KR102212191B1 - Porous graphite nanofiber web, a membrane including the web structure, a heat-radiation sheet including the membrane, and a method of manufacturing the nanofiber web - Google Patents
Porous graphite nanofiber web, a membrane including the web structure, a heat-radiation sheet including the membrane, and a method of manufacturing the nanofiber web Download PDFInfo
- Publication number
- KR102212191B1 KR102212191B1 KR1020190089064A KR20190089064A KR102212191B1 KR 102212191 B1 KR102212191 B1 KR 102212191B1 KR 1020190089064 A KR1020190089064 A KR 1020190089064A KR 20190089064 A KR20190089064 A KR 20190089064A KR 102212191 B1 KR102212191 B1 KR 102212191B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nanofiber web
- nanomembrane
- graphite
- porous
- porous graphite
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4209—Inorganic fibres
- D04H1/4242—Carbon fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
- D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
- D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
Abstract
본 발명은 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹, 상기 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인 및 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 그리고 상기 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인은 기공이 분포하고 다공성을 가지는 3차원 구조로 수직 방향에 대한 열전도도가 우수하며 냉각 효과가 커서 방열시트로 적합하다.The present invention relates to a method of manufacturing a porous graphite nanofiber web, a graphite nanomembrane having the porous graphite nanofiber web structure, and a porous graphite nanofiber web, and the porous graphite nanofiber web according to the present invention and the above The graphite nanomembrane having a porous graphite nanofiber web structure is a three-dimensional structure having pores and porosity. It has excellent thermal conductivity in the vertical direction and has a high cooling effect, making it suitable as a heat dissipation sheet.
Description
본 발명은 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹, 상기 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인 및 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a porous graphite nanofiber web, a graphite nanomembrane having the porous graphite nanofiber web structure, and a method of manufacturing a porous graphite nanofiber web.
노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등 전자제품은 제품 구동시 그 자체에서 발생하는 열을 외부로 효율적으로 배출하기 위하여, 방열수단이 필요하다. 이들 전자제품의 경우, 제품의 사이즈를 줄이기 위하여 방열수단으로 방열시트를 부착하여 사용한다. Electronic products such as notebooks, smartphones, and tablet PCs require heat dissipation means in order to efficiently discharge heat generated by the product itself to the outside when the product is driven. In the case of these electronic products, a heat dissipation sheet is attached as a heat dissipation means to reduce the size of the product.
상기 방열시트로 천연 및 인조 그래파이트 압축시트, 고분자 세라믹 복합시트, 다층 코팅 금속막 시트 등의 형태로 방열시트가 제작되어 시판되고 있다. 상기 그래파이트 압축시트는 수평 방향의 열전도도는 우수하나, 수직 방향의 열전도도는 매우 취약하다. 또한, 고분자 세라믹 복합시트는 열전도도에 한계가 있고, 구리나 알미미늄을 이용한 다층 코팅 금속막시트는 수평 열확산도가 떨어지는 문제점이 있으며 성능 대비 고가의 가격으로 사용하는데 어려움이 있다.As the heat dissipation sheet, a heat dissipation sheet is manufactured and marketed in the form of a natural and artificial graphite compression sheet, a polymer ceramic composite sheet, and a multilayer coated metal film sheet. The graphite compression sheet has excellent thermal conductivity in the horizontal direction, but has very weak thermal conductivity in the vertical direction. In addition, the polymer ceramic composite sheet has a limit in thermal conductivity, and the multilayer coated metal film sheet using copper or aluminum has a problem in that the horizontal thermal diffusivity is low, and it is difficult to use it at a high price compared to performance.
상기 그래파이트 압축 시트는 필름 형태로, 그래파이트 시트용 전구체인 폴리이미드 필름을 열분해하여 제조한다. 구체적으로, 폴리이미드 필름을 고온에서 탄화시킨 후, 탄화된 필름을 흑연화시켜 인조 그래파이트 필름을 제조하고 있다. 인조 그래파이트 시트의 경우 수평방향(In-plane)의 열전도도는 600~1500 W/m·k로 우수하나, 수직방향(Through-plane)의 열전도도는 2~3W/m·k로 낮아, 수직방향과 수평방향을 합한 전체 열용량은 600W/m·k에 불과하다. 이는 인조 그래파이트 시트가 기공이 없는 필름 형태로 제조되어, 수직 방향으로 열원을 잘 통과할 수 없는 구조이기 때문이다. The graphite compressed sheet is in the form of a film, and is prepared by thermally decomposing a polyimide film, which is a precursor for a graphite sheet. Specifically, after carbonizing a polyimide film at a high temperature, an artificial graphite film is manufactured by graphitizing the carbonized film. In the case of artificial graphite sheet, the thermal conductivity in the horizontal direction (In-plane) is excellent at 600~1500 W/m·k, but the thermal conductivity in the vertical direction (Through-plane) is low at 2~3W/m·k, The total heat capacity combined with the direction and the horizontal direction is only 600W/m·k. This is because the artificial graphite sheet is manufactured in the form of a film without pores, and has a structure that cannot pass through the heat source well in the vertical direction.
한편, 상기 천연 그래파이트 시트는 양산성이 우수하고 가격이 낮은 장점이 있으나, 인조 그래파이트 시트 대비 방열특성이 낮으면서 분진 발생 가능성이 높은 단점이 있다. 일반적으로 천연 흑연을 시트에 가공하여 제조하므로, 도전성과 분진 발생으로 인해 보호막을 함께 사용하고 있다. 상기 천연 그래파이트 시트의 수평방향(In-plane)의 열전도도는 150~160W/m·k 수준으로, 인조 그래파이트 시트에 비해 현저히 낮다. 또한, 수직방향(Through-plane)의 열전도도도 3~10W/m·k에 불과하여, 방열 효과가 크지 않아 천연 그래파이트 보다는 인조 그래파이트 시트가 선호되고 있다.On the other hand, the natural graphite sheet has an advantage of excellent mass production and low cost, but has a disadvantage of having a high possibility of dust generation while having a low heat dissipation characteristic compared to an artificial graphite sheet. Since it is generally manufactured by processing natural graphite on a sheet, a protective film is used together due to conductivity and dust generation. The thermal conductivity of the natural graphite sheet in the horizontal direction (In-plane) is 150 to 160 W/m·k, which is significantly lower than that of the artificial graphite sheet. In addition, since the thermal conductivity in the vertical direction (Through-plane) is only 3 to 10 W/m·k, the heat dissipation effect is not great, so that the artificial graphite sheet is preferred to the natural graphite.
하지만, 인조 그래파이트 시트의 열전도성은 전술한 바와 같이 수평방향으로 열전도성은 뛰어나나, 수직 방향으로는 최대 수십 W/m·k에 불과하여 상대적으로 많이 떨어진다. However, the thermal conductivity of the artificial graphite sheet is excellent in the horizontal direction as described above, but is only a maximum of several tens of W/m·k in the vertical direction, which is relatively low.
이에 수직방향의 열전도도가 우수하여, 열을 효과적으로 전달시킬 수 있는 그래파이트의 개발이 필요하다.Accordingly, it is necessary to develop graphite that has excellent thermal conductivity in the vertical direction and can effectively transmit heat.
본 발명의 목적은 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a porous graphite nanofiber web.
본 발명의 다른 목적은 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 다공성의 그래파이트 나노 멤브레인을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a porous graphite nanomembrane having a porous graphite nanofiber web structure.
본 발명의 다른 목적은 다공성의 그래파이트 나노 멤브레인을 포함하는 방열시트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat dissipation sheet comprising a porous graphite nanomembrane.
본 발명의 다른 목적은 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 다공성의 나노섬유 웹을 제조하는 단계; 상기 나노섬유 웹을 800~1,500℃ 온도에서 탄화하여 탄화 나노섬유 웹을 제조하는 단계; 및 상기 탄화 나노섬유 웹을 2,500~3,000℃의 온도에서 흑연화하여 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to prepare a porous nanofiber web made of a carbon fiber precursor polymer; Carbonizing the nanofiber web at a temperature of 800-1,500°C to prepare a carbonized nanofiber web; And it is to provide a method for producing a porous graphite nanofiber web by graphitizing the carbonized nanofiber web at a temperature of 2,500 ~ 3,000 ℃.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하나의 양태로서, 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a porous graphite nanofiber web as an aspect.
본 발명에서, 상기 용어 "다공성"은 내부에 많은 작은 구멍을 가지고 있는 성질을 말한다. 이로 인해 공기의 유입이 가능하며, 외부 열원의 전도가 빠르며, 전도된 열이 기공을 통해 배출될 수 있어, 냉각속도가 뛰어나게 된다. In the present invention, the term "porous" refers to the property of having many small pores inside. Due to this, air can be introduced, the external heat source is quickly conducted, and the conducted heat can be discharged through the pores, resulting in excellent cooling speed.
본 발명에서, 상기 용어 "나노섬유"는 평균직경이 3,000 나노미터 이하인 섬유를 의미한다. In the present invention, the term "nanofiber" means a fiber having an average diameter of 3,000 nanometers or less.
본 발명에서, 상기 용어 "웹"은 나노섬유가 거미집처럼 복잡하게 얽혀 있는 구조를 의미한다. In the present invention, the term "web" refers to a structure in which nanofibers are intricately entangled like a spider web.
