KR101745056B1 - Graphene-powder composite and method of manufacturing the same - Google Patents
Graphene-powder composite and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101745056B1 KR101745056B1 KR1020140082432A KR20140082432A KR101745056B1 KR 101745056 B1 KR101745056 B1 KR 101745056B1 KR 1020140082432 A KR1020140082432 A KR 1020140082432A KR 20140082432 A KR20140082432 A KR 20140082432A KR 101745056 B1 KR101745056 B1 KR 101745056B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- powder
- graphene
- composite
- stirring
- present
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
Abstract
본 발명에 따라서, 용기 내에 분말과 그래핀 덩어리를 투입하는 단계와; 상기 투입된 분말과 그래핀 덩어리를 물리적 매체에 의해 소정의 속도로 교반하여 상기 그래핀 덩어리에 에너지를 인가하여, 상기 그래핀 덩어리로부터 수 개 층으로 이루어지는 그래핀을 분리하고, 분리된 그래핀이 상기 분말 표면 전체를 감싸고 있는 그래핀-분말 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀-분말 복합체 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a method for producing a graphene powder, comprising the steps of: Stirring the charged powder and the graphene agglomerate at a predetermined speed by a physical medium to apply energy to the graphene agglomerate to separate graphene consisting of several layers from the graphene agglomerate, Powder composite, comprising the steps of: preparing a graphene-powder composite which surrounds the entire powder surface.
Description
본 발명은 그래핀으로 래핑(wrapping)된 분말 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 적은 수의 층으로 이루어진 그래핀으로 분말의 표면이 래핑되어 있는 분말 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to grains wrapped with graphene and a method for producing the same, and more particularly, to a powder having a surface of a powder wrapped with a small number of layers of graphene and a method for producing the same.
분말공법을 이용한 다공질 입자 또는 나노파이버와 금속기지를 혼합 및 합성하여 형성한 복합재에 관한 연구가 이루어지고 있다. 이는 단일 금속 재료가 가진 한계를 극복하고자 다공질 입자 또는 나노파이버를 균일 분산하여 재료의 물성을 향상시키고자 함이다.
Studies have been made on composites formed by mixing and synthesizing porous particles or nanofibers with a metal matrix using a powder method. This is to improve the physical properties of the material by uniformly dispersing the porous particles or nanofibers in order to overcome the limitation of the single metal material.
한편, 그라파이트의 한 층(layer)인 그래핀은 그 우수한 특성(탄성계수 : 1 TPa, 파괴 강도 : 125 GPa, 열전도도 : 5,000 Wm-1K-1, 전기전도도 : >200,000 cm2V-1s-1)으로 인해, 재료의 모든 분야에서 연구의 핵심 화두로 떠오르고 있다. 이러한 우수한 특성은 통상 그래핀이라고 불리어 질 수 있을 정도의 10 층 미만의 상태에서 보일 수 있으며, 분리법과 관련하여 다양한 방법이 시도되고 있다.On the other hand, graphene, which is a layer of graphite, has excellent properties (elastic modulus: 1 TPa, breaking strength: 125 GPa, thermal conductivity: 5,000 Wm -1 K -1 , electric conductivity:> 200,000 cm 2 V -1 s -1 ), it is emerging as a key issue in research in all fields of materials. These excellent properties can be seen in a state of less than ten layers, usually called graphene, and various methods have been tried in connection with the separation method.
시도되고 있는 방법 중 화학적인 방법의 경우, 분리적인 측면에서는 뛰어나지만 합성하여 복합재를 제조하는 과정이 복합하고 구조용 재료로의 재료 설계 및 공정에는 한계가 있어 적합하지 않다. 따라서, 단순한 공정과 미세구조 제어를 다양하게 진행할 수 있는 물리적 방법을 이용한 그래핀 분리에 대한 연구가 진행되고 있다(예컨대, Wang J, Li Z, Fan G, Pan H, Chen Z, Zhang D. Reinforcement with graphene nanosheets in aluminum matrix composites. Scripta Mater 2012; 66(8):594, Bartolucci SF, Paras J, Rafiee MA, Rafiee J, Lee S, Kapoor D, et al. Graphene-aluminum nanocomposites. Mater Sci Eng A 2011;528(27):7933).
