KR20030011398A - Method of manufacturing carbon nanotubes-thin film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소 나노튜브 박막(carbon nanotubes-thin film) 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 탄소 나노튜브 분말을 이용하여 박막을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing carbon nanotubes-thin film, and more particularly, to a method for producing a thin film using carbon nanotube powder.
탄소 나노튜브는 직경이 수㎚ 내지 수십㎚이고 길이가 수십㎛ 내지 수백㎛로구조의 비등방성이 크며, 단층(single wall), 다층(multi wall) 또는 다발(rope) 형태의 다양한 구조의 형상을 가진다. 이러한 탄소 나노튜브는 감긴 형태에 따라 도체 또는 반도체의 성질을 띠며, 직경에 따라 에너지 갭(energy gap)이 달라지고 준 일차원적 구조를 가지고 있어 독특한 양자 효과를 나타낸다. 또한, 탄소 나노튜브는 역학적으로 견고하고(강철의 100배정도), 화학적 안정성이 뛰어나며 열전도도가 높고 속이 비어 있는 특성을 가진다. 이와 같이 탄소 나노튜브는 상기한 특성을 나타낼 수 있어, 미시 및 거시적인 측면에서 다양한 응용이 예상되는 새로운 기능성 재료로 각광받고 있다.Carbon nanotubes have a large diameter anisotropy of several nm to several tens of nanometers in diameter and several tens of micrometers to hundreds of micrometers in length, and have various shapes in the form of single walls, multi walls, or bundles. Have These carbon nanotubes have the properties of conductors or semiconductors depending on the shape of the wound and have a unique one-dimensional structure with different energy gaps and diameters. In addition, carbon nanotubes are mechanically strong (about 100 times as much as steel), have excellent chemical stability, have high thermal conductivity, and have hollow properties. As such, carbon nanotubes may exhibit the above characteristics, and thus are attracting attention as new functional materials that are expected to have various applications in the microscopic and macroscopic aspects.
이러한 탄소 나노튜브를 전자파 차폐, 전기 화학적 저장 장치(예를 들어, 2차 전지, 연료 전지 또는 수퍼 커패시터(super capacitor))의 전극 극판, 전계 방출 디스플레이(Field Emission Display), 전자 증폭기 또는 가스 센서(sensor) 등에 적용하고자하는 시도 또는 연구가 활발히 이루어지고 있다.These carbon nanotubes may be used for electromagnetic shielding, electrode plates of electrochemical storage devices (e.g., secondary cells, fuel cells, or super capacitors), field emission displays, electronic amplifiers, or gas sensors ( Attempts or studies to apply to sensors) have been actively conducted.
그런데, 이러한 탄소 나노튜브의 응용 기술이 실용화되기 위해서는 탄소 나노튜브의 피복 가공성의 향상이 요구되고 있다. 현재, 탄소 나노튜브를 사용 목적에 따라 가공 또는 성형하기 위해서, 탄소 나노튜브들에 결합제를 혼합하여 이를 가공 또는 성형하고 있는 방안이 사용되고 있다. 그런데, 결합제는 탄소 나노튜브들에 성형성을 제공하지만, 이러한 결합제는 탄소 나노튜브의 고유한 특성을 저하시키는 효과를 유발하게 되어 탄소 나노튜브 고유의 특성이 100% 발현되기 어렵게 된다. 또한, 이와 같이 결합제를 탄소 나노튜브와 섞어 가공할 경우, 얇은 탄소 나노튜브 박막을 형성하는 데 제한이 유발될 수 있다.By the way, in order to apply the application technology of such carbon nanotubes, improvement of the coating workability of carbon nanotubes is calculated | required. Currently, in order to process or shape carbon nanotubes according to the purpose of use, a method of mixing or processing a binder by mixing a binder with carbon nanotubes is used. However, the binder provides formability to the carbon nanotubes, but such a binder causes an effect of lowering the intrinsic properties of the carbon nanotubes, making it difficult to express 100% of the carbon nanotube inherent properties. In addition, when the binder is mixed with the carbon nanotubes in this way, limitations may occur in forming a thin carbon nanotube thin film.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 탄소 나노튜브를 이용하여 박막을 제조할 때 결합제의 사용을 도입하지 않아 탄소 나노튜브의 고유한 특성이 최대한 발현되도록 유도할 수 있는 탄소 나노튜브 박막 제조 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for producing a carbon nanotube thin film that can be induced to maximize the intrinsic properties of carbon nanotubes by not using a binder when preparing a thin film using carbon nanotubes. There is.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 탄소 나노튜브를 이용하여 박막을 제조할 때 탄소 나노튜브들이 어느 일 방향으로 배향되도록 유도할 수 있는 탄소 나노튜브 박막 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a carbon nanotube thin film which can induce carbon nanotubes to be oriented in one direction when manufacturing a thin film using carbon nanotubes.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 탄소 나노튜브 박막 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram schematically showing the carbon nanotube thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 탄소 나노튜브 박막 제조 방법에서 피복 시 이용되는 기구의 작용을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.2 to 4 are schematic views for explaining the action of the mechanism used for coating in the carbon nanotube thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 탄소 나노튜브 박막 제조 방법에 의해서 제조된 박막 내에서의 탄소 나노튜브들의 배향 상태를 나타내는 전자 현미경 사진이다.Figure 5 is an electron micrograph showing the orientation of the carbon nanotubes in the thin film prepared by the carbon nanotube thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 탄소 나노튜브 분말을 산처리하고, 상기 산처리된 탄소 나노튜브 분말을 세정하여 탄소 나노튜브 코팅액을 준비한 후, 상기 코팅액을 기판 상에 피복하는 단계를 포함하는 탄소 나노튜브 박막 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, after the acid treatment of the carbon nanotube powder, washing the acid-treated carbon nanotube powder to prepare a carbon nanotube coating solution, coating the coating solution on a substrate It provides a carbon nanotube thin film manufacturing method comprising the step of.