본 발명에서, 상기 그래파이트(흑연화) 나노섬유 웹은 상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹을 탄화 및 흑연화하여 제조될 수 있으며, 구체적으로 상기 폴리이미드 나노섬유 웹을 탄화 및 흑연화하여 제조될 수 있다.In the present invention, the graphite (graphitized) nanofiber web may be prepared by carbonizing and graphitizing a nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer, and specifically, prepared by carbonizing and graphitizing the polyimide nanofiber web Can be.
본 발명에서, 상기 그래파이트 나노섬유 웹은 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹을 탄화 및 흑연화하여 제조되는데, 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹(그래파이트 나노섬유 웹의 전구체)을 탄화로에서 800~1,500℃의 온도로 탄화시킨 다음, 탄화 나노섬유 웹을 흑연화로에서 2,500~3,000℃의 온도로 흑연화시켜 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하게 된다. In the present invention, the graphite nanofiber web is produced by carbonizing and graphitizing a nanofiber web made of a carbon fiber precursor polymer, and a nanofiber web (a precursor of a graphite nanofiber web) made of a carbon fiber precursor polymer is used in a carbonization furnace. After carbonization at a temperature of ~1,500°C, the carbonized nanofiber web is graphitized at a temperature of 2,500~3,000°C in a graphitization furnace to produce a graphite nanofiber web.
본 발명에서, 상기 탄소섬유 전구체 고분자는 폴리아크릴로 니트릴(polyacrylnitrile, PAN), 피치(pitch), 셀룰로오스계 유도체(cellulose derivatives), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA) 및 페놀계 수지(phenol-based resin)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다. 구체적으로, 상기 탄소섬유 전구체 고분자는 폴리이미드일 수 있으나, 전기방사에 의해 섬유상으로 제조가 가능한 탄소섬유 전구체 고분자라면 제한없이 적용이 가능하다. In the present invention, the carbon fiber precursor polymer is polyacrylnitrile (PAN), pitch, cellulose derivatives, polyimide (PI), polyaramid, polyvinyl alcohol (polyvinylalcohol, PVA) and at least one selected from the group consisting of phenol-based resins. Specifically, the carbon fiber precursor polymer may be polyimide, but any carbon fiber precursor polymer capable of producing a fibrous form by electrospinning may be applied without limitation.
상기 탄소섬유 전구체 고분자 중에서 폴리이미드 나노섬유 웹은 폴리이미드 전구체(precusor)를 유기용매에 녹여 방사용액을 제조한다. 폴리이미드 나노섬유 웹은 전기방사를 통해 제조되기 때문에 다공도가 높고 박막이 우수한 특성을 가지게 된다. Among the carbon fiber precursor polymers, the polyimide nanofiber web is prepared by dissolving a polyimide precursor in an organic solvent to prepare a spinning solution. Since the polyimide nanofiber web is manufactured through electrospinning, it has a high porosity and a thin film has excellent properties.
한편, 유기용매에 비용해성을 갖는 다공성 나노섬유 웹은 전기방사 공정을 통해 직접 제조할 수 없다. 즉, 유기용매에 비용해성을 갖는 폴리이미드는 유기용매에 녹지 않기 때문에 방사용액을 제조하기가 곤란하기 때문이다. 따라서, 유기용매에 비용해성을 갖는 폴리이미드는 유기용매에 잘 녹는 폴리이미드 전구체를 이용하여 섬유 집합체를 제조한 후 이러한 섬유 집합체를 이미드화시켜 제조할 수 있다. 상기 폴리이미드 전구체로는 폴리아믹애시드(polyamic acid)를 사용할 수 있다. 상기 폴리아믹애시드는 디아민(diamine)을 용매에 혼합하고 이에 디언하이드라이드(dianhydride)를 첨가한 후 중합하여 제조될 수 있다. On the other hand, a porous nanofiber web having insoluble in an organic solvent cannot be directly manufactured through an electrospinning process. That is, since polyimide having insoluble in organic solvent is not soluble in organic solvent, it is difficult to prepare a spinning solution. Accordingly, a polyimide having insoluble in an organic solvent can be prepared by preparing a fiber assembly using a polyimide precursor that is well soluble in an organic solvent, and then imidizing the fiber assembly. As the polyimide precursor, polyamic acid may be used. The polyamic acid may be prepared by mixing diamine in a solvent, adding dianhydride thereto, and then polymerizing it.
상기 디언하이드라이드로는 피로멜리트산 디언하이드라이드(pyromellyrtic dianhydride, PMDA), 3,3’,4,4’-벤조페논테트라카르복실산 디언하이드라이드 (3,3’,4,4’-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, BTDA), 4,4′-옥시디프탈산 언하이드라이드(4,4′-oxydiphthalic anhydride, ODPA), 3,4,3′,4’-비페닐테트라카르복실산 디언하이드라이드(3,4,3’,4’-biphenyltetracarboxylic dianhydride, BPDA) 및 비스(3,4-카르복시페닐디메틸실란 디언하이드라이드 (bis(3,4-dicarboxyphenyl)dimethylsilane dianhydride, SIDA)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. Examples of the dianhydride include pyromellyrtic dianhydride (PMDA), 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride (3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic). dianhydride, BTDA), 4,4′-oxydiphthalic anhydride (ODPA), 3,4,3′,4′-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride (3, At least one selected from the group consisting of 4,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, BPDA) and bis(3,4-carboxyphenyldimethylsilane dianhydride (bis(3,4-dicarboxyphenyl)dimethylsilane dianhydride, SIDA) You can use
또한, 상기 디아민으로는 4,4′-옥시디아닐린 (4,4′-oxydianiline, ODA), 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠(1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, RODA), p-페닐렌 디아민(p-phenylene diamine, p-PDA), 및 o-페닐렌 디아민(o-phenylenediamine, o-PDA)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.In addition, as the diamine, 4,4'-oxydianiline (4,4'-oxydianiline, ODA), 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene (1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene , RODA), p-phenylene diamine (p-PDA), and o-phenylene diamine (o-phenylenediamine, o-PDA) can be used at least one selected from the group consisting of.
상기 폴리아믹애시드를 용해시키는 용매로는 m-크레졸, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세톤, 디에틸아세테이트, 테트라하이드로퓨란(THF), 클로로포름, 및 γ-부티로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.As a solvent for dissolving the polyamic acid, m-cresol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), dimethyl sulfoxide (DMSO), acetone, At least one selected from the group consisting of diethyl acetate, tetrahydrofuran (THF), chloroform, and γ-butyrolactone may be used.
상기 방사용액은 5 내지 50 %의 농도를 가질 수 있다. 만일, 상기 방사용액의 농도가 5 % 미만일 경우 방사가 원활하게 진행되지 않기 때문에 섬유 형성이 이루어지지 않거나 균일한 직경을 갖는 섬유를 제조할 수 없고, 반면 상기 방사용액의 농도가 50 %를 초과할 경우 토출 압력이 급격히 증가함에 따라 방사가 이루어지지 않거나 공정성이 저하될 수 있다.The spinning solution may have a concentration of 5 to 50%. If the concentration of the spinning solution is less than 5%, the spinning does not proceed smoothly, and thus fiber formation cannot be achieved or fibers having a uniform diameter cannot be produced.On the other hand, the concentration of the spinning solution may exceed 50%. In this case, as the discharge pressure increases rapidly, spinning may not occur or fairness may deteriorate.
상기 방사용액을 전기방사 장치를 이용하여 40 내지 3,000 ㎚의 평균 직경을 갖는 섬유로 이루어진 폴리아믹애시드 나노섬유 웹을 제조한다. 즉, 방사용액이 보관된 용액 탱크에서 정량 펌프를 이용하여 방사부로 상기 방사용액을 일정량으로 공급하고, 상기 방사부의 노즐을 통해 상기 방사용액을 토출 후 비산과 동시에 응고시켜 섬유를 형성하고 형성된 섬유를 컬렉터에서 집속시켜 폴리아믹애시드 나노섬유 웹을 제조할 수 있다.The spinning solution is used to prepare a polyamic acid nanofiber web made of fibers having an average diameter of 40 to 3,000 nm using an electrospinning device. That is, a predetermined amount of the spinning solution is supplied from the solution tank in which the spinning solution is stored to the spinning unit using a quantitative pump, and the spinning solution is discharged through the nozzle of the spinning unit and then coagulated simultaneously to form fibers. The polyamic acid nanofiber web can be prepared by focusing in a collector.
이어서, 상기 폴리아믹애시드 나노섬유 웹을 이미드화시켜 폴리이미드 나노섬유 웹을 제조한다. 상기 폴리이미드 나노섬유 웹의 제조는 열이미드화, 화학이미드화, 또는 열이미드화와 화학이미드화를 병용한 공정을 통해 수행될 수 있다.Subsequently, the polyamic acid nanofiber web is imidized to prepare a polyimide nanofiber web. The preparation of the polyimide nanofiber web may be performed through thermal imidization, chemical imidization, or a process in which thermal imidation and chemical imidation are combined.
