KR101982934B1 - Manufacturing system of metal nanoparticles using laser ablation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 반응기; 제1 반응기에 에너지를 조사하는 제1 레이저 광원; 수평 관형 제2 반응기; 제2 반응기에 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원; 및 제1 반응기와 제2반응기 사이의 유체 이동제어부를 포함하여 구비하고, 상기 제1 반응기는 제1 레이저 광원이 조사되는 부분이 광투과형 재질이고 내부에 금속잉곳이 안치되는 금속안치대가 형성되고 반응액이 충진된 밀폐구조이며, 상기 제2 반응기는 직경이 D1인 영역과 직경이 D1 이하인 D2 영역으로 구분되고, 상기 D2 영역에 제2 레이저 광원이 조사되고, 상기 직경이 D2인 영역 중 제2 레이저 광원이 조사되는 영역은 광투과형 재질이고 조사되지 않는 영역은 광흡수형 재질로 이루어짐으로써, 균일한 크기의 금속 나노 입자를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation, and more particularly, to a system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation, A first laser light source for irradiating energy to the first reactor; A horizontal tubular second reactor; A second laser light source for irradiating energy to the second reactor; And a fluid movement control part between the first reactor and the second reactor. The first reactor has a metal susceptor in which a portion irradiated with the first laser light source is a light transmitting material and a metal ingot is disposed therein, Wherein the second reactor is divided into a region having a diameter of Dl and a region of D2 having a diameter of Dl or less, a region of the D2 region being irradiated with a second laser light source, and a region of the second region having a diameter of D2 The region irradiated with the laser light source is made of a light transmissive material and the region not irradiated is made of a light absorbing material so that the metal nanoparticle manufacturing system using laser ablation capable of continuously mass- .
Description
본 발명은 균일한 크기의 금속 나노 입자를 대량 생산할 수 있는 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nanoparticle manufacturing system using laser ablation capable of mass-producing metal nanoparticles of uniform size.
나노 입자를 제조하는 대표적인 방법으로 열분해법, 레이저 어블레이션법 등이 있다. Representative methods for producing nanoparticles include pyrolysis and laser ablation.
열분해법은 전구체를 이용하여 나노 입자를 제조하는 방법이다. 상기 전구체는 반응기에서 열분해되고, 열분해된 전구체가 나노 입자로 성장하게 된다. 이 방법은 비교적 간단하고 나노 입자의 크기가 용이하게 제어될 수 있다. 그러나, 나노 입자의 크기가 전구체의 농도에 따라 결정되기 때문에, 작은 크기의 나노 입자를 제조하기 위해서는 전구체의 농도가 낮아야 한다. 이와 같은 방법에서는, 전구체의 농도가 낮기 때문에 한번의 제조공정에서 생산되는 나노 입자의 양이 적다.Pyrolysis is a method for producing nanoparticles using a precursor. The precursor is pyrolyzed in the reactor and the pyrolyzed precursor is grown as nanoparticles. This method is relatively simple and the size of the nanoparticles can be easily controlled. However, since the size of the nanoparticles is determined by the concentration of the precursor, the concentration of the precursor should be low in order to produce small-sized nanoparticles. In this method, since the concentration of the precursor is low, the amount of nanoparticles produced in one manufacturing step is small.
레이저 어블레이션법은 벌크타겟 또는 에어로졸 파우더 형태의 타겟을 레이저빔으로 스퍼터링하여 상기 타겟물질로부터 나노 입자를 얻어낸다. 이 방법은 레이저 스퍼터링에서부터 나노 입자의 생성까지의 과정이 수 나노초(nano second) 동안에 이루어지기 때문에 제조되는 나노 입자의 크기를 제어하는 것이 어렵다. 따라서, 제조되는 나노 입자의 크기가 불균일하며 입자의 크기분포 편차가 크다. The laser ablation method spatters a target in the form of a bulk target or an aerosol powder with a laser beam to obtain nanoparticles from the target material. This method is difficult to control the size of the nanoparticles produced since the process from laser sputtering to nanoparticle formation takes place in a few nanoseconds. Therefore, the size of the nanoparticles produced is uneven and the size distribution of the particles is large.
