KR102319473B1 - Carbon nanotube paste and manufacturing method of carbon nanotube paste - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본나노튜브 페이스트 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 카본나노튜브를 용매에 분산시키는 단계, 상기 용매에 2차전자 증폭용 물질 및 열전자 방출용 물질을 포함하는 금속 산화물과 무기필러를 혼합하여 상기 2차전자 증폭용 물질 및 상기 열전자 방출용 물질이 상기 카본나노튜브에 분산되어 접착되도록 하는 단계, 상기 용매에 유기 바인더를 첨가하는 단계, 상기 2차전자 증폭용 물질, 상기 열전자 방출용 물질, 상기 무기필러 및 상기 유기 바인더가 균일하게 혼합되도록 믹싱 공정을 수행하여 카본나노튜브 페이스트를 제조하고, 상기 카본나노튜브 페이스트를 이용해 카본나노튜브 에미터를 제조함으로서 에미터의 전자 방출 성능이 향상된다.The present invention relates to a carbon nanotube paste and a method for manufacturing the same, comprising dispersing the carbon nanotube in a solvent, mixing a metal oxide containing a material for secondary electron amplification and a material for emitting hot electrons in the solvent and an inorganic filler to disperse and adhere the secondary electron amplification material and the hot electron emission material to the carbon nanotube, adding an organic binder to the solvent, the secondary electron amplification material, and the hot electron emission material , a mixing process is performed so that the inorganic filler and the organic binder are uniformly mixed to prepare a carbon nanotube paste, and by using the carbon nanotube paste to prepare a carbon nanotube emitter, the electron emission performance of the emitter is improved. .

Description

전자 방출 특성이 개선된 카본나노튜브 페이스트 및 이의 제조방법 {CARBON NANOTUBE PASTE AND MANUFACTURING METHOD OF CARBON NANOTUBE PASTE}Carbon nanotube paste with improved electron emission characteristics and manufacturing method thereof

본 발명은 카본나노튜브(CNT : Carbon Nano Tube) 페이스트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카본나노튜브의 전자 방출 특성을 향상시키면서 안정화시킬 수 있도록 2차전자 증폭용 물질 및 열전자 방출용 물질을 모두 포함한 카본나노튜브 페이스트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube (CNT) paste and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a material for secondary electron amplification and thermionic emission so that the carbon nanotube can be stabilized while improving electron emission characteristics. It relates to a carbon nanotube paste including all materials and a method for manufacturing the same.

종래 일반적인 전자 방출 소자는 텅스텐 소재의 열음극을 사용하며, 텅스텐 필라멘트를 가열하여 전자를 방출시켰다. Conventional general electron emission devices use a hot cathode made of tungsten, and heat a tungsten filament to emit electrons.

그러나, 열음극을 사용하는 전자 방출 소자는 텅스텐 필라멘트를 1000도 이상의 고온으로 상승시켜야 하므로, 전자를 방출시키기 위해 추가 전력이 소모되고 전자 방출을 실시간으로 제어할 수 없다는 문제가 있다.However, since the electron emission device using a hot cathode needs to raise the tungsten filament to a high temperature of 1000 degrees or more, additional power is consumed to emit electrons, and there is a problem in that electron emission cannot be controlled in real time.

이러한 문제를 고려하여 최근에는 탄소나노튜브 등의 나노 구조물을 사용하는 냉음극을 전자 방출 소자로 사용하는 것에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. In consideration of this problem, recently, research on using a cold cathode using a nanostructure such as carbon nanotubes as an electron emission device is being actively conducted.

냉음극을 사용하는 전자 방출 소자는 열음극을 사용하는 전자 방출 소자보다 열에 의한 전력 손실이 발생하지 않고 전자 방출을 실시간으로 제어할 수 있다는 장점이 있으나, 특히 고출력 상황에서 전자 방출 소자의 안정성과 수명이 짧고 전자 방출량이 작은 문제가 있다. An electron emission device using a cold cathode has the advantage that it does not generate power loss due to heat and can control the electron emission in real time compared to an electron emission device using a hot cathode. There is a problem in that it is short and has a small amount of electron emission.

위와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명인은 냉음극에 2차전자 증폭용 물질을 혼합하여 전자 방출량을 증가시키는 특허(한국특허 출원번호 제10-2017-0098334호, 2017.08.03)를 출원하였다.In order to solve the above problem, the present inventors have applied for a patent (Korean Patent Application No. 10-2017-0098334, 2017.08.03) for increasing the amount of electron emission by mixing a material for amplifying secondary electrons in a cold cathode.

그러나, 최근 엑스선 튜브의 소형화가 지속적으로 요구됨에 따라 전자를 방출하는 에미터도 병행하여 소형화하고 있으나, 단일 면적에서 가급적 많은 전자를 방출함은 물론 보다 안정성을 구현하는 에미터의 신뢰성 및 수명을 보장하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다. However, as the recent demand for miniaturization of the X-ray tube is continuously required, the emitter emitting electrons is also downsized in parallel. Technology development is required to do this.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 카본나노튜브의 전자 방출 특성을 향상시키면서 안정화시킬 수 있는 고출력 카본나노튜브 페이스트 및 이의 제조방법을 제공한다.Accordingly, the present invention has taken these problems into account, and the present invention provides a high-output carbon nanotube paste capable of stabilizing while improving electron emission characteristics of the carbon nanotube and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일 특징에 따른 카본나노튜브 페이스트 제조방법은 카본나노튜브를 용매에 분산시키는 단계, 상기 용매에 2차전자 증폭용 물질 및 열전자 방출용 물질을 포함하는 금속 산화물과 무기필러를 혼합하여 상기 2차전자 증폭용 물질 및 상기 열전자 방출용 물질이 상기 카본나노튜브에 분산되어 접착되도록 하는 단계, 상기 용매에 유기 바인더를 첨가하는 단계, 상기 2차전자 증폭용 물질, 상기 열전자 방출용 물질, 무기필러 및 상기 유기 바인더가 균일하게 혼합되도록 믹싱 공정을 수행하는 단계를 포함한다.The carbon nanotube paste manufacturing method according to one aspect of the present invention comprises the steps of dispersing the carbon nanotubes in a solvent, mixing a metal oxide containing a material for secondary electron amplification and a material for emitting hot electrons in the solvent and an inorganic filler, Dispersing and adhering the secondary electron amplification material and the hot electron emission material to the carbon nanotube, adding an organic binder to the solvent, the secondary electron amplification material, the hot electron emission material, inorganic and performing a mixing process so that the filler and the organic binder are uniformly mixed.