상기 산처리하는 단계는 상기 탄소 나노튜브 분말을 산 수용액에 담그고, 상기 산 수용액을 증류시켜 수행된다.The acid treatment is performed by dipping the carbon nanotube powder in an aqueous acid solution and distilling the acid aqueous solution.
상기 탄소 나노튜브 코팅액은 상기 산처리된 탄소 나노튜브를 필터(filter)로 거르고, 상기 걸러진 탄소 나노튜브f를 수용액으로 세정하고, 상기 세정된 탄소 나노튜브를 필터로 걸러 형성된다.The carbon nanotube coating solution is formed by filtering the acid treated carbon nanotubes with a filter, washing the filtered carbon nanotubes with an aqueous solution, and filtering the cleaned carbon nanotubes with a filter.
상기 피복하는 단계는 상기 코팅액을 기판 상에 도입하고, 상기 도입된 코팅액을 기계적인 힘으로 일 방향으로 펴 주어 상기 탄소 나노튜브가 상기 방향으로 배향되도록 유도하여 수행된다. 이때, 상기 코팅액은 바 코터(bar coater) 또는 닥터 블레이드(doctor blade)를 이용하여 상기 기판 상에 피복된다.The coating step may be performed by introducing the coating solution on a substrate and extending the introduced coating solution in one direction with a mechanical force to induce the carbon nanotubes to be oriented in the direction. At this time, the coating liquid is coated on the substrate using a bar coater or doctor blade.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 관점은, 탄소 나노튜브 분말을 산 수용액에 담근 후 상기 산 수용액을 증류시켜 상기 탄소 나노튜브 분말을 산처리하고, 상기 산처리된 탄소 나노튜브 분말을 세정하여 탄소 나노튜브 코팅액을 준비하고, 상기 코팅액을 기판 상에 도입한 후, 상기 도입된 코팅액을 기계적인 힘으로 일 방향으로 펴 주어 상기 탄소 나노튜브가 상기 방향으로 배향되도록 유도하는 단계를 포함하는 탄소 나노튜브 박막 제조 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention for achieving the above technical problem is, by dipping the carbon nanotube powder in an aqueous acid solution and distilling the acid aqueous solution, the acid treatment of the carbon nanotube powder, the acid-treated carbon nanotube powder Preparing a carbon nanotube coating solution by washing and introducing the coating solution onto a substrate, and then spreading the introduced coating solution in one direction with a mechanical force to induce the carbon nanotubes to be oriented in the direction. It provides a carbon nanotube thin film manufacturing method.
본 발명에 따르면, 결합제의 사용을 배제하며 탄소 나노튜브 박막을 제조할 수 있으며, 또한, 박막 내의 탄소 나노튜브들이 어느 일 방향으로 배향되도록 유도할 수 있다.According to the present invention, a carbon nanotube thin film can be prepared without using a binder, and the carbon nanotubes in the thin film can be induced to be oriented in one direction.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 탄소 나노튜브 박막 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram schematically showing the carbon nanotube thin film manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 탄소 나노튜브 박막을 제조하기위해서, 탄소 나노튜브 분말을 준비한다. 이때, 탄소 나노튜브들은 단층 탄소 나노튜브 또는 다층 탄소 나노튜브들일 수 있다. 이러한 탄소 나노튜브 분말은 합성 정제된 것으로 분말 형태로 준비된다. 이러한 탄소 나노튜브 분말은 일반적으로 소수성을 나타내므로, 수용액, 예를 들어, 증류수 등에 용이하게 분산되지 않는 성질을 나타낸다.Referring to Figure 1, in the embodiment of the present invention, to prepare a carbon nanotube thin film, the carbon nanotube powder is prepared. In this case, the carbon nanotubes may be single layer carbon nanotubes or multi layer carbon nanotubes. Such carbon nanotube powder is synthetically purified and prepared in powder form. Since such carbon nanotube powders generally exhibit hydrophobicity, they do not readily disperse in aqueous solutions, such as distilled water.