Among the methods being tried, the chemical method is excellent in terms of separation, but it is not suitable because of the complex process of synthesizing the composite material and designing and processing the material as the structural material. Therefore, graphene separation using a physical method capable of various processes such as simple process and microstructure control is under study (for example, Wang J, Li Z, Fan G, Pan H, Chen Z, Zhang D. Reinforcement Gaphene-aluminum nanocomposites. Mater Sci En Enga 2011 (2): 594, Bartolucci SF, Paras J, Rafiee MA, Rafiee J, Lee S, Kapoor D, et al. 528 (27): 7933).
한편, 최근에는 금속에 나노기술을 접목하여 금속 나노분말을 제조하려는 연구가 진행되고 있다. 금속 자체가 가지고 있는 특성 외에, 금속의 입자 크기가 미세해짐에 따라, 새롭게 등작하는 기계적/물리적 특징이 주목받고 있으며, 표면 효화, 체적 효과, 입자가 상호 작용이 야기하는 새로운 특성은 고온 구조 재료, 전자기 재료, 센서 등에의 응용이 기대되고 있다. 이러한 금속 나노분말과 그래핀을 결합하여 재료의 특성을 향상시키려는 시도가 있다(예컨대, 공개특허 제10-2011-115085호). 그러나, 기본적으로 용매 반응을 이용하고 있어서, 그 제조가 용이하지 않은 것으로 보인다.On the other hand, in recent years, studies are underway to manufacture metal nano powder by combining nanotechnology with metal. In addition to the properties possessed by the metal itself, as the particle size of the metal becomes finer, new mechanical / physical characteristics have been attracting attention. The new properties caused by surface activation, volumetric effect and particle interaction are high temperature structural materials, Application to electromagnetic materials, sensors and the like is expected. Attempts have been made to improve the properties of materials by combining these metal nano powders and graphenes (e.g., Japanese Patent Laid-Open No. 10-2011-115085). However, since the solvent reaction is basically used, the preparation thereof is not easy.
또한, 폴리머와 그래핀을 결합하여 전기 전도성이 우수한 하이브리드 그래핀 필름을 제조하는 기술도 알려져 있다(예컨대, 등록특허 제10-1187095호 참조). 그러나, 이 방법에 따르면, 고주파 처리, 침투 처리 등을 수행하여야 하기 때문에, 그 제조가 용이하지 않은 것으로 보인다. 또한, 그래핀의 제조와 관련하여서는 구체적인 방법을 제시하지 않고 있다.
Further, there is also known a technique for producing a hybrid graphene film having excellent electrical conductivity by bonding a polymer and graphene (see, for example, Japanese Patent Registration No. 10-1187095). However, according to this method, since it is necessary to perform a high-frequency treatment, an infiltration treatment, and the like, it seems that the production thereof is not easy. In addition, no specific method has been proposed in connection with the production of graphene.
또한, 분말은 금속 분말뿐만 아니라, 비금속 분말, 폴리머 분말, 고무(rubber) 분말 등 다양한 종류가 있으나, 공통되는 하나의 방법을 이용하여, 이들 분말과 그래핀을 결합한 복합체를 제조하는 기술은 제안되지 않고 있다.There are various kinds of powders, such as metal powders, non-metal powders, polymer powders, and rubber powders. However, there is no proposal to produce a composite in which these powders and graphene are combined using one common method It is not.
본 발명은 전술한 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 한 가지 목적은 그래핀이 분말 표면에 결합된 그래핀-분말 복합체의 제조 방법 및 그 복합체를 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and one object thereof is to provide a method for manufacturing a graphene-powder composite in which graphene is bonded to a powder surface and a composite thereof.