이와 같은 방법에서는, 제조된 나노 입자들이 균일한 입자크기 분포를 가지도록 하는 후속공정이 필요하므로 나노 입자의 제조공정이 복잡해진다. 또한, 상기 후속공정에서 입자들의 선별이 어려울 뿐만 아니라, 제조된 입자들 중에서 선별되는 입자들의 양이 매우 작기 때문에 생산수율이 낮아질 수 있다. In such a method, a manufacturing process of the nanoparticles is complicated because a subsequent process is required to make the produced nanoparticles have a uniform particle size distribution. In addition, it is difficult to select particles in the subsequent process, and the production yield may be lowered because the amount of particles selected from the produced particles is very small.
미국 특허 US 제5,585,020호는 실리콘 파우더 에어로졸(Si powder aerosol)을 레이저로 조사하여 나노 입자를 제조하는 방법을 개시한다. 상기 개시된 제조방법에 의할 경우, 제조된 나노 입자들의 크기는 여전히 불균일하며, 입자들의 크기분포가 매우 넓다는 문제점이 있다.U.S. Patent No. 5,585,020 discloses a method for producing nanoparticles by laser irradiation of a silicon powder aerosol. According to the above-described manufacturing method, the size of the nanoparticles produced is still uneven and the size distribution of the particles is very wide.
또한, 미국 특허 제6,230,572호는 입자의 크기에 따른 전기 이동도(electrical mobility) 차이에 따라 나노 입자를 분리하여, 이미 제조된 나노 입자의 크기분포를 감소시키는 장치를 개시한다. 상기 개시된 장치에 의할 경우, 제조된 나노 입자의 크기분포를 감소시킬 수 있으나, 제조된 입자들 중에서 선별되는 입자들의 양이 매우 작기 때문에 생산수율이 낮다는 문제점이 있다.In addition, U.S. Patent No. 6,230,572 discloses an apparatus for separating nanoparticles according to the difference in electrical mobility according to the size of the particles, thereby reducing the size distribution of the already prepared nanoparticles. In the case of the above-described apparatus, the size distribution of the prepared nanoparticles can be reduced, but the production yield is low because the amount of particles selected from the produced particles is very small.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 나노 입자의 생성과 동시에 입자의 크기 분포를 용이하게 제어하며, 균일한 크기의 나노 입자를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a laser ablation method capable of easily controlling the size distribution of metal nanoparticles and simultaneously producing large- And to provide a system for manufacturing metal nanoparticles.
본 발명은 제1 반응기; 제1 반응기에 에너지를 조사하는 제1 레이저 광원; 수평 관형 제2 반응기; 제2 반응기에 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원; 및 제1 반응기와 제2반응기 사이의 유체 이동제어부를 포함하여 구비하고, 상기 제1 반응기는 제1 레이저 광원이 조사되는 부분이 광투과형 재질이고 내부에 금속잉곳이 안치되는 금속안치대가 형성되고 반응액이 충진된 밀폐구조이며, 상기 제2 반응기는 직경이 D1인 영역과 직경이 D1 이하인 D2 영역으로 구분되고, 상기 D2 영역에 제2 레이저 광원이 조사되고, 상기 직경이 D2인 영역 중 제2 레이저 광원이 조사되는 영역은 광투과형 재질이고 조사되지 않는 영역은 광흡수형 재질로 이루어진 것임을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 제공한다. The present invention provides a process for the preparation of A first laser light source for irradiating energy to the first reactor; A horizontal tubular second reactor; A second laser light source for irradiating energy to the second reactor; And a fluid movement control part between the first reactor and the second reactor. The first reactor has a metal susceptor in which a portion irradiated with the first laser light source is a light transmitting material and a metal ingot is disposed therein, Wherein the second reactor is divided into a region having a diameter of Dl and a region of D2 having a diameter of Dl or less, a region of the D2 region being irradiated with a second laser light source, and a region of the second region having a diameter of D2 Wherein the region irradiated with the laser light source is made of a light transmissive material and the region not irradiated is made of a light absorbing material. The present invention also provides a system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation.
