KR101666265B1 - 탄소나노튜브의 분산 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 회전 가능하고 탄소나노튜브의 수용 공간이 내부에 형성된 상부 디스크; 상기 상부 디스크의 하부에 배치되고 회전 가능한 하부 디스크로서, 상기 상부 디스크의 저부 표면과 상기 하부 디스크의 상부 표면 사이에 탄소나노튜브의 분쇄 공간을 형성하는, 하부 디스크; 상기 상부 디스크로부터 연장되며 상기 탄소나노튜브의 수용 공간과 연결된 중공부가 형성된 샤프트;를 구비하고, 상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크의 회전에 의해, 상기 탄소나노튜브의 분쇄 공간에서 탄소나노튜브의 분쇄가 수행되고, 상기 상부 디스크 및 상기 하부 디스크의 반경 방향으로 분쇄된 탄소나노튜브가 배출됨으로써, 상기 탄소나노튜브의 응집체의 분산이 이루어지는, 탄소나노튜브의 분산 장치가 제공된다.

Description

탄소나노튜브의 분산 장치{Apparatus for Dispersing Carbon nanotubes}
본 발명은 탄소나노튜브의 분산 장치에 관한 것으로서, 맷돌의 원리를 이용한 탄소나노튜브의 분산 장치에 관한 것이다.
일반적으로 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nanotube)란 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브 형태를 이루고 있는 물질로서 튜브의 직경은 1 내지 100nm 범위이고 길이는 수백 미크론에 달하며 이방성이 매우 크다고 알려져 있다. 이와 같은 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 등으로 구분할 수 있으며, 이들은 외벽에 존재하는 π 전자들의 중첩에 의해 금속에 준하는 높은 전기 전도성을 갖는다.
탄소나노튜브의 우수한 기계적 물성 및 전기 전도성을 이용하여 다기능 나노 복합소재가 개발되고 있다. 예를 들어 비전도성 물질에 탄소나노튜브를 첨가하여 전도성이 부여된 복합소재, 또는 고분자 수지의 보강재로서 탄소나노튜브가 첨가된 복합소재 등이 알려져 있다. 그러나 탄소나노튜브는 합성과정에서 반데르 발스 힘(van der Waals)에 의해 응집된 상태로 얻어지는데, 이렇게 응집된 탄소나노튜브는 물이나 유기 용매에 녹지 않기 때문에 이들을 기재에 균일하게 분산시키기 어렵다는 문제가 있다. 기재 내에서 응집된 상태로 존재하는 탄소나노튜브는 복합재 내에서 충분한 전도성이나 보강성을 나타낼 수 없게 된다. 따라서 탄소나노튜브를 하나하나의 개체로 분산시키는 작업은 우수한 물성을 갖는 복합재의 개발에서 중요한 과정이라고 할 수 있다.
탄소나노튜브는 예를 들어 아크 방전법, 레이저 증발법, 화학 기상 성장법을 통하여 제조될 수 있다. 상기 열거된 제조 방법중 화학 기상 성장법에서는 통상적으로 고온의 유동층 반응기 안에서 금속 촉매 입자와 탄화수소 계열의 원료 기체를 분산 및 반응됨으로써 탄소나노튜브가 생성된다. 즉, 금속 촉매는 원료 기체에 의해 유동층 반응기 안에서 부유(浮游)하면서 원료 기체와 반응하여 탄소나노튜브를 성장시킨다.
탄소나노튜브의 합성 과정에서는 개개의 탄소나노튜브 입자간에 응집 현상이 발생하며, 물리적 응집은 마이크로 수준에서 나노 튜브의 입자들이 서로 얽혀 있는 것이고, 화학적 응집은 나노미터 수준에서 분자간 반데르 바알스(van der Waals) 힘과 같은 표면 인력에 의해 응집되는 것이다. 이와 같은 탄소나노튜브의 응집 현상은 기계적 강도 및 전도 특성을 향상시킬 수 있는 3 차원적 네트워크 구조 형성을 방해하기 때문에 탄소나노튜브 분산 기술은 매우 중요하다.
탄소나노튜브의 분산 기술에는 초음파 처리에 의한 분산, 볼 밀링에 의한 분산, 연마 및 마찰에 의한 분산, 용매와 분산체를 이용한 분산, 강산에서의 분산, 고분자를 이용한 분산 등이 포함된다.
