nanotube fiber yarns by injecting an oxidizing gas of a constant pressure and its collision energy while irradiating an electron beam at a desired position.

그리고 미국 공개특허공보 US 2010/0276633 A1(2010.11.04)에서는, 더 나은 물성의 탄소나노튜브 섬유사를 얻기 위해 고밀도의 탄소나노튜브 섬유사를 제안했는데, 그 방법으로 얻고자 하는 물성에 적당한 하이드로카본(hydrocarbon), 케톤(ketone), 이서(ether), 알코올(alcohol)과 같은 가교 결합제를 탄소나노튜브 섬유사에 블랜딩 시킨 후 전자빔을 조사하거나 열을 가하거나 압력을 가하여 보다 고밀도의 섬유사 제조방법이 개시되어 있다.And in US 2010/0276633 A1 (2010.11.04), a high-density carbon nanotube fiber yarn was proposed in order to obtain carbon nanotube fiber yarn of better physical properties. Crosslinking agents such as carbon, ketone, ether, and alcohol are blended on carbon nanofibers, and then irradiated with an electron beam, heated or pressurized to make fiber yarns of higher density. A method is disclosed.

그러나, 후술하는 본 발명에서는 아무 처리하지 않은 탄소나노튜브 섬유사에 간단히 전자빔을 조사하거나 전자빔 처리 전 혹은 후에 마이크로웨이브 처리나 플라즈마 처리를 더하여 분자 간 결합으로 구성된 탄소나노튜브 섬유사에 공유결합을 더함으로 더욱 강한 탄소나노튜브 섬유사를 얻는 방법이다. However, in the present invention to be described later, the carbon nanotube fiber yarn which has not been treated is simply irradiated with an electron beam or a microwave or plasma treatment is added before or after the electron beam treatment to add a covalent bond to the carbon nanotube fiber yarn composed of intermolecular bonds. It is a method to obtain a stronger carbon nanotube fiber yarn.

또한 후술하는 본 발명은 전자빔의 빔 경(beam diameter)을 조절함으로써 원하는 위치에 탄소나노튜브의 구조를 변화시킬 수 있는 장점이 있고, 대량 생산이 가능한 장점이 있다. 그리고 전류량을 변화시킴으로써 전자빔을 조사하는 시간을 조절할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention described later has the advantage of changing the structure of the carbon nanotubes in a desired position by adjusting the beam diameter (beam diameter) of the electron beam, there is an advantage that can be mass-produced. In addition, there is an advantage that the time to irradiate the electron beam can be adjusted by changing the amount of current.

또한 후술하는 본 발명은 전자빔 조사에 추가로 플라즈마 처리와 마이크로웨이브 처리를 함으로써 보다 강한 탄소나노튜브 섬유사를 제조할 수 있는데, 이와 관련하여 미국 공개특허공보 US 2004/0222081 A1(2004.11.11)에는 마이크로웨이브를 이용하여 더욱 강한 가교결합된 탄소나노튜브 제조 기술이 개시되어 있고, 미국 공개특허공보 US 2009/0081383 A1(2009.3.26)에는 더욱 강한 탄소나노튜브 복합제의 제조 공정으로 플라스마를 사용하는 기술이 개시되어 있다.In addition, the present invention described below can produce a stronger carbon nanotube fiber yarn by plasma treatment and microwave treatment in addition to electron beam irradiation, in this regard US Patent Publication No. US 2004/0222081 A1 (2004.11.11) A technique for producing stronger crosslinked carbon nanotubes using microwaves is disclosed, and US 2009/0081383 A1 (2009.3.26) discloses a technique for using plasma as a process for producing a stronger carbon nanotube composite. Is disclosed.