본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 2회 이상의 레이저 어블레이션 공정을 수행하여, 입자 크기의 분포가 균일한 금속 나노 입자를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 이점이 있다. The system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation according to the present invention has an advantage that two or more laser ablation processes can be performed to continuously mass-produce metal nanoparticles with uniform particle size distribution.
또한, 본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 레이저의 광원을 반사시켜 재사용이 가능하여 에너지 효율이 우수하고, 상기 반사된 광원에 의해 금속 나노 입자를 보다 균일하게 미세화할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation according to the present invention is excellent in energy efficiency because it can be reused by reflecting a light source of a laser, and the metal nanoparticles can be more finely refined by the reflected light source .
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템을 나타낸 것이고,
도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 반응기 2개 이상이 연속적으로 연결 구비된 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템을 나타낸 것이다. FIG. 1 shows a manufacturing system of nanoparticles using laser ablation according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 2 and 3 illustrate a system for manufacturing nanoparticles using laser ablation in which two or more second reactors according to an embodiment of the present invention are continuously connected.
본 발명은 균일한 크기의 금속 나노 입자를 대량 생산할 수 있는 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nanoparticle manufacturing system using laser ablation capable of mass-producing metal nanoparticles of uniform size.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있다.The system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation according to the present invention can be understood from the embodiments described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 의하면, 본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 다단계의 레이저 어블레이션을 이용하여 금속 잉곳으로부터 균일한 크기의 금속 나노 입자를 연속적으로 대량 생산하는 시스템에 관한 것이다. Referring to FIG. 1, a system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation according to the present invention relates to a system for continuously mass-producing metal nanoparticles of a uniform size from a metal ingot by using multi-stage laser ablation.
구체적으로, 제1 반응기(10); 제1 반응기에 에너지를 조사하는 제1 레이저 광원(13); 수평 관형 제2 반응기(20); 제2 반응기에 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원(23); 및 제1 반응기와 제2반응기 사이의 유체 이동제어부(30)를 포함하여 구비된다.Specifically, the
이하, 본 발명에 따른 미세먼지 제거 장치의 각부의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the configuration of each part of a fine dust removing apparatus according to the present invention will be described in detail.
먼저, 제1 반응기(10)는 내부에 금속잉곳(15)이 안치되는 금속안치대(17)가 형성되고 반응액이 충진된 밀폐구조이다. 상기 반응액이 충진된 밀폐된 구조는 레이저 조사에 의한 반응액의 유동을 최소화하므로 미리 제어된 초점에서 측정되는 반응액의 높이를 일정하게 유지하고 레이저과의 굴절을 최소화할 수 있다 First, the
상기 반응액은 레이저 어블레이션 효율에 부정적인 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정하지는 않으며, 금속잉곳의 종류, 밀도, 끓는점, 표면장력, 유전상수 등에 따라 적절히 조절할 수 있다. 이러한 용매는 일반적으로 산성을 가지나 환경 및 목적에 따라 pH는 조절될 수 있다.The reaction liquid is not particularly limited as long as it does not adversely affect the laser ablation efficiency and can be appropriately adjusted depending on the kind, density, boiling point, surface tension, dielectric constant, etc. of the metal ingot. These solvents are generally acidic, but the pH can be controlled depending on the environment and purpose.
상기 금속잉곳(15)은 목적으로 하는 금속의 종류에 따라 적절히 선택 사용할 수 있으며, 예를 들면 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 금, 철, 코발트, 니켈, 망간, 크롬, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 이러한 금속잉곳의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 레이저 광원에 의해 입자 생성이 가능한 것이면 특별히 한정하지는 않으며, 예를 들면 시트(sheet), 호일(foil) 등의 박막형 또는 도선형을 사용할 수 있다.The
상기 금속잉곳 안치대(17)는 금속잉곳(15)을 고정하는 역할을 하는 것으로 일례로 박막형을 사용하는 경우 착탈식에 의해 박막형 금속잉곳을 삽입 및 고정할 수 있으며, 도선형을 사용하는 경우 요홈 등을 이용하여 주입된 도선형 금속잉곳이 안착되어 고정될 수 있다.The metal ingot mounting table 17 serves to fix the
또한, 제1 반응기(10)는 금속잉곳(15)에 레이저광을 조사하기 위하여 제1 레이저 광원(13)이 조사되는 부분이 광투과형 재질로 이루어진다.In the
상기 광투과형 재질은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 유리 또는 고분자 소재가 사용될 수 있다. 상기 고분자 소재는 에틸렌비닐아세테이트(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리올레핀(PO) 및 폴리이미드(PI)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 이러한 광투과형 재질은 광의 특성에 따라 선택 사용할 수 있으며, 이들은 혼합 사용하여 단일층을 구성하거나 복수의 층으로 구성될 수 있다.The light transmission type material is generally used in the art and is not particularly limited. For example, glass or a polymer material may be used. The polymer material may be at least one selected from the group consisting of ethylene vinyl acetate (PVA), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyvinyl alcohol (PVA), polymethylmethacrylate (PMMA), polyolefin (PO) May be used. Such a light transmission type material can be selectively used depending on the characteristics of light, and they can be mixed to form a single layer or a plurality of layers.
다음으로, 제2 반응기(20)는 직경이 D1인 영역(A)과 D2 영역(B)으로 구분되고, 상기 D2영역(B)은 D1 이하의 직경 크기를 가진다. D2 영역(B)은 제2 레이저 광원(23)이 조사되는 영역이다.Next, the second reactor 20 is divided into a region A having a diameter of D1 and a region D2 having a diameter of D, and the region D2 having a diameter of D1 or less. And the D2 region B is a region irradiated with the second
또한 상기 D2 영역(B)은 사용하는 레이저의 초점크기, 레이저의 굴곡도 및 유체 유동 특성 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 단일 초점을 가지는 시스템의 경우 사용되는 레이저의 초점크기 대비 약 20 ~ 400 배를 유지하는 것이 바람직하다. The D2 region B may be determined in consideration of the focal length of the laser to be used, the degree of bending of the laser, and the flow characteristics of the laser. In the case of a system having a single focal point, .
상기 D2 영역(B)은 사용되는 재질에 따라 조사된 레이저 광의 투과, 흡수 또는 반사할 수 있다. 즉, 광투과형 재질, 광흡수형 재질 또는 광반사형 재질의 선택 사용에 따라 상기와 같은 작용을 수행할 수 있다.The D2 region (B) can transmit, absorb, or reflect the irradiated laser light depending on the material used. That is, the above-described operation can be performed according to the selective use of a light transmission type material, a light absorption type material, or a light reflection type material.
구체적으로 레이저 광의 투과는 제2 레이저 광원(23)을 조사하는 영역으로 제1 반응기(10)에서 제조된 금속 나노 입자에 다시 조사하여 보다 미세한 크기의 금속 나노 입자를 형성하는 역할을 한다. 레이저 광의 흡수는 제2 레이저 광원(23)으로부터 조사된 레이저 광을 흡수하여 소멸시키는 역할을 한다. 또한 레이저 광의 반사는 제2 레이저 광원(23)으로부터 조사되거나 금속 나노 입자에 조사된 광을 반사시켜 다시 금속 나노 입자에 조사하여 보다 미세한 크기의 금속 나노 입자를 형성하는 역할을 한다.Specifically, the laser light is irradiated to the metal nanoparticles produced in the
본 발명은 일례로 상기 직경이 D2인 영역(B) 중 제2 레이저 광원(23)이 조사되는 영역은 광투과형 재질이고 조사되지 않는 영역은 광흡수형 재질로 이루어질 수 있다. In the present invention, for example, the region irradiated with the second
상기 광투과형 재질을 통해 조사된 제2 레이저 광(23)은 일부는 제1 반응기에서 제조된 금속 나노 입자에 조사되고, 일부는 광흡수형 재질의 영역에 의해 흡수된다.A part of the
본 발명은 또 다른 일례로 상기 직경이 D2인 영역(B) 중 제2 레이저 광원(23)이 조사되는 영역은 광투과형 재질이고 조사되지 않는 영역은 광반사형 재질로 이루어질 수 있다.In another embodiment of the present invention, the region irradiated with the second
상기 광투과형 재질을 통해 조사된 제2 레이저 광(23)은 일부는 제1 반응기(10)에서 제조된 금속 나노 입자에 조사되고, 일부는 광반사형 재질 영역에 의해 반사가 수행되어 다시 금속 나노 입자로 조사된다.A part of the
본 발명은 또 다른 일례로 상기 직경이 D2인 영역(B) 중 제2 레이저 광원(23)이 조사되는 영역은 광투과형 재질이고 조사되지 않는 영역 중, 조사면의 대향면을 중심으로 D2π/2 영역은 광반사형 재질이고, 이외의 조사되지 않는 영역은 광흡수형 재질로 이루어질 수 있다.In another example of the present invention, a region of the region B having the diameter D2 to which the second
상기 광투과형 재질을 통해 조사된 제2 레이저 광은 일부는 제1 반응기에서 제조된 금속 나노 입자에 조사되고, 일부는 광흡수형 재질의 영역에 의해 흡수되며, 광반사형 재질 영역에 의해 반사가 수행되어 다시 금속 나노 입자로 조사된다.A part of the second laser light irradiated through the light transmitting type material is irradiated to the metal nanoparticles produced in the first reactor, a part of the second laser light is absorbed by the region of the light absorbing material, And then irradiated with metal nanoparticles again.
상기 광투과형 재질은 전술한 바와 같다.The light transmission type material is as described above.
상기 광흡수형 재질은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 금속, 금속의 산화물, 금속의 황화물, 금속의 질화물 및 유기화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 선택사용 할 수 있다. The light absorbing material may be at least one selected from the group consisting of a metal, an oxide of a metal, a sulfide of a metal, a nitride of a metal, and an organic compound, although it is generally used in the art, and is not particularly limited.
예를 들면 상기 금속은 크롬, 텅스텐, 주석, 니켈, 티타늄, 코발트, 아연, 구리, 금, 몰리브덴 및 납으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 금속 산화물은 전술한 금속의 산화물, 산화 알루미늄 및 산화 은으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 금속의 질화물은 질화 티타늄, 질화 탄탈, 질화 몰리브덴 및 질화 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 바람직하며, 이중 광흡수율이 높은 질화 티타늄이 보다 바람직하다. 유기화합물은 카본블랙, 흑연, 또는 적외선 염료가 함유된 고분자 수지가 사용될 수 있다.For example, the metal may be at least one selected from the group consisting of chromium, tungsten, tin, nickel, titanium, cobalt, zinc, copper, gold, molybdenum and lead. The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of the aforementioned oxides of metals, aluminum oxide and oxidized silver. The nitride of the metal is preferably at least one selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, molybdenum nitride and tungsten nitride, and more preferably titanium nitride having a high light absorption rate. As the organic compound, a polymer resin containing carbon black, graphite, or an infrared dye may be used.
이러한 광흡수형 재질은 광의 특성에 따라 선택 사용할 수 있으며, 이들은 혼합 사용하여 단일층을 구성하거나 복수의 층으로 구성될 수 있다.Such a light absorbing material can be selectively used according to the characteristics of light, and they can be mixed to form a single layer or a plurality of layers.
상기 광반사형 재질은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 반사율을 고려하면 백색 구현이 가능한 재질이 바람직하다. 예를 들면 열가소성 수지와 백색무기입자가 함유된 것이 사용될 수 있다.The light reflection type material is generally used in the art and is not particularly limited, but a material capable of realizing white color is preferable in consideration of reflectance. For example, those containing a thermoplastic resin and white inorganic particles may be used.