본 발명의 탄화 및 흑연화 과정은 도 2에 나타나 있으며, 도 3은 폴리아믹애시드 나노 멤브레인, 폴리이미드 나노 멤브레인, 탄화 나노 멤브레인, 그래파이트 나노 멤브라인의 주사전자현미경 사진이다. 상기 도 3에 나타난 바와 같이, 이들 멤브레인은 폴리이미드 필름, 이를 탄화 및 흑연화하여 제조된 탄화 필름 및 그래파이트(흑연화) 필름과 달리, 다공성의 3차원 구조를 가지는 나노섬유 웹으로 이루어져 있다. The carbonization and graphitization process of the present invention is shown in FIG. 2, and FIG. 3 is a scanning electron microscope photograph of a polyamic acid nanomembrane, a polyimide nanomembrane, a carbonization nanomembrane, and a graphite nanomembrane. As shown in FIG. 3, unlike a polyimide film, a carbonized film prepared by carbonizing and graphitizing it, and a graphite (graphitized) film, these membranes are composed of a nanofiber web having a porous three-dimensional structure.
구체적으로, 본 발명에서 상기 폴리아믹애시드 나노섬유 웹 역시 다공성의 3차원 구조를 가지며, 나노섬유의 직경은 0.19 ㎛ 내지 3.2 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.8 내지 1.2 ㎛, 구체적으로, 1.0 ㎛ 인 나노섬유로 구성된다. Specifically, in the present invention, the polyamic acid nanofiber web also has a porous three-dimensional structure, and the nanofibers have a diameter of 0.19 µm to 3.2 µm, an average diameter of 0.8 to 1.2 µm, specifically, 1.0 µm. Consists of
또한, 본 발명에서 상기 탄소섬유 전구체 고분자(구체적으로, 폴리이미드)로 이루어진 나노섬유 웹 역시 다공성의 3차원 구조를 가지며, 나노섬유의 직경은 0.15 ㎛ 내지 3.0 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.7 내지 1.1 ㎛, 구체적으로, 0.9 ㎛ 인 나노섬유로 구성된다. In addition, in the present invention, the nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer (specifically, polyimide) also has a porous three-dimensional structure, the diameter of the nanofibers is 0.15 ㎛ to 3.0 ㎛, the average diameter is 0.7 to 1.1 ㎛ , Specifically, composed of 0.9 μm nanofibers.
또한, 본 발명에서, 상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹을 탄화하여 제조한 탄화 나노섬유 웹 역시 다공성의 3차원 구조를 가지며, 나노섬유의 직경은 0.13 ㎛ 내지 2.8 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.7 내지 0.9 ㎛, 구체적으로, 0.8 ㎛ 인 나노섬유로 구성된다. In addition, in the present invention, the carbonized nanofiber web produced by carbonizing the nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer also has a porous three-dimensional structure, the diameter of the nanofibers is 0.13 μm to 2.8 μm, and the average diameter is 0.7 To 0.9 µm, specifically, 0.8 µm.
또한, 본 발명에서, 상기 탄화 나노섬유 웹을 탄화하여 제조한 흑연화(그래파이트) 나노섬유 웹 역시 다공성의 3차원 구조를 가지며, 나노섬유의 직경은 0.05 ㎛ 내지 2.1 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.3 내지 0.7 ㎛, 구체적으로, 0.5 ㎛ 인 나노섬유로 구성된다.In addition, in the present invention, the graphitized (graphite) nanofiber web produced by carbonizing the carbonized nanofiber web also has a porous three-dimensional structure, the diameter of the nanofibers is 0.05 µm to 2.1 µm, and the average diameter is 0.3 to It consists of nanofibers of 0.7 μm, specifically, 0.5 μm.
즉, 상기 제조된 그래파이트 나노섬유 웹 그리고 상기 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인은 폴리이미드 필름을 이용하여 탄화 및 흑연화시켜 제조된 그래파이트 필름과 같은 판상 구조가 아니며, 기공을 함유하고 있으며, 나노섬유가 웹 구조로 복잡하게 얽혀 있어, 다공성의 3차원 구조를 가진다. That is, the prepared graphite nanofiber web and the graphite nanomembrane having the graphite nanofiber web structure do not have a plate-like structure like a graphite film prepared by carbonization and graphitization using a polyimide film, and contain pores, The nanofibers are intricately entangled in a web structure and have a porous three-dimensional structure.
본 발명에서 상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹의 기공도는 40% 내지 90%일 수 있다. In the present invention, the porosity of the nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer may be 40% to 90%.
상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹, 구체적으로 폴리이미드 나노섬유 웹의 평균 기공은 1.3 μm 내지 5.5 μm일 수 있으며, 보다 구체적으로 1.5 μm 내지 5.2 μm일 수 있다. The average pores of the nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer, specifically, the polyimide nanofiber web may be 1.3 μm to 5.5 μm, and more specifically 1.5 μm to 5.2 μm.
본 발명에서, 상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹을 탄화 및 흑연화하여 제조된 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹의 평균 기공은 0.3 μm 내지 4.5 μm일 수 있으며, 보다 구체적으로 1.0 μm 내지 4.0 μm일 수 있다. In the present invention, the average pores of the porous graphite nanofiber web produced by carbonizing and graphitizing the nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer may be 0.3 μm to 4.5 μm, and more specifically 1.0 μm to 4.0 μm. I can.
본 발명에서, 상기 그래파이트 나노섬유 웹의 수평 방향 열전도도는 800 W/m·k 내지 1950 W/m·k 이거나, 수직 방향 열전도도는 2 W/m·k 내지 20 W/m·k일 수 있다. In the present invention, the horizontal direction thermal conductivity of the graphite nanofiber web may be 800 W/m·k to 1950 W/m·k, or the vertical direction thermal conductivity may be 2 W/m·k to 20 W/m·k have.
본 발명의 상기 그래파이트 나노섬유 웹은 기존의 폴리이미드 필름을 탄화 및 흑연화하여 제조한 그래파이트 필름에 비해, 수직 방향의 열전도도가 현저히 뛰어나서, 전체 열용량이 우수하며, 기공을 통한 열전도도가 우수하여 냉각속도가 빠른 장점이 있다. The graphite nanofiber web of the present invention has remarkably superior thermal conductivity in the vertical direction compared to the graphite film produced by carbonization and graphitization of a conventional polyimide film, has excellent overall heat capacity, and excellent thermal conductivity through pores. It has the advantage of fast cooling speed.
본 발명의 일실시예에서 비교예 1-3의 그래파이트 나노 필름에 비해 실시예 1-3, 2-3, 3-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인의 수직방향 열전도도는 2.6배 내지 9배 높았다. 이는 종래 인조 그래파이트 시트의 경우 수직 방향의 열전도도가 낮아 전체 열용량이 낮은 문제점을 해결한 것으로, 본 발명의 그래파이트 나노 멤브레인의 경우 다공성 구조로 이루어져 있어, 수직 방향으로 열원을 잘 통과시켜 열을 효과적으로 전달시킬 수 있으며 이에 따라 방열 효과가 우수한 장점이 있다. In an embodiment of the present invention, the vertical thermal conductivity of the graphite nanomembrane prepared in Examples 1-3, 2-3, and 3-3 was 2.6 to 9 times higher than that of the graphite nano film of Comparative Example 1-3. This solves the problem of low total heat capacity due to low thermal conductivity in the vertical direction in the case of the conventional artificial graphite sheet, and since the graphite nanomembrane of the present invention has a porous structure, heat is effectively passed through the heat source in the vertical direction. And thus has an advantage of excellent heat dissipation effect.
본 발명은 다른 하나의 양태로서, 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인을 제공한다.As another aspect, the present invention provides a graphite nanomembrane having a porous graphite nanofiber web structure.
본 발명에서, 상기 "다공성", "그래파이트 나노섬유 웹"에 대한 설명은 전술한 바와 같다. In the present invention, the description of the "porous" and "graphite nanofiber web" is as described above.
본 발명은 상기 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 다공성의 그래파이트 나노 멤브레인을 제공한다. 상기 멤브레인은 나노섬유들이 복잡하게 얽혀 적층되어 이루어진 형태이다.The present invention provides a porous graphite nanomembrane having the porous graphite nanofiber web structure. The membrane is formed by intricately intertwining and stacking nanofibers.
본 발명은 다른 하나의 양태로서, 상기 다공성 그래파이트 나노 멤브레인을 포함하는 방열시트를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a heat dissipation sheet including the porous graphite nanomembrane.
본 발명에서, 상기 "다공성", "그래파이트 나노 멤브레인"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.In the present invention, the description of the "porous" and "graphite nanomembrane" is as described above.
본 발명의 방열시트는 상기 다공성 그래파이트 나노 멤브레인 일면에 보호테이프를 구비하고, 이의 타면에 점착테이프를 구비한다. 상기 보호테이프는 PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), 및 PP(polypropilene)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 구성되며, 상기 점착테이프는 대상기기로의 접착을 위해 구비된다. The heat dissipation sheet of the present invention includes a protective tape on one surface of the porous graphite nanomembrane, and an adhesive tape on the other surface thereof. The protective tape is composed of one or more selected from the group consisting of polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and polypropilene (PP), and the adhesive tape is provided for adhesion to a target device.