상기와 같은 필요성을 감안하여 연구하던 중 탄소나노튜브 섬유사의 구조를 변화시킬 수 있는 전자빔을 조사함으로써 초고강도 탄소나노튜브 섬유사의 제조가 가능함을 확인하였다.Considering the necessity as described above, it was confirmed that the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn can be manufactured by irradiating an electron beam capable of changing the structure of the carbon nanotube fiber yarn.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 초고강도 탄소나노튜브 섬유사를 제조하기 위하여 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하여 약한 분자 간 결합으로 구성된 섬유사 간에 공유결합을 도입함으로써 강도를 크게 증가시키고, 전자빔 조사와 더불어 마이크로웨이브나 플라즈마 처리를 함으로써 탄소나노튜브 섬유사를 구성하는 탄소나노튜브들 사이에 공유결합 형성을 더 용이하게 하여 보다 간단한 방법으로 보다 강한 탄소나노튜브 섬유사를 얻도록 한 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created in order to solve the above problems, by injecting covalent bonds between the fiber yarns composed of weak intermolecular bonds by irradiating electron beams on the carbon nanotube fiber yarns to produce ultra-high strength carbon nanotube fiber yarns Increasing the strength significantly, and microwave or plasma treatment together with the electron beam irradiation facilitates the formation of covalent bonds between the carbon nanotubes constituting the carbon nanotube fiber yarn, stronger carbon nanotube fiber yarn in a simpler way The purpose is to provide a method for producing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn to obtain.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법은, (a) 합성된 탄소나노튜브로부터 탄소나노튜브 섬유사를 제조하는 단계와; (b) 상기 탄소나노튜브 섬유사를 용매에 침적시키는 단계와; (c) 상기 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Ultra high strength carbon nanotube fiber manufacturing method of the present invention for achieving the above object, (a) preparing a carbon nanotube fiber yarn from the synthesized carbon nanotubes; (b) depositing the carbon nanotube fibers in a solvent; (c) irradiating an electron beam to the carbon nanotube fiber yarns.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (c)의 상기 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하기 전 혹은 조사 후에 상기 탄소나노튜브 섬유사에 플라즈마 처리하는 단계를 더 포함한다.In the present invention, further comprising the step of plasma treatment of the carbon nanotube fiber yarn before or after the irradiation of the electron beam to the carbon nanotube fiber of step (c).

상기 플라즈마 처리 과정에서 사용되는 진공챔버 내의 온도는 상온에서 1,000℃까지이고, 상기 플라즈마 처리에 사용되는 기체는, 질소 또는 비활성 기체이다.The temperature in the vacuum chamber used during the plasma treatment is from room temperature to 1,000 ° C., and the gas used for the plasma treatment is nitrogen or an inert gas.

그리고 상기 플라즈마 처리시 진공챔버의 진공 압력은 0.001mTorr∼100Torr이고, 진공챔버의 파워는 0.01∼1000W이다.The vacuum pressure of the vacuum chamber during the plasma treatment is 0.001 mTorr to 100 Torr, and the power of the vacuum chamber is 0.01 to 1000 W.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (c)의 상기 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하기 전 혹은 조사 후에 상기 탄소나노튜브 섬유사에 마이크로웨이브 처리하는 단계를 더 포함한다.In the present invention, further comprising the step of microwave treatment to the carbon nanotube fiber yarn before or after the irradiation of the electron beam to the carbon nanotube fiber of step (c).

상기 마이크로웨이브 처리시 마이크로웨이브 처리장치의 진동수는 300MHz∼300GHz이고, 마이크로웨이브 처리장치의 파워는 0.01∼1000W이고, 마이크로웨이브 조사시간은 0.01sec에서 1,000min이다.In the microwave processing, the frequency of the microwave processing apparatus is 300 MHz to 300 GHz, the power of the microwave processing apparatus is 0.01 to 1000 W, and the microwave irradiation time is 1,000 min at 0.01 sec.

상기 탄소나노튜브 섬유사를 제조하는 과정에서 탄소나노튜브 다발의 연신 및 꼬는 과정을 통해서 상기 탄소나노튜브 섬유사를 제조한다.In the process of manufacturing the carbon nanotube fiber yarns, the carbon nanotube fiber yarns are prepared by stretching and twisting the carbon nanotube bundles.

그리고 상기 탄소나노튜브 섬유사는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 또는 다중벽 탄소나노튜브가 고밀도로 성장되어 제조된다.The carbon nanotube fiber yarn is manufactured by growing single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, or multi-walled carbon nanotubes with high density.

본 발명에 있어서, 상기 탄소나노튜브 섬유사는 상기 탄소나노튜브들 사이의 측면 가교결합 과정에서 가교결합을 위한 가교제의 도입 없이, 고에너지의 전자빔 조사에 의한 탄소나노튜브의 구성요소인 탄소원자들 사이의 가교결합에 의한 공유결합 형성에 의해서 이루어진다.In the present invention, the carbon nanotube fiber yarn between the carbon atoms which is a component of the carbon nanotubes by high energy electron beam irradiation, without the introduction of a crosslinking agent for crosslinking in the side crosslinking process between the carbon nanotubes By covalent bond formation by crosslinking.

그리고 상기 전자빔은 전자 밀도 전류량이 0.01∼1000A/cm2의 범위에서 조사시간을 0.01sec 내지 20min 범위 동안 상기 탄소나노튜브 섬유사에 조사된다.The electron beam is irradiated to the carbon nanotube fibers for an irradiation time in a range of 0.01 sec to 20 min in an electron density current amount of 0.01 to 1000 A / cm 2.

또한 상기 전자빔은 가속 전압을 0.01∼1000kV 범위에서 상기 전자빔과 상기 탄소나노튜브 섬유사와의 거리를 0.1mm∼10m으로 하여, 상기 탄소나노튜브 섬유사에 조사된다.Further, the electron beam is irradiated to the carbon nanotube fiber yarns at an acceleration voltage of 0.01 to 1000 kV at a distance of 0.1 mm to 10 m between the electron beam and the carbon nanotube fiber yarns.