상기 열가소성 수지는 열가소성 폴리에스테르가 바람직하며, 상기 열가소성 폴리에스테르는 디카르복실산 성분과 디올 성분으로 이루어지는 폴리에스테르를 사용할 수 있다. 상기 디카르복실산은 예를 들어 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 4,4＇-디페닐디카르복실산, 아디프산 및 세바크산로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 디올은 예를 들어 에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 및 1,6-헥산디올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 이러한 폴리에스테르는 열가소성 방향족 폴리에스테르가 바람직하고, 이중 폴리에틸렌테레프탈레이트가 보다 바람직하다. 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 호모폴리머 또는 코폴리머 등이 사용될 수 있으나, 이소프탈산 공중합된 폴리에틸렌테레프탈레이트가 특히 바람직하다.The thermoplastic resin is preferably a thermoplastic polyester, and the thermoplastic polyester may be a polyester comprising a dicarboxylic acid component and a diol component. The dicarboxylic acid may be at least one selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, adipic acid and sebacic acid Can be used. The diol may be at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and 1,6-hexanediol. Such polyesters are preferably thermoplastic aromatic polyesters, more preferably polyethylene terephthalate. As the polyethylene terephthalate, a homopolymer or a copolymer may be used, but isophthalic acid copolymerized polyethylene terephthalate is particularly preferable.
상기 백색무기입자는 예를 들어, 황산바륨 입자, 이산화티탄 입자, 이산화규소 입자 및 탄산칼슘 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있고 황산바륨 입자가 바람직하다. 이러한 백색무기입자는 평균 입경이 0.1 ∼ 3.0 ㎛, 바람직하기로는 0.2 ∼ 2.5 ㎛, 보다 바람직하기로는 0.3 ∼ 2.0 ㎛인 것이 좋다. 상기 평균 입경은 열가소성 수지 중에 분산과 관련되며, 상기 적절한 분산에 의해 목적으로 하는 반사 효율을 얻을 수 있다.As the white inorganic particles, for example, at least one selected from the group consisting of barium sulfate particles, titanium dioxide particles, silicon dioxide particles and calcium carbonate particles can be used, and barium sulfate particles are preferable. Such white inorganic particles preferably have an average particle diameter of 0.1 to 3.0 占 퐉, preferably 0.2 to 2.5 占 퐉, and more preferably 0.3 to 2.0 占 퐉. The average particle diameter relates to dispersion in the thermoplastic resin, and the desired reflection efficiency can be obtained by the above-mentioned appropriate dispersion.
이러한 광반사형 재질은 광의 특성에 따라 선택 사용할 수 있으며, 이들은 혼합 사용하여 단일층을 구성하거나 복수의 층으로 구성될 수 있다.Such a light reflection type material can be selectively used depending on the characteristics of the light, and they can be mixed to form a single layer or a plurality of layers.
제1 레이저 광원(13) 및 제2 레이저 광원(23)은 각각의 반응기에 안치된 타겟인 금속을 스퍼터링하여 반응기 내에 양전하들이 다수 발생하게 되며, 이러한 양전하들이 서로 충돌하면서 결합하여 하나의 나노 입자로 성장한다. 이때 충돌회수가 많아질수록 나노 입자의 사이즈는 커지게 된다,The first
제1 반응기(10)와 제2반응기(20) 사이의 유체 이동제어부(30)는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으며, on/off시스템에 의한 유체의 출입 제어와 유체의 속도 제어 등이 사용될 수 있다.The fluid
또한, 본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 구성하는 제1 레이저 광원(13) 및 제2 레이저 광원(23)은 각각 독립적으로 광원의 방출 방향이 유체의 이동방향과 수직 또는 수평일 수 있다. In addition, the first
또한, 본 발명에 따른 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 도 2 및 3과 같이 상기 수평 관형 제2 반응기가 2개 이상 연속적으로 연결되어 구비될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 2 and 3, the system for manufacturing metal nanoparticles using laser ablation according to the present invention may include two or more horizontal tubular reactors connected in series.