초음파 처리에 의한 분산은 용매에 탄소나노튜브를 넣고 초음파 처리하는 것으로서, 초음파 처리에 의한 분산에서는 액상의 분산매 내에서만 처리가 가능하고, 건식 분산이 불가능하다. 또한 초음파 처리에 의한 분산에서는 탄소나노튜브에 손상이 발생되는 문제점이 있다. 볼밀링에 의한 분산에서도 탄소나노튜브에 손상이 발생될 수 있으며, 특히 다수의 볼들의 충돌에 의해 탄소나노튜브가 분쇄되므로, 분산 시간이 수 시간에서 수일이 걸리는 단점이 있다. 용매와 분산체를 이용한 분산, 강산에서의 분산, 고분자를 이용한 분산에서는 건식 분산이 불가능하다는 단점이 있다.
공개 특허 제 2011-0059759 에는 프탈로시아닌 분산제와 탄소나노튜브를 혼합하여 초음파 처리하는 분산 방법이 개시되어 있으나, 위에서 설명된 바와 같이 이와 같은 방법은 건식 분산에 이용될 수 없다. 또한 공개 특허 제 2013-0111313 에는 탄소나노튜브 분산체를 이용한 분산 방법이 개시되어 있으나, 이러한 방법도 시간이 오래 걸리고 고분자 분산제등이 더 필요하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브의 분산 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 건식 및 습식 분산이 모두 가능한 탄소나노튜브의 분산 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄소나노튜브의 초기 입도에 따라 분쇄 정도를 제어할 수 있는 탄소나노튜브의 분산 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
회전 가능하고 탄소나노튜브의 수용 공간이 내부에 형성된 상부 디스크;
상기 상부 디스크의 하부에 배치되고 회전 가능한 하부 디스크로서, 상기 상부 디스크의 저부 표면과 상기 하부 디스크의 상부 표면 사이에 탄소나노튜브의 분쇄 공간을 형성하는, 하부 디스크;
상기 상부 디스크로부터 연장되며 상기 탄소나노튜브의 수용 공간과 연결된 중공부가 형성된 샤프트;를 구비하고,
상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크의 회전에 의해, 상기 탄소나노튜브의 분쇄 공간에서 탄소나노튜브의 분쇄가 수행되고, 상기 상부 디스크 및 상기 하부 디스크의 반경 방향으로 분쇄된 탄소나노튜브가 배출됨으로써, 상기 탄소나노튜브의 응집체의 분산이 이루어지는, 탄소나노튜브의 분산 장치가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 상부 디스크 및 상기 하부 디스크의 반경 방향으로 배출된 탄소나노튜브의 비산을 방지하기 위하여, 상기 하부 디스크의 외주를 감싸도록 상부 디스크의 외주 가장자리가 아래로 돌출됨으로써 형성된 돌출부가 더 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 상부 디스크를 회전 구동시키기 위하여 상기 샤프트에 타이밍 기어가 설치되고, 상기 타이밍 기어는 타이밍 벨트를 통해 제 1 구동부로부터 회전 구동력을 전달받는다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 하부 디스크를 회전 구동시키는 제 2 구동부가 더 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 샤프트의 중공부에 연결된 유입 파이프 및 상기 유입 파이프를 통해 유동하는 유체를 가압시킬 수 있는 펌프를 더 구비함으로써, 상기 유입 파이프를 통해 상기 탄소나노튜브의 수용 공간에 탄소나노튜브 또는 가압된 유체를 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이의 간격을 좁힐 수 있도록 상기 상부 디스크의 상부 표면에 제거 가능하게 설치되는 상이한 중량의 중량체들을 더 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이의 간격을 이격시킬 수 있도록 상기 상부 디스크의 저부 표면 일부에 공기 제트를 분사하는 공압 노즐 조립체를 더 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 공압 노즐 조립체는 고리형의 본체와, 상기 본체의 상부 표면에 동일한 각도 간격으로 배치된 복수의 노즐들을 구비하고, 상기 본체내에 형성된 원형의 유로와 상기 복수의 노즐들이 병렬로 연결된다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치는 맷돌의 원리를 이용하여 탄소나노튜브의 응집체를 짧은 시간내에 분산시킬 수 있다는 장점이 있다. 특히 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치는 습식 분산 및 건식 분산 모두에서 이용될 수 있으며, 탄소나노튜브의 초기 입도에 따라 상부 디스크와 하부 디스크 사이의 간격을 조절할 수 있다는 장점을 가진다.