상기 2차전자 증폭용 물질은 MgO, Al2O3, SiO2 등의 녹는점이 900℃이상인 산화물 등의 2차전자 계수가 1이상인 재료이고, 상기 열전자 방출용 물질은 이트륨(Yt) 혼합물과 같이 카바이드계, 질화물계, 카본계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The secondary electron amplification material is a material having a secondary electron coefficient of 1 or more, such as an oxide having a melting point of 900° C. or higher, such as MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 , and the hot electron emission material is a yttrium (Yt) mixture. It is characterized in that it contains at least one of carbide-based, nitride-based, and carbon-based.

상기 유기 바인더는 에틸셀룰로즈, 나이트로셀룰로즈, PMMA, PVA, 아크릴레이트 등의 지용성 및 수용성 유기 바인더인 것을 특징으로 한다.The organic binder is characterized in that it is a fat-soluble and water-soluble organic binder such as ethyl cellulose, nitrocellulose, PMMA, PVA, acrylate.

상기 무기필러는 카바이드계, 질화물계, 지르코늄계, 카본계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The inorganic filler is characterized in that it includes at least one of carbide-based, nitride-based, zirconium-based, and carbon-based.

상기 카본나노튜브 페이스트 내 상기 무기필러 함유량은 10 ~ 20wt%, 상기 카본나노튜브 페이스트 내 상기 2차전자 증폭용 물질 함유량은 0.1 ~ 5wt%, 상기 카본나노튜브 페이스트 내 상기 열전자 방출용 물질 함유량은 0.1~0.5wt%인 것을 특징으로 한다.The content of the inorganic filler in the carbon nanotube paste is 10 to 20 wt%, the content of the secondary electron amplification material in the carbon nanotube paste is 0.1 to 5 wt%, The content of the material for emitting the hot electrons in the carbon nanotube paste is 0.1 It is characterized in that it is ~0.5 wt%.

상기 카본나노튜브 페이스트 내에서 상기 카본나노튜브의 비율이 10 ~ 30%, 상기 무기필러의 비율이 50 ~ 80%, 상기 2차전자 증폭용 물질의 비율이 10 ~ 20%, 상기 열전자 방출용 물질의 비율이 0.5 ~ 2%인 것을 특징으로 한다.In the carbon nanotube paste, the ratio of the carbon nanotube is 10 to 30%, the ratio of the inorganic filler is 50 to 80%, the ratio of the secondary electron amplification material is 10 to 20%, the hot electron emission material It is characterized in that the ratio of 0.5 to 2%.

상기 카본나노튜브와 전계방출소자의 음전극과의 접착력을 향상시키기 위해 금속 나노입자를 더 첨가할 수도 있다.In order to improve the adhesion between the carbon nanotube and the negative electrode of the field emission device, metal nanoparticles may be further added.

상기 금속 나노입자는 은(Ag), 타타늄(Ti), 납(Pd), 아연(Zn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함한다.The metal nanoparticles include at least one of silver (Ag), titanium (Ti), lead (Pd), zinc (Zn), iron (Fe), ruthenium (Ru), copper (Cu), and gold (Au). do.

또한, 본 발명의 일 특징에 따른 카본나노튜브 페이스트를 이용한 엑스선 튜브는 절연 튜브, 상기 절연 튜브에 결합되는 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극과 대향하게 상기 절연 튜브에 결합되는 애노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 배치된 게이트 전극, 상기 캐소드 전극은 상부 표면상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터를 포함하고, 상기 에미터는 카본나노튜브, 카본나노튜브에서 방출되는 전자를 증폭시키는 2차전자 증폭용 물질, 카본나노튜브의 전자 방출에 의해 가열되어 열전자를 방출하는 열전자 방출용 물질을 포함하는 카본나노튜브 페이스트로 형성된다.In addition, the X-ray tube using the carbon nanotube paste according to one aspect of the present invention includes an insulating tube, a cathode electrode coupled to the insulating tube, an anode electrode coupled to the insulating tube opposite to the cathode electrode, the cathode electrode and the A gate electrode disposed between the anode electrodes, the cathode electrode is formed on an upper surface and includes an emitter emitting electrons, wherein the emitter is a carbon nanotube, secondary electron amplification for amplifying electrons emitted from the carbon nanotube It is formed into a carbon nanotube paste containing a material for emitting hot electrons, which is heated by electron emission of carbon nanotubes and emits hot electrons.

본 발명에 따르면, 2차전자 증폭용 물질 및 열전자 방출용 물질을 포함하는 카본나노튜브 페이스트를 통하여 기존 전자 방출 소자들에 비해 전자 방출 성능을 향상시키면서 안정화를 도모시킬 수 있다.According to the present invention, the carbon nanotube paste including the secondary electron amplification material and the hot electron emission material can improve the electron emission performance and achieve stabilization compared to the existing electron emission devices.

또한, 2차전자 증폭용 물질 및 열전자 방출용 물질을 포함하는 카본나노튜브 페이스를 통하여 제조된 카본나노튜브를 에미터로 사용함으로써 전자 방출 성능이 향상되어 고출력의 초소형 엑스선 튜브를 제조할 수 있고, 낮은 전압으로도 많은 전자를 방출할 수 있어 전자 방출 성능이 안정화되어 고출력의 초소형 엑스선 튜브의 수명이 길어진다.In addition, by using a carbon nanotube manufactured through a carbon nanotube face containing a material for secondary electron amplification and a material for emitting hot electrons as an emitter, electron emission performance is improved, and a high-output ultra-small X-ray tube can be manufactured, Since many electrons can be emitted even at a low voltage, the electron emission performance is stabilized and the lifespan of the ultra-small X-ray tube with high output is prolonged.

도 1은 본 발명인 카본나노튜브 페이스트로 제조된 카본나노튜브 에미터를 개략적으로 도시한 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명인 카본나노튜브 페이스트의 제조단계를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명인 카본나노튜브 페이스트로 제조된 에미터가 적용된 엑스선 튜브를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a carbon nanotube emitter prepared from a carbon nanotube paste according to the present invention.
2 is a flowchart showing the manufacturing steps of the carbon nanotube paste of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing an X-ray tube to which an emitter made of the carbon nanotube paste of the present invention is applied.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. will be able Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terminology used in the present application is only used to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof does not preclude the possibility of addition. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명인 카본나노튜브 페이스트로 제조된 카본나노튜브 에미터를 개략적으로 도시한 확대 단면도이다.1 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a carbon nanotube emitter prepared from a carbon nanotube paste according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본나노튜브 페이스트를 이용하여 전계방출소자의 카본나노튜브 에미터를 제조하기 위한 것으로써, 기판(600)에 형성된 음전극(610) 상에 카본나노튜브 에미터가 형성된다. Referring to FIG. 1 , for manufacturing a carbon nanotube emitter of a field emission device using a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention, carbon on a negative electrode 610 formed on a substrate 600 is A nanotube emitter is formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 카본나노튜브 페이스트는 카본나노튜브(100)와 2차전자 증폭용 물질(200), 열전자 방출용 물질(300), 무기필러(400) 및 유기바인더를 포함한다. 카본나노튜브 페이스트는 금속 나노입자를 더 포함할 수 있다.The carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention includes a carbon nanotube 100 , a material for amplifying secondary electrons 200 , a material for emitting hot electrons 300 , an inorganic filler 400 , and an organic binder. The carbon nanotube paste may further include metal nanoparticles.

카본나노튜브(100)는 전자를 방출하는 역할을 수행한다. 즉, 카본나노튜브는 전계방출에미터에서 카본나노튜브 Tip으로 형성되고, 카본나노튜브 Tip은 전압이 인가되면 전자를 방출한다.The carbon nanotubes 100 serve to emit electrons. That is, the carbon nanotube is formed as a carbon nanotube tip in the field emission emitter, and the carbon nanotube tip emits electrons when a voltage is applied.

2차전자 증폭용 물질(200)은 카본나노튜브(100)에서 방출되는 전자를 증폭시켜 카본나노튜브 에미터의 전자방출 성능을 향상시키는 역할을 수행한다. 2차전자 증폭용 물질(200)은 MgO, Al2O3, SiO2 등의 녹는점이 900℃이상인 산화물 등의 2차전자 계수가 1이상인 재료의 단일 물질로 형성되거나, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 형성될 수 있다. 2차전자 증폭용 물질(200)은 전체 페이스트(유기 바인더 포함) 대비 함유량이 0.1 ~ 5wt%이고, 유기물이 제거된 카본나노튜브 에미터 내 함유량이 10 ~ 20wt%이다.The secondary electron amplification material 200 serves to amplify electrons emitted from the carbon nanotube 100 to improve the electron emission performance of the carbon nanotube emitter. The secondary electron amplification material 200 may be formed of a single material of a material having a secondary electron coefficient of 1 or more, such as an oxide having a melting point of 900° C. or more, such as MgO, Al2O3, SiO2, or a mixture of two or more thereof. have. The secondary electron amplification material 200 has a content of 0.1 to 5 wt% relative to the entire paste (including organic binder), and a content in the carbon nanotube emitter from which organic matter is removed is 10 to 20 wt%.

열전자 방출용 물질(300)은 카본나노튜브(100)가 전자를 방출하면서 발생되는 열에 의해 일정 온도 이상으로 가열되면 열전자를 방출하여 카본나노튜브 에미터의 전자방출 성능을 향상시키는 역할을 수행한다. 즉, 카본나노튜브(100)에서 방출되는 전자, 2차전자 증폭용 물질(200)에 의해 증폭되어 방출되는 2차전자와 동시에 열전자 방출용 물질(300)에서 열전자가 방출되므로 카본나노튜브 에미터의 전자의 방출량이 급격하게 증가된다. 열전자 방출용 물질(300)은 이트륨(Yt) 혼합물을 비롯한 카바이드계 금속, 질화물계 금속, 카본계 금속 단일 물질로 형성되거나, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로 형성될 수 있다. 열전자 방출용 물질(300)은 전체 페이스트(유기 바인더 포함) 대비 함유량이 0.1 ~ 0.5wt%이고, 유기물이 제거된 카본나노튜브 에미터 내 함유량이 0.5 ~ 2wt%이다.The material 300 for emitting hot electrons emits hot electrons when the carbon nanotubes 100 are heated to a predetermined temperature or higher by heat generated while emitting electrons, thereby improving the electron emitting performance of the carbon nanotube emitters. That is, since the electrons emitted from the carbon nanotube 100 and the secondary electrons that are amplified and emitted by the material 200 for secondary electron amplification are emitted from the material for thermionic emission 300 at the same time, the hot electrons are emitted from the carbon nanotube emitter. The amount of electrons emitted is sharply increased. The hot electron emission material 300 may be formed of a single material including a carbide-based metal, a nitride-based metal, and a carbon-based metal including a yttrium (Yt) mixture, or a mixture of two or more thereof. The content of the hot electron emission material 300 is 0.1 to 0.5 wt% relative to the entire paste (including the organic binder), and the content in the carbon nanotube emitter from which organic matter is removed is 0.5 to 2 wt%.

2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)은 공유결합성 분자 사이에 작용하는 분자간 힘에 의한 반데르발스 결합에 의해 카본나노튜브(100)에 접착된다. 카본나노튜브(100)가 분산된 용매에 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)을 포함하는 금속 산화물을 혼합하면 카본나노튜브(100)와 2차전자 증폭용 물질(200), 카본나노튜브(100)와 열전자 방출용 물질(300) 간에 작용하는 인력에 의해 2차전자 증폭용 물질(200)과 열전자 방출용 물질(300)이 카본나노튜브(100)에 접착된다.The secondary electron amplification material 200 and the hot electron emission material 300 are adhered to the carbon nanotube 100 by van der Waals bonding due to intermolecular force acting between covalent molecules. When the metal oxide containing the secondary electron amplification material 200 and the hot electron emission material 300 is mixed in a solvent in which the carbon nanotube 100 is dispersed, the carbon nanotube 100 and the secondary electron amplification material ( 200), the secondary electron amplification material 200 and the hot electron emission material 300 are adhered to the carbon nanotube 100 by the attractive force acting between the carbon nanotube 100 and the hot electron emission material 300 . .

무기필러(400)는 카본나노튜브(100)와 2차전자 증폭용 물질(200) 사이의 접착력 및 카본나노튜브(100)와 열전자 방출용 물질(300) 사이의 접착성을 향상시키는 역할을 수행한다. 무기필러(400)는 카바이드계, 질화물계, 지르코늄계, 카본계 중 단일 물질로 형성되거나, 또는 이들 중 2종이상의 혼합물로 형성될 수 있다. 무기필러(400)는 전체 페이스트(유기 바인더 포함) 대비 함유량이 10 ~ 20wt%이고, 유기물이 제거된 카본나노튜브 에미터 내 함유량이 50 ~ 80wt%이다. The inorganic filler 400 serves to improve the adhesion between the carbon nanotube 100 and the secondary electron amplification material 200 and between the carbon nanotube 100 and the thermoelectron emission material 300 . do. The inorganic filler 400 may be formed of a single material among carbide-based, nitride-based, zirconium-based, and carbon-based materials, or a mixture of two or more thereof. The inorganic filler 400 has a content of 10-20 wt% relative to the entire paste (including organic binder), and a content of 50-80 wt% in the carbon nanotube emitter from which organic matter is removed.

또한, 무기필러(400)는 카본나노튜브 페이스트를 소성 및 표면처리하여 카본나노튜브 에미터를 형성한 후에도 카본나노튜브 에미터에 남아서 카본나노튜브 Tip(100)과 2차전자 증폭용 물질(200) 및 카본나노튜브 Tip(100)과 열전자 방출용 물질(300)이 서로 접착되도록 도와준다.In addition, the inorganic filler 400 remains in the carbon nanotube emitter even after firing and surface treatment of the carbon nanotube paste to form the carbon nanotube emitter, so that the carbon nanotube tip 100 and the secondary electron amplification material 200 ) and the carbon nanotube tip 100 and the material 300 for emitting hot electrons help to adhere to each other.

카본나노튜브 페이스트 내 카본나노튜브(100)의 함유 비율은 10 ~ 30%이고, 2차전자 증폭용 물질(200)의 함유 비율은 10 ~ 20%이며, 열전자 방출용 물질(300)의 함유 비율은 0.5 ~ 2%이고, 무기필러(400)의 함유 비율은 50 ~ 80%이다.The content rate of the carbon nanotube 100 in the carbon nanotube paste is 10 to 30%, the content rate of the material for secondary electron amplification 200 is 10 to 20%, and the content rate of the material 300 for emitting the hot electrons is 10 to 30%. is 0.5 to 2%, and the content of the inorganic filler 400 is 50 to 80%.

유기바인더는 카본나노튜브(100)를 분산시키기 위한 용매 및 상기 용매에 의해 분산된 카본나노튜브(100)가 점성을 갖도록 하는 역할을 수행한다. 유기 바인더는 다양한 종류의 유기 바인더를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 에틸셀룰로즈, 나이트로셀루로즈, PMMA, PVA, 아크릴레이트 등의 지용성 및 수용성 유기 바인더를 사용할 수 있다.The organic binder serves to make the solvent for dispersing the carbon nanotubes 100 and the carbon nanotubes 100 dispersed by the solvent have viscosity. As the organic binder, various types of organic binders may be used, and for example, oil-soluble and water-soluble organic binders such as ethyl cellulose, nitrocellulose, PMMA, PVA, and acrylate may be used.

카본나노튜브 페이스트는 카본나노튜브 에미터 제조 시 카본나노튜브(100)의 열화가 일어나지 않는 낮은 온도에서 용융 가능한 나노 크기의 금속 및/또는 금속산화물 나노입자를 더 포함하여, 카본나노튜브(100)와 음전극(610) 사이의 접착성을 향상시킬 수 있다.The carbon nanotube paste further includes nano-sized metal and/or metal oxide nanoparticles that can be melted at a low temperature at which deterioration of the carbon nanotube 100 does not occur when the carbon nanotube emitter is manufactured. Adhesion between the and the negative electrode 610 may be improved.

일반적으로, 금속의 용융온도는 금속 나노입자의 표면적과 질량과의 상대비에 따르게 된다. 통상 800℃의 용융점을 가지는 금속의 경우, 입자의 크기가 ㎛이하로 작아질 경우 50%정도인 약 400℃의 온도에서 용융가능하며, 수 ~ 수십nm 크기로 매우 작게 쪼개질 경우 100℃ 근방의 온도에서도 용융될 수 있다. 물론 상기 특성은 금속의 종류 및 용융되는 주위 분위기에 따라 달라질 수 있다.In general, the melting temperature of the metal depends on the relative ratio between the surface area and the mass of the metal nanoparticles. Generally, in the case of a metal having a melting point of 800°C, when the particle size is reduced to less than ㎛, it can be melted at a temperature of about 400°C, which is about 50%, and when it is split into very small sizes of several to tens of nm, it is near 100°C. It can also melt at temperature. Of course, the properties may vary depending on the type of metal and the surrounding atmosphere to be melted.

따라서, 카본나노튜브 페이스트 내에 나노 사이즈의 금속 나노입자를 첨가함으로써, 낮은 온도에서도 금속 나노입자가 금속 나노입자층(500)으로 용융되어 음전극(610)과 카본나노튜브(100) 간의 계면 저항을 낮추고, 접착성 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, by adding nano-sized metal nanoparticles in the carbon nanotube paste, the metal nanoparticles are melted into the metal nanoparticle layer 500 even at a low temperature to lower the interfacial resistance between the negative electrode 610 and the carbon nanotube 100, It is possible to improve adhesion and electrical properties.

금속 나노입자는 카본나노튜브(100)의 열 손상 온도보다 낮은 온도에서 용융되는 입자 사이즈를 갖는다. 금속 나노입자는 은(Ag), 티타늄(Ti), 납(Pd), 아연(Zn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 금(Au) 등이 단독 또는 혼합물로 사용될 수 있다.The metal nanoparticles have a particle size that is melted at a temperature lower than the thermal damage temperature of the carbon nanotubes 100 . For metal nanoparticles, silver (Ag), titanium (Ti), lead (Pd), zinc (Zn), iron (Fe), ruthenium (Ru), copper (Cu), gold (Au), etc. may be used alone or as a mixture. can

금속 또는 금속산화물 나노입자가 파우더 형태일 경우 카본나노튜브(100)와 같이 혼합되어 함께 분산되며, 금속 또는 금속산화물 나노입자가 페이스트 형태일 경우 유기 바인더와 같이 혼합되어 카본나노튜브 페이스트를 형성하게 된다. 또한, 금속 또는 금속산화물 나노입자는 무기필러(400) 내에 포함되어 카본나노튜브 페이스트에 혼합될 수도 있다.When the metal or metal oxide nanoparticles are in the form of powder, they are mixed and dispersed together like the carbon nanotubes 100, and when the metal or metal oxide nanoparticles are in the form of a paste, they are mixed with the organic binder to form a carbon nanotube paste. . In addition, the metal or metal oxide nanoparticles may be included in the inorganic filler 400 and mixed with the carbon nanotube paste.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시에에 따른 카본나노튜브 페이스트의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카본 나노튜브 페이스트의 제조단계를 나나탠 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating the manufacturing steps of a carbon nanotube paste according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 카본나노튜브 페이스트의 제조방법은 카본나노튜브(100)를 용매에 분산시키는 단계(S10)와 상기 용매에 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)을 포함하는 금속 산화물과 무기필러(400)를 혼합하는 단계(S20)와, 용매에 유기 바인더를 첨가하는 단계(S30)와 2차전자 증폭용 물질(200), 열전자 방출용 물질(300), 무기필러(400) 및 유기 바인더가 균일하게 혼합되도록 믹싱 공정을 수행하는 단계(S40)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , in the method for producing a carbon nanotube paste of the present invention, the step of dispersing the carbon nanotube 100 in a solvent (S10) and the secondary electron amplification material 200 and the hot electron emission material in the solvent (S10) A step (S20) of mixing the metal oxide containing (300) and the inorganic filler 400 (S20), a step (S30) of adding an organic binder to the solvent, a material for secondary electron amplification 200, a material for emitting hot electrons ( 300), performing a mixing process such that the inorganic filler 400 and the organic binder are uniformly mixed (S40).

카본나노튜브 페이스트를 제조하기 위해서는 우선 카본나노튜브(100)를 용매에 분산시켜야 한다(S10). 카본나노튜브(100)는 대부분의 용매(수용성 용매, 유기 용매 등)에서 분산 가능하다. 그러나, 카본나노튜브(100)와 같은 나노 물질은 분산이 이루어지고 소정 시간 경과 후에 재결합(뭉침)하려는 특성을 가지고 있기 때문에 계면 활성 특성이 좋은 용매를 이용하는 것이 바람직하며, 또한, 급속한 증발 방지를 위해 기화 온도가 높은 용매(끓는 점이 약 150℃ 이상인 용매)를 추가로 이용하는 것이 더욱 바람직하다.In order to prepare the carbon nanotube paste, the carbon nanotube 100 must first be dispersed in a solvent (S10). The carbon nanotubes 100 are dispersible in most solvents (aqueous solvents, organic solvents, etc.). However, since nanomaterials such as carbon nanotubes 100 are dispersed and have a property of recombination (agglomeration) after a predetermined time elapses, it is preferable to use a solvent having good surfactant properties, and also to prevent rapid evaporation It is more preferable to further use a solvent having a high vaporization temperature (a solvent having a boiling point of about 150° C. or higher).

바람직하게는 활성 특성이 좋은 이소프로필 알콜(IPA)과 테르피네올(Terpineol) 등을 이용하여 카본나노튜브를 분산 처리한다. 이소프로필 알콜과 테르피네올을 혼합하여 분산 용매로 사용하는 경우에는, 카본나노튜브 페이스트가 제조 완료된 후 테르피네올만 존재하게 되는데, 이는 카본나노튜브 분산이 완료된 다음에 카본나노튜브 분산에 이용된 이소프로필 알콜을 건조시키기 때문이다.Preferably, the carbon nanotubes are dispersed using isopropyl alcohol (IPA) and terpineol having good active properties. When isopropyl alcohol and terpineol are mixed and used as a dispersion solvent, only terpineol is present after the carbon nanotube paste is prepared, which is used for carbon nanotube dispersion after carbon nanotube dispersion is completed. This is because it dries isopropyl alcohol.

다음으로, 용매에 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)을 포함하는 금속 산화물과 무기필러(400)를 혼합한다(S20). 카본나노튜브(100)가 분산된 용매에 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)을 포함하는 금속 산화물이 혼합되면 카본나노튜브(100)와 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300) 사이에 작용하는 인력에 의해 2차전자 증폭용 물질(200)과 열전자 방출용 물질(300)이 카본나노튜브(100)에 접착된다. 즉, 카본나노튜브(100)와 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)은 공유결합성 분자 사이에 작용하는 분자간 힘에 따른 반데르발스 결합에 의해 서로 접착된다. 또한, 카본나노튜브(100)가 분산된 용매에 무기필러(400)가 혼합되면 카본나노튜브(100)와 2차전자 증폭용 물질(200)간의 접착력 및 카본나노튜브(100)와 열전자 방출용 물질(300)간의 접찰력이 향상된다. Next, a metal oxide including a material for amplifying secondary electrons 200 and a material for emitting hot electrons 300 and an inorganic filler 400 are mixed in a solvent (S20). When the metal oxide containing the secondary electron amplification material 200 and the hot electron emission material 300 is mixed in the solvent in which the carbon nanotube 100 is dispersed, the carbon nanotube 100 and the secondary electron amplification material ( 200 ) and the material for emitting the hot electrons 300 are adhered to the carbon nanotubes 100 by the attractive force acting between the material for emitting the secondary electrons 200 and the material for emitting the hot electrons 300 . That is, the carbon nanotubes 100, the secondary electron amplification material 200, and the hot electron emission material 300 are adhered to each other by van der Waals bonds according to intermolecular forces acting between the covalent molecules. In addition, when the inorganic filler 400 is mixed with the solvent in which the carbon nanotube 100 is dispersed, the adhesion between the carbon nanotube 100 and the secondary electron amplification material 200 and the carbon nanotube 100 and the thermal electron emission The adhesive force between the materials 300 is improved.

다음으로, 카본나노튜브(100)가 분산되어 있는 분산용액에 유기 바인더를 첨가한다(S30). 유기 바인더는 다양한 종류의 유기 바인더를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 에틸셀룰로즈, 나이트로셀루로즈, PMMA, PVA, 아크릴레이트 등의 지용성 및 수용성 유기 바인더를 사용할 수 있다.Next, an organic binder is added to the dispersion solution in which the carbon nanotubes 100 are dispersed (S30). As the organic binder, various types of organic binders may be used, and for example, oil-soluble and water-soluble organic binders such as ethyl cellulose, nitrocellulose, PMMA, PVA, and acrylate may be used.

다음으로, 2차전자 증폭용 물질(200), 열전자 방출용 물질(300), 무기필러(400) 및 유기 바인더가 균일하게 혼합되도록 믹싱 공정을 수행한다(S40).Next, a mixing process is performed so that the secondary electron amplification material 200 , the hot electron emission material 300 , the inorganic filler 400 , and the organic binder are uniformly mixed ( S40 ).

즉, 페이스트 믹서 내에 용매, 카본나노튜브 파우더, 2차전자 증폭용 물질, 열전자 방출용 물질, 무기필러, 유기 바인더, 금속 나노입자 및 밀링 볼(Milling Ball) 등을 투입한 후, 이들의 믹싱을 통해 카본나노튜브 페이스트를 제조할 수 있다. 페이스트 믹서는 공전과 자전을 동시에 고 RPM으로 운전하여 원심력과 구심력 그리고 마찰력을 이용하여 페이스틀 혼합하는 장치로, 내부 임펠러(Impeller) 없이 깨끗하고 신속하게 믹싱과 기포제거가 가능하도록 제작된 장치이다. 이와 같은 페이스트 믹서를 통해 카본나노튜브 페이스를 제조함으로써, 양질의 카본나노튜브 페이스트를 다량으로 신속히 제조할 수 있다.That is, after adding a solvent, carbon nanotube powder, secondary electron amplification material, thermal electron emission material, inorganic filler, organic binder, metal nanoparticles and milling ball into the paste mixer, mixing these Through this, carbon nanotube paste can be prepared. The paste mixer is a device that mixes the paste using centrifugal force, centripetal force, and friction force by operating revolution and rotation at the same time at high RPM. By manufacturing the carbon nanotube paste through such a paste mixer, a high-quality carbon nanotube paste can be quickly manufactured in large quantity.

카본나노튜브 페이스트에 나노 사이즈의 금속 나노입자를 더 첨가함으로써, 카본나노튜브(100)들간의 계면 저항 및 카본나노튜브 페이스트로 제작된 카본나노튜브 에미터와 음전극(610) 간의 계면 저항 등을 낮추고, 접착성 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.By further adding nano-sized metal nanoparticles to the carbon nanotube paste, the interfacial resistance between the carbon nanotubes 100 and the interfacial resistance between the carbon nanotube emitter and the negative electrode 610 made of the carbon nanotube paste are lowered. , adhesion and electrical properties can be improved.

금속 나노입자는 수 ~ 수십nm의 크기로 형성되며, 파우더 형태나 페이스트 형태 모두 사용이 가능하다. 금속 나노입자가 파우더 형태이면, 카본나노튜브(100)와 함께 나노 금속 입자를 용매에 분산시키고, 금속 나노입자가 페이스트 형태이면, 후공정인 믹싱 단계에 앞서 금속 나노입자를 첨가한다. 또한, 금속 나노입자는 무기필러(400)에 포함되어 2차전자 증폭용 물질(200) 및 열전자 방출용 물질(300)을 포함하는 금속 산화물과과 함께 첨가될 수도 있다.Metal nanoparticles are formed in a size of several to several tens of nm, and both powder form and paste form can be used. When the metal nanoparticles are in the form of powder, the metal nanoparticles are dispersed together with the carbon nanotubes 100 in a solvent, and when the metal nanoparticles are in the form of a paste, the metal nanoparticles are added prior to the mixing step, which is a post-process. In addition, the metal nanoparticles may be included in the inorganic filler 400 and added together with the metal oxide including the secondary electron amplification material 200 and the hot electron emission material 300 .

도 1에 도시된 바와 같이, 카본나노튜브 에미터를 제조함에 있어, 카본나노튜브(100), 2차전자 증폭용 물질(200), 열전자 방출용 물질(300), 무기필러(400), 유기 바인더 및 나노 금속 입자가 첨가된 카본나노튜브 페이스트를 음전극(610) 상에 도포한 후, 카본나노튜브 페이스트를 소성하는 단계 및 카본나노튜브의 표면처리하는 단계를 수행하여 카본나노튜브 에미터를 제조한다.1, in manufacturing the carbon nanotube emitter, the carbon nanotube 100, the secondary electron amplification material 200, the thermal electron emission material 300, the inorganic filler 400, the organic After the carbon nanotube paste to which the binder and nano-metal particles are added is applied on the negative electrode 610, the step of firing the carbon nanotube paste and the step of surface treatment of the carbon nanotube are performed to prepare a carbon nanotube emitter do.

카본나노튜브 페이스트를 소성하는 단계는 대기 분위기에서 약 250 ~ 300℃의 온도로 1차 소성하는 단계와, 진공 분위기에서 약 320 ~ 450℃의 온도에서 2차 소성하는 단계를 포함할 수 있다. 1차 소성단계에서는 카본나노튜브 페이스트에 포함된 유기 바인더의 버닝 아웃이 이루어짐과 동시에 금속 나노입자의 종류에 따라 금속 나노입자의 용융이 이루어진다. 2차 소성단계에서는 금속 나노입자의 전제척인 용융이 이루어진다. 이와 같은 카본나노튜브 페이스트의 소성 공정을 통해 금속 나노입자가 용융되며, 결국 도 1에 도시된 바와 같이 음전극(610) 상에 금속 나노입자층(500)을 형성하여 음전극(610)과 카본나노튜브 에미터간의 접착성 및 전기적 특성을 향상시킨다.The firing of the carbon nanotube paste may include a step of primary firing at a temperature of about 250 to 300° C. in an atmospheric atmosphere, and a step of secondary firing at a temperature of about 320 to 450° C. in a vacuum atmosphere. In the first firing step, the organic binder contained in the carbon nanotube paste is burned out and, at the same time, the metal nanoparticles are melted according to the type of the metal nanoparticles. In the secondary firing step, melting, which is a prerequisite for metal nanoparticles, is performed. The metal nanoparticles are melted through the sintering process of the carbon nanotube paste, and eventually, a metal nanoparticle layer 500 is formed on the negative electrode 610 as shown in FIG. 1 to form the negative electrode 610 and the carbon nanotube EMI. Improves adhesion and electrical properties between terminals.

금속 나노입자는 카본나노튜브(100)들 간의 계면 저항 및 카본나노튜브(100)와 음전극(610)간의 계면 저항 등을 낮추기 위해 옴접촉(Ohmic Contact)이 가능한 고전도성 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 나노 금속 입자는 은(Ag), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 금(Au) 등이 각각 개별적으로 사용되거나, 이들이 적절하게 혼합된 혼합물 형태로 사용될 수 있다.Metal nanoparticles are preferably high-conductive metals capable of ohmic contact in order to lower the interfacial resistance between the carbon nanotubes 100 and the interfacial resistance between the carbon nanotubes 100 and the negative electrode 610 . . For example, as the nano-metal particles, silver (Ag), titanium (Ti), zinc (Zn), iron (Fe), ruthenium (Ru), copper (Cu), gold (Au), etc. are used individually, or These may be used in the form of a mixture in which they are appropriately mixed.

이와 같이, 카본나노튜브 페이스트에 카본나노튜브의 열화가 발생되지 않는 낮은 온도에서 용융될 수 있는 작은 사이즈의 금속 나노입자를 첨가함으로써, 전계방출소자의 제조시 카본나노튜브 에미터와 음전극(610) 사이의 접착성을 향상시킬 수 있다. In this way, by adding small-sized metal nanoparticles that can be melted at a low temperature at which carbon nanotube degradation does not occur to the carbon nanotube paste, the carbon nanotube emitter and the negative electrode 610 during the manufacture of the field emission device. The adhesion between them can be improved.

다음으로 카본나노튜브 페이스트의 표면이 활성화 되도록 표면처리를 수행한다. 표면처리 방법으로는 플라즈마 처리, 고전계 처리, 테이핑 처리 및 롤링 처리 등이 다양하게 사용될 수 있지만, 진공 중에서 아웃 개싱의 문제를 제거하고 글루가 묻어나지 않으며 공정이 간단한 롤링 처리를 이용하는 것이 바람직하다. 카본나노튜브 페이스트는 표면처리에 의해 수직 카본나노튜브 Tip이 형성된다.Next, a surface treatment is performed to activate the surface of the carbon nanotube paste. As a surface treatment method, plasma treatment, high field treatment, taping treatment, rolling treatment, etc. may be used variously, but it is preferable to use a rolling treatment that eliminates the problem of outgassing in a vacuum, does not stain with glue, and has a simple process. In the carbon nanotube paste, a vertical carbon nanotube tip is formed by surface treatment.

도 3은 본 발명인 카본나노튜브 페이스로 제조된 카본나노튜브 에미터를 적용한 엑스선 튜브를 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing an X-ray tube to which a carbon nanotube emitter manufactured with a carbon nanotube face of the present invention is applied.

도 3을 참조하면 엑스선 튜브는 엑스선 튜브(700)는 세라믹 재질의 진공 튜브(710) 내에 캐소드 전극(720), 애노드 전극(730) 및 게이트 전극(740)을 구비하고 있으며, 캐소드 전극(720)의 표면에 본 발명의 카본나노튜브 페이스트로 제조된 에미터(722)로부터 방출된 전자가 게이트 전극(740)에 의해 여기 및 가속되어 애노드 전극(730) 상에 형성된 타겟(732)에 충돌하여 엑스선이 발생되는 구성을 갖는다.Referring to FIG. 3, the X-ray tube 700 includes a cathode electrode 720, an anode electrode 730, and a gate electrode 740 in a vacuum tube 710 made of a ceramic material, and a cathode electrode 720. The electrons emitted from the emitter 722 made of the carbon nanotube paste of the present invention on the surface of the are excited and accelerated by the gate electrode 740 and collide with the target 732 formed on the anode electrode 730 to generate X-rays. This has the configuration in which it occurs.

이때, 본 발명의 카본나노튜브 페이스트로 제조된 에미터(722)를 사용하는 에미터의 CNT Tip에서 방출되는 전자가 2차전자 증폭용 물질에 충돌되어 다량의 2차전자가 발생되고, 열전자 방출용 물질에서 열전자가 방출되므로 엑스선 튜브의 출력을 향상시킬 수 있다. 또한, 엑스선 튜브의 출력을 향상시키기 위해 에미터에 고전압을 인가할 필요가 없어 에이터의 수명이 안정화되고, 엑스선 튜브의 출력을 향상시키기 위한 구조를 추가로 형성할 필요가 없이 엑스선 튜브를 소형화할 수 있다.At this time, electrons emitted from the CNT tip of the emitter using the emitter 722 made of the carbon nanotube paste of the present invention collide with the material for secondary electron amplification to generate a large amount of secondary electrons, and the hot electrons are emitted. Since hot electrons are emitted from the molten material, the output of the X-ray tube can be improved. In addition, since it is not necessary to apply a high voltage to the emitter to improve the output of the X-ray tube, the lifespan of the emitter is stabilized, and the X-ray tube can be miniaturized without the need to additionally form a structure to improve the output of the X-ray tube. have.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those of ordinary skill in the art will have the spirit of the present invention described in the claims to be described later and various modifications and variations of the present invention without departing from the technical field.

100 : 카본나노튜브 200 : 2차전자 증폭용 물질
300 : 열전자 방출용 물질 400 : 무기필러
500 : 금속 나노입자층 600 : 기판
610 : 음전극 700 : 엑스선 튜브
710 : 절연케이스 720 : 캐소드 전극
722 : 에미터 730 : 애노드 전극
732 : 타겟 740 : 게이트 전극100: carbon nanotube 200: material for secondary electron amplification
300: material for thermionic emission 400: inorganic filler
500: metal nanoparticle layer 600: substrate
610: negative electrode 700: X-ray tube
710: insulating case 720: cathode electrode
722: emitter 730: anode electrode
732: target 740: gate electrode

Claims (9)

카본나노튜브를 용매에 분산시키는 단계;
상기 용매에 2차전자 증폭용 물질 및 열전자 방출용 물질을 포함하는 금속 산화물과 무기필러를 혼합하여 상기 2차전자 증폭용 물질 및 상기 열전자 방출용 물질이 상기 카본나노튜브에 분산되어 접착되도록 하는 단계;
상기 용매에 유기 바인더를 첨가하는 단계;
상기 2차전자 증폭용 물질, 상기 열전자 방출용 물질, 상기 무기필러 및 상기 유기 바인더가 균일하게 혼합되도록 믹싱 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 2차전자 증폭용 물질은 녹는점이 900℃이상인 산화물로 2차전자 계수가 1이상인 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하며,
상기 열전자 방출용 물질은 이트륨(Yt) 혼합물을 비롯한 카바이드계 금속 및 카본계 금속 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하고,
상기 무기필러 함유량은 10 ~ 20wt%, 상기 2차전자 증폭용 물질 함유량은 0.1 ~ 5wt%, 상기 열전자 방출용 물질 함유량은 0.1 ~ 0.5wt%인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법.dispersing the carbon nanotubes in a solvent;
Mixing a metal oxide containing a material for secondary electron amplification and a material for emitting hot electrons with an inorganic filler in the solvent so that the material for amplifying secondary electrons and the material for emitting hot electrons are dispersed and adhered to the carbon nanotubes ;
adding an organic binder to the solvent;
performing a mixing process such that the secondary electron amplification material, the hot electron emission material, the inorganic filler, and the organic binder are uniformly mixed,
The secondary electron amplification material is an oxide having a melting point of 900° C. or higher and includes at least one material selected from the group having a secondary electron coefficient of 1 or higher,
The material for emitting hot electrons includes at least one material selected from the group of carbide-based metals and carbon-based metals, including yttrium (Yt) mixtures,
The content of the inorganic filler is 10 to 20wt%, the content of the secondary electron amplification material is 0.1 to 5wt%, The content of the material for emitting the hot electrons is a carbon nanotube paste manufacturing method, characterized in that 0.1 to 0.5wt%. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 무기필러는 카바이드계, 질화물계, 지르코늄계, 카본계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법.According to claim 1,
The inorganic filler is a carbon nanotube paste manufacturing method, characterized in that it comprises at least one of a carbide-based, nitride-based, zirconium-based, carbon-based. 삭제delete 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 카본나노튜브 페이스트 내에서 상기 카본나노튜브의 비율이 10 ~ 30%, 상기 무기필러의 비율이 50 ~ 80%, 상기 2차전자 증폭용 물질의 비율이 10 ~ 20%, 상기 열전자 방출용 물질의 비율이 0.5 ~ 2%인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법.4. The method of claim 1 or 3,
In the carbon nanotube paste, the ratio of the carbon nanotubes is 10 to 30%, the ratio of the inorganic filler is 50 to 80%, the ratio of the secondary electron amplification material is 10 to 20%, the hot electron emission material Carbon nanotube paste manufacturing method, characterized in that the ratio of 0.5 to 2%. 제1항에 있어서,
상기 유기 바인더는 에틸셀룰로즈, 나이트로셀룰로즈, PMMA, PVA, 아크릴레이트 등의 지용성 및 수용성 유기 바인더인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법According to claim 1,
The organic binder is a carbon nanotube paste manufacturing method, characterized in that it is a fat-soluble and water-soluble organic binder such as ethyl cellulose, nitrocellulose, PMMA, PVA, acrylate, etc. 제1항에 있어서,
상기 카본나노튜브와 전계방출소자의 음전극과의 접착력을 향상시키기 위해 금속 나노입자를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법According to claim 1,
Carbon nanotube paste manufacturing method, characterized in that further adding metal nanoparticles to improve adhesion between the carbon nanotube and the negative electrode of the field emission device 제7항에 있어서,
상기 금속 나노입자는 은(Ag), 타타늄(Ti), 납(Pd), 아연(Zn), 철(Fe), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 페이스트 제조방법8. The method of claim 7,
The metal nanoparticles include at least one of silver (Ag), titanium (Ti), lead (Pd), zinc (Zn), iron (Fe), ruthenium (Ru), copper (Cu), and gold (Au). Carbon nanotube paste manufacturing method, characterized in that 절연 튜브, 상기 절연 튜브에 결합되는 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극과 대향하게 상기 절연 튜브에 결합되는 애노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 애노드 전극 사이에 배치된 게이트 전극을 포함하는 엑스선 튜브에 있어서,
상기 캐소드 전극은 상부 표면상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터를 포함하고,
상기 에미터는 카본나노튜브, 카본나노튜브에서 방출되는 전자를 증폭시키는 2차전자 증폭용 물질, 카본나노튜브의 전자 방출에 의해 가열되어 열전자를 방출하는 열전자 방출용 물질을 포함하는 카본나노튜브 페이스트로 형성되며,
상기 2차전자 증폭용 물질은 녹는점이 900℃이상인 산화물로 2차전자 계수가 1이상인 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하며,
상기 열전자 방출용 물질은 이트륨(Yt) 혼합물을 비롯한 카바이드계 금속 및 카본계 금속 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 튜브An X-ray tube comprising an insulating tube, a cathode electrode coupled to the insulating tube, an anode electrode coupled to the insulating tube opposite to the cathode electrode, and a gate electrode disposed between the cathode electrode and the anode electrode,
The cathode electrode comprises an emitter formed on the upper surface to emit electrons,
The emitter is a carbon nanotube paste containing a carbon nanotube, a material for amplifying secondary electrons that amplifies electrons emitted from the carbon nanotube, and a material for emitting hot electrons that are heated by electron emission of the carbon nanotube to emit hot electrons. is formed,
The secondary electron amplification material is an oxide having a melting point of 900° C. or higher and includes at least one material selected from the group having a secondary electron coefficient of 1 or higher,
The material for emitting the hot electrons is an X-ray tube, characterized in that it includes at least one material selected from the group of carbide-based metals and carbon-based metals, including a yttrium (Yt) mixture.
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Great improvement in adhesion and uniformity of carbon nanotube field emitters through reactive nanometer-scale SiC fillers, Jae-Woo Kim 외7, C A R B ON 8 2 (2014.10.27. 공개)*

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