상기 2개 이상 연속적으로 연결된 각각의 제2 반응기(20)는 에너지를 조사하는 레이저 광원이 각 별도로 구비된다. 이때, 상기 레이저 광원은 공정의 용이성 등을 고려하면 광원의 방출 방향이 유체의 이동방향과 수평인 것이 바람직하다.Each of the two or more second reactors 20 connected in series is provided separately with a laser light source for irradiating energy. In this case, it is preferable that the direction of emission of the light source is parallel to the direction of movement of the fluid, considering ease of processing and the like.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The scope of protection of the present invention should be construed under the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 제1 반응기 13: 제1 레이저 광원
15: 금속잉곳 17: 금속안치대
20, 20a, 20b, 20c: 수평 관형 제2 반응기
23, 23a, 23b, 23c: 제2 레이저 광원
A: 직경이 D1인 영역 B: 직경이 D2인 영역
30: 유체 이동제어부10: first reactor 13: first laser source
15: Metal ingot 17: Metal stand
20, 20a, 20b, 20c: Horizontal tubular second reactor
23, 23a, 23b, 23c: a second laser light source
A: area having a diameter of D1: area having a diameter of D2
30: Fluid movement control unit
Claims (5)
상기 제1 반응기는 제1 레이저 광원이 조사되는 부분이 광투과형 재질이고 내부에 금속잉곳이 안치되는 금속안치대가 형성되고 반응용액이 충진된 밀폐구조이고,
상기 제2 반응기는 직경이 D1인 영역과 직경이 D1 이하인 D2 영역으로 구분되고, 상기 D2 영역에 제2 레이저 광원이 조사되고, 상기 직경이 D2인 영역 중 제2 레이저 광원이 조사되는 영역은 광투과형 재질이고 조사되지 않는 영역 중, 조사면의 대향면을 중심으로 D2π/2 영역은 광반사형 재질이고, 이외의 조사되지 않은 영역은 광흡수형 재질로 이루어지고,
상기 제1 반응기의 금속잉곳은 금속 스퍼터링용 제1 레이저 광원이 조사되어 금속잉곳으로부터 양전하가 발생되고, 상기 발생된 양전하는 충돌 및 결합하여 나노입자를 성장시키는 것임을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템.
A first reactor; A first laser light source for sputtering metal for irradiating energy to the first reactor; A horizontal tubular second reactor; A second laser light source for sputtering metal for irradiating energy to the second reactor; And a liquid fluid movement controller between the first reactor and the second reactor,
Wherein the first reactor is a sealed structure in which a portion to which the first laser light source is irradiated is formed of a light transmitting material and a metal stand is formed in which a metal ingot is placed,
The second reactor is divided into a region having a diameter of D1 and a region of D2 having a diameter of D1 or less. The region of the region where the diameter is D2 is irradiated with the second laser light source is irradiated with the second laser light source, Of the transmissive-type and non-irradiated areas, the D2? / 2 area is a light reflection type material, and the other unexposed areas are made of a light absorbing material,
Wherein the metal ingot of the first reactor is irradiated with a first laser light source for metal sputtering to generate a positive charge from the metal ingot and the generated positive charge collides with and combines to grow nanoparticles. Manufacturing system of nanoparticles.
.
[2] The laser ablation method according to claim 1, wherein the region where the second laser light source is not irradiated to the D2 region of the second reactor includes any one of a light absorption type material and a light reflection type material. Manufacturing System
.
The system according to claim 1, wherein the first laser light source and the second laser light source are independent of each other and the emission direction of the light source is parallel to a moving direction of the fluid.
상기 각 반응기에 에너지를 조사하는 레이저 광원이 구비되는 것임을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템.The nanoparticle production system according to claim 1, wherein the nanoparticle production system comprises two or more horizontal tubular secondary reactors connected in series,
And a laser light source for irradiating energy to each of the reactors.
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