본 발명은 다른 하나의 양태로서, 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 다공성의 나노섬유 웹을 제조하는 단계; 상기 나노섬유 웹을 800~1,500℃ 온도에서 탄화하여 탄화 나노섬유 웹을 제조하는 단계; 및 상기 탄화 나노섬유 웹을 2,500~3,000℃의 온도에서 흑연화하여 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention comprises the steps of preparing a porous nanofiber web made of a carbon fiber precursor polymer; Carbonizing the nanofiber web at a temperature of 800-1,500°C to prepare a carbonized nanofiber web; And it provides a method for producing a porous graphite nanofiber web by graphitizing the carbonized nanofiber web at a temperature of 2,500 ~ 3,000 ℃.
본 발명에서, 상기 "탄소섬유 전구체 고분자", "다공성", "나노섬유 웹", "탄화 나노 섬유 웹", "그래파이트 나노 섬유 웹"에 대한 설명은 전술한 바와 같다.In the present invention, descriptions of the "carbon fiber precursor polymer", "porous", "nanofiber web", "carbonized nanofiber web", and "graphite nanofiber web" are as described above.
본 발명의 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹의 제조방법은 먼저, 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 다공성의 나노섬유 웹을 제조하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a porous graphite nanofiber web of the present invention includes the step of preparing a porous nanofiber web made of a carbon fiber precursor polymer.
상기 탄소섬유 전구체 고분자를 적당한 용매에 용해하여 방사가 가능한 농도로 만든 다음, 전기방사 장치를 사용하여 전기방사하여 나노섬유를 제조한다.The carbon fiber precursor polymer is dissolved in a suitable solvent to obtain a concentration capable of spinning, and then electrospinned using an electrospinning device to prepare nanofibers.
다음으로, 상기 제조된 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 다공성의 나노섬유 웹을 800~1,500℃ 온도에서 탄화하여 탄화 나노섬유 웹을 제조하는 단계를 포함한다.Next, a step of producing a carbonized nanofiber web by carbonizing the porous nanofiber web made of the prepared carbon fiber precursor polymer at a temperature of 800 to 1,500°C.
상기 탄소섬유 전구체 고분자를 이용하여 제조된 나노섬유 웹을 탄화로에서 불활성 기체하에서 800~1,500℃ 온도에서 탄화하여 탄화 나노섬유 웹을 제조하게 된다. 상기 불활성 기체로는 질소(N2)나 아르곤(Ar)과 같은 불활성가스를 이용할 수 있다. 탄화 단계는 고온 열처리하여 탄소 이외의 원자를 나노섬유 외부로 방출하여 최종적으로 탄소원자로 구성된 탄소 나노섬유 웹을 얻는 단계이다. 이때의 열처리는 800~1,500℃ 범위의 온도에서 질소(N2)나 아르곤(Ar)과 같은 불활성가스를 이용하게 진행되게 된다. 이때에도 필요에 따라 장력을 부여하여 최종적으로 얻어지는 탄소섬유 내의 탄소분자간의 배열을 균일하게 유도할 수 있다. 상기 제조된 탄화 나노섬유 웹 역시 탄소섬유 전구체 고분자를 이용하여 제조된 다공성의 나노섬유 웹과 마찬가지로 다공성의 3차원 구조를 가진다.The nanofiber web prepared by using the carbon fiber precursor polymer is carbonized in an inert gas at a temperature of 800 to 1500°C in a carbonization furnace to prepare a carbonized nanofiber web. As the inert gas, an inert gas such as nitrogen (N2) or argon (Ar) may be used. The carbonization step is a step of obtaining a carbon nanofiber web composed of carbon atoms by releasing atoms other than carbon to the outside of the nanofibers through high temperature heat treatment. The heat treatment at this time is performed using an inert gas such as nitrogen (N2) or argon (Ar) at a temperature in the range of 800 to 1500°C. Even at this time, it is possible to uniformly induce the arrangement of carbon molecules in the finally obtained carbon fiber by applying tension as necessary. The prepared carbonized nanofiber web also has a porous three-dimensional structure like the porous nanofiber web prepared using a carbon fiber precursor polymer.
다음으로, 상기 제조된 탄화 나노섬유 웹을 흑연화로에서 2,500~3,000℃의 온도에서 흑연화하여 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 단계를 포함한다.Next, a step of graphitizing the prepared carbonized nanofiber web at a temperature of 2,500 to 3,000°C in a graphitization furnace to produce a porous graphite nanofiber web.
상기 흑연화 단계는 탄화 나노섬유 웹을 2,500℃~3,000℃의 온도범위에서 흑연화용 흑연화로내에서 불활성 기체하에 열처리하여 탄화 나노섬유 내의 탄소구조를 재배열시키는 공정으로, 이러한 흑연화 단계는 고강력사나 고탄성사와 같은 고성능 탄소섬유를 제조하고자 할 경우에 특히 요구되는 공정이다. 이때의 열처리는 2,500~3,000℃ 범위의 온도에서 질소(N2)나 아르곤(Ar)과 같은 불활성가스를 이용하게 진행되게 된다. 이때에도 장력을 부여하여 탄소섬유 내 탄소분자의 배열이 균일하게 분포하도록 유도할 수 있다. The graphitization step is a process of rearranging the carbon structure in the carbonized nanofibers by heat-treating the carbonized nanofiber web under an inert gas in a graphitization furnace for graphitization at a temperature range of 2,500°C to 3,000°C. This is a particularly required process when manufacturing high-performance carbon fibers such as yarn or high elastic yarn. The heat treatment at this time is performed using an inert gas such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar) at a temperature in the range of 2,500 to 3,000°C. Even at this time, it is possible to induce a uniform distribution of the arrangement of carbon molecules in the carbon fiber by applying tension.
본 발명은 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹, 상기 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인 및 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 그리고 상기 다공성의 그래파이트 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인은 기공이 있으며, 다공성의 3차원 구조를 가지고 있어, 수직 방향에 대한 열전도도가 우수하며 냉각 효과가 커서 방열시트로 적합하다.The present invention relates to a method of manufacturing a porous graphite nanofiber web, a graphite nanomembrane having the porous graphite nanofiber web structure, and a porous graphite nanofiber web, and the porous graphite nanofiber web according to the present invention and the above The graphite nanomembrane having a porous graphite nanofiber web structure has pores, has a porous three-dimensional structure, has excellent thermal conductivity in the vertical direction, and has a high cooling effect, making it suitable as a heat dissipation sheet.
상기 그래파이트 나노 멤브레인은 연료전지용 가스확산층 (GDL: Gas Diffusion Layer), 고온 필터용 여과재료, 내화학필터용 여과재료, 이차전지용 전극소재, EMI(Electromagnetic interference) 차폐소재, 그래파이트 멤브레인을 적용한 복합소재로도 적용이 가능하다.The graphite nanomembrane is a composite material to which a gas diffusion layer (GDL) for fuel cells, a filter material for a high temperature filter, a filter material for a chemical filter, an electrode material for a secondary battery, an electromagnetic interference (EMI) shielding material, and a graphite membrane are applied. Also applicable.
도 1은 폴리이미드 필름(PI 필름)을 탄화 및 흑연화하여 제조하는 그래파이트 시트의 공정도를 나타낸다.
도 2는 폴리이미드 나노 멤브레인을 탄화 및 흑연화하여 제조하는 그래파이트 멤브레인의 공정도를 나타낸다.
도 3은 주사전자현미경을 이용하여 실시예 1의 폴리아믹애시드 나노 멤브레인, 폴리이미드 나노 멤브레인, 탄화 나노 멤브레인, 그래파이트 나노 멤브라인을 관찰한 결과이다.
도 4는 주사전자현미경을 이용하여 실시예 1-2의 탄화 나노 멤브레인의 표면을 2,500배, 10,000배 확대하여 관찰한 결과 및 실시예 1-2의 탄화 나노 멤브레인의 단면을 5,000배 확대하여 관찰한 결과이다.
도 5는 주사전자현미경을 이용하여 실시예 1-3의 흑연화 나노 멤브레인의 표면을 2,500배, 10,000배 그리고 50,000배 확대하여 관찰한 결과이다.
도 6은 주사전자현미경을 이용하여 실시예 1-3의 흑연화 나노 멤브레인의 단면을 5,000배 확대하여 관찰한 결과이다.
도 7은 실시예 1-2에서 제조된 탄화 나노 멤브레인의 EDAX 분석을 실시한 결과이다.
도 8은 실시예 1-3에서 제조된 흑연화 나노 멤브레인의 EDAX 분석을 실시한 결과이다.
도 9는 실시예 1-2에서 제조된 탄화 나노 멤브레인의 XRD 분석 결과이다.
도 10은 실시예 1-3에서 제조된 탄화 나노 멤브레인의 XRD 분석 결과이다.
도 11은 실시예 1-1에서 제조된 폴리이미드 나노 멤브레인의 기공분포를 측정한 결과이다.
도 12는 실시예 1-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인의 기공분포를 측정한 결과이다. 1 shows a process chart of a graphite sheet manufactured by carbonizing and graphitizing a polyimide film (PI film).
2 shows a process chart of a graphite membrane manufactured by carbonizing and graphitizing a polyimide nanomembrane.