본 발명의 다른 목적은 화학적 방법이 포함된 액상 공정을 이용하지 않고, 간단한 물리적 방법을 이용하여 그래핀-분말 복합체를 제조하는 방법 및 그 복합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a graphene-powder composite using a simple physical method without using a liquid phase process including a chemical method, and a composite thereof.
본 발명의 또 다른 목적은 분말의 종류에 관계 없이, 공통되는 간단한 물리적 방법을 이용하여, 그래핀-분말 복합체를 제조하는 방법 및 그 복합체를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing a graphene-powder composite and a composite thereof using a common simple physical method regardless of the kind of powder.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서, 용기 내에 분말과 그래핀 덩어리를 투입하는 단계와; 상기 투입된 분말과 그래핀 덩어리를 물리적 매체에 의해 소정의 속도로 교반하여 상기 그래핀 덩어리에 에너지를 인가하여, 상기 그래핀 덩어리로부터 수 개 층으로 이루어지는 그래핀을 분리하고, 분리된 그래핀이 상기 분말 표면 전체를 감싸고 있는 그래핀-분말 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀-분말 복합체 제조 방법이 제공된다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a honeycomb structured body, comprising: injecting powder and graphene mass into a vessel; Stirring the charged powder and the graphene agglomerate at a predetermined speed by a physical medium to apply energy to the graphene agglomerate to separate graphene consisting of several layers from the graphene agglomerate, Powder composite, comprising the steps of: preparing a graphene-powder composite which surrounds the entire powder surface.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 분말은 탄소 원자와 정전기력을 가지는 금속 분말, 비금속 분말, 폴리머 분말 또는 고무 분말일 수 있다.
In one embodiment, the powder may be a metallic powder, a non-metallic powder, a polymer powder, or a rubber powder having a carbon atom and an electrostatic force.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속 분말로서 티타늄 분말을 이용할 수 있다.
In one embodiment, titanium powder may be used as the metal powder.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 비금속 분말로서 실리콘 분말을 이용할 수 있다.
In one embodiment, silicon powder may be used as the non-metallic powder.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 폴리머 분말로서 폴리테트라플루오로에틸렌을 이용할 수 있다.
In one embodiment, polytetrafluoroethylene may be used as the polymer powder.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 분말과 그래핀 덩어리를 교반하는 수단으로서, 마그네틱 바 또는 임펠러를 이용할 수 있다.
In one embodiment, a magnetic bar or an impeller may be used as means for agitating the powder and the graphene agglomerates.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 그래핀이 탄소 원자에 대해 정전기력을 갖고 있는 분말 표면 전체를 감싸고 있는 그래핀-분말 복합체가 제공된다.
According to another aspect of the present invention there is provided a graphene-powder composite wherein the graphen surrounds the entire powder surface having an electrostatic force against carbon atoms.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 그래핀-분말 복합체는, 용기 내에 투입된 분말과 그래핀 덩어리를 물리적 매체에 의해 소정의 속도로 교반하여 상기 그래핀 덩어리에 에너지를 인가하여, 상기 그래핀 덩어리로부터 수 개 층으로 이루어지는 그래핀을 분리하고, 분리된 그래핀이 상기 분말 표면 전체를 감싸도록 하는 방법을 통해 제조될 수 있다.
In one embodiment, the graphene-powder composite may be prepared by stirring powder and graphene agglomerated in a container at a predetermined speed by applying physical energy to the graphene agglomerate to form graphene agglomerates Separating graphene consisting of a single layer, and allowing the separated graphenes to cover the entire surface of the powder.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 분말과 그래핀 덩어리를 교반하는 수단으로서, 마그네틱 바 또는 임펠러를 이용할 수 있다.
In one embodiment, a magnetic bar or an impeller may be used as means for agitating the powder and the graphene agglomerates.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 분말로서 티타늄 분말, 실리콘 분말, 폴리머 분말 또는 고무 분말을 이용할 수 있다.In one embodiment, titanium powder, silicon powder, polymer powder or rubber powder may be used as the powder.
