KR101503283B1 - Coaxial cable comprising graphene coating layer and method the same - Google Patents

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김형근
유세현
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Abstract

Disclosed are a coaxial cable comprising a graphene coating layer and a manufacturing method. A coaxial cable according to an embodiment of the present invention includes a metal wire located in a core; and a complex plating layer which is a mixture of a homogenous or heterogeneous metal with the metal line and a first graphene and is formed on the surface of the metal line; and a graphene coating layer which has a second graphene coated on the complex plating layer.

Description

그래핀 코팅층을 포함하는 동축 케이블 및 제조방법{COAXIAL CABLE COMPRISING GRAPHENE COATING LAYER AND METHOD THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a coaxial cable including a graphene coating layer,

본 발명은 동축 케이블 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그래핀 코팅층을 포함하는 동축 케이블 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coaxial cable and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a coaxial cable including a graphene coating layer and a manufacturing method thereof.

동축 케이블은 전력용, 통신용, 제어용, 기기용, 수송용 등 매우 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 특히 전력용 동축 케이블의 경우에는 노후화된 전력망 교체 및 국가간 전력망 구축에 따라 그 수요가 증대되고 있다.Coaxial cables are used in a wide variety of fields such as power, communication, control, equipment, and transportation. Especially, in the case of coaxial cables for electric power, the demand for them is increasing due to the replacement of the aged electric power network and the establishment of inter-

이러한 동축 케이블은 도체의 재료로 보통 금속(구리, 알루미늄 등)을 사용하므로 도전율이 뛰어나지만, 경우에 따라 강도 저하, 부식 영향, 저항 증가 등의 이유로 도전재료로서의 충분한 능력을 발휘하기 어려울 때도 있다. 따라서 동축 케이블의 전기적, 열적 특성을 보존하거나 향상시키기 위하여 새로운 도전재료를 개발하거나 기존 도전재료의 표면처리 등을 통해 기능성을 부여하려는 시도들이 이루어지고 있는 실정이다.Although such a coaxial cable is usually made of metal (copper, aluminum, or the like) as a material of a conductor, it is excellent in conductivity, but sometimes it is difficult to exhibit sufficient ability as a conductive material due to strength reduction, corrosion effect, resistance increase and the like. Therefore, attempts have been made to develop new conductive materials or to impart functionality through surface treatment of existing conductive materials in order to preserve or enhance the electrical and thermal properties of coaxial cables.

이 중, 동축 케이블의 금속 선재 표면에 그래핀을 형성시키는 것은 좋은 대안이 될 수 있다. 신소재로 각광받고 있는 그래핀(Graphene)은 상온에서 구리에 비해 단위면적당 약 100배 많은 전류를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 열전도성이 다이아몬드보다 2배 이상 높고, 기계적 강도는 강철에 비해 200배 이상 강할뿐더러, 유연성이 뛰어나므로 늘리거나 접어도 전도성이 저하되지 않는 장점을 가지기 때문이다. Among them, forming graphene on the surface of the metal wire of the coaxial cable can be a good alternative. Graphene, which is attracting attention as a new material, not only can transmit about 100 times more current per unit area than copper at room temperature, but also has thermal conductivity twice as high as diamond and 200 times stronger than steel In addition, because of its excellent flexibility, it has the advantage of not deteriorating the conductivity even when stretched or folded.

따라서 그래핀을 동축 케이블에 적용시키기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있으며, 예를 들면 한국공개특허 제10-2012-0137844호가 있다.Accordingly, various attempts have been made to apply graphene to a coaxial cable, for example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0137844.

특허문헌 1: 한국공개특허 제10-2012-0137844호(2012.12.24 공개)Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0137844 (Dec. 24, 2012)

본 발명의 실시예들은 도전율, 열전도도, 기계적 강도, 내화학성, 내부식성이 우수한 동축 케이블 및 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a coaxial cable and a manufacturing method which are excellent in conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, chemical resistance, and corrosion resistance.

본 발명의 일 측면에 따르면, 코어에 위치하는 금속 선재; 상기 금속 선재와 동종 또는 이종 금속과, 제1 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 것으로, 상기 금속 선재 표면에 도금 형성되는 복합도금층; 및 상기 복합도금층 표면에 제2 그래핀이 코팅 형성되는 그래핀 코팅층을 포함하는 동축 케이블이 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a metal wire comprising: a metal wire positioned in a core; A composite plating layer formed on the surface of the metal wire and having a shape in which the metal wire is mixed with a homogeneous or dissimilar metal and a first graphene; And a graphene coating layer on which a second graphene coating is formed on the surface of the composite plating layer.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 금속 선재를 상기 금속 선재와 동종 또는 이종 금속과, 그래파이트 나노플레이크, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛이 분산된 전해액을 통과시켜 전해도금(electro plating)을 실시함으로써, 상기 금속 선재 표면에 상기 금속과 제1 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 형성하는 1단계; 및 상기 복합도금층 표면에 제2 그래핀을 코팅 형성하는 2단계를 포함하는 동축 케이블 제조방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is also provided a method of manufacturing a metal wire, comprising the steps of: passing a metal wire through an electrolytic solution in which a metal wire is coated with a homo or dissimilar metal and a graphite nano-flake, graphen oxide, reduced graphene oxide, A first step of forming a composite plating layer having a mixed form of the metal and the first graphene on the surface of the metal wire by performing electroplating; And coating the second graphene on the surface of the composite plated layer.

본 발명의 실시예들은 동축 케이블의 코어에 해당하는 금속 선재에 금속 및 그래핀이 혼합된 형태의 복합도금층을 형성하고, 상기 복합도금층 상부에 그래핀층을 형성함으로써 동축 케이블에 금속 및 그래핀 형성에 따른 기능성을 부여하여 전기적, 열적, 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention provide a method of forming a composite plating layer in which metal and graphene are mixed with a metal wire corresponding to a core of a coaxial cable and forming a graphene layer on the composite coating layer, And electrical, thermal and mechanical properties can be improved.

또한, 그래핀 코팅층 형성에 있어 마이크로파 조사 및 IPL 조사와 같은 저온 공정과 다양한 종류의 CVD 방식을 이용할 수 있다.In forming the graphene coating layer, a low-temperature process such as microwave irradiation and IPL irradiation and various kinds of CVD processes can be used.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 케이블을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 케이블 제조방법을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a coaxial cable according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a coaxial cable according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 케이블(100)을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a schematic view of a coaxial cable 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 동축 케이블(100)은 코어(core)에 위치하는 금속 선재(110)와 금속 선재(110)를 감싸도록 형성된 복합도금층(120)과, 복합도금층(120)을 감싸도록 형성된 그래핀 코팅층(130)을 포함한다. 그리고 그래핀 코팅층(130)의 표면에는 절연 외피(140)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 1, a coaxial cable 100 includes a metal plate 110 disposed on a core, a composite plated layer 120 formed to surround the metal wire 110, And a graphene coating layer 130. The insulating coating 140 may be formed on the surface of the graphene coating layer 130.

금속 선재(110)는 구리, 철, 니켈, 알루미늄, 금, 은, 백금 또는 이들의 조합일 수 있으며, 통상적으로는 구리 선재가 많이 사용된다. The metal wire 110 may be copper, iron, nickel, aluminum, gold, silver, platinum or a combination thereof, and copper wires are usually used.

복합도금층(120)은 금속 선재(110)의 표면을 둘러싸도록 형성되는 것으로, 금속(121) 및 제1 그래핀(122)이 혼합된 형태를 갖는다. 즉, 금속 선재(110)의 표면에는 하나의 물질이 도금되어 있는 것이 아니라, 일부에는 금속(121)이 도금되고 다른 일부에는 제1 그래핀(122)이 도금된 형태를 갖는다. The composite plating layer 120 is formed so as to surround the surface of the metal wire 110 and has a mixed form of the metal 121 and the first graphene 122. That is, not only one material is plated on the surface of the metal wire 110, but the metal 121 is plated while the other part is plated with the first graphene 122.

금속(121)은 금속 선재(110)를 이루는 금속과 동종 또는 이종 금속일 수 있다. 금속(121)이 금속 선재(110)를 이루는 금속과 이종 금속인 경우에는 금속 선재(110)에 다른 금속을 입힘에 따른 기능성을 부여할 수 있다. 예컨대 금속 선재(110)가 구리 선재인 경우, 금속(121)은 구리 선재와는 이종 금속에 해당하는 알루미늄, 니켈, 금, 은, 팔라듐, 크롬 등과 같은 금속일 수 있으며, 이들 금속들을 이용하여 동축 케이블의 전기 전도도, 열 전도도의 개선효과를 증대시키거나 내화학/내부식성을 향상시킬 수 있다. The metal 121 may be the same or different metal as the metal forming the metal wire 110. When the metal 121 is a different metal from the metal forming the metal wire 110, the metal wire 110 may be imparted with different functionality according to different metals. For example, when the metal wire material 110 is a copper wire material, the metal material 121 may be a metal such as aluminum, nickel, gold, silver, palladium, chromium or the like corresponding to a dissimilar metal from the copper wire material, Increase the electrical conductivity and thermal conductivity of the cable, or improve chemical / corrosion resistance.

제1 그래핀(122)은 금속(121)과 더불어 금속 선재(110) 표면에 도금 형성된다. 그래핀(grapheme)은 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성하는 것으로, 기본 반복단위로서 6원환을 형성하는 것이 일반적이다. The first graphene 122 is plated on the surface of the metal wire 110 together with the metal 121. A grapheme is formed by connecting a plurality of carbon atoms to each other through a covalent bond to form a polycyclic aromatic molecule, and generally forms a 6-membered ring as a basic repeating unit.

제1 그래핀(122)은 후술할 그래핀 코팅층(130)을 형성하는 그래핀과의 구분을 위하여 "제1 그래핀(122)"으로 칭하였고, 그래핀 코팅층(130)을 형성하는 그래핀을 이하에서는 "제2 그래핀"으로 칭하기로 한다. 한편, 제1 그래핀(122) 및 그래핀 코팅층(130)의 형성방법에 대해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 설명하기로 한다. The first graphene 122 is referred to as a "first graphene 122" for the purpose of distinguishing it from the graphene forming the graphene coating layer 130 described below, Will hereinafter be referred to as "second graphene ". The method of forming the first graphene 122 and the graphene coating layer 130 will be described in a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

그래핀 코팅층(130)은 복합도금층(120) 표면에 제2 그래핀을 코팅함으로써 형성된다. 제1 그래핀(122) 및 그래핀 코팅층(130)에서 상기 그래핀은 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 예컨대 10 내지 1000층일 수 있다. The graphene coating layer 130 is formed by coating a second graphene on the surface of the composite plating layer 120. In the first graphene 122 and the graphene coating layer 130, the graphene may be formed of a plurality of layers, for example, 10 to 1000 layers.

절연 외피(140)는 그래핀 코팅층(130)의 표면에 코팅되는 것으로, 에나멜, 포토레지스트수지, 폴리올레핀, 페놀수지, PMMA, PET, PVA, PI 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. The insulating sheath 140 is coated on the surface of the graphene coating layer 130 and may be selected from the group consisting of enamel, photoresist resin, polyolefin, phenol resin, PMMA, PET, PVA, PI, But is not limited thereto.

상기와 같이 본 발명의 실시예들은 금속 선재(110)에 복합도금층(120)에 포함되는 금속 선재(110)와 동종 또는 이종의 금속(121) 및 제1 그래핀(122), 그리고 그래핀 코팅층(130)으로 금속 선재(110) 표면을 적층함으로써, 도전율, 열 전도도, 기계적 강도, 내화학성, 내부식성이 우수한 동축 케이블을 제공 가능하다. As described above, in the embodiments of the present invention, metal wires 110 of the same or different kind as the metal wire 110 included in the composite plating layer 120, the first graphene 122 and the first graphene 122, It is possible to provide a coaxial cable excellent in electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, chemical resistance, and corrosion resistance by laminating the surface of the metal wire 110 with the metal wire 130.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 케이블 제조방법에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a method for manufacturing a coaxial cable according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시예에 따른 동축 케이블 제조방법은 금속 선재(110) 표면에 전해도금(electro plating)을 통해 금속(121) 및 제1 그래핀(122)이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층(120)을 형성하는 1단계와, 복합도금층(120) 표면에 제2 그래핀을 코팅 형성하는 2단계를 포함한다. A method of manufacturing a coaxial cable according to an embodiment of the present invention includes a composite plating layer 120 having a metal 121 and a first graphene 122 mixed by electroplating on a surface of a metal wire 110, And a second step of forming a second graphene coating on the surface of the composite plating layer 120. In this case,

관련하여 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 케이블 제조방법을 개략적으로 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 우선 금속 선재(110)를 전해액(11)이 담긴 도금조(10)를 통과시킴으로써 금속 선재(110) 표면에 금속 선재(110)와 동종 또는 이종 금속(121)과, 그래파이트 나노 플레이크(122a), 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛(graphene nanoplatelet)을 전해 도금시킨다(도 2에서는 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 도금된 경우를 도시하였음을 밝혀둔다). 2 schematically shows a method of manufacturing a coaxial cable according to an embodiment of the present invention. 2, a metal wire 110 is passed through a plating tank 10 containing an electrolytic solution 11 so that a metal wire 110 and a homogeneous or dissimilar metal 121 are coated on the surface of the metal wire 110, The nano-flakes 122a, the graphene oxide, the reduced graphene oxide or the graphene nanoplatelet are electrolytically plated (the case where the graphite nano-flakes 122a are plated is shown in Fig. 2) .

금속 선재(110)를 도금조(10)에 통과시키는 방법은 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 이용할 수 있으며, 복수개의 와인더(1, winder) 및 드럼(2, drum)을 배열하여 금속 선재(110)가 와인더(1) 및 드럼(2)들에 의해 이동되면서 도금조(10)에 디핑(dipping)되도록 할 수 있다(도 2 참조). The metal wire rod 110 may be passed through the plating tank 10 by using a roll-to-roll process and a plurality of winders 1 and drums 2 may be arranged The metal wire 110 can be dipped into the plating tank 10 while being moved by the winder 1 and the drums 2 (see FIG. 2).

전해액(11, 과염소산의 알코올 용액, 황산, 염산, 질산, 인산, 옥살산 수용액 등을 사용 가능함)에는 금속 선재(110) 표면에 도금될 금속(121)과 그래파이트 나노 플레이크(122a), 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛이 분산되어 있다. 이 때, 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 분산되어 있는 경우에는 별도의 열처리가 후행됨으로써 제1 그래핀(122)이 합성될 수 있으며, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 그래핀 나노플레이트렛이 분산되어 있는 경우에는 상기 그래핀 나노플레이트렛이 금속 선재(110) 표면에 도금되어 제1 그래핀(122)으로 기능한다. 이하에서는 전자의 경우, 즉 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 분산된 경우를 설명하도록 한다. The metal 121 to be plated and the graphite nano-flakes 122a, graphene oxide, and the like to be plated on the surface of the metal wire material 110 can be used as the electrolyte solution 11 (an alcohol solution of perchloric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, Reduced graphene oxide or graphene nanoplatets are dispersed. In this case, if the graphite nano-flakes 122a are dispersed, the first graphene 122 may be synthesized by performing a separate heat treatment, and graphene oxide, reduced graphene oxide, graphene nanoflot The graphene nanoflot is plated on the surface of the metal wire 110 to function as the first graphene 122. Hereinafter, the former case, that is, the case where the graphite nano-flakes 122a are dispersed, will be described.

전해도금(electro plating)은 전해액에 침지된 음극과 양극 사이에 전류를 가할 때, 전해액의 전기 분해에 의하여 도금을 수행하는 공정으로 전해도금은 일반적인 도금 공정인 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 즉, 금속 선재(110)가 전해액(11)을 통과하면서 전해도금이 실시되고(예컨대 도금조의 저면에 양극이 부착되고, 드럼(2)이 음극으로 기능할 수 있음), 그 결과 금속 선재(110)의 표면에는 금속(121) 및 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 복합 도금된다. Electroplating is a process of performing plating by electrolysis of an electrolytic solution when an electric current is applied between a cathode and an anode immersed in an electrolytic solution. Electroplating is a general plating process, and a detailed description thereof will be omitted. That is, the metal wire 110 is electroplated while passing through the electrolytic solution 11 (for example, the anode is attached to the bottom surface of the plating bath and the drum 2 can function as a cathode), so that the metal wire 110 The metal 121 and the graphite nano-flakes 122a are plated together.

다음으로 도금된 그래파이트 나노 플레이크(122a)를 열처리함으로써 제1 그래핀(122)을 형성(합성)하게 되는데, 이 때 열처리 방법으로는 마이크로파 조사 및/또는 IPL(Intensed Pulse Light) 조사가 이용될 수 있으며, 그 외의 다양한 열원이 이용될 수 있다. 여기에서 '및/또는'이라고 기재한 까닭은 상기 열원으로 마이크로파 조사만을 행하거나, IPL 조사만을 행하거나, 둘 다 행하는 것 모두가 가능하기 때문이다.Next, the plated graphite nano-flakes 122a are thermally treated to form (synthesize) the first graphene 122. At this time, microwave irradiation and / or IPL (Intensity Pulse Light) irradiation can be used as a heat treatment method And various other heat sources may be used. Herein, "and / or" is described because it is possible to perform only the microwave irradiation with the heat source, the IPL irradiation alone, or both.

마이크로파 조사는 라디오파와 적외선 사이의 파장을 가진 전자기파에 클라이스트론과 마그네트론에 의해 발생되는 파장이 1mm와 0.1m 사이의 전자기 방사에 해당하는 것으로, 마이크로파를 이용한 가열방식은 주파수를 흡수하는 물질만 선택적으로 진동시키는 방식으로 물질을 가열할 수 있는 장점을 갖는다. 따라서 복합도금층(120) 형성시에 그래파이트 나노 플레이크(122a)만을 선택 가열할 수 있다는 장점을 갖는다. The microwave irradiation corresponds to electromagnetic radiation having a wavelength between radio waves and infrared rays and a wavelength generated between a klystron and a magnetron between 1 mm and 0.1 m. In the heating method using a microwave, The material can be heated. Therefore, it is advantageous that only the graphite nano-flakes 122a can be selectively heated when the composite plating layer 120 is formed.

한편, IPL 조사는 350nm 내지 1200nm이 넓은 대역의 빛을 발생시키는 플래시 램프 또는 제논 램프(xenon lamp)를 이용하는 백색단파장 열원을 의미한다. 상기 IPL 조사는 급속도로 펄스를 바꾸어주며 그래파이트 나노 플레이크(122a)를 가열시킬 수 있는 장점을 갖는다. On the other hand, the IPL irradiation means a white short-wavelength heat source using a flash lamp or a xenon lamp that emits light in a wide band from 350 nm to 1200 nm. The IPL irradiation has the advantage of rapidly changing the pulse and heating the graphite nano-flakes 122a.

즉, 표면에 금속(121) 및 그래파이트 나노 플레이크(122a)가 도금 형성된 금속 선재(110)를 열처리 장비(20, 마이크로파 조사 장비, IPL 조사 장비 등)를 통과시켜 열처리함으로써, 제1 그래핀(122)을 형성할 수 있으며 이로써 복합도금층(120)이 완성된다. That is, the metal wire material 110 on which the metal 121 and the graphite nano-flakes 122a are plated is passed through a heat treatment equipment 20 (microwave irradiation equipment, IPL irradiation equipment, etc.) And the composite plating layer 120 is completed.

한편, 상기 열처리 공정에 있어서 반응 온도를 낮추기 위하여 상기 전해액(11)에는 이온성 액체가 추가적으로 첨가될 수 있다. 상기 이온성 액체는 상온에서 이온들의 결합으로 구성되었음에도 액체 상태로 존재하는 물성을 지닌 물질을 의미한다. Meanwhile, in order to lower the reaction temperature in the heat treatment step, an ionic liquid may be additionally added to the electrolyte solution 11. The ionic liquid means a substance having physical properties that are present in a liquid state although they are composed of ions at room temperature.

상기 이온성 액체는 하기 [화학식 1] 을 포함할 수 있다.The ionic liquid may include the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013085497810-pat00001
Figure 112013085497810-pat00001

상기 [화학식 1]은 이미다졸리움계(imidazolium) 이온성 액체로, R1 및 R2 는 동일하거나 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 16의 탄화수소기를 나타낸고, 헤테로원자를 포함하는 것도 가능하다. 한편, X-는 이온성 액체의 음이온을 나타낸다. The imidazolium ionic liquid is represented by the above formula (1), wherein R 1 and R 2 are the same or different and each represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms . On the other hand, X - represents an anion of an ionic liquid.

상기 [화학식 1]의 양이온은 1,3-다이메틸이미다졸륨, 1,3-다이에틸이미다졸륨, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨, 1-헥실-3-메틸이미다졸륨, 1-옥틸-3-메틸이미다졸륨, 1-데실-3-메틸이미다졸륨, 1-도데실-3-메틸이미다졸륨 및 1-테트라데실-3-메틸이미다졸륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The cation of the above formula (1) is preferably at least one selected from the group consisting of 1,3-dimethylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 3-methylimidazolium, 1-decyl-3-methylimidazolium, and 1-tetradecyl- 3-methylimidazolium, and 3-methylimidazolium.

상기 [화학식 1]의 음이온은 유기 음이온 또는 무기 음이온일 수 있다. 상기 음이온은 Br-, Cl-, I-, BF4 -, PF6 -, ClO4 -, NO3 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, AsF6 -, SbF6 -, CH3COO-, CF3COO-, CH3SO3 -, C2H5SO3 -, CH3SO4 -, C2H5SO4 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)2N-, (CF3SO2)3C-, (CF3CF2SO2)2N-, C4F9SO3 -, C3F7COO- 및 (CF3SO2)(CF3CO)N-로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The anion of the above formula (1) may be an organic anion or an inorganic anion. The anion is Br -, Cl -, I - , BF 4 -, PF 6 -, ClO 4 -, NO 3 -, AlCl 4 -, Al 2 Cl 7 -, AsF 6 -, SbF 6 -, CH 3 COO - , CF 3 COO -, CH 3 SO 3 -, C 2 H 5 SO 3 -, CH 3 SO 4 -, C 2 H 5 SO 4 -, CF 3 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 2) 3 C -, (CF 3 CF 2 SO 2) 2 N -, C 4 F 9 SO 3 -, C 3 F 7 COO - , and (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N - And at least one selected from the group consisting of

상기 이온성 액체는 하기 [화학식 2]를 포함할 수 있다. 하기 [화학식 2]는 상기 [화학식 1]과 같이 포함되거나, 선택적으로 포함될 수 있다. The ionic liquid may include the following formula (2). The following formula (2) may be included or optionally included as in formula (1).

[화학식 2](2)

Figure 112013085497810-pat00002
Figure 112013085497810-pat00002

상기 [화학식 2]는 피리디늄계(pyridinium) 이온성 액체로, R3 및 R4 는 동일하거나 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 16의 탄화수소기를 나타낸고, 헤테로원자를 포함하는 것도 가능하다. 한편, X-는 이온성 액체의 음이온을 나타낸다.The above-mentioned formula (2) is a pyridinium ionic liquid, and R 3 and R 4 may be the same or different and each represent a hydrogen atom or a hydrocarbon atom having 1 to 16 carbon atoms. On the other hand, X - represents an anion of an ionic liquid.

상기 [화학식 2]의 양이온은 1-메틸피리디늄, 1-에틸피리디늄, 1-부틸피리디늄, 1-에틸-3-메틸피리디늄, 1-부틸-3-메틸피리디늄, 1-헥실-3-메틸피리디늄 및 1-부틸-3,4-디메틸피리디늄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The cations of the above-mentioned formula (2) include 1-methylpyridinium, 1-ethylpyridinium, 1-butylpyridinium, 1-ethyl- 3-methylpyridinium, 1-butyl-3,4-dimethylpyridinium, and the like.

상기 [화학식 2]의 음이온은 유기 음이온 또는 무기 음이온일 수 있다. 상기 음이온은 상기 [화학식 1]의 음이온과 동일 또는 유사할 수 있으므로 중복 설명은 생략하도록 한다(이상 1단계).The anion of formula (2) may be an organic anion or an inorganic anion. Since the anion may be the same as or similar to the anion of the above formula (1), the duplicate description is omitted (step 1 above).

금속 선재(110) 표면에 복합도금층(120)을 형성한 다음에는, 복합도금층(120) 표면에 제2 그래핀을 코팅 형성함으로써 그래핀 코팅층(130, 도 1 참조)을 형성한ㄷ. 이 때, 제2 그래핀을 코팅 형성하는 방법은 특정되지 않으며 공지의 방법들을 이용하는 것이 가능하다. After the composite plating layer 120 is formed on the surface of the metal wire rod 110, the graphene coating layer 130 (see FIG. 1) is formed by coating a second graphene on the surface of the composite plating layer 120. At this time, the method of coating the second graphene is not specified, and it is possible to use known methods.

예컨대 제2 그래핀을 코팅 형성하는 방법으로 CVD(화학기상증착법) 방식을 이용할 수 있으며, 여기에서 상기 CVD 방식은 고속화학기상증착(RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(ICP-CVD), 저압 화학기상증착(LPCVD), 상압화학기상증착(APCVD), 금속 유기화학기상증착(MOCVD), 화학기상증착(PECVD), 촉매 표면 위 전류 직접가열 화학기상상증착법(Current feeding CVD) 또는 롤투롤(Roll-to-Roll) 화학기상증착 방식(Kobayashi et al, Appl.Phys.Lett.102,023112, 2013)등이 있을 수 있다. 이러한 CVD 방식은 복합도금층(120)이 형성된 금속 선재(110)를 로(Furnace)에 넣고, 탄소 소스(메탄, 에탄 등)를 포함하는 반응가스를 공급하고 상압에서 열처리 함으로서 복합도금층(120) 표면에 제2 그래핀을 합성할 수 있다. 이 때, 복합도금층(120)에 존재하는 제1 그래핀은 제2 그래핀 합성을 위한 탄소 소스를 공급하는 기능을 할 수 있다.For example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method can be used as a method of forming a second graphene coating. Here, the CVD method can be classified into high temperature chemical vapor deposition (RTCVD), inductively coupled plasma chemical vapor deposition (LPCVD), Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD), Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), Chemical Vapor Deposition (PECVD), Catalyst Surface Direct Current Heated Chemical Vapor Deposition Roll-to-roll chemical vapor deposition (Kobayashi et al., Appl. Phys. Lett. 102, 023112, 2013). In this CVD method, a metal wire material 110 having a composite plating layer 120 formed therein is placed in a furnace, and a reaction gas containing a carbon source (methane, ethane, etc.) is supplied and heat-treated at normal pressure, The second graphene can be synthesized. At this time, the first graphene present in the composite plating layer 120 may function to supply a carbon source for synthesizing the second graphene.

상술한 CVD 방식 이외에도 상술한 마이크로파 조사 및 IPL 조사 중 적어도 1 이상의 열원을 통해 제2 그래핀을 합성할 수 있다. The second graphene can be synthesized through at least one heat source among the microwave irradiation and the IPL irradiation described above in addition to the CVD method described above.

예컨대, 복합도금층(120) 표면에 탄소 고체 소스를 포함하는 고분자층(131)을 코팅하고, 고분자층(131)을 마이크로파 조사 및 IPL 조사 중 적어도 1 이상의 열원을 통해 가열함으로써 제2 그래핀을 형성할 수 있다. 도 2의 우측에는 복합도금층(120)이 형성된 금속 선재(110)를 롤투롤 방식으로 이동시켜 반응 용기(30)에 디핑(dipping)시킴으로써 표면에 고분자층(131)을 형성되는 모습을 도시하고 있다. 물론 고분자층(131)의 형성은 디핑 이외에도 스핀코팅, 스프레이 코팅과 같은 통상의 코팅 방법을 이용하여 형성될 수도 있다. For example, a polymer layer 131 including a carbon solid source is coated on the surface of the composite plating layer 120, and a second graphene is formed by heating the polymer layer 131 through at least one heat source during microwave irradiation and IPL irradiation can do. 2 shows a state in which a polymer layer 131 is formed on a surface by moving a metal wire 110 having a composite plating layer 120 formed thereon by a roll-to-roll method and dipping the reaction product in a reaction vessel 30 . Of course, the polymer layer 131 may be formed by a conventional coating method such as spin coating or spray coating in addition to dipping.