3 is a result of observing the polyamic acid nanomembrane, polyimide nanomembrane, carbonized nanomembrane, and graphite nanomembrane of Example 1 using a scanning electron microscope.
Figure 4 is a result of observation by magnifying the surface of the carbonized nanomembrane of Example 1-2 by 2,500 times and 10,000 times using a scanning electron microscope and the cross section of the carbonized nanomembrane of Example 1-2 by magnifying 5,000 times It is the result.
5 is a result of observing the surface of the graphitized nanomembrane of Example 1-3 at 2,500 times, 10,000 times and 50,000 times magnification using a scanning electron microscope.
6 is a result of observation by magnifying the cross section of the graphitized nanomembrane of Example 1-3 by 5,000 times using a scanning electron microscope.
7 is prepared in Example 1-2 This is the result of EDAX analysis of carbonized nanomembrane.
8 is prepared in Examples 1-3 This is the result of EDAX analysis of graphitized nanomembrane.
9 is prepared in Example 1-2 This is the XRD analysis result of the carbonized nanomembrane.
10 is prepared in Examples 1-3 This is the XRD analysis result of the carbonized nanomembrane.
11 is prepared in Example 1-1 This is the result of measuring the pore distribution of the polyimide nanomembrane.
12 is a result of measuring the pore distribution of the graphite nanomembrane prepared in Example 1-3.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
실시예 1: 그래파이트 멤브레인 제조Example 1: Graphite membrane preparation
실시예 1-1: 폴리이미드 나노 멤브레인 제조Example 1-1: Preparation of polyimide nano membrane
폴리아믹애시드를 디메틸아세트아마이드 용매에 녹여 13 중량%의 방사용액을 제조한 후, 이를 정량펌프를 통해 전기방사 장치에 설치된 노즐을 통해 방사한 후 고전압 발생부에 의해 전기장이 인가된 상태에서 비산 및 응고시켜 섬유를 형성하고, 상기 형성된 섬유들을 컬렉터에 집속시켜 35 ㎛의 평균 두께를 갖는 다공성의 폴리아믹애시드 나노섬유 웹 구조를 가지는 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 제조하였다. 이때, 인가된 전압은 45 ㎸, 방사거리는 25 ㎝이었다.After dissolving polyamic acid in a dimethylacetamide solvent to prepare a spinning solution of 13% by weight, it is spun through a nozzle installed in an electrospinning device through a metering pump, and then scattered while an electric field is applied by a high voltage generator. The fibers were solidified to form fibers, and the formed fibers were collected in a collector to prepare a polyamic acid nanomembrane having a porous polyamic acid nanofiber web structure having an average thickness of 35 μm. At this time, the applied voltage was 45 kV and the radiation distance was 25 cm.
이어서, 상기 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 400℃의 온도로 유지된 롤투롤 연속 경화로에서 10분 동안 열경화한 후 이미드화시켜 폴리이미드 나노섬유 웹 구조를 가지는 폴리이미드 나노 멤브레인을 제조하였다. Subsequently, the polyamic acid nanomembrane was thermally cured for 10 minutes in a roll-to-roll continuous curing furnace maintained at a temperature of 400°C, and then imidized to prepare a polyimide nanomembrane having a polyimide nanofiber web structure.
실시예 1-2: 탄화 나노 멤브레인 제조Example 1-2: Preparation of carbonized nanomembrane
상기 제조된 폴리이미드 나노 멤브레인을 탄화로에서 1,400℃의 온도에서 2시간 동안 탄화시켜 나노섬유 웹 구조를 가지는 탄화 나노 멤브레인을 제조하였다.The prepared polyimide nanomembrane was carbonized in a carbonization furnace at a temperature of 1,400°C for 2 hours to prepare a carbonized nanomembrane having a nanofiber web structure.
실시예 1-3: 그래파이트 나노 멤브레인 제조Example 1-3: Preparation of graphite nano membrane
상기 제조된 탄화 나노 멤브레인을 흑연화로에서 2850℃의 온도에서 3시간 동안 흑연화시켜 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인을 제조하였다(도 2).The prepared carbonized nanomembrane was graphitized in a graphitization furnace at a temperature of 2850° C. for 3 hours to prepare a graphite nanomembrane having a nanofiber web structure (FIG. 2).
실시예 2: 그래파이트 멤브레인 제조Example 2: Graphite membrane preparation
실시예 2-1: 폴리이미드 나노 멤브레인 제조Example 2-1: Preparation of polyimide nano membrane
폴리아믹애시드를 디메틸아세트아마이드 용매에 녹여 13 중량%의 방사용액을 제조한 후, 이를 정량펌프를 통해 전기방사 장치에 설치된 노즐을 통해 방사한 후 고전압 발생부에 의해 전기장이 인가된 상태에서 비산 및 응고시켜 섬유를 형성하고, 상기 형성된 섬유들을 컬렉터에 집속시켜 23 ㎛의 평균 두께를 갖는 다공성의 폴리아믹애시드 나노섬유 웹 구조를 가지는 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 제조하였다. 이때, 인가된 전압은 50 ㎸, 방사거리는 28 ㎝이었다.After dissolving polyamic acid in a dimethylacetamide solvent to prepare a spinning solution of 13% by weight, it is spun through a nozzle installed in an electrospinning device through a metering pump, and then scattered while an electric field is applied by a high voltage generator. The fibers were solidified to form fibers, and the formed fibers were collected in a collector to prepare a polyamic acid nanomembrane having a porous polyamic acid nanofiber web structure having an average thickness of 23 μm. At this time, the applied voltage was 50 kV and the radiation distance was 28 cm.
이어서, 상기 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 400 ℃의 온도로 유지된 롤투롤 연속 경화로에서 10분 동안 열경화한 후 이미드화시켜 폴리이미드 나노섬유 웹 구조를 가지는 폴리이미드 나노 멤브레인을 제조하였다. Subsequently, the polyamic acid nanomembrane was thermally cured for 10 minutes in a roll-to-roll continuous curing furnace maintained at a temperature of 400° C. and then imidized to prepare a polyimide nanomembrane having a polyimide nanofiber web structure.
실시예 2-2: 탄화 나노 멤브레인 제조Example 2-2: Preparation of carbonized nanomembrane
상기 제조된 폴리이미드 나노 멤브레인을 탄화로에서 1,000℃의 온도에서 2시간 동안 탄화시켜 나노섬유 웹 구조를 가지는 탄화 나노 멤브레인을 제조하였다.The prepared polyimide nanomembrane was carbonized in a carbonization furnace at a temperature of 1,000° C. for 2 hours to prepare a carbonized nanomembrane having a nanofiber web structure.
실시예 2-3: 그래파이트 나노 멤브레인 제조Example 2-3: Preparation of graphite nano membrane
상기 제조된 탄화 나노 멤브레인을 흑연화로에서 2700℃의 온도에서 3시간 동안 흑연화시켜 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인을 제조하였다.The prepared carbonized nanomembrane was graphitized in a graphitization furnace at a temperature of 2700° C. for 3 hours to prepare a graphite nanomembrane having a nanofiber web structure.
실시예 3: 그래파이트 멤브레인 제조Example 3: Graphite Membrane Preparation
폴리아믹애시드를 디메틸아세트아마이드 용매에 녹여 13 중량%의 방사용액을 제조한 후, 이를 정량펌프를 통해 전기방사 장치에 설치된 노즐을 통해 방사한 후 고전압 발생부에 의해 전기장이 인가된 상태에서 비산 및 응고시켜 섬유를 형성하고, 상기 형성된 섬유들을 컬렉터에 집속시켜 15 ㎛의 평균 두께를 갖는 다공성의 폴리아믹애시드 나노섬유 웹 구조를 가지는 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 제조하였다. 이때, 인가된 전압은 55 ㎸, 방사거리는 33 ㎝이었다.After dissolving polyamic acid in a dimethylacetamide solvent to prepare a spinning solution of 13% by weight, it is spun through a nozzle installed in an electrospinning device through a metering pump, and then scattered while an electric field is applied by a high voltage generator. Coagulated to form fibers, and the formed fibers were collected in a collector to prepare a polyamic acid nanomembrane having a porous polyamic acid nanofiber web structure having an average thickness of 15 μm. At this time, the applied voltage was 55 kV and the radiation distance was 33 cm.
이어서, 상기 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 400 ℃의 온도로 유지된 롤투롤 연속 경화로에서 10분 동안 열경화한 후 이미드화시켜 폴리이미드 나노섬유 웹 구조를 가지는 폴리이미드 나노 멤브레인을 제조하였다. Subsequently, the polyamic acid nanomembrane was thermally cured for 10 minutes in a roll-to-roll continuous curing furnace maintained at a temperature of 400° C. and then imidized to prepare a polyimide nanomembrane having a polyimide nanofiber web structure.
실시예 3-2: 탄화 나노 멤브레인 제조Example 3-2: Preparation of carbonized nanomembrane
상기 제조된 폴리이미드 나노 멤브레인을 탄화로에서 800℃의 온도에서 1시간 동안 탄화시켜 나노섬유 웹 구조를 가지는 탄화 나노 멤브레인을 제조하였다.The prepared polyimide nanomembrane was carbonized in a carbonization furnace at a temperature of 800° C. for 1 hour to prepare a carbonized nanomembrane having a nanofiber web structure.