본 발명의 그래핀-분말 복합체 제조방법에 따르면, 종래의 방법에 비하여 매우 간단한 물리적 공정을 통해 그래핀 덩어리를 수 층의 그래핀으로 분리하여 기지 분말의 표면 전체를 감싸도록 할 수 있다. 이를 통하여 대상 분말의 전기화학적 특성을 획기적으로 향상시켜줄 수 있으며, 2차 전지, 연료전지 등에 사용되는 기존 재료를 개선/대체하여 산업적 응용범위를 크게 확대시킬 수 있을 것을 예상된다.According to the method for producing a graphene-powder composite of the present invention, the graphene mass can be separated into several layers of graphene through a very simple physical process as compared with the conventional method, so that the whole surface of the known powder can be wrapped. Through this, it is expected that the electrochemical characteristics of the target powder can be drastically improved, and it is expected that the range of industrial application can be greatly expanded by improving / replacing existing materials used in secondary batteries and fuel cells.
도 1은 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 분리된 그래핀이 분말을 래핑(wrapping)하는 모습을 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 물리적 교반을 수행하는 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 물리적 교반을 통해 분리된 그래핀이 금속 분말인 티타늄 분말 표면 전체를 래핑한 상태를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 물리적 교반을 통해 분리된 그래핀이 비금속 분말인 실리콘 분말의 표면 전체를 래핑한 상태를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 물리적 교반을 통해 분리된 그래핀이 폴리머 분말인 폴리테트라플루오로에틸렌 분말의 표면전체를 래핑한 상태를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 물리적 교반을 통해 분리된 그래핀이 고무(rubber) 분말의 표면전체를 래핑한 상태를 촬영한 사진이다.FIG. 1 is a view schematically showing a state in which separated graphenes wrap the powder in the production method according to the present invention. FIG.
2 is a schematic view showing an apparatus for performing physical stirring in the production method according to the present invention.
FIG. 3 is a photograph of a state in which graphene separated through physical agitation in a manufacturing method according to the present invention is wrapped in the entire surface of a titanium powder as a metal powder.
FIG. 4 is a photograph of a state in which graphene separated through physical agitation in a manufacturing method according to the present invention is wrapped on the entire surface of a silicon powder as a non-metallic powder.
FIG. 5 is a photograph of a state in which the entire surface of a polytetrafluoroethylene powder, which is a polymer powder, is wrapped in graphene separated through physical stirring in the manufacturing method according to the present invention.
6 is a photograph of a state in which graphene separated through physical agitation in a manufacturing method according to the present invention wraps the entire surface of a rubber powder.
이하에서는, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업계에서 널리 알려진 기술 등에 대한 설명은 생략한다. 그러나 당업자라면 이하의 실시예를 통해 본 발명의 특징적 구성 내지 그 효과를 쉽게 이해할 수 있을 것이고, 또 특별한 어려움 없이 본 발명을 구현할 수 있을 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to preferred embodiments. In the following description, descriptions of techniques and the like well known in the art are omitted. However, those skilled in the art will readily understand the characteristics and effects of the present invention through the following examples, and can implement the present invention without any difficulty.
1. 그래핀-금속 분말 복합체1. Graphene-metal powder composite
발명의 상세한 설명, 특허청구범위 등의 전체에 걸쳐서 사용되는 그래핀-분말 복합체는, 그래핀이 소정의 분말의 표면 전체를 에워싸고 있는 구조를 나타낸다(예컨대, 도 1, 도 3 등 참조).
The graphene-powder composite used throughout the detailed description of the invention, the claims, etc., shows a structure in which graphene surrounds the entire surface of a predetermined powder (for example, see Figs. 1, 3, etc.).