본 발명의 실시예에 따르면, 탄소나노튜브 섬유사를 제조한 후에 전자빔을 조사함으로써 약한 분자 간 결합으로 구성된 탄소나노튜브들 사이의 단일 공유결합을 도입하여 초고강도 탄소나노튜브 섬유사를 제조할 수 있어 제조 과정이 쉽고 단순하다.According to an embodiment of the present invention, by preparing a carbon nanotube fiber yarn, by irradiating an electron beam, ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn may be prepared by introducing a single covalent bond between carbon nanotubes composed of weak intermolecular bonds. There is easy and simple manufacturing process.

그리고 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조 과정에서 전자빔의 조사는 전자 밀도에 따라 수초 내지 수분 내에 완료되는 것으로서 연속적으로 빠르게 제조할 수 있고 대량 생산이 가능하다.In addition, the irradiation of the electron beam in the manufacturing process of the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn is completed within a few seconds to several minutes depending on the electron density, which can be rapidly and continuously manufactured, and mass production is possible.

또한 구성 성분인 탄소나노튜브들을 연결하는 과정에서 고에너지의 전자빔 조사에 의한 단일 공유결합을 통한 측면 가교결합을 다수 형성하도록 하는데, 특히 이 과정에서 빔 경(beam diameter)을 조절함으로써 원하는 위치에 가교결합을 형성할 수 있고, 탄소나노튜브들 사이에 공유결합이 형성됨으로써 가교결합 부위가 매우 단단하게 연결됨으로써 초고강도 탄소나노튜브 섬유사를 제조할 수 있다.In addition, in the process of connecting the carbon nanotubes as a constituent component to form a large number of side crosslinks through a single covalent bond by high-energy electron beam irradiation, especially in this process by adjusting the beam diameter A bond may be formed, and covalent bonds are formed between the carbon nanotubes, so that the crosslinking sites are connected very tightly, thereby preparing ultra high strength carbon nanotube fibers.

그리고 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조과정에서 강도를 증가시키기 위한 탄소나노튜브 가교결합을 위하여 유기물 분자 등과 같은 외부의 화학물질을 사용하지 않고, 고에너지의 전자빔을 조사함으로써 약한 분자 간 결합으로 구성된 탄소나노튜브들 사이에 단일 공유결합이 형성되도록 하는 것이므로, 공정이 간단할 뿐만 아니라 제조되는 탄소나노튜브 섬유사의 강도가 크게 증가된다.In addition, carbon is composed of weak intermolecular bonds by irradiating high energy electron beams without using external chemicals such as organic molecules for crosslinking carbon nanotubes to increase strength in the manufacturing process of ultra high strength carbon nanotube fibers. Since a single covalent bond is formed between the nanotubes, the process is not only simple, but also greatly increases the strength of the carbon nanofiber fibers produced.

또한 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사는 탄소나노튜브 자체가 갖는 우수한 전기전도성과 열전도성 및 기계적 특성에 추가하여 탄소나노튜브 벽들의 단일 공유결합으로 인한 측면 가교결합으로 다수의 연결 부위를 형성하여 더욱더 향상된 기계적인 강도뿐만 아니라 전기전도를 위한 접합점의 증가로 인한 전기전도성의 향상 등으로 인해서 탄소 섬유사 소재뿐만 아니라 센서 칩이나 전자기기의 전극재료 등에 다양하게 활용될 수 있다.In addition, the ultra-high strength carbon nanotube fiber according to the present invention forms a plurality of connection sites by side crosslinking due to single covalent bonding of carbon nanotube walls in addition to the excellent electrical conductivity, thermal conductivity, and mechanical properties of the carbon nanotubes themselves. Therefore, due to the improved mechanical strength as well as the improvement of electrical conductivity due to the increase of the junction point for electrical conductivity, it can be used in various ways such as not only carbon fiber yarn material but also sensor chip or electrode material of electronic device.

그리고 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사는 낮은 밀도를 갖는 탄소나노튜브로 구성되어 있는 초고강도 섬유사로서 초경량 소재로서 산업재료와 일상용품 나아가 우주 항공 재료 등에 폭넓게 활용될 수 있다.In addition, the ultra high strength carbon nanotube fiber according to the present invention is an ultra high strength fiber yarn composed of carbon nanotubes having a low density, and can be widely used in industrial materials, daily necessities, and aerospace materials as ultra light materials.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법이 적용된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조장치의 구성을 나타내 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법이 적용된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조장치의 구성을 나타내 보인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법이 적용된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조장치의 구성을 나타내 보인 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 의해 제조된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사(15)의 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 의해 제조된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사와 일반 탄소나노튜브 섬유사의 인장강도를 측정한 결과 그래프이다. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing apparatus applied to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing apparatus applied to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of an ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing apparatus applied to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
4A and 4B are scanning electron micrographs of the ultra high strength carbon nanotube fiber yarn 15 manufactured by the method of manufacturing ultra high strength carbon nanotube fiber yarn according to the present invention as described above.
Figure 5 is a graph of the results of measuring the tensile strength of the ultra-high strength carbon nanotube fiber and general carbon nanotube fiber manufactured by the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법이 적용된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조장치의 구성을 나타내 보인 구성도가 도시되어 있다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing apparatus applied to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