실시예 3-3: 그래파이트 나노 멤브레인 제조Example 3-3: Preparation of graphite nano membrane
상기 제조된 탄화 나노 멤브레인을 흑연화로에서 2650℃의 온도에서 3시간 동안 흑연화시켜 나노섬유 웹 구조를 가지는 그래파이트 나노 멤브레인을 제조하였다.The prepared carbonized nanomembrane was graphitized in a graphitization furnace at a temperature of 2650° C. for 3 hours to prepare a graphite nanomembrane having a nanofiber web structure.
비교예 1: 그래파이트 필름 제조Comparative Example 1: Preparation of graphite film
비교예 1-1: 폴리이미드 나노 멤브레인 제조Comparative Example 1-1: Preparation of polyimide nano membrane
폴리아믹애시드를 디메틸아세트아마이드 용매에 녹여 제조된 폴리이미드 필름을 사용하였다.A polyimide film prepared by dissolving polyamic acid in a dimethylacetamide solvent was used.
비교예 1-2: 탄화 필름 제조Comparative Example 1-2: Preparation of carbonized film
상기 제조된 폴리이미드 필름을 탄화로에서 1650℃의 온도에서 15시간 동안 탄화시켜 탄화 필름을 제조하였다.The prepared polyimide film was carbonized in a carbonization furnace at a temperature of 1650° C. for 15 hours to prepare a carbonized film.
비교예 1-3: 그래파이트 필름 제조Comparative Example 1-3: Preparation of graphite film
상기 제조된 탄화 필름을 흑연화용 가마에서 3000℃의 온도에서 20시간 동안 흑연화시켜 그래파이트 나노 필름을 제조하였다(도 1). The prepared carbonized film was graphitized in a graphitizing kiln at a temperature of 3000° C. for 20 hours to prepare a graphite nano film (FIG. 1).
실험예 1: 폴리이미드 나노 멤브레인과 폴리이미드 필름의 물성 비교Experimental Example 1: Comparison of physical properties of polyimide nanomembrane and polyimide film
상기 실시예 1-1, 실시예 2-1, 실시예 3-1 그리고 비교예 1-1을 대상으로 물성을 측정하였으며, 그 결과는 표 1과 같다. Physical properties were measured in Example 1-1, Example 2-1, Example 3-1, and Comparative Example 1-1, and the results are shown in Table 1.
중량(g/mWeight (g/m 22 ) 측정) Measure
실시예 1-1, 2-1, 3-1의 폴리이미드 나노 멤브레인과 비교예 1-1의 폴리이미드 필름의 중량을 천의 무게 측정 방법 규격인 KS K 0514에 의거하여 측정하였다. The weights of the polyimide nanomembrane of Examples 1-1, 2-1, and 3-1 and the polyimide film of Comparative Example 1-1 were measured according to KS K 0514, which is a standard for measuring the weight of fabric.
두께(μm) 측정Thickness (μm) measurement
실시예 1-1, 2-1, 3-1의 폴리이미드 나노 멤브레인과 비교예 1-1의 폴리이미드 필름의 두께를 플라스틱－필름 및 시트－기계적 주사에 의한 두께 측정 규격인 KS M ISO 4593에 의거하여 측정하였다. The thicknesses of the polyimide nanomembrane of Examples 1-1, 2-1, and 3-1 and the polyimide film of Comparative Example 1-1 were determined according to KS M ISO 4593, which is a thickness measurement standard by plastic-film and sheet-mechanical scanning. It was measured according to.
강도(Mpa) 측정Strength (Mpa) measurement
실시예 1-1, 2-1, 3-1의 폴리이미드 나노 멤브레인과 비교예 1-1의 폴리이미드 필름의 강도를 얇은 플라스틱 시트의 인장시험 규격인 ASTM D 882에 의거하여 측정하였다. The strengths of the polyimide nanomembrane of Examples 1-1, 2-1, and 3-1 and the polyimide film of Comparative Example 1-1 were measured according to ASTM D 882, which is a tensile test standard for thin plastic sheets.
기공도(%) 측정Porosity (%) measurement
실시예 1-1, 2-1, 3-1의 폴리이미드 나노 멤브레인과 비교예 1-1의 폴리이미드 필름의 기공도를 측정하였다.The porosity of the polyimide nanomembrane of Examples 1-1, 2-1, and 3-1 and the polyimide film of Comparative Example 1-1 were measured.
상기 기공도는 나노 멤브레인내에서 공극이 전체 부피에서 차지하는 비율로부터 측정할 수 있는데, 나노섬유 원료 고분자의 밀도, 나노 멤브레인의 부피, 나노 웹의 무게를 이용하여 아래의 식에 의해 얻었다.The porosity can be measured from the ratio of the pores to the total volume in the nanomembrane, and was obtained by the following equation using the density of the nanofiber raw material polymer, the volume of the nanomembrane, and the weight of the nanoweb.
기공도(%) = (나노 멤브레인의 밀도/나노섬유 원료 고분자의 밀도)Х100 = [(나노 멤브레인의 중량/나노 멤브레인의 부피)/나노섬유 원료 고분자의 밀도]Х100 Porosity (%) = (density of nanomembrane/density of nanofiber raw material polymer) Х100 = [(weight of nanomembrane/volume of nanomembrane)/density of nanofiber raw material polymer] Х100
평균 기공(μm) 측정Average pore (μm) measurement
실시예 1-1, 2-1, 3-1의 폴리이미드 나노 멤브레인과 비교예 1-1의 폴리이미드 필름의 평균 기공을 측정하였다. 구체적으로, ASTM F 316에 규정된 모세관 흐름 공극 측정기(Capillary flow porometer, CFP)를 사용하여 가장 협소한 구간에서의 공극 크기인 제한 공극의 직경에서 평균 공극 크기 및 공극의 크기 분포를 측정하였다.Average pores of the polyimide nanomembrane of Examples 1-1, 2-1, and 3-1 and the polyimide film of Comparative Example 1-1 were measured. Specifically, the average pore size and the size distribution of the pores were measured at the diameter of the limiting pore, which is the pore size in the narrowest section, using a capillary flow porometer (CFP) specified in ASTM F 316.
실험예 2: 그래파이트 나노 멤브레인의 물성 측정Experimental Example 2: Measurement of physical properties of graphite nanomembrane
상기 실시예들을 대상으로 수율, 두께, 표면저항 및 평균기공을 측정하였으며, 그 결과는 표 2와 같다. Yield, thickness, surface resistance and average pores were measured for the above examples, and the results are shown in Table 2.
수율(%)yield(%)
실시예 1-3, 2-3, 3-3의 그래파이트 나노 멤브레인의 수율을 측정하였다.The yields of the graphite nanomembrane of Examples 1-3, 2-3, and 3-3 were measured.
수율(%) = (그래파이트 나노 멤브레인의 중량/폴리이미드 나노 멤브레인의 중량)Х100 Yield (%) = (weight of graphite nanomembrane/weight of polyimide nanomembrane) Х100
두께(μm) 측정Thickness (μm) measurement
실시예 1-3, 2-3, 3-3의 흑연화 나노 멤브레인 그리고 비교예 1-3의 흑연화 필름의 두께를 측정하였다. 측정방법은 전술한 바와 같다.The thickness of the graphitized nanomembrane of Examples 1-3, 2-3, and 3-3 and the graphitized film of Comparative Example 1-3 were measured. The measurement method is as described above.
전기저항(표면저항)Electrical resistance (surface resistance)
실시예 1-3, 2-3, 3-3의 흑연화 나노 멤브레인과 비교예 1-3의 흑연화 필름의 표면저항을 측정하였다. Surface resistances of the graphitized nanomembrane of Examples 1-3, 2-3, and 3-3 and the graphitized film of Comparative Example 1-3 were measured.
평균 기공(μm) 측정Average pore (μm) measurement
실시예 1-3, 2-3, 3-3의 흑연화 나노 멤브레인과 비교예 1-3의 흑연화 필름의 평균 기공을 측정하였다. 측정방법은 전술한 바와 같다.Average pores of the graphitized nanomembrane of Examples 1-3, 2-3, and 3-3 and the graphitized film of Comparative Example 1-3 were measured. The measurement method is as described above.
실험예 3: 주사전자현미경을 이용한 분석Experimental Example 3: Analysis using a scanning electron microscope
실시예 1에서 제조된 멤브레인을 사용하여, 열전계방사형주사전자현미경(SEM)(제작사: JEOL, 모델명: JSM7000F)을 이용하여 멤브레인 표면 사진을 관찰하였다. 그 결과, 실시예 1-1의 폴리아믹애시드 나노 멤브레인, 폴리이미드 나노 멤브레인, 실시예 1-2의 탄화 나노 멤브레인, 실시예 1-3의 그래파이트 나노 멤브레인은 다공성 나노섬유 웹 구조를 가지는 것을 확인하였다(도 3). Using the membrane prepared in Example 1, a photograph of the membrane surface was observed using a thermoelectric field scanning electron microscope (SEM) (manufacturer: JEOL, model name: JSM7000F). As a result, it was confirmed that the polyamic acid nanomembrane of Example 1-1, the polyimide nanomembrane, the carbonized nanomembrane of Example 1-2, and the graphite nanomembrane of Example 1-3 had a porous nanofiber web structure. (Fig. 3).