본 발명자는 복잡한 공정을 필요로 하는 화학적 방법 대신에, 간단한 공정을 이용하여, 그래핀을 제조하였다. 즉 본 발명자는 그래핀 덩어리(M-5 등급)에서 수 층의 그래핀을 분리시켜 분말 표면에 래핑시키는 단순한 공정법을 고안하였고, 이를 위해 일반적인 마그네틱 바를 이용한 교반법을 채용하였다(도 2 참조).
The present inventors have made graphene using a simple process instead of a chemical method requiring a complicated process. That is, the present inventor devised a simple process for separating several layers of graphene from graphene grains (grade M-5) and lapping them on the surface of the powder. For this purpose, a stirring method using a general magnetic bar was employed (see FIG. 2) .
먼저, 금속 분말 중 탄소 원자와 친화력(정전기력)을 가지는 티타늄(Ti) 분말을 기지로 선정하여, 그래핀을 그 표면 전체에 걸쳐 래핑하고 그 형상을 관찰하였다. 이를 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
First, a titanium (Ti) powder having affinity (electrostatic force) with a carbon atom in a metal powder was selected as a base, and graphene was wrapped over the entire surface thereof and its shape was observed. This will be described in detail as follows.
비커(200 mL) 내에 그래핀이 뭉쳐져 있는 M-5 등급의 10 부피 분율의 그래핀 분말과 티타늄 분말(150 ㎛)을 넣은 후 마그네틱 바를 이용하여 교반을 실시하였다. 이때 마그네틱 바의 교반 속도는 500 rpm 이었으며, 30분 교반한 후 300 마이크로 미터 체를 이용하여 분말을 수거하였다. 상기 수거된 분말의 형상을 전자주사현미경으로 관찰하였으며, 이를 도 3에 나타내었다. 도 3의 사진을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 수 개의 층으로 분리된 그래핀이 티타늄 분말의 표면을 완전히 감싸고 있는 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이러한 래핑 과정을 도 1에 모식적으로 간단하게 나타내었다.
A 10 volume fraction of graphene powder of M-5 grade and graphene powder (150 mu m) having a graphene cluster in a beaker (200 mL) were placed and stirred using a magnetic bar. The stirring speed of the magnetic bar was 500 rpm. After stirring for 30 minutes, the powder was collected using a 300 micrometer sieve. The shape of the collected powder was observed with a scanning electron microscope, which is shown in Fig. As can be seen from the photograph of FIG. 3, it can be seen that the graphene separated into several layers completely covers the surface of the titanium powder. Such a lapping process is schematically shown in Fig.
도시한 바와 같이, 금속 분말과 그래핀 덩어리를 교반하면, 그래핀 덩어리로부터 수 개의 층으로 된 그래핀이 분리되는 것으로 보인다. 이들 분리된 그래핀이 탄소와 정전기력이 있는 티타늄 분말 표면에 부착되어 그 표면을 감싸게 되며, 계속 교반하게 되면, 분말 표면 전체를 에워싸는 것으로 보인다(도 1, 도 3 참조). 이와 같이, 단순한 물리적 교반에 의해 그래핀 덩어리로부터 수 개 층의 그래핀을 분리하여, 분말 표면 전체로 에워싸도록 한 그래핀-금속 분말 복합체는 본 발명에서 최초로 제안되는 기술이라는 점에 주목할 필요가 있다.
As shown, stirring the metal powder and the graphene agglomerates seems to separate several layers of graphene from the graphene agglomerates. These separated graphens are attached to the surface of carbon and electrostatic titanium powder and wrap the surface of the powder, and when stirring continues, it appears to surround the entire powder surface (see FIGS. 1 and 3). It should be noted that the graphene-metal powder composite in which several layers of graphene are separated from the graphene mass by simple physical stirring and surrounded by the entire powder surface is the first proposed technique in the present invention have.
2. 그래핀이 래핑된 비금속 분말2. Non-metallic powder wrapped with graphene
또한, 본 발명자는 상기 공정을 통해 그래핀이 비금속 분말 표면 전체를 균일하게 래핑하는 지 여부에 대하여도 실험을 하였다. 본 실시예에서는 비금속 분말 중 탄소 원자와 정전기력을 가지는 실리콘(Si) 분말을 사용하였다.