여기에서 고분자층(131)은 그래핀 합성을 위한 시드층 역할을 수행하는 것으로, 고분자층(131)에 포함되는 탄소 고체 소스는 높은 온도를 받으면 고분자의 화학구조 중 일부가 분해되어 화학결합이 재배열되고 C-C 결합의 고리화가 진행되어 그래핀을 합성하는 역할을 한다. 상기 탄소 고체 소스는 메탄, 에탄 등이 있으며, 고분자층(131)의 종류로는 폴리메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리이미드(PI), 또는 부틸트리에톡시실란, 트리클로로옥틸실란, 트리클로로옥타테실실란, 트리메톡시페닐실란과 같은 자기조립단분자막(SAM)일 수 있다. Here, the polymer layer 131 serves as a seed layer for graphene synthesis. When the carbon solid source contained in the polymer layer 131 receives a high temperature, a part of the chemical structure of the polymer is decomposed, And the cyclization of the CC bond proceeds to synthesize graphene. Examples of the polymer layer 131 include polymethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyimide (PI), or the like. (SAM) such as butyltriethoxysilane, trichlorooctylsilane, trichlorooctatetylsilane, trimethoxyphenylsilane, and the like.

고분자층(131)의 형성후에는 제1 그래핀을 합성하는 것과 마찬가지의 방법으로 마이크로파 조사 및/또는 IPL 조사를 통하여 제2 그래핀을 합성할 수 있으며, 이에 대해서는 상술하였으므로 중복 설명을 생략하도록 한다(이상 2단계). After the formation of the polymer layer 131, the second graphene can be synthesized by microwave irradiation and / or IPL irradiation in the same manner as the synthesis of the first graphene. (Step 2 above).

상기와 같이 금속 선재(110)의 표면에 복합도금층(120) 및 제2 그래핀을 적층한 후에는 상기 제2 그래핀을 감싸도록 절연 외피층을 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 절연 외피층은 복합도금층(120) 및 제2 그래핀을 보호함으로써 동축 케이블의 기능을 유지시킨다(이상 3단계).After the composite plating layer 120 and the second graphene are laminated on the surface of the metal wire 110 as described above, a step of forming an insulating sheath layer to surround the second graphene may be further included. The insulating sheath layer protects the composite plating layer 120 and the second graphene to maintain the function of the coaxial cable (step 3 above).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 동축 케이블의 코어에 해당하는 금속 선재에 금속 및 그래핀이 혼합된 형태의 복합도금층을 형성하고, 상기 복합도금층 상부에 그래핀층을 형성함으로써 동축 케이블에 금속 및 그래핀 형성에 따른 기능성을 부여하여 전기적, 열적, 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the embodiments of the present invention, a composite plating layer in which metal and graphene are mixed in a metal wire corresponding to a core of a coaxial cable is formed, and a graphene layer is formed on the composite plating layer. And functionality due to graphene formation can be imparted to improve electrical, thermal, and mechanical properties.

또한, 그래핀 코팅층 형성에 있어 마이크로파 조사 및 IPL 조사와 같은 저온 공정과 다양한 종류의 CVD 방식을 이용할 수 있다.In forming the graphene coating layer, a low-temperature process such as microwave irradiation and IPL irradiation and various kinds of CVD processes can be used.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100: 동축 케이블 110: 금속 선재
120: 복합도금층 121: 금속
122: 제1 그래핀 130: 그래핀 코팅층
140: 절연 외피100: coaxial cable 110: metal wire rod
120: composite plating layer 121: metal
122: first graphene 130: graphene coating layer
140: insulation sheath

Claims (8)