도 1 및 도 2 는 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 일 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 일 실시예에 대한 개략적인 구성도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 공압 노즐 조립체의 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예들을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 에 및 도 2 에는 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 일 실시예에 대한 개략적인 구성을 나타내는 설명도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치는, 회전 가능하고 탄소나노튜브의 수용 공간(11b)이 형성된 상부 디스크(11)와, 상기 상부 디스크(12)의 하부에 배치되고, 회전 가능하며 상기 상부 디스크(11)와의 사이에 탄소나노튜브의 분쇄 공간을 형성하는 하부 디스크(12)와, 상기 상부 디스크(11)로부터 연장되며 상기 탄소나노튜브 수용 공간(11b)과 연결된 중공부(13a)가 형성된 샤프트(13)를 구비한다. 탄소나노튜브는 상기 샤프트(12)의 중공부(13a)를 통해 상기 상부 디스크(11)의 탄소나노튜브 수용 공간(11b)으로 유입되고, 상부 디스크(11)의 회전 시에, 또는 하부 디스크(12)의 회전 시에, 또는 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)의 동시 회전시에 상부 디스크(11)의 저부 표면과 하부 디스크(12)의 상부 표면 사이의 분쇄 공간에서 분쇄됨으로써 분산이 이루어지고, 상하부 디스크(11,12)들의 반경 방향으로 배출된다.
즉, 도 2 에 예시적으로 도시된 바와 같이, 용기(15)에 담긴 탄소나노튜브(CNT1)를 수용 공간(11b)에 주입하고 상하부 디스크(11,12)를 회전시킴으로써, 탄소나노튜브의 응집체는 상하부 디스크(11,12) 사이의 마찰에 의해 분쇄되며, 원심력에 의해 반경 방향으로 유동하여, 분산된 탄소나노튜브(CNT2)로서 배출된다. 이와 같은 탄소나노튜브의 응집체의 분쇄 및 분산은 맷돌의 원리를 이용한 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 상부 디스크(11)는 화살표 A 로 표시된 방향으로 회전함으로써 상부 디스크(11)와 저부 표면과 하부 디스크(12)의 상부 표면 사이에 존재하는 탄소나노튜브의 응집체를 분쇄시킬 수 있다. 선택적으로, 화살표 A 의 방향과 반대인 화살표 B 로 표시된 방향으로 하부 디스크(12)가 회전함으로써 탄소나노튜브의 응집체를 분쇄시킬 수 있다. 하나의 예로서, 상부 디스크(11)는 회전하는 반면에 하부 디스크(12)는 정지 상태로 유지될 수 있다. 다른 예에서, 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)가 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)는 다양한 방식으로 회전 구동될 수 있으며, 예를 들어 벨트, 기어 등의 전동 수단을 통하여 회전 구동력을 상부 디스크(11) 또는 하부 디스크(12)에 전달할 수 있다. 상하부 디스크(11,12)의 구체적인 구동에 관해서는 이후에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 상부 디스크(11)에는 반경 방향으로 배출되는 탄소나노튜브의 비산을 방지하기 위한 돌출부(11a)가 형성되는 것이 바람직스럽다. 상기 돌출부(11a)는 하부 디스크(11)의 외주를 감싸도록 상부 디스크(11)의 외주 가장자리가 아래로 돌출되는 방식으로 형성될 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 탄소나노튜브(CNT2)의 비산을 방지하기 다른 수단이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 상하부 디스크(11,12)의 외주면으로부터 간격을 두고 외주면을 둘러싸도록 가림판을 설치할 수 있다. 탄소나노튜브(CNT2)의 비산을 방지하고 탄소나노튜브의 유동을 일정한 방향으로 유도하기 위한 수단은 당업자가 용이하게 구현할 수 있다.
상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)는 다양한 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 금속, 세라믹 또는 고강성 플라스틱으로 제작될 수 있다.
도 3 에 도시된 것은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치의 개략적인 구성도이다.
도면을 참조하면, 상부 디스크(11)로부터 연장된 샤프트(13)에 타이밍 기어(43)가 설치되어 있다. 상기 타이밍 기어(43)는 타이밍 벨트(TB)를 통해 구동측 타이밍 기어(44)와 연결되며, 베벨 기어(45,46)를 통해 제 1 구동부(41)와 연결된다. 제 1 구동부(41)는 예를 들어 감속기와 전기 모터를 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 상부 디스크(11)를 회전 가능하게 유지하는 베어링이 구비될 수 있다. 예를 들어, 상부 디스크(11)로부터 연장된 샤프트(13)의 외주면에 하나 이상의 베어링(미도시)을 설치함으로써 상부 디스크(11)가 회전할 때 상부 디스크(11)를 안정되게 유지할 수 있다.
하부 디스크(12)는 지지부(31)상에 설치된 베어링(32)에 회전 가능하게 설치된다. 하부 디스크(12)를 회전 구동하기 위하여 제 2 구동부(42)가 구비된다. 제 2 구동부(42)도 감속기와 전기 모터를 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)를 구동하기 위한 다양한 수단이 강구될 수 있다는 점을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 타이밍 기어(43) 대신에 일반적인 스퍼어 기어(미도시)를 샤프트(13) 또는 상부 디스크(11)의 외주면에 설치하고, 기어 트레인(미도시)을 통해 상부 디스크(11)를 회전 구동할 수 있다. 또한 하부 디스크(12)의 회전축에 타이밍 기어(미도시)를 설치하고, 타이밍 벨트(미도시)를 통해 하부 디스크(12)를 회전 구동할 수도 있다.
상부 디스크(11)와 하부 디스크(12) 사이의 간격을 제어하기 위하여 다양한 수단이 구비될 수 있다. 하나의 예로서, 상부 디스크(11)를 하부 디스크(12)에 더욱 밀착시킬 수 있도록, 상부 디스크(11)의 상부 표면에 중량체(W)가 배치될 수 있다. 중량체(W)는 도시되지 않은 고정 수단을 통해 상부 디스크(11)에 고정되며, 필요에 따라서 제거될 수 있도록 구성하는 것이 바람직스럽다.
또한 중량체(W)는 필요에 따라서 가벼운 중량으로 상부 디스크(11)를 가압하거나 또는 무거운 중량으로 상부 디스크(11)를 가압할 수 있도록, 중량이 상이한 다수의 중량체로서 구비될 수 있다. 중량체(W)는 중력에 의해 상부 디스크(11)를 하부 디스크(12) 상으로 압박하며, 이때 편심 하중이 발생하지 않도록 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)의 회전 중심축에 대하여 대칭성을 유지하도록 중량체(W)를 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 중량체(W)는 고리형으로 형성되거나, 또는 동일한 중량의 중량체가 동일한 각도 간격으로 상부 디스크(11) 상에 고정될 수 있다.
한편, 상부 디스크(11)를 하부 디스크(12)로부터 이격시키기 위하여 공압 노즐 조립체(33)가 구비될 수 있다. 공압 노즐 조립체(33)는 상방향으로 공기 제트를 분사하여 상부 디스크(11)를 하부 디스크(12)로부터 이격시킨다. 공압 노즐 조립체(33)로부터 분사된 공기 제트는 상부 디스크(11)의 저면 일부에 분사됨으로써 상부 디스크(11)를 부양할 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 상부 디스크(11)의 돌출부(11a)의 저면에 공기 제트를 분사함으로써 상부 디스크(11)가 하부 디스크(12)로부터 이격될 수 있다.
도 4 를 참조하면, 공압 노즐 조립체의 개략적인 구성이 도시되어 있다.
공압 노즐 조립체(33)는 고리형으로 형성된 본체(33b)와, 상기 고리형 본체(33b)의 상부 표면에 동일한 각도 간격으로 배치된 다수의 노즐(33a)들과, 상기 고리형 본체(33b)의 내부에 형성된 원형의 공기 유로(40)를 구비하며, 상기 원형의 공기 유로(40)는 복수의 노즐(33a)들에 병렬로 연결된다. 따라서 공기 펌프(미도시)에 의해 가압된 공기가 원형의 공기 유로(40)에 인가되면, 노즐(33a)들 각각으로부터 실질적으로 동일한 압력의 공기 제트가 상방향으로 분사될 수 있으며, 그에 의해 상부 디스크(11)는 편향되지 않으면서 하부 디스크(12)로부터 부양될 수 있다.
다시 도 3 을 참조하면, 탄소나노튜브의 응집체는 유입 파이프(21)를 통해 샤프트(13)의 중공부(13a)로 유입된다. 상부 디스크(11)의 탄소나노튜브 수용 공간(11b)의 압력을 높게 유지할 수 있도록 펌프(22)를 이용할 수 있다. 유입 파이프(21)의 외부 표면과 샤프트(13)의 중공부(13a)의 내표면 사이에 회전 마찰에 내구성이 있는 실리콘 등의 밀봉체(미도시)를 배치함으로써, 펌프(22)를 이용하여 탄소나노튜브 응집체 또는 공기와 같은 유체를 가압 상태로 중공부(13a)로 공급하는 동안, 누설의 발생을 억제할 수 있다.
위에 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 장치에서는 탄소나노튜브의 응집체를 건식으로 분산시키거나 또는 습식으로 분산시킬 수 있다. 예를 들어 탄소나노튜브의 응집체를 건식으로 분산시킬 때는 상부 디스크(11)의 내부에 형성된 수용 공간(11b)의 압력을 높이는 것이 바람직스러우며, 이를 위해서 펌프(22)를 이용하여 유입 파이프(21)를 통해 고압 공기를 수용 공간(11b)으로 주입할 수 있다. 수용 공간(11b)의 압력이 높아짐에 따라서 상하부 디스크(11,12) 사이로 탄소나노튜브(CNT1)가 원활하게 진입할 수 있다.
한편, 탄소나노튜브의 응집체를 습식으로 분산시키려면 물 또는 비가연성의 용매 및 각종 액상 고분자에 탄소나노튜브의 응집체를 첨가하여 만들어진 액상 혼합물을 수용 공간(11b)으로 공급하여 분쇄 및 분산을 수행할 수 있다. 이때 펌프(22) 및 유입 파이프(21)를 이용하여 연속적으로 액상 혼합물을 공급하는 것도 가능하며, 또한 액상 혼합물의 압력을 높이는 것도 가능하다. 다른 예에서, 배취(batch) 방식으로 분산이 수행될 수 있는데, 이는 일정량의 탄소나노튜브(CNT)를 수용 공간(11b)에 주입하고 샤프트(13)의 상단부 개구를 폐쇄시킨 상태로 분쇄 및 분산을 수행하는 것이다. 액상 혼합물은 자체의 높이에 의한 압력과 상하부 디스크(11,12)의 원심력에 의해 상하부 디스크(11,12) 사이에 진입하여 분쇄 및 분산이 수행될 수 있다.
상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)의 분산은 상호 밀착된 상태에서 수행되지만, 필요에 따라서 상하부 디스크(11,12) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 탄소나노튜브 응집체의 초기 입도에 크기에 따라서 상하부 디스크(11,12) 사이의 간격을 넓히거나 또는 좁힐 필요가 있다. 상하부 디스크(11,12) 사이의 간격을 좁힐 필요가 있다면 도 3 에 도시된 바와 같이 중량체(W)의 중량을 이용하여 디스크의 밀착성을 높일 수 있다. 상부 디스크(11)의 수용 공간(11b)의 압력이 증가하면 상하부 디스크(11,12) 사이로 진입하는 탄소나노튜브의 응집체의 양도 증가할 것이며, 그에 따라서 상하부 디스크(11,12) 사이의 간격이 응집체의 분쇄를 저해할 정도로 넓어질 수 있다. 따라서 중량체(W)의 중량을 증가시킴으로써 수용 공간(11b)의 압력이 높은 상태에서도 상하부 디스크(11,12) 사이의 간격을 적절하게 유지할 수 있다. 중량체(W)의 중량은 적절하게 선택될 수 있다.
반대로 상하부 디스크(11,12)사이의 간격을 넓힐 필요가 있을 경우에는 도 3 및 도 4 를 참조하여 설명된 공압 노즐 조립체(33)를 이용할 수 있다. 공압 노즐 조립체(33)로부터 분사되는 공기 제트의 압력을 조절함으로써, 상부 디스크(11)가 하부 디스크(12)로부터 이격되는 간격을 조절할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분사 장치의 작용을 개략적으로 설명하기로 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 상부 디스크(11)에 형성된 탄소나노튜브의 수용 공간(11b)으로 탄소나노튜브의 응집체를 공급하기 위하여, 유입 파이프(21)를 통하여 탄소나노튜브(CNT1)를 공급하거나, 또는 유입 파이프(21)를 이용하지 않고 도 2 에 도시된 용기(15)에 담긴 탄소나노튜브를 수용 공간(11b)에 주입한 후에 샤프트(13)의 개방된 상단부를 폐쇄시킬 수 있다. 다음에 상부 디스크(11)만을 화살표 방향(A)으로 회전시키거나, 또는 하부 디스크(12)만을 화살표 방향(B)으로 회전시키거나, 또는 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12)를 서로 반대인 화살표 방향(A, B)으로 동시에 회전시킴으로써, 상부 디스크(11)의 저부 표면과 하부 디스크(12) 상부 표면 사이의 분쇄 공간에서 탄소나노튜브의 분쇄가 수행되고, 결과적으로 응집체의 분산이 이루어진다. 분산된 탄소나노튜브는 원심력에 의하여 상하부 디스크(11,12)의 반경 방향으로 배출되며, 돌출부(11a)에 의해 비산되지 않고 아래 방향으로 흘러내릴 수 있다.
한편, 필요에 따라서 상부 디스크(11) 및 하부 디스크(12) 사이의 간격을 조절하기 위하여 중량체(W) 또는 공압 노즐 조립체(33)를 이용할 수 있다. 또한 수용 공간(11b)의 압력을 높이기 위하여 펌프(22) 및 유입 파이프(21)를 이용하여 가압 유체를 수용 공간(11b)으로 공급할 수 있다.
11. 상부 디스크 12. 하부 디스크
13. 샤프트 21. 유입 파이프
33. 공압 노즐 조립체 43. 타이밍 기어
W. 중량체 TB. 타이밍 벨트
41. 제 1 구동부 42. 제 2 구동부

Claims (9)

  1. 회전 가능하고 탄소나노튜브의 수용 공간이 내부에 형성된 상부 디스크;
    상기 상부 디스크의 하부에 배치되고 회전 가능한 하부 디스크로서, 상기 상부 디스크의 저부 표면과 상기 하부 디스크의 상부 표면 사이에 탄소나노튜브의 분쇄 공간을 형성하는, 하부 디스크;
    상기 상부 디스크로부터 연장되며 상기 탄소나노튜브의 수용 공간과 연결된 중공부가 형성된 샤프트;를 구비하고,
    상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크의 회전에 의해, 상기 탄소나노튜브의 분쇄 공간에서 상부 및 하부 디스크 사이의 마찰에 의한 맷돌 원리로 탄소나노튜브의 분쇄가 수행되고, 상기 상부 디스크 및 상기 하부 디스크의 반경 방향으로 분쇄된 탄소나노튜브가 배출됨으로써, 상기 탄소나노튜브의 응집체의 분산이 이루어지고,
    상기 상부 디스크 및 상기 하부 디스크의 반경 방향으로 배출된 탄소나노튜브의 비산을 방지하기 위하여, 상기 하부 디스크의 외주를 감싸도록 상부 디스크의 외주 가장자리가 아래로 돌출됨으로써 형성된 돌출부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 디스크를 회전 구동시키기 위하여 상기 샤프트에 타이밍 기어가 설치되고, 상기 타이밍 기어는 타이밍 벨트를 통해 제 1 구동부로부터 회전 구동력을 전달받는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부 디스크를 회전 구동시키는 제 2 구동부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트의 중공부에 연결된 유입 파이프 및 상기 유입 파이프를 통해 유동하는 유체를 가압시킬 수 있는 펌프를 더 구비함으로써, 상기 유입 파이프를 통해 상기 탄소나노튜브의 수용 공간에 탄소나노튜브 또는 가압된 유체를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이의 간격을 좁힐 수 있도록 상기 상부 디스크의 상부 표면에 제거 가능하게 설치되는 상이한 중량의 중량체들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 디스크와 상기 하부 디스크 사이의 간격을 이격시킬 수 있도록 상기 상부 디스크의 저부 표면 일부에 공기 제트를 분사하는 공압 노즐 조립체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공압 노즐 조립체는 고리형의 본체와, 상기 본체의 상부 표면에 동일한 각도 간격으로 배치된 복수의 노즐들을 구비하고, 상기 본체내에 형성된 원형의 유로와 상기 복수의 노즐들이 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브의 분산 장치.
  9. 제1항 및 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항의 장치를 이용하여 탄소나노튜브 응집체를 분산시키는 방법.
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