Further, the present inventor has also conducted experiments on whether graphene uniformly wraps the entire non-metallic powder surface through the above process. In this embodiment, carbon atoms and silicon (Si) powder having an electrostatic force were used as non-metal powders.
M- 5 등급의 그래핀을 10%의 부피 분율로 실리콘 분말과 혼합한 후 상기 공정과 같이 마그네틱 바를 이용한 단순 교반을 실시하였다. 500 rpm으로 교반을 실시하였으며, 30분 교반한 후 300 마이크로 미터 체를 이용하여 분말을 수거하였다. 제조된 분말의 주사전자현미경 사진을 도 4에 나타내었다. 도 4의 사진을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 그래핀-금속 분말 복합체의 경우와 마찬가지로, 수 개의 층으로 분리된 그래핀이 실리콘 분말의 표면을 완전히 감싸고 있는 그래핀-실리콘 분말 복합체를 제조할 수 있다.
M-5 grade graphene was mixed with silicon powder at a volume fraction of 10%, and then simple stirring was performed using a magnetic bar as in the above process. The mixture was stirred at 500 rpm, stirred for 30 minutes, and then collected using a 300 micrometer sieve. A scanning electron micrograph of the prepared powder is shown in Fig. As can be seen from the photograph of FIG. 4, as in the case of the graphene-metal powder composite, it is possible to manufacture a graphene-silicon powder composite in which graphene separated into several layers completely encloses the surface of the silicon powder have.
3. 그래핀이 래핑된 폴리머 분말3. Grapefin-wrapped polymer powder
또한, 본 발명자는 상기 공정을 통해 그래핀이 폴리머 분말 표면 전체를 균일하게 래핑하는 지 여부에 대하여도 실험을 하였다. 본 실시예에서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene,PTFE)을 사용하였다.
In addition, the present inventors have also conducted experiments on whether graphene uniformly wraps the entire surface of the polymer powder through the above process. In this embodiment, polytetrafluoroethylene (PTFE) was used.
M-5 등급의 그래핀을 10%의 부피 분율로 폴리머 분말과 혼합한 후 마그네틱 바를 이용한 단순 교반을 실시하였다. 500 rpm으로 교반을 실시하였으며, 15분 교반 후 300 마이크로 미터 체를 이용하여 분말을 수거하였다. 제조된 분말의 주사전자현미경 사진을 도 5에 나타내었다. 도 5의 사진을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 폴리머의 뭉침 또는 분쇄를 최소화하며 기존의 폴리머 분말 크기를 유지하고 있는 수 겹의 그래핀-폴리머 분말 복합체를 제조할 수 있다. 약한 교반으로 인하여 수 마이크로 크기의 그래핀 표면적을 유지한 채 폴리머 분말 표면에 부착되어있음을 확인할 수 있다.
M-5 grade graphene was mixed with the polymer powder at a volume fraction of 10%, followed by simple stirring using a magnetic bar. Stirring was performed at 500 rpm, and after stirring for 15 minutes, the powder was collected using a 300 micrometer sieve. A scanning electron micrograph of the powder was shown in Fig. As can be seen from the photograph of FIG. 5, a multi-layered graphene-polymer powder composite can be produced which minimizes polymer aggregation or pulverization and maintains the conventional polymer powder size. It can be confirmed that due to the weak agitation, it is attached to the surface of the polymer powder while maintaining the surface area of grains of several micrometers.
4. 그래핀이 래핑된 고무 분말4. Grapefin-wrapped rubber powder
또한, 본 발명자는 상기 공정을 통해 그래핀이 고무 분말 표면 전체를 균일하게 래핑하는 지 여부에 대하여도 실험을 하였다. 본 실시예는 분말로서 고무 분말을 채용한 것을 제외하고는, 상기 실시예와 실질상 동일하다.
The present inventor has also conducted experiments to determine whether graphene uniformly wraps the entire surface of the rubber powder through the above process. This embodiment is substantially the same as the above embodiment except that rubber powder is used as the powder.
M-5 등급의 그래핀을 10%의 부피 분율로 고무 분말과 혼합한 후 마그네틱 바를 이용한 단순 교반을 실시하였다. 500 rpm으로 교반을 실시하였으며, 15분 교반 후 300 마이크로 미터 체를 이용하여 분말을 수거하였다. 제조된 분말의 주사전자현미경 사진을 도 6에 나타내었다. 도 6의 사진을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 실시예와 마찬가지로, 수 개의 층으로 분리된 그래핀이 고무 분말의 표면을 완전히 감싸고 있는 그래핀-고무 분말 복합체를 제조할 수 있다.
M-5 grade graphene was mixed with rubber powder at a volume fraction of 10% and then subjected to simple stirring using a magnetic bar. Stirring was performed at 500 rpm, and after stirring for 15 minutes, the powder was collected using a 300 micrometer sieve. A scanning electron microscope photograph of the powder thus prepared is shown in Fig. As can be seen from the photograph of FIG. 6, the graphene-rubber powder composite in which the graphene separated into several layers completely surrounds the surface of the rubber powder can be manufactured as in the above embodiment.
한편, 상기와 같이 제조된 그래핀-분말 복합체를 예컨대 열간 가압 성형하여 일체화함으로써, 다양한 형상의 벌크재, 예컨대 판상(sheet-type), 선상(wire-type), 봉상(rod-type), 관상(pipe-type), 원반(disc-type) 등 다양한 형태와 크기의 벌크재를 제조할 수 있다
The graphene-powder composite thus produced may be integrally formed by, for example, hot pressing so as to have various shapes of bulk materials such as sheet-type, wire-type, rod-type, it is possible to manufacture bulk materials having various shapes and sizes such as pipe-type, disc-type, and the like
바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
Although described with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the embodiments described above.
예컨대, 상기 실시예에서는 마그네틱 바를 이용하여 그래핀 덩어리와 분말을 교반하여, 수 개층의 그래핀을 분리하여 분말 표면 전체를 덮도록 하였다. 그러나, 도 2에 도시한 바와 같이, 임펠러를 이용한 교반에 의해서도 그래핀-분말 복합체를 제조할 수 있으며, 이 역시 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다. 한편, 본 발명에 있어서, 마그네틱 바 또는 임펠러를 이용한 교반에서 이용되는 기계적 에너지는 기지 분말의 종류 및 크기에 따라 달라질 수 있으며, 교반 매체의 종류/크기/무게 등에 의해 제어될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 후술하는 특허청구범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범위 내에 속한다. 따라서 본 발명은 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.For example, in the above-described embodiment, the graphene mass and the powder are stirred using a magnetic bar to divide several layers of graphene to cover the entire surface of the powder. However, as shown in Fig. 2, the graphene-powder composite can also be produced by stirring using an impeller, which is also within the scope of the present invention. Meanwhile, in the present invention, the mechanical energy used in the stirring using the magnetic bar or the impeller may vary depending on the type and size of the base powder, and may be controlled by the type / size / weight of the stirring medium. As such, the present invention can be variously modified and modified within the scope of the following claims, all of which are within the scope of the present invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims and the equivalents thereof.