코어에 위치하는 금속 선재;
상기 금속 선재와 상이한 이종 금속과, 제1 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 것으로, 상기 금속 선재 표면에 도금 형성되는 복합도금층; 및
상기 복합도금층 표면에 제2 그래핀이 코팅 형성되는 그래핀 코팅층을 포함하는 동축 케이블.Metal wires located in the core;
A composite plating layer formed on the surface of the metal wire and formed by mixing a dissimilar metal different from the metal wire and a first graphene; And
And a graphene coating layer on which a second graphene coating is formed on a surface of the composite plating layer. 청구항 1에 있어서,
상기 금속 선재는 구리 선재이고, 상기 이종 금속은 알루미늄, 니켈, 금, 은, 팔라듐, 크롬 중에서 선택되는 동축 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the metal wire is a copper wire and the dissimilar metal is selected from aluminum, nickel, gold, silver, palladium, and chromium. 금속 선재를 상기 금속 선재와 상이한 이종 금속과, 그래파이트 나노플레이크, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드 또는 그래핀 나노플레이트렛이 분산된 전해액을 통과시켜 전해도금(electro plating)을 실시함으로써, 상기 금속 선재 표면에 상기 금속과 제1 그래핀이 혼합된 형태를 갖는 복합도금층을 형성하는 1단계; 및
상기 복합도금층 표면에 제2 그래핀을 코팅 형성하는 2단계를 포함하는 동축 케이블 제조방법.The metal wire is subjected to electroplating through an electrolytic solution in which a dissimilar metal different from the metal wire and the graphite nano-flake, graphen oxide, reduced graphene oxide or graphene nanoflourette is dispersed, A first step of forming a composite plating layer having a mixed form of the metal and the first graphene on the surface of the wire rod; And
And coating the surface of the composite plating layer with a second graphene. 청구항 3에 있어서,
상기 1단계는 상기 전해액에 이종 금속 및 그래파이트 나노플레이크가 분산된 경우에는 상기 전해 도금 후에 상기 그래파이트 나노플레이크를 열처리함으로써 제1 그래핀을 형성하고,
상기 열처리 방법은 마이크로파 조사 및/또는 IPL(Intensed Pulse Light) 조사인 동축 케이블 제조방법.The method of claim 3,
In the step 1, when the dissimilar metal and the graphite nano-flakes are dispersed in the electrolyte, the graphite nano-flakes are thermally treated after the electrolytic plating to form the first graphene,
Wherein the heat treatment method is microwave irradiation and / or IPL (Intensity Pulse Light) irradiation. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 전해액에는 이온성 액체가 더 첨가되고,
상기 이온성 액체는 하기 [화학식 1] 및/또는 하기 [화학식 2]를 포함하는 동축 케이블 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112013085497810-pat00003

(여기에서, R1 및 R2 는 동일하거나 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 16의 탄화수소기를 나타냄. 또한, 헤테로원자를 포함할 수도 있음. 한편, X-는 이온성 액체의 음이온을 나타냄.)
[화학식 2]
Figure 112013085497810-pat00004

(여기에서, R3 및 R4 는 동일하거나 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 16의 탄화수소기를 나타냄. 또한, 헤테로원자를 포함할 수도 있음. 한편, X-는 이온성 액체의 음이온을 나타냄.)The method according to claim 3 or 4,
An ionic liquid is further added to the electrolytic solution,
Wherein the ionic liquid comprises the following formula (1) and / or (2).
[Chemical Formula 1]
Figure 112013085497810-pat00003

(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and represent hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms and may contain a heteroatom, and X - represents an anion of an ionic liquid. )
(2)
Figure 112013085497810-pat00004

(Wherein R 3 and R 4 are the same or different and represent hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms and may contain a heteroatom, and X - represents an anion of an ionic liquid. ) 청구항 5에 있어서,
상기 2단계는 상기 복합도금층 표면에 탄소 고체 소스를 포함하는 고분자층을 코팅하는 2-1단계; 및
상기 고분자층을 마이크로파 조사 및 IPL(Intensed Pulse Light) 조사 중 적어도 1 이상의 열원을 통해 가열함으로써 제2 그래핀을 형성하는 2-2단계를 포함하는 동축 케이블 제조방법.The method of claim 5,
The second step includes a step 2-1 of coating a polymer layer containing a carbon solid source on the surface of the composite coating layer; And
And (2-2) forming a second graphene by heating the polymer layer through at least one heat source among microwave irradiation and IPL (Intensity Pulse Light) irradiation. 청구항 5에 있어서,
상기 2단계는 CVD(화학기상증착법) 방식에 의해 이루어지고, 상기 CVD 방식은 고속 화학기상증착(RTCVD), 저압 화학기상증착(LPCVD), 상압 화학기상증착(APCVD),촉매 표면 위 전류 직접가열 화학기상상증착법(Current feeding CVD), 등 롤투롤(Roll-to-Roll) 화학기상증착 방식을 포함하는 동축 케이블 제조방법.The method of claim 5,
The second step is performed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The CVD method is performed by RTCVD, LPCVD, atmospheric pressure chemical vapor deposition (CVD), direct current heating A current feeding CVD, and a roll-to-roll chemical vapor deposition method. 청구항 5에 있어서,
상기 제2 그래핀을 감싸는 절연 외피층을 형성하는 3단계를 더 포함하는 동축 케이블 제조방법.The method of claim 5,
And forming an insulating sheath layer surrounding the second graphene.
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