또한, 상기 실시예 1-1의 폴리아믹애시드 나노 멤브레인, 폴리이미드 나노 멤브레인, 실시예 1-2의 탄화 나노 멤브레인, 실시예 1-3의 그래파이트 나노 멤브레인을 구성하는 섬유의 평균 직경은 전자주사현미경(Scanning Electron Microscope, JSM6700F, JEOL)을 이용하여 50개의 섬유 직경을 측정하여 그 평균으로부터 계산하였다. 그 결과, 상기 폴리아믹애시드 나노 멤브레인을 구성하는 나노섬유의 직경은 0.19 ㎛ 내지 3.2 ㎛ 이고, 평균 직경은 1.0 ㎛였다. 또한, 상기 폴리이미드 나노 멤브레인을 구성하는 나노섬유의 직경은 0.15 ㎛ 내지 3.0 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.9 ㎛였다.In addition, the average diameter of the fibers constituting the polyamic acid nanomembrane, the polyimide nanomembrane, the carbonized nanomembrane of Example 1-2, and the graphite nanomembrane of Example 1-3 is an electron scanning microscope. (Scanning Electron Microscope, JSM6700F, JEOL) was used to measure the diameter of 50 fibers and calculated from the average. As a result, the diameter of the nanofibers constituting the polyamic acid nanomembrane was 0.19 µm to 3.2 µm, and the average diameter was 1.0 µm. In addition, the diameter of the nanofibers constituting the polyimide nanomembrane was 0.15 µm to 3.0 µm, and the average diameter was 0.9 µm.
또한, 도 4에서 실시예 1-2의 탄화 나노 멤브레인의 표면을 2,500배, 10,000배 그리고 탄화 나노 멤브레인의 단면을 5,000배 확대하여 다공성 나노섬유 웹 구조를 가지는 것을 확인하였다. 상기 탄화 나노 멤브레인을 구성하는 나노섬유의 직경은 0.13 ㎛ 내지 2.8 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.8 ㎛였다. 또한, 도 5에서 실시예 1-3의 흑연화 나노 멤브레인의 표면을 2,500배, 10,000배, 50,000배 그리고 도 6에서 흑연화 나노 멤브레인의 단면을 5,000배 확대하여 관찰하였다. 그 결과 실시예 1-3의 흑연화 나노 멤브레인(그래파이트 나노 멤브레인)에서 그래파이트 결정이 형성된 것을 확인하였다. 또한, 상기 흑연화 나노 멤브레인을 구성하는 나노섬유의 직경은 0.05 ㎛ 내지 2.1 ㎛ 이고, 평균 직경은 0.5 ㎛였다.In addition, in FIG. 4, it was confirmed that the surface of the carbonized nanomembrane of Example 1-2 was enlarged 2,500 times and 10,000 times, and the cross-section of the carbonized nanomembrane was enlarged 5,000 times to have a porous nanofiber web structure. The nanofibers constituting the carbonized nanomembrane had a diameter of 0.13 μm to 2.8 μm, and an average diameter of 0.8 μm. In addition, the surface of the graphitized nanomembrane of Example 1-3 in FIG. 5 was observed by magnifying a cross section of 2,500 times, 10,000 times, and 50,000 times, and a cross section of the graphitized nanomembrane in FIG. 6 by 5,000 times. As a result, it was confirmed that graphite crystals were formed in the graphitized nanomembrane (graphite nanomembrane) of Example 1-3. In addition, the nanofibers constituting the graphitized nanomembrane had a diameter of 0.05 µm to 2.1 µm, and an average diameter of 0.5 µm.
실험예 4: 원소분석(EDAX)Experimental Example 4: Elemental Analysis (EDAX)
실시예 1-2에서 제조된 탄화 나노 멤브레인과 실시예 1-3에서 제조된 흑연화 나노 멤브레인을 이용하여 EDAX 분석을 실시하였다. 그 결과 흑연화 나노 멤브레인에서 C 피크가 100% 관찰되어 그래파이트가 형성된 것을 확인하였다(도 7 및 도 8). Prepared in Example 1-2 Carbonized nanomembrane and prepared in Examples 1-3 EDAX analysis was performed using the graphitized nanomembrane. As a result, 100% of the C peak was observed in the graphitized nanomembrane, confirming that graphite was formed (FIGS. 7 and 8).
실험예 5: XRD 분석Experimental Example 5: XRD analysis
고출력박막용X선회절분석기(HP-Thin Film XRD)(제작사: Bruker Corporation, 모델명: D8 ADVANCE)을 이용하여 실시예 1-2에서 제조된 탄화 나노 멤브레인, 실시예 1-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인을 분석하였다. 그 결과, 그래파이트 나노 멤브레인에서 흑연화 된 피크가 나타나 흑연화가 진행된 것을 알 수 있었다(도 10). High power thin film X-ray diffraction analyzer (HP-Thin Film XRD) (manufacturer: Bruker Corporation, model name: D8 ADVANCE) prepared in Example 1-2 using Carbonized nanomembrane, prepared in Examples 1-3 The graphite nanomembrane was analyzed. As a result, graphitized peaks appeared in the graphite nanomembrane, indicating that graphitization proceeded (FIG. 10).
실험예 6: 기공크기 분석Experimental Example 6: Analysis of pore size
실시예 1-1, 1-3에서 제조된 폴리이미드 나노 멤브레인, 그래파이트 나노 멤브라인의 기공 크기별 수를 측정하여 기공 크기 분포를 측정하였다. 상기 나노 멤브레인의 기공 크기는 ASTM F 316에 규정된 모세관 흐름 공극 측정기(Capillary flow porometer, CFP)를 사용하여 가장 협소한 구간에서의 공극 크기인 제한 공극의 직경에서 평균 공극 크기 및 공극의 크기 분포를 측정하였다. 그 결과, 폴리이미드 나노 멤브레인의 평균 기공크기는 2.06μm에 해당하는 것을 알 수 있었다. 그래파이트 나노 멤브레인의 평균 기공크기는 1.44μm에 해당하였다(도 11, 도 12).The pore size distribution was measured by measuring the number of the polyimide nanomembrane and graphite nanomembrane prepared in Examples 1-1 and 1-3 for each pore size. The pore size of the nanomembrane was determined by using a capillary flow porometer (CFP) specified in ASTM F 316 to determine the average pore size and pore size distribution in the diameter of the limit pore, which is the pore size in the narrowest section. Measured. As a result, it was found that the average pore size of the polyimide nanomembrane corresponds to 2.06 μm. The average pore size of the graphite nanomembrane was 1.44 μm (FIGS. 11 and 12).
실험예 7: 열전도도 분석(수평방향)Experimental Example 7: Analysis of thermal conductivity (horizontal direction)
실시예 1-3, 2-3, 3-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인의 열확산도, 비열, 밀도를 측정하여 수평 열전도도를 분석하였다. 상기 그래파이트 나노 멤브레인의 열전도도는 ASTM E14616에 규정된 LFA (Laser flash analyzer)를 사용하여 25℃의 조건에서 분석하였다(표 3).The horizontal thermal conductivity was analyzed by measuring the thermal diffusivity, specific heat, and density of the graphite nanomembrane prepared in Examples 1-3, 2-3, and 3-3. The thermal conductivity of the graphite nanomembrane was analyzed at 25° C. using a laser flash analyzer (LFA) specified in ASTM E14616 (Table 3).
그 결과, 표 3에 제시된 바와 같이, 비교예 1-3의 그래파이트 나노 필름에 비해 실시예 1-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인의 수평방향 열전도도는 현저히 높았다. 나머지 실시예 2-3 그리고 3-3의 그래파이트 나노멤브레인의 수평방향 열전도도는 비교예 1-3의 그래파이트 나노 필름과 유사한 수준이었다. As a result, as shown in Table 3, the horizontal direction thermal conductivity of the graphite nanomembrane prepared in Example 1-3 was significantly higher than that of the graphite nanofilm of Comparative Example 1-3. The horizontal thermal conductivity of the graphite nanomembrane of Examples 2-3 and 3-3 in the horizontal direction was similar to that of the graphite nanofilm of Comparative Example 1-3.