Claims (10)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀-분말 복합체 제조 방법.A metal powder, a polymer powder or a rubber powder and a graphene mass having an electrostatic force are charged into a container, and the charged powder and the graphene mass are stirred at a predetermined speed by a physical medium to energize the graphene mass Thereby separating graphene consisting of several layers from the graphene agglomerate and separating the graphene to cover the entire surface of the graphene powder
Wherein the graphene-powder composite is produced by a method comprising the steps of:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140082432A KR101745056B1 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Graphene-powder composite and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140082432A KR101745056B1 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Graphene-powder composite and method of manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160004440A KR20160004440A (en) | 2016-01-13 |
| KR101745056B1 true KR101745056B1 (en) | 2017-06-12 |
Family
ID=55172400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140082432A KR101745056B1 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Graphene-powder composite and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101745056B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102501792B1 (en) * | 2021-11-17 | 2023-02-22 | 신광화학공업(주) | Manufacturing method of activated carbon for air purifier filter with surface modification treatment |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003342436A (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Daikin Ind Ltd | Polytetrafluoroethylene powder, electrode material, electrode and fuel cell |
-
2014
- 2014-07-02 KR KR1020140082432A patent/KR101745056B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003342436A (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Daikin Ind Ltd | Polytetrafluoroethylene powder, electrode material, electrode and fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160004440A (en) | 2016-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Rapid and low temperature spark plasma sintering synthesis of novel carbon nanotube reinforced titanium matrix composites | |
| JP6209641B2 (en) | Flaky graphite crystal aggregate | |
| Li et al. | Synergistic strengthening effect of graphene-carbon nanotube hybrid structure in aluminum matrix composites | |
| JP6618800B2 (en) | Process for dry grinding of particulate material | |
| Liu et al. | Microwave-absorption properties of FeCo microspheres self-assembled by Al2O3-coated FeCo nanocapsules | |
| Wei et al. | Bioinspired design and assembly of platelet reinforced polymer films with enhanced absorption properties | |
| Zhang et al. | Tunable electronic and magnetic properties of graphene-like ZnO monolayer upon doping and CO adsorption: a first-principles study | |
| CN102133634B (en) | The preparation method of carbon nano tube metal powder mix and metallic composite | |
| Shen et al. | Tailored anisotropic magnetic conductive film assembled from graphene-encapsulated multifunctional magnetic composite microspheres | |
| CN110157931B (en) | Nano carbon reinforced metal matrix composite material with three-dimensional network structure and preparation method thereof | |
| US20130237404A1 (en) | Method of producing carbon nanoparticles and method of producing aluminum-carbon composite material | |
| Sun et al. | Highly depressed temperature-induced metal-insulator transition in synthetic monodisperse 10-nm V 2 O 3 pseudocubes enclosed by {012} facets | |
| Bai et al. | In situ growth of FeNi alloy nanoflowers on reduced graphene oxide nanosheets and their magnetic properties | |
| Zhang et al. | Designable interfacial structure and its influence on interface reaction and performance of MWCNTs reinforced aluminum matrix composites | |
| Wang et al. | Microstructure and properties of carbon nanosheet/copper composites processed by particle-assisted shear exfoliation | |
| JP5723058B2 (en) | Plate-type carbon nanoparticle manufacturing method and aluminum-carbon composite material manufacturing method using the same | |
| Ammar et al. | Synthesis and characterization of core–shell structure silica-coated Fe29. 5Ni70. 5 nanoparticles | |
| Ma et al. | Preparation of modified hexagonal boron nitride by ball-milling and enhanced thermal conductivity of epoxy resin | |
| Zhang et al. | One-pot hydrothermal synthesis of Fe 3 O 4/reduced graphene oxide nanocomposite for enhanced lithium storage | |
| Wang et al. | Interface structure and properties of CNTs/Cu composites fabricated by electroless deposition and spark plasma sintering | |
| KR101745056B1 (en) | Graphene-powder composite and method of manufacturing the same | |
| KR101610631B1 (en) | Polymer matrix composite and method for manufacturing the same | |
| Nguyen et al. | A method to obtain homogeneously dispersed carbon nanotubes in Al powders for preparing Al/CNTs nanocomposite | |
| Gui et al. | Selective microwave absorption of iron-rich carbon nanotube composites | |
| CN105295098B (en) | A kind of graphene oxide, CNT multi-arm determine the preparation method of configuration heat filling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| GRNT | Written decision to grant |