특히, 발명의 제1실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에는 전자빔 조사장치가 적용되었다.In particular, the electron beam irradiation apparatus was applied to the method of manufacturing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn according to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법을 설명한다. 우선, 합성된 탄소나노튜브(11)로부터 탄소나노튜브 섬유사(15)를 제조한다.(단계 110)Referring to Figure 1 will be described a method of manufacturing ultra-high strength carbon nanotube fibers according to an embodiment of the present invention. First, carbon nanotube fibers 15 are manufactured from the synthesized carbon nanotubes 11 (step 110).

상기 단계 110에서 제조한 탄소나노튜브 섬유사(15)를 용매(18)에 침적시킨다.(단계 120)The carbon nanofiber yarn 15 prepared in step 110 is deposited in the solvent 18 (step 120).

상기 단계 120을 수행한 탄소나노튜브 섬유사(15)에 전자빔(32)을 조사한다.(단계 130)The electron beam 32 is irradiated to the carbon nanotube fiber 15 having the step 120 performed (step 130).

상기 단계 110의 탄소나노튜브 섬유사(15)를 제조하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 합성된 탄소나노튜브(11)로부터 탄소나노튜브 다발(12)을 만들고 이를 일 측 방면으로 당겨서 연신된 탄소나노튜브 다발(13)을 제조한다.Referring to the process of manufacturing the carbon nanotube fiber 15 of step 110 in more detail, as shown in Figure 1, to make a carbon nanotube bundle 12 from the synthesized carbon nanotubes (11) Pulled to one side to prepare a stretched carbon nanotube bundle (13).

이어서, 연신된 탄소나노튜브 다발(13)을 회전모터(10)를 이용하여 꼬아서 탄소나노튜브 섬유사(15)를 제조한다.Subsequently, the stretched carbon nanotube bundles 13 are twisted using the rotary motor 10 to prepare carbon nanotube fiber yarns 15.

그리고 상기 단계 120을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 단계 110에서 제조된 탄소나노튜브 섬유사(15)를 가이드 제1회전체(14)에 지지되어 용매용기(17) 내로 진입한다.In more detail, the step 120 will be described. The carbon nanotube fiber 15 produced in the step 110 is supported by the guide first rotating body 14 to enter the solvent container 17.

이렇게 진입한 탄소나노튜브 섬유사(15)는 회전지지봉(19)에 지지되게 하면서 용매(18)에 침적시켜 탄소나노튜브 섬유사(15)가 수축으로 인한 치밀한 조직이 형성되도록 한다. The carbon nanotube fiber 15 thus entered is deposited on the solvent 18 while being supported by the rotary support rod 19 so that the carbon nanotube fiber yarn 15 is formed with a dense structure due to shrinkage.

또한 상기 용매(18)는 에탄올, 메탄올, 아세톤 중 어느 하나를 사용할 수 있다. In addition, the solvent 18 may be any one of ethanol, methanol, acetone.

상기 단계 130을 보다 구체적으로 설명하면, 상기 용매 용기(17)로부터 빠져나온 탄소나노튜브 섬유사(15)를 제2회전체(20)에 지지되게 하여 이송시켜 전자빔 조사장치(31)에 도입한다. 상기 전자빔 조사장치(31)는 탄소나노튜브 섬유사(15)의 상부에 배치시켜 일정 밀도의 전자빔(32)을 일정 시간 동안 탄소나노튜브 섬유사(15)에 조사하도록 한다. The step 130 will be described in more detail. The carbon nanotube fiber 15, which has escaped from the solvent container 17, is supported by the second rotating body 20 and transferred to the electron beam irradiation apparatus 31. . The electron beam irradiation apparatus 31 is disposed on the carbon nanotube fiber yarn 15 so that the electron beam 32 of a predetermined density is irradiated to the carbon nanotube fiber yarn 15 for a predetermined time.

이렇게 탄소나노튜브 섬유사(15)에 전자빔(32)을 조사하면, 탄소나노튜브 섬유사(15)의 탄소나노튜브들의 측면 가교결합이 형성됨으로써 초고강도 탄소나노튜브 섬유사(50)가 제조된다.When the electron beam 32 is irradiated to the carbon nanotube fiber yarn 15 as described above, side crosslinking of the carbon nanotubes of the carbon nanotube fiber yarn 15 is formed, thereby producing an ultra high strength carbon nanotube fiber yarn 50. .

이렇게 제조된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사(50)는 도 1 및 후술하는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일정 량이 감겨 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 조립체(100)로 회수된다.The ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn 50 thus manufactured is wound in a predetermined amount and recovered to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn assembly 100 as shown in FIGS. 1 and 2 and 3 to be described later.

또한 상기 탄소나노튜브 섬유사(15)는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 또는 다중벽 탄소나노튜브가 고밀도로 성장되어 제조된 것이다.In addition, the carbon nanotube fiber yarn 15 is manufactured by growing single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, or multi-walled carbon nanotubes with high density.

그리고 상기 탄소나노튜브 섬유사(15)는 탄소나노튜브들 사이의 측면 가교결합 과정에서 가교결합을 위한 가교제의 도입이 없이, 고에너지의 전자빔 조사에 의한 탄소나노튜브의 구성요소인 탄소원자들 사이의 가교결합에 의한 공유결합 형성에 의해서 이루어진다.The carbon nanotube fiber yarn 15 is formed between the carbon atoms which are components of the carbon nanotubes by high energy electron beam irradiation, without the introduction of a crosslinking agent for crosslinking in the side crosslinking process between the carbon nanotubes. By covalent bond formation by crosslinking.

또한 상기 전자빔(32)은 전자 밀도 전류량이 0.01∼1,000A/cm2의 범위에서 조사시간을 0.01초(sec) 내지 20분(min) 범위 동안 상기 탄소나노튜브 섬유사(15)에 조사된다.In addition, the electron beam 32 is irradiated to the carbon nanotube fiber yarn 15 for an irradiation time of 0.01 seconds (sec) to 20 minutes (min) in the range of 0.01 ~ 1,000A / cm 2 electron density current amount.

그리고 상기 전자빔(32)은 가속 전압이 0.01∼1,000kV에서 전자빔(32)과 섬유사(15)와의 거리를 0.1mm∼10m으로 하여, 상기 탄소나노튜브 섬유사(15)에 조사된다.The electron beam 32 is irradiated to the carbon nanotube fiber yarn 15 at an acceleration voltage of 0.01 to 1,000 kV at a distance of 0.1 mm to 10 m between the electron beam 32 and the fiber yarn 15.

한편, 상기 탄소나노튜브 다발(13)을 꼬는 장치로 본 발명의 실시예에서는 회전모터(10)를 적용하였다. 하지만, 탄소나노튜브 다발(13)을 꼬는 장치로써 회전모터(10)는 본 발명의 일 실시예에 지나지 않으며, 회전모터(10)로 한정되지 않고 다양하게 실시할 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention by twisting the carbon nanotube bundle 13, the rotary motor 10 was applied. However, the rotary motor 10 as a device for twisting the bundle of carbon nanotubes 13 is not merely an embodiment of the present invention, of course, can be variously carried out without being limited to the rotary motor 10.

그리고 상기 단계 110 및 120은 후술하는 제2,3실시예에서 동일하게 실시되므로 상기 단계 110 및 120의 탄소나노튜브 섬유사(15)를 제조 과정과 제조된 탄소나노튜브 섬유사(15)를 용매(18)에 침적시키는 과정의 상세 설명은 제2,3실시예에서는 더 이상 기재하지 않기로 한다. Since the steps 110 and 120 are performed in the same manner as in the second and third embodiments to be described later, the carbon nanotube fiber yarns 15 of the steps 110 and 120 are manufactured and the carbon nanotube fiber yarns 15 prepared as solvents. Detailed description of the process of depositing in (18) will not be described any more in Examples 2 and 3.

도 2에는 본 발명의 제2실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법이 적용된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조장치의 구성을 나타내 보인 구성도가 도시되어 있다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing apparatus applied to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.

특히, 발명의 제2실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에는 전자빔 조사장치 및 플라즈마 처리장치가 적용되었다.In particular, the electron beam irradiation apparatus and the plasma processing apparatus were applied to the method of manufacturing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn according to the second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법을 설명한다. 먼저, 합성된 탄소나노튜브(11)로부터 탄소나노튜브 섬유사(15)를 제조한다.(단계 210)Referring to Figure 2 will be described a method of manufacturing ultra-high strength carbon nanotube fibers according to a second embodiment of the present invention. First, carbon nanotube fiber 15 is manufactured from the synthesized carbon nanotubes 11 (step 210).

이어서, 상기 단계 210에 의해 제조된 탄소나노튜브 섬유사(15)를 용매(18)에 침적시킨다.(단계 220)Subsequently, the carbon nanotube fiber 15 produced in step 210 is deposited in the solvent 18 (step 220).

그리고 상기 단계 220을 실시한 탄소나노튜브 섬유사(15)에 전자빔(32)을 조사한다.(단계 230)Then, the electron beam 32 is irradiated to the carbon nanotube fiber 15 subjected to step 220.

또한 상기 단계 230을 실시한 탄소나노튜브 섬유사(15)에 플라즈마(41) 처리를 한다.(단계 240)In addition, the plasma 41 is treated with the carbon nanotube fiber 15 subjected to step 230. (Step 240).

한편, 상기 단계 230과 240의 순서는 서로 바뀌어도 된다. 즉, 상기한 플라즈마(24) 처리는, 전자빔(32)을 탄소나노튜브 섬유사(15)에 조사하기 전 혹은 조사한 후에 해도 된다.In the meantime, the order of steps 230 and 240 may be interchanged. That is, the above-described plasma 24 processing may be performed before or after irradiating the electron beam 32 to the carbon nanotube fiber yarn 15.

상기 플라즈마(41) 처리 과정에서 사용되는 진공챔버(30) 내의 온도는 상온에서 1,000℃ 내로 유지되며 예컨대, 플라즈마(41) 처리는 약 300℃에서 수행한다.The temperature in the vacuum chamber 30 used in the plasma 41 processing is maintained at 1,000 ° C. at room temperature. For example, the plasma 41 processing is performed at about 300 ° C.

그리고 상기 플라즈마(41) 처리에 사용되는 기체는 질소 또는 비활성 기체(예컨대, 아르곤(Ar))를 사용한다.The gas used for the plasma 41 treatment uses nitrogen or an inert gas (eg, argon (Ar)).

또한 상기 진공챔버(30)의 진공 압력은 0.001mTorr∼100Torr이며, 예컨대, 플라즈마(41) 처리시 진공 압력은 약 10mTorr에서 수행하고, 파워(power)는 0.01∼1,000W이며 예컨대, 플라즈마(41) 처리는 100와트(W)에서 실시한다.In addition, the vacuum pressure of the vacuum chamber 30 is 0.001 mTorr to 100 Torr, for example, when the plasma 41 is processed, the vacuum pressure is performed at about 10 mTorr, and the power is 0.01 to 1,000 W, for example, the plasma 41. The treatment is carried out at 100 watts (W).

도 3에는 본 발명의 제3실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법이 적용된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조장치의 구성을 나타내 보인 구성도가 도시되어 있다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing apparatus applied to the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.

특히, 발명의 제3실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에는 전자빔 조사장치 및 마이크로웨이브 처리장치가 적용되었다.In particular, an electron beam irradiation apparatus and a microwave processing apparatus were applied to the method of manufacturing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn according to the third embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법을 설명한다. 우선, 합성된 탄소나노튜브(11)로부터 섬유사(15)를 제조한다.(단계 310)Referring to Figure 3 will be described a method of manufacturing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn according to a third embodiment of the present invention. First, the fiber yarn 15 is manufactured from the synthesized carbon nanotubes 11 (step 310).

이어서, 상기 단계 310에서 제조된 탄소나노튜브 섬유사(15)를 용매(18)에 침적시킨다.(단계 320)Subsequently, the carbon nanotube fiber 15 prepared in step 310 is deposited in the solvent 18 (step 320).

그리고 상기 단계 320을 수행한 탄소나노튜브 섬유사(15)에 전자빔(32)을 조사한다.(단계 330)Then, the electron beam 32 is irradiated to the carbon nanotube fiber yarn 15 in which step 320 is performed.

또한 상기 단계 330을 수행한 탄소나노튜브 섬유사(15)에 마이크로웨이브(61) 처리를 실시한다.(단계 340)In addition, the microwave 61 is subjected to the microwave 61 on the carbon nanotube fiber 15 having the step 330. (Step 340).

한편, 상기 단계 330과 340의 순서는 서로 바뀌어도 된다. 즉, 마이크로웨이브(61) 처리는 전자빔(32)을 탄소나노튜브 섬유사(15)에 조사하기 전 혹은 조사한 후에 실시하여도 된다.The order of steps 330 and 340 may be interchanged. That is, the microwave 61 treatment may be performed before or after irradiating the electron beam 32 to the carbon nanotube fiber yarn 15.

그리고 상기 마이크로웨이브(61) 처리 과정에서 마이크로웨이브 처리장치(62)의 파워(power)는 0.01∼1,000(W)이며 예컨대, 100(W)에서 수행한다.In the microwave 61 processing process, the power of the microwave processing device 62 is 0.01 to 1,000 (W), for example, performed at 100 (W).

또한 마이크로웨이브(61)의 조사시간은 0.01초(sec)∼1,000분(min)을 실시할 수 있으며 예컨대, 약 1분을 실시한다. 그리고 진공은 1/1,000 Torr에서 수행하며, 마이크로웨이브(61) 처리시 진동수는 300MHz∼300GHz로 한다.In addition, the irradiation time of the microwave 61 can be 0.01 seconds (sec) to 1,000 minutes (min), for example, about 1 minute. The vacuum is performed at 1 / 1,000 Torr, and the frequency of the microwave 61 is 300 MHz to 300 GHz.

도 4a 및 도 4b는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 의해 제조된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사(15)의 주사전자현미경 사진이다.4A and 4B are scanning electron micrographs of the ultra high strength carbon nanotube fiber yarn 15 manufactured by the method of manufacturing ultra high strength carbon nanotube fiber yarn according to the present invention as described above.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 탄소나노튜브 섬유사의 구성성분인 탄소나노튜브가 일측 방향으로 나란하게 배열된 형태와 고밀도로 치밀하게 형성된 탄소나노튜브 섬유사의 형태를 볼 수 있다. 4A and 4B, carbon nanotubes, which are components of the carbon nanotube fibers, are arranged side by side in one direction and form densely formed carbon nanotube fibers.

상기 초고강도 탄소나노튜브 섬유사는 탄소나노튜브 섬유사를 구리 그리드 위에 올려놓은 후에 전류량 130A/cm2 밀도로 15nm의 빔 경으로 전자빔을 240sec 동안 조사하여 제조하였다. 이 과정에서 사용한 기기는 HR (S)TEM - I (2100F with Cs Corrected STEM)를 사용하였다.The ultra-high strength carbon nanotube fibers were prepared by placing carbon nanotube fibers on a copper grid and irradiating an electron beam for 240 sec with a beam diameter of 15 nm at a current density of 130 A / cm 2. The instrument used in this process used HR (S) TEM-I (2100F with Cs Corrected STEM).

도 5에는 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 의해 제조된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사와 일반 탄소나노튜브 섬유사의 인장강도를 측정한 결과 그래프가 도시되어 있다. Figure 5 is a graph showing the results of measuring the tensile strength of the ultra-high strength carbon nanotube fiber and general carbon nanotube fiber manufactured by the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 인장강도 측정을 위해서 초고강도 탄소나노튜브 섬유사와 일반 탄소나노튜브 섬유사를 각각 1cm 길이로 절단한 후에 지지대에 부착하고, 나노 UTM(U9815A Agilent UTM T150)기기를 사용하여 인장 강도(tensile strength)를 측정하였다. Referring to FIG. 5, in order to measure the tensile strength, the ultra high-strength carbon nanotube fibers and the normal carbon nanotube fibers were cut into 1 cm lengths, respectively, and attached to a support, using a nano UTM (U9815A Agilent UTM T150) device. Tensile strength was measured.

측정 결과, 본 발명에 따른 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법에 의해 제조된 초고강도 탄소나노튜브 섬유사의 인장강도가 가교결합되지 않은 일반 탄소나노튜브 섬유사보다 13배정도 큰 것을 확인하였다. As a result, it was confirmed that the tensile strength of the ultra high strength carbon nanotube fibers manufactured by the ultrahigh strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method according to the present invention was about 13 times larger than that of general carbon nanotube fibers that were not crosslinked.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

11 : 합성된 탄소나노튜브 12 : 탄소나노튜브 다발
13 : 연신된 탄소나노튜브 다발 14 : 제1회전체
15 : 탄소나노튜브 섬유사 17 : 용매 용기
18 : 용매 19 : 회전지지봉
30 : 진공챔버 31 : 전자빔 조사장치
32 : 전자빔 40 : 플라즈마 처리장지
41 : 플라즈마 50 : 초고강도 탄소나노튜브 섬유사
61 : 마이크로웨이브 62 : 마이크로웨이브 처리장치11: synthesized carbon nanotubes 12: bundle of carbon nanotubes
13: stretched carbon nanotube bundle 14: first rotating body
15 carbon nanotube fiber 17 solvent container
18: solvent 19: rotary support rod
30: vacuum chamber 31: electron beam irradiation device
32: electron beam 40: plasma treatment site
41: plasma 50: ultra high strength carbon nanotube fiber yarn
61: microwave 62: microwave processing device

Claims (14)

(a) 합성된 탄소나노튜브로부터 탄소나노튜브 섬유사를 제조하는 단계와;
(b) 상기 탄소나노튜브 섬유사를 용매에 침적시키는 단계와;
(c) 상기 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.(a) preparing carbon nanotube fibers from the synthesized carbon nanotubes;
(b) depositing the carbon nanotube fibers in a solvent;
(c) irradiating an electron beam to the carbon nanotube fiber yarn; ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,
상기 단계 (c)의 상기 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하기 전 혹은 조사 후에 상기 탄소나노튜브 섬유사에 플라즈마 처리하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
Plasma treatment of the carbon nanotube fiber yarn before or after irradiating an electron beam to the carbon nanotube fiber yarn of the step (c) further comprising the step of producing a carbon nanotube fiber yarn . 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 처리 과정에서 사용되는 진공챔버 내의 온도는 상온에서 1,000℃까지인 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 2,
The temperature in the vacuum chamber used in the plasma treatment process is ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method characterized in that up to 1,000 ℃. 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 처리에 사용되는 기체는, 질소 또는 비활성 기체인 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 2,
The gas used for the plasma treatment is nitrogen or an inert gas, characterized in that the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method. 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 처리시 진공챔버의 진공 압력은 0.001mTorr∼100Torr인 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 2,
The vacuum pressure of the vacuum chamber during the plasma treatment is 0.001mTorr ~ 100 Torr, characterized in that the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method. 제2항에 있어서,
상기 플라즈마 처리시 진공챔버의 파워는 0.01∼1000W인 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법 The method of claim 2,
Ultrasonic carbon nanotube fiber yarn manufacturing method characterized in that the power of the vacuum chamber during the plasma treatment is 0.01 ~ 1000W. 제1항에 있어서,
상기 단계(c)의 상기 탄소나노튜브 섬유사에 전자빔을 조사하기 전 혹은 조사 후에 상기 탄소나노튜브 섬유사에 마이크로웨이브 처리하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
Preparation of ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn, characterized in that it further comprises the step of microwave treatment to the carbon nanotube fiber yarn before or after the irradiation of the carbon nanotube fiber yarn of the step (c) Way. 제7항에 있어서,
상기 마이크로웨이브 처리시 마이크로웨이브 처리장치의 진동수는 300MHz∼300GHz인 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 7, wherein
The microwave processing method of the microwave processing apparatus for the ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn characterized in that the frequency of 300MHz to 300GHz. 제7항에 있어서,
상기 마이크로웨이브 처리시 마이크로웨이브 처리장치의 파워는 0.01∼1000W이고, 마이크로웨이브 조사시간은 0.01sec에서 1,000min인 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 7, wherein
The microwave processing power of the microwave treatment device during the microwave treatment is 0.01 ~ 1000W, the microwave irradiation time is ultra-high strength carbon nanotube fiber manufacturing method, characterized in that 1,000min in 0.01sec. 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 섬유사를 제조하는 과정에서 탄소나노튜브 다발의 연신 및 꼬는 과정을 통해서 상기 탄소나노튜브 섬유사를 제조하는 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
Ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn manufacturing method characterized in that for producing the carbon nanotube fiber yarns by drawing and twisting the carbon nanotube bundle in the process of manufacturing the carbon nanotube fiber yarn. 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 섬유사는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 또는 다중벽 탄소나노튜브가 고밀도로 성장되어 제조된 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
The carbon nanotube fiber yarn is a single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, or multi-walled carbon nanotubes are grown by the high-density carbon nanotube fiber yarn manufacturing method, characterized in that the production. 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 섬유사는 상기 탄소나노튜브들 사이의 측면 가교결합 과정에서 가교결합을 위한 가교제의 도입 없이, 고에너지의 전자빔 조사에 의한 탄소나노튜브의 구성요소인 탄소원자들 사이의 가교결합에 의한 공유결합 형성에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
The carbon nanotube fiber yarns are formed by crosslinking between carbon atoms which are components of carbon nanotubes by high energy electron beam irradiation, without the introduction of a crosslinking agent for crosslinking in the lateral crosslinking process between the carbon nanotubes. Ultra-high strength carbon nanotube fiber production method characterized in that formed by covalent bonds. 제1항에 있어서,
상기 전자빔은 전자 밀도 전류량이 0.01∼1000 A/cm2의 범위에서 조사시간을 0.01sec 내지 20min 범위 동안 상기 탄소나노튜브 섬유사에 조사되는 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
The electron beam is a method for producing ultra-high strength carbon nanotube fiber yarns, characterized in that the irradiation time in the range of 0.01sec to 20min in the electron density current amount of 0.01 ~ 1000 A / cm2 range. 제1항에 있어서,
상기 전자빔은 가속 전압을 0.01∼1000kV 범위에서 상기 전자빔과 상기 탄소나노튜브 섬유사와의 거리를 0.1mm∼10m으로 하여, 상기 탄소나노튜브 섬유사에 조사되는 것을 특징으로 하는 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법.The method of claim 1,
The electron beam is irradiated to the carbon nanotube fiber yarn with a distance between the electron beam and the carbon nanotube fiber yarn in the acceleration voltage range of 0.01 ~ 1000kV 0.1mm ~ 10m, ultra-high strength carbon nanotube fiber yarn Manufacturing method.
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