열전도도 (W/m·K) = 열확산도(mmThermal conductivity (W/m·K) = Thermal diffusivity (mm 22 /s) Х 비열 (J/g/K) Х 밀도(g/cm/s) Х specific heat (J/g/K) Х density (g/cm 33 ))
[열확산도][Thermal Diffusivity]
측정방법: 제논플래시법Measurement method: Xenon flash method
측정장치: NETZSCH社 열전도도 측정장치 LFA467Measuring device: NETZSCH's thermal conductivity measuring device LFA467
측정온도: 25℃Measurement temperature: 25℃
광원: 제논플래시 램프Light source: Xenon flash lamp
IR 검출기: InSb 검출기IR detector: InSb detector
[비열][specific heat]
측정방법: 시차 주사 열량측정법 (Differential Scanning Calorimetry, DSC) Measurement method: Differential Scanning Calorimetry (DSC)
측정장치: NETZSCH社 DSC 214Measuring device: DSC 214 of NETZSCH company
Reference: 사파이어/Al2O3Reference: Sapphire/Al2O3
[밀도][density]
측정방법：아르키메데스법 (Density Determination Kit사용)Measurement method: Archimedes method (using Density Determination Kit)
측정장치：Sartorius YDK 03Measuring device: Sartorius YDK 03
측정온도：25℃Measurement temperature: 25℃
침전액：물Sediment: Water
(J/g/K)specific heat
(J/g/K)
(g/cm3)density
(g/cm 3 )
(W/m·K)Thermal conductivity
(W/m·K)
실험예 8: 열전도도 분석(수직방향)Experimental Example 8: Thermal conductivity analysis (vertical direction)
실시예 1-3, 2-3, 3-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인의 열확산도, 비열, 밀도를 측정하여 수직 열전도도를 분석하였다. 상기 그래파이트 나노 멤브레인의 열전도도는 ASTM E14616에 규정된 LFA (Laser flash analyzer)를 사용하여 25℃의 조건에서 분석하였으며, 수평방향과 동일한 방법을 사용하여 평가하였다(표 4).The vertical thermal conductivity was analyzed by measuring the thermal diffusivity, specific heat, and density of the graphite nanomembrane prepared in Examples 1-3, 2-3, and 3-3. The thermal conductivity of the graphite nanomembrane was analyzed under the condition of 25°C using LFA (Laser flash analyzer) specified in ASTM E14616, and evaluated using the same method as in the horizontal direction (Table 4).
그 결과, 표 4에 제시된 바와 같이, 비교예 1-3의 그래파이트 나노 필름에 비해 실시예 1-3, 2-3, 3-3에서 제조된 그래파이트 나노 멤브레인의 수직방향 열전도도는 4배 내지 9배 높았다. 이는 종래 인조 그래파이트 시트의 경우 수직 방향의 열전도도가 낮아 전체 열용량이 낮은 문제점이 있었는데, 본 발명의 그래파이트 나노 멤브레인의 경우 다공성 구조로 이루어져 있어, 수직 방향으로 열원을 잘 통과시켜 열을 효과적으로 전달시킬 수 있으며 이에 따라 방열 효과가 우수한 장점이 있다. As a result, as shown in Table 4, compared to the graphite nano film of Comparative Example 1-3, the vertical thermal conductivity of the graphite nanomembrane prepared in Examples 1-3, 2-3, and 3-3 was 4 to 9 times. Times higher. In the case of the conventional artificial graphite sheet, there was a problem that the total heat capacity was low due to low thermal conductivity in the vertical direction.However, the graphite nanomembrane of the present invention has a porous structure, so that heat can be effectively transmitted by passing a heat source well in the vertical direction And there is an advantage of excellent heat dissipation effect accordingly.
(J/g/K)specific heat
(J/g/K)
(g/cm3)density
(g/cm 3 )
(W/m·K)Thermal conductivity
(W/m·K)
Claims (11)
평균 기공이 0.3 μm 내지 4.5 μm이고,
수평 방향 열전도도는 800 W/m·k 내지 1950 W/m·k 이거나, 수직 방향 열전도도는 2 W/m·k 내지 20 W/m·k이며,
상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹은 전기방사 방식으로 제조된 것인,
다공성의 그래파이트 나노섬유 웹.It is manufactured by carbonizing and graphitizing a nanofiber web made of a carbon fiber precursor polymer,
Average pores from 0.3 μm to 4.5 μm,
The horizontal direction thermal conductivity is 800 W/m·k to 1950 W/m·k, or the vertical direction thermal conductivity is 2 W/m·k to 20 W/m·k,
The nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer is manufactured by an electrospinning method,
Porous graphite nanofiber web.
상기 나노섬유 웹을 800~1,500℃ 온도에서 탄화하여 탄화 나노섬유 웹을 제조하는 단계; 및
상기 탄화 나노섬유 웹을 2,500~3,000℃의 온도에서 흑연화하는 단계를 포함하고,
평균 기공이 0.3 μm 내지 4.5 μm이고,
수평 방향 열전도도는 800 W/m·k 내지 1950 W/m·k 이거나, 수직 방향 열전도도는 2 W/m·k 내지 20 W/m·k이며,
상기 탄소섬유 전구체 고분자로 이루어진 나노섬유 웹은 전기방사 방식으로 제조된 것인,
다공성의 그래파이트 나노섬유 웹을 제조하는 방법.Preparing a porous nanofiber web made of a carbon fiber precursor polymer;
Carbonizing the nanofiber web at a temperature of 800-1,500°C to prepare a carbonized nanofiber web; And
Including the step of graphitizing the carbonized nanofiber web at a temperature of 2,500 ~ 3,000 ℃,
Average pores from 0.3 μm to 4.5 μm,
The horizontal direction thermal conductivity is 800 W/m·k to 1950 W/m·k, or the vertical direction thermal conductivity is 2 W/m·k to 20 W/m·k,
The nanofiber web made of the carbon fiber precursor polymer is manufactured by an electrospinning method,
Method for producing a porous graphite nanofiber web.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190089064A KR102212191B1 (en) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | Porous graphite nanofiber web, a membrane including the web structure, a heat-radiation sheet including the membrane, and a method of manufacturing the nanofiber web |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190089064A KR102212191B1 (en) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | Porous graphite nanofiber web, a membrane including the web structure, a heat-radiation sheet including the membrane, and a method of manufacturing the nanofiber web |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210012091A KR20210012091A (en) | 2021-02-03 |
| KR102212191B1 true KR102212191B1 (en) | 2021-02-05 |
Family
ID=74558816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190089064A KR102212191B1 (en) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | Porous graphite nanofiber web, a membrane including the web structure, a heat-radiation sheet including the membrane, and a method of manufacturing the nanofiber web |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102212191B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015088535A (en) | 2013-10-29 | 2015-05-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Cooling unit and cooling heat transfer sheet |
| JP2018168025A (en) | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 株式会社カネカ | Manufacturing method for graphite film |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101832738B1 (en) | 2016-06-28 | 2018-02-27 | 율촌화학 주식회사 | Heat dissipating sheets and methods of manufacturing the same |
-
2019
- 2019-07-23 KR KR1020190089064A patent/KR102212191B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015088535A (en) | 2013-10-29 | 2015-05-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Cooling unit and cooling heat transfer sheet |
| JP2018168025A (en) | 2017-03-30 | 2018-11-01 | 株式会社カネカ | Manufacturing method for graphite film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210012091A (en) | 2021-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Electrospun polyimide nonwovens with enhanced mechanical and thermal properties by addition of trace plasticizer | |
| Ding et al. | Electrospun polyimide nanofibers and their applications | |
| CN111836850B (en) | Graphite sheet polyimide film comprising spherical PI-based filler, method for manufacturing same, and graphite sheet manufactured using same | |
| CN111788259B (en) | Graphene sheet polyimide film comprising graphene-containing spherical PI-based filler, method for manufacturing same, and graphite sheet manufactured using same | |
| Dong et al. | Synthesis of organ-soluble copolyimides by one-step polymerization and fabrication of high performance fibers | |
| JP4189569B2 (en) | Carbon film manufacturing method | |
| TWI687458B (en) | Polyimide film for preparing roll type graphite sheet, graphite sheet, and electronic device | |
| JP2009280433A (en) | Graphite composite film | |
| JP2019089688A (en) | Graphite Sheet Having Excellent Thermal Conductivity and Method for Preparing The Same | |
| Zhang et al. | Structure evolutions involved in the carbonization of polyimide fibers with different chemical constitution | |
| JP2009203127A (en) | Graphite sheet and production method thereof | |
| US11745463B2 (en) | Multilayer graphite sheet with excellent electromagnetic shielding capability and thermal conductivity and manufacturing method therefor | |
| KR101096952B1 (en) | Nano web and Method for manufacturing the same | |
| TWI826744B (en) | Polyimide film for graphite sheet, preparation method thereof, and graphite sheet prepared therefrom | |
| KR102212191B1 (en) | Porous graphite nanofiber web, a membrane including the web structure, a heat-radiation sheet including the membrane, and a method of manufacturing the nanofiber web | |
| JP2008308543A (en) | Carbon fiber composite sheet and its manufacturing method | |
| JP2004299919A (en) | Graphite and method for producing the same | |
| Tian et al. | Enhanced conductivity and mechanical properties of polyimide based nanocomposite materials with carbon nanofibers via carbonization of electrospun polyimide fibers | |
| US11945912B2 (en) | Polyimide film comprising omnidirectional polymer chain, method for manufacturing same, and graphite sheet manufactured using same | |
| JP4078630B2 (en) | Carbon film manufacturing method and carbon film obtained thereby | |
| CN114144390B (en) | Graphite flake and electronic device comprising same | |
| KR20060096413A (en) | Filmy graphite and process for producing the same | |
| KR102306364B1 (en) | Polyimide film for graphite sheet, preparing method thereof, and graphite sheet prepared therefrom | |
| KR101440659B1 (en) | Polyimide porous nanofiber web and Method for manufacturing the same | |
| KR102450700B1 (en) | Polyimide film for graphite sheet and graphite sheet prepared thereform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |