KR101468975B1 - High conducting film using low-dimensional materials - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 금속 나노입자 콜로이드 용액과 탄소나노튜브(CNT) 용액으로부터 제조되는 전도막의 전기전도성 한계를 넘기 위한 방법들이 개시된다. 이를 위해서, 상기 금속 나노입자 또는 CNT 용액에 새로이 그라핀(graphene) 용액을 첨가하여 목적을 달성하며, 구체적으로 본 발명은 (a) 그라핀을 제조하는 단계; (b) 그라핀을 금속 나노입자 분산액 또는 탄소나노튜브 분산액에 혼용하여 혼용액을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 혼용액을 모재에 코팅하는 단계; 로 이루어지는 저차원 소재 고전도성 전도막 제조방법을 제공한다. 그라핀 첨가에 의한 전기전도도 향상 원리는 (1) 그라핀 고유의 뛰어난 전기전도도와, (2) 2차원 형상을 갖는 그라핀의 면접촉이라는 2가지 현상에 의하여 설명된다.Disclosed herein are methods for overcoming the electrical conductivity limit of a conducting film made from a solution of a metal nanoparticle colloid and a carbon nanotube (CNT) solution. To this end, a goal is accomplished by adding a new graphene solution to the metal nanoparticles or the CNT solution. Specifically, the present invention provides a method for producing graphene, comprising: (a) preparing graphene; (b) mixing the graphene with the metal nanoparticle dispersion or the carbon nanotube dispersion to prepare a mixed solution; And (c) coating the horn solution on a base material; The present invention provides a method for manufacturing a low-dimensional material high-conductivity film. The principle of electric conductivity enhancement by graphene addition is explained by two phenomena: (1) excellent electrical conductivity inherent to graphene, and (2) surface contact of graphene having a two-dimensional shape.
금속 나노입자, 탄소나노튜브, 저차원 소재, 그라핀, 팽창흑연, 전도막 Metal nanoparticles, carbon nanotubes, low dimensional materials, graphene, expanded graphite, conductive films
Description
본 발명은 금속 나노입자 콜로이드 용액과 탄소나노튜브 용액에 그라핀 (graphene) 용액을 첨가하여 전기전도성이 향상된 전도막을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing a conductive film having improved electrical conductivity by adding a colloidal solution of metal nanoparticles and a graphene solution to a carbon nanotube solution.
금속 나노입자 콜로이드 용액과 탄소나노튜브 용액과 같은 저차원 소재 분산액에 폴리머 바인더 첨가하여, 독특한 광학적 물성과 전기물성을 갖는 대면적 전도막(이하 '저차원 소재 전도막'이라 함) 제조가 가능하다. 이러한 저차원 소재 전도막은 투명 전도막(투명 전극), 전자파 차폐제, 방열 쉬트 등 주요 산업분야의 핵심 소재로 활용되고 있다. (Hereinafter referred to as "low-dimensional material conductive film") having unique optical properties and electrical properties can be produced by adding a polymer binder to a low-dimensional material dispersion such as a metal nanoparticle colloid solution and a carbon nanotube solution . Such low-dimensional material conductive films are used as core materials in major industrial fields such as transparent conductive films (transparent electrodes), electromagnetic wave shielding materials, and heat radiation sheets.
1개의 금속 나노입자 또는 1개의 탄소나노튜브는 전기전도성이 우수하다. 다만 저차원 소재 전도막은 다음과 같은 구조적 특징 때문에 전기전도성 면에서 한계 가 있을 수밖에 없었다. One metal nanoparticle or one carbon nanotube has excellent electrical conductivity. However, due to the following structural features, the low-dimensional material conductive film has a limit in electrical conductivity.
1. 첨가제와 바인더1. Additives and binders
저차원 소재 분산액의 고분산 효과를 위하여 첨가되는 첨가제(산, surfactant 등)와 바인더들의 양이 많을수록 금속 나노입자간 또는 탄소나노튜브간 간격은 멀어지며 결과적으로 전기전도성이 나빠진다. 이러한 전기전도성 특성은 고저항성 전도막을 제조하기 위한 수단으로 활용되기도 한다.As the amount of additive (acid, surfactant, etc.) and binder are increased for the high dispersion effect of the low-dimensional material dispersion, the distance between the metal nanoparticles or the carbon nanotubes becomes distant and consequently, the electrical conductivity deteriorates. This electrical conductivity characteristic is also utilized as a means for producing a high-resistance conductive film.
2. 저차원 소재의 접촉 구조2. Contact structure of low dimensional material
폴리머 매트릭스 안에 저차원 소재간 접촉이 이루어질 때 0차원 소재(zero-dimensional material)인 금속 나노입자 사의의 전기전도는 점접촉에 의하여 이루어지고, 일차원 소재(one-dimensional material)인 탄소나노튜브 사이의 전기전도는 선접촉에 의하여 이루어진다. 즉, 저차원 소재간 접촉면적이 작아 전기전도성도 약해진다.The electrical conduction of metal nanoparticles, a zero-dimensional material when contact is made between the low-dimensional materials in the polymer matrix, is made by point contact, and the conduction between the carbon nanotubes, which are one- Electrical conduction is achieved by line contact. That is, the contact area between the low-dimensional materials is small and the electric conductivity is also weakened.
즉, 영차원(나노입자) 및 일차원(탄소나노튜브) 소재가 함유된 전도막의 전기전도성에는 위와 같은 근본적인 한계가 내포되어 있었던 것이다.That is, the electrical conductivity of the conductive film containing the zero-dimensional (nanoparticle) and one-dimensional (carbon nanotube) materials implies a fundamental limitation as described above.
본 발명은 상기한 문제점을 극복하여 전기전도성이 향상된 저차원 소재 전도막 및 그 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a low-dimensional material conductive film having improved electrical conductivity and a method of manufacturing the same.
상기한 과제 해결을 위해 본 발명에서는 2차원 나노쉬트(Nano Sheet)인 그라핀(Graphene)이 갖는 고유의 물성을 이용한다.In order to solve the above problems, the present invention utilizes the inherent physical properties of Graphene, which is a two-dimensional nanosheet.
본 발명에서 이용되는 그라핀 고유 물성은 1) 탄소나노튜브를 뛰어넘는 고전기전도성(허용 전류밀도 구리, 은의 1,000배 이상)과, 2) 그라핀간 면접촉에 의한 접촉 저항 최소화 효과로 정리된다.The intrinsic properties of graphene used in the present invention are summarized as follows: 1) high electric conductivity (1,000 times or more of permissible current density copper and silver) beyond carbon nanotubes; and 2) minimization of contact resistance by surface contact between graphene.
그라핀이 금속 나노입자 또는 탄소나노튜브와 혼용되면 금속 나노입자 사이 또는 탄소나노튜브 사이의 빈공간을 효율성 있게 연결시켜 주는 역할을 하여 전기전도성이 향상된 전도막을 형성시킬 수 있다. 그라핀 첨가에 의한 전기전도성 향상 원인은 1) 그라핀 고유의 뛰어난 전기전도성과 2) 2차원 형상의 전도체간 면접촉 (비교 : 나노입자간 점접촉, 탄소나노튜브간 선접촉) 구조에 있다. When the graphene is mixed with the metal nanoparticles or the carbon nanotubes, the gap between the metal nanoparticles or the carbon nanotubes can be efficiently connected to form a conductive film having improved electrical conductivity. The reason for the improvement of electrical conductivity by graphene addition is 1) excellent electrical conductivity inherent to graphene and 2) two-dimensional shape conductor contact (comparison: point contact between nanoparticles and line contact between carbon nanotubes).
본 발명에 따르면 저가의 팽창흑연과 이들의 분산으로부터 얻어지는 그라핀들을 전기전도성에 한계를 갖는 금속 나노입자 또는 탄소나노튜브 분산액에 첨가함 으로서 전기전도성 및 열전도도가 향상된 전도막을 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce a conductive film having improved electrical conductivity and thermal conductivity by adding low-cost expanded graphite and the graphenes obtained from the dispersion to metallic nanoparticles or carbon nanotube dispersions having limited electric conductivity.
따라서 본 발명의 원리들은 반도체, 디스플레이, IT 등의 분야에 다양하게 활용될 수 있다.Therefore, the principles of the present invention can be applied to various fields such as semiconductor, display, and IT.
Ⅰ. 저차원 소재 Ⅰ. Low dimensional material 고전도성High conductivity 전도막 제조방법 Conductive film manufacturing method
본 발명은 (a) 그라핀을 제조하는 단계; (b) 그라핀을 금속 나노입자 분산액 또는 탄소나노튜브 분산액에 혼용하여 혼용액을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 혼용액을 모재에 코팅하는 단계;로 이루어지는 저차원 소재 고전도성 전도막 제조방법을 제공한다.(A) preparing graphene; (b) mixing the graphene with the metal nanoparticle dispersion or the carbon nanotube dispersion to prepare a mixed solution; And (c) coating the mixed solution on the base material. The present invention also provides a method for manufacturing a high-conductivity conductive film of a low dimensional material.
1. (a)단계1. Step (a)
본 단계는 그라핀을 제조하는 단계이다.This step is a step of producing graphene.
그라핀은 그라파이트(그라핀 쉬트의 무한 적층된 구조)의 면상 단층 구조를 의미한다. CNT들은 그라핀이 원통형으로 말린 상태를 의미한다. 그라핀의 층수가 1-10층 사이이면 그라피이트와는 다른 그라핀의 고유 물성이 나타나며, 그라핀의 층수가 10층 이상이면 그 고유의 물성이 조금씩 감소하지만 그라피이트보다는 뛰어난 물성을 보인다.Graphene refers to a planar monolayer structure of graphite (an infinite laminated structure of graphene sheets). CNTs mean that the graphenes are cylindrically dried. When the number of graphene layers is between 1 and 10, the inherent physical properties of graphene are different from that of graphene. When the number of graphene layers is 10 or more, the physical properties of the graphene are slightly reduced, but the properties are superior to the graphene.
상기 그라핀은 탄소 층간 화합물(Carbon Intercalated Compounds : CIC)을 마이크로 웨이브 처리 또는 열처리하여 팽창흑연(expanded graphene)을 제조한 후 상기 팽창흑연을 용매에 넣고 분산시켜는 과정으로 제조할 수 있다. 이 때, 상기 팽창흑연을 용매에 넣는 과정 중에는 산, 바인더 및 분산제를 용액에 추가하는 과정을 포함시킬 수 있다. 상기 팽창흑연은 용매 속에서 초음파 분쇄 가능하다.The graphene can be produced by microwave treatment or heat treatment of Carbon Intercalated Compounds (CIC) to produce an expanded graphite, and then the expanded graphite is put into a solvent and dispersed. At this time, the step of adding the expanded graphite to the solvent may include a step of adding an acid, a binder and a dispersant to the solution. The expanded graphite can be ultrasonically pulverized in a solvent.
상기 탄소 층간 화합물(CIC)은 종래부터 제조법이 확립되어 있으며, 대표적으로는 발열황산이 흑연 분말의 그라파이트 층 사이에 들어가 있는 것이 상용화되어 있고 이는 매우 저가이다.The inter-carbon intercalation compound (CIC) has been established in a conventional manner, and it has been commercialized that exothermic sulfuric acid is contained between graphite layers of graphite powder at a very low cost.
상기 탄소 층간 화합물에는 마이크로 웨이브 처리(ex. 2450 MHZ의 마이크로 웨이브 조사)를 하여 팽창흑연을 제조할 수 있다. 탄소 층간 화합물에 마이크로 웨이브가 조사되면 분자단위에서의 진동이 시작되고 이 진동에너지가 열에너지로 바뀌며 탄소 층간에 들어가 있던 무수황산들이 순식간에 기체화되어 날아간다. 이 과정에서 탄소층들이 벌어지며 원래 부피보다 수백 배 부피가 커진 팽창흑연이 된다. 이 과정은 공기중에서 수행해도 되나 바람직하게는 불활성 기체, N2, Ar, He 등에서 수행되는 것이 좋다. 이러한 탄소 층간 화합물에 대한 마이크로 웨이브 처리의 최종적인 메카니즘이 열에너지에 의해 수행되는 만큼 약 1,000 도 이상의 고온에서 수초 이상 열처리해주는 방법을 통해 팽창흑연을 제조하는 방법도 바람직하다.The inter-carbon interlaminar compound can be subjected to microwave treatment (microwave irradiation of 2450 MHZ for example) to produce expanded graphite. When the microwave is irradiated to the carbon intercalation compound, the vibration in the molecular unit starts, and the vibration energy is converted into heat energy, and the anhydrous sulfuric acid which is present between the carbon layers is instantaneously vaporized and flies. During this process, the carbon layers expand and become expanded graphite, which is several hundred times more bulky than the original volume. This process may be carried out in air, but is preferably carried out in an inert gas, N 2 , Ar, He or the like. As the final mechanism of the microwave treatment for the carbon intercalation compound is performed by heat energy, a method of producing expanded graphite by a heat treatment at a high temperature of about 1,000 degrees or more for several seconds is also preferable.
상기 팽창흑연을 용매에 넣고 분산시키는 과정에 의해 그라핀을 제조할 수 있다. 상기 팽창흑연의 분산과정은 어느 정도 벌어져 있는 팽창흑연들을 완전히 분해시키는 과정으로서 초음파 분쇄를 통해 실현할 수 있다. The expanded graphite may be put into a solvent and dispersed to prepare graphene. The process of dispersing the expanded graphite can be realized by ultrasonic pulverization as a process of completely decomposing expanded graphite which has spread to some extent.
이 과정에서는 흑연층이 10층 이하인 그라핀과 흑연층들이 10층 이상인 탄소 플레이크들이 동시에 만들어지는데, 이 때에는 기존의 탄소나노튜브 분산 방법을 적용하여 산처리, 화학처리 및 바인더 첨가를 수행하면 그라핀의 생성 분율이 높아진다. 그러나 이와 같은 방법은 산화 그라핀이 만들어지기 때문에 그라핀 고유의 전기전도성이 떨어지는 단점도 있다. In this process, graphene having 10 or less graphite layers and carbon flakes having 10 or more layers of graphite layers are simultaneously produced. In this case, when acid treatment, chemical treatment and binder addition are performed by applying a conventional carbon nanotube dispersion method, Is increased. However, such a method has a disadvantage in that inherent electrical conductivity of graphene is deteriorated because oxidized graphene is produced.
단층 탄소나노튜브인 경우 표면이 완전히 산화(-COH, -CO, -COOH 등)되어 절연체 같은 전기전도성을 가지지만 2-3층이상을 갖는 그라핀들은 평면 상하부의 양측면 탄소 쉬트를 제외하고 내부 탄소 쉬트에 의한 고전도성이 발휘될 수 있다. 따라서 산화 그라핀이 형성되는 경우 다중층 그라핀의 경우가 전기전도 향상에 유리하다.In the case of single-walled carbon nanotubes, the surface is completely oxidized (-COH, -CO, -COOH, etc.) to have electrical conductivity like an insulator, but the graphenes having two or more layers have internal carbon The high conductivity by the sheet can be exerted. Therefore, when oxidized graphene is formed, the case of multi-layered graphene is advantageous for improving electric conduction.
2. (b)단계2. Step (b)
본 단계는 그라핀을 금속 나노입자 분산액 또는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube : CNT) 분산액에 혼용하여 혼용액을 제조하는 단계이다.In this step, graphene is mixed with a metal nanoparticle dispersion or a carbon nanotube (Carbon Nano Tube: CNT) dispersion to prepare a mixed solution.
수용액을 기반으로하는 상용 CNT 분산액과 그라핀 수용액을 무게비로 혼합하 는 과정으로 시행할 수 있다.A commercial CNT dispersion based on an aqueous solution and a graphene aqueous solution may be mixed in a weight ratio.
3. (c)단계3. Step (c)
본 단계는 상기 혼용액을 모재에 코팅하는 단계이다.This step is a step of coating the mixed solution onto the base material.
구체적으로는, 5cm x 5cm 면적의 유리기판 모재에 스핀코팅을 하는 것을 예로 들 수 있으며, 코팅막 두께를 일정하게 하기 위하여 스핀코팅 후 오븐에서 50~100℃ 온도로 건조시킨 후 증착시키는 과정을 함께 수행할 수 있다.Specifically, spin coating is performed on a glass substrate material having a surface area of 5 cm x 5 cm. In order to make the thickness of the coating film uniform, a spin coating process is performed in an oven at 50-100 ° C. can do.
코팅방법으로서는 기존의 용액상 코팅법, 딥코팅, 스핀코팅, 프린팅, 액체 스프레이법 등을 적용할 수 있다.As the coating method, conventional solution coating, dip coating, spin coating, printing, liquid spraying, and the like can be applied.
Ⅱ. 전기전도성 향상의 원리Ⅱ. Principle of electric conductivity improvement
본 발명에 따라 제조된 저차원 소재 고전도성 전도막의 전기전도성 향상은 1) 그라핀 고유의 전기전도도에 기인한 전기전도도 향상 및 2) 2차원 그라핀간 면간 겹칩에 의한 금속 나노입자 또는 탄소나노튜브 사이의 고효율 충진이라는 두가지 원리에 기인한다.The improvement of the electrical conductivity of the low-dimensional material high conductivity conductive film produced according to the present invention can be improved by: 1) improvement of the electrical conductivity due to the intrinsic electrical conductivity of graphene and 2) improvement of electrical conductivity between the metal nanoparticles or carbon nanotubes Of high-efficiency filling.
도 1은 그라핀의 면접촉 원리에 의해 전기전도성이 향상되는 원리를 모식적으로 도시한 것으로서, 그리핀간 면접촉 구조를 설명하는 것이다.1 schematically shows a principle of improving electric conductivity by the surface contact principle of graphene, and explains a griffin interfacial contact structure.
도 2는 본 발명에서 제조된 그라핀(graphene)의 TEM 사진으로서, 본 발명에 따라 아주 얇은 형태의 그라핀이 성공적으로 제조되었음을 보여준다. 일반적으로 탄소층의 수가 10개 미만이면 그라핀의 고유 전기전도 물성이 발휘된다고 알려져 있다. 그라핀의 이론적 전류밀도는 구리나 은의 약 1,000 배이다.Figure 2 is a TEM photograph of the graphene prepared in the present invention showing that a very thin form of graphene was successfully prepared according to the present invention. Generally, it is known that when the number of carbon layers is less than 10, the inherent electrical conduction properties of graphene are exerted. The theoretical current density of graphene is about 1,000 times that of copper or silver.
탄소층의 수가 10층 이상인 탄소 플레이크는 20층까지는 그라핀보다 전기전도성이 약간 떨어질 수 있지만 일반 탄소보다는 전기전도성이 향상되는 것으로 보인다. 탄소층의 개수가 10층 이상 20층 이하의 탄소 플레이크는 그라핀에 비해 전기전도성이 약간 떨어지지만 도 1에 도시된 바와 같은 면접촉 효과는 그대로 유지되기 때문이다. 그러나 2차원 소재의 크기가 커지면 분산효과가 떨어지며 투과율 감소 및 흑점 발생의 원인이 될 수 있다.Carbon flakes with more than 10 layers of carbon layers may have a slightly lower electrical conductivity than graphenes up to
도 3은 본 발명의 효과로서 그라핀 첨가에 따른 탄소나노튜브 전도막의 전기전도도 향상을 보여주는 그래프로서, 그라핀을 탄소나노튜브 페이스트에 적용한 예이다. 이 탄소나노튜브 페이스트는 상용제품으로서 두께 200nm의 전도막 형성시 면저항이 약 500Ω/□이고, 550nm 파장에서 빛 투과율 85%의 물성을 갖는다. 도 3은 이러한 탄소나노튜브 페이스트에 그라핀 분말을 탄소나노튜브와의 무게비로 혼입하고 재 분산하여 같은 두께의 전도막을 제조하였을 때 면저항을 도시한 그래프이다. 탄소나노튜브와의 무게비 기준으로 그라핀을 10%, 20%, 30%, 40%, 50%를 첨가하였을 때 전도막의 면저항은 각각 460, 410, 370, 320, 300Ω/□으로 크게 감소하였다. 이는 그라핀의 높은 전기전도 물성과 물리적인 면간 겹침 현상에 따라 탄소나노튜브 사이에 비어 있는 공간들을 보충하면서 전자가 흘러 갈 수 있는 통로를 많 이 제공해 주기 때문이다.FIG. 3 is a graph showing an improvement in electric conductivity of the carbon nanotube conductive film according to the addition of graphene as an effect of the present invention, and is an example in which graphene is applied to a carbon nanotube paste. This carbon nanotube paste is a commercially available product having a sheet resistance of about 500? /? And a light transmittance of 85% at a wavelength of 550 nm when a conductive film having a thickness of 200 nm is formed. FIG. 3 is a graph showing sheet resistance when a conductive film having the same thickness is prepared by mixing graphene powder with carbon nanotubes at a weight ratio and re-dispersing the carbon nanotube paste. The surface resistances of the conductive films were decreased to 460, 410, 370, 320 and 300 Ω / □, respectively, when 10, 20, 30, 40 and 50% of graphene was added to the carbon nanotubes. This is due to the high electrical conductivity of the graphene and the physical interfacial phenomenon, which provides many channels through which electrons can flow while supplementing vacant spaces between carbon nanotubes.
도 4는 본 발명의 효과로서 그라핀 첨가에 의해 금속나노입자 전도막의 전기전도도 향상을 보여주는 그래프로서, 그라핀을 폴리머 바인더 함유 실버 페이스트에 적용한 예이다. 이 페이스트는 두께 100nm의 전도막 형성시 면저항이 약 300Ω/□, 550nm 파장에서의 빛 투과율 88%의 물성을 갖고 있다. 도 4는 이러한 페이스트에 그라핀 분말을 실버 나노입자와의 무게비로 혼입하고 재 분산하여 같은 두께의 전도막을 제조하였을 때 면저항을 도시한 그래프이다. 실버 나노입자와의 무게비 기준으로 그라핀 10%, 20%, 30%, 40%, 50%를 첨가하였을 때 전도막의 면저항은 각각 270, 240, 220, 210, 200Ω/□으로 크게 감소하였다. 이 역시 그라핀의 높은 전기전도 물성과 물리적인 면간 겹침 현상에 따라 실버 나노입자 사이에 비어 있는 공간들을 보충하면서 전자가 흘러 갈 수 있는 통로를 많이 제공해 주기 때문이다.FIG. 4 is a graph showing an improvement in the electrical conductivity of the metal nanoparticle conductive film by graphene as an effect of the present invention, in which graphene is applied to a silver paste containing a polymer binder. This paste has a sheet resistance of about 300? /? And a light transmittance of 88% at a wavelength of 550 nm when a conductive film having a thickness of 100 nm is formed. FIG. 4 is a graph showing sheet resistance when a conductive film having the same thickness is prepared by mixing graphene powder with silver nanoparticles at a weight ratio and redispersing the paste. When the graphene was added 10%, 20%, 30%, 40%, and 50% by weight of the silver nanoparticles, the sheet resistances of the conductive films were greatly reduced to 270, 240, 220, 210 and 200? This is also due to the high electrical conduction properties of the graphene and the physical interfacial phenomenon, which provides a lot of passageways through which electrons can flow while supplementing vacant spaces between the silver nanoparticles.
본 발명의 그라핀 함유에 따른 전기전도성 향상 원리는 열전도도와도 직접적인 연관을 갖는다. 즉, 탄소나노튜브과 그라핀은 기존 금속을 뛰어넘는 가장 좋은 열전달 매체이다. 열 전달 과장에는 3가지 요소가 있다. 첫 번째가 포논에 의한 물질 내부에서의 열전달, 두번째는 열매체 표면에서의 방사(이상적으로는 흑체복사가 가장 좋음), 세 번째는 대류에 의한 열전달이다. 기존 재료로서 금속자체의 열전달은 매우 좋다. 그러나 방사효과가 매우 떨어져서 열들이 금속자체에 머물게 된다. 따라서 컴퓨터와 같은 제품에서는 다시 한번 냉각팬을 작동시켜 금속에 머물고 있 는 열을 빼내어 주어야 한다.The electrical conductivity enhancement principle according to the graphene inclusion of the present invention is also directly related to the thermal conductivity. In other words, carbon nanotubes and graphene are the best heat transfer media to leap over existing metals. There are three components to heat transfer. The first is the heat transfer inside the material by phonon, the second is the radiation from the heating medium surface (ideally blackbody radiation is the best), and the third is heat transfer by convection. As a conventional material, the heat transfer of the metal itself is very good. However, the radiant effect is so low that the heat stays in the metal itself. Therefore, in the case of a computer or the like, the cooling fan must be operated again to remove heat from the metal.
탄소나노튜브와 그라핀은 자체의 열전도도가 금속보다도 뛰어나다. 또한 이상적인 흑체와 같은 열복사(방사)가 일어나 차세대 방열 소재로 기대되고 있다. 또한 이미 PDP 방열판 등의 시제품도 출시되고 있다. 따라서 탄소나노튜브, 그라핀 함유 방열판은 냉각팬과 같은 부대시설이 필요 없게 된다.Carbon nanotubes and graphene have higher thermal conductivity than metals. In addition, it is expected to be a next-generation heat-dissipating material because an ideal blackbody-like thermal radiation (radiation) occurs. Also prototypes such as PDP heat sinks are already on the market. Therefore, carbon nanotubes and graphene-containing heat sinks do not require additional facilities such as cooling fans.
따라서 도 3, 도4의 그라핀 함유 증가에 따른 전기전도성 향상 그래프의 의미는 열전도도의 향상을 의미한다. 따라서 본 발명의 그라핀 함유 전기전도성 향상은 투명전도막, 투명전극, 전자파 차폐제 등의 이유뿐만 아니라 방열분야 (반도체 칩 패키지, 컴퓨터 방열, 조명 기구 등) 에 다양하게 활용될 수 있다.Therefore, the meaning of the graph of the electric conductivity improvement according to the increase of the graphene content in FIGS. 3 and 4 means the improvement of the thermal conductivity. Accordingly, the improvement of the electrical conductivity of graphene of the present invention can be utilized not only for a transparent conductive film, a transparent electrode, an electromagnetic shielding agent, but also for a heat dissipation field (semiconductor chip package, computer heat dissipation, lighting apparatus, etc.).
도 1은 그라핀의 면접촉 원리에 의해 전기전도성이 향상되는 원리를 모식적으로 도시한 것이다.Fig. 1 schematically shows the principle of improving electric conductivity by the surface contact principle of graphene.
도 2는 본 발명에서 제조된 그라핀(graphene)의 TEM 사진이다.2 is a TEM photograph of the graphene produced in the present invention.
도 3은 본 발명의 효과로서 그라핀 첨가에 따른 탄소나노튜브 전도막의 전기전도도 향상을 보여주는 그래프이다. FIG. 3 is a graph showing the electric conductivity improvement of the carbon nanotube conductive film according to the addition of graphene as an effect of the present invention.
도 4는 본 발명의 효과로서 그라핀 첨가에 의해 금속나노입자 전도막의 전기전도도 향상을 보여주는 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing an improvement of the electrical conductivity of the metal nanoparticle conductive film by graphene addition as an effect of the present invention.
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