이와 같은 탄소 나노튜브의 소수성을 변화시키기 위해서, 탄소 나노튜브에 친수성을 부여하기 위한 탄소 나노튜브 처리 단계를 수행한다. 예를 들어, 탄소 나노튜브 분말을 산 수용액을 이용하여 산처리 한다(100). 구체적으로, 탄소 나노튜브 분말을 산 수용액에 분산시킨 후, 산 수용액을 증류시킨다. 이때, 산 수용액은 질산, 황산, 염산 등을 포함하여 이루어지며, 산 수용액의 증류 과정은 대략 4 시간 정도 또는 그 이상 수행한다. 산 수용액은 대략 2M 내지 6M 정도로 준비될 수 있으며, 상기 질산, 염산, 황산 등이 혼합되어 준비될 수 있다.In order to change the hydrophobicity of the carbon nanotubes, a carbon nanotube treatment step for imparting hydrophilicity to the carbon nanotubes is performed. For example, the carbon nanotube powder is acid treated using an aqueous acid solution (100). Specifically, after dispersing the carbon nanotube powder in an aqueous acid solution, the acid aqueous solution is distilled off. At this time, the acid aqueous solution is made of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, etc., the distillation process of the acid aqueous solution is performed for about 4 hours or more. The acid aqueous solution may be prepared in about 2M to 6M, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc. may be mixed and prepared.
이러한 산처리 과정에 의해서 산 수용액 내에 분산되어 있는 탄소 나노튜브들에 친수성이 부여되므로, 산처리된 탄소 나노튜브들의 친수성과 분산성은 증가되게 된다. 즉, 이러한 산처리 과정에 의해서 분산되어 있는 탄소 나노튜브에 다양한 산소 관능기 등과 같은 친수성 기가 결합되게 되며, 이러한 친수성 기의 결합에 의해서 탄소 나노튜브의 친수성이 증가되고 이에 따라 분산성이 증가되게 된다.Since the hydrophilicity is imparted to the carbon nanotubes dispersed in the aqueous acid solution by this acid treatment, the hydrophilicity and dispersibility of the acid-treated carbon nanotubes are increased. That is, hydrophilic groups such as various oxygen functional groups are bonded to the carbon nanotubes dispersed by the acid treatment process, and the hydrophilicity of the carbon nanotubes is increased by dispersing the hydrophilic groups.
이와 같이 탄소 나노튜브를 산처리한 후, 탄소 나노튜브를 필터(filter)를 이용하여 걸러 낸다. 이후에, 걸러진 탄소 나노튜브들을 수용액, 예컨대, 증류수를 이용하여 세정한다(200). 이와 같은 세정은 산처리된 탄소 나노튜브들을 포함하는결과물로부터 산을 제거하기 위해서 수행된다.After the carbon nanotubes are acid treated, the carbon nanotubes are filtered using a filter. Thereafter, the filtered carbon nanotubes are washed 200 using an aqueous solution, such as distilled water. This cleaning is performed to remove the acid from the resulting product containing acid treated carbon nanotubes.
이후에, 세정된 탄소 나노튜브들을 필터를 이용하여 걸러 코팅액을 형성한다. 산처리된 탄소 나노튜브들은 상기한 바와 같이 친수성을 띠게 되므로 상기한 바와 같은 세정에 사용되는 수용액을 함유하게 되므로, 상기한 바와 같이 필터로 걸러줌으로써 코팅액이 준비될 수 있다. 이러한 코팅액 내에서 탄소 나노튜브들은 상기한 바와 같이 친수성 및 분산성이 증가된 상태이므로 매우 잘 분산된 상태를 유지한다.Thereafter, the cleaned carbon nanotubes are filtered using a filter to form a coating solution. The acid treated carbon nanotubes are hydrophilic as described above and thus contain an aqueous solution used for cleaning as described above. Thus, the coating solution may be prepared by filtering the filter as described above. Carbon nanotubes in this coating solution maintain a very well dispersed state because the hydrophilicity and dispersibility are increased as described above.
이러한 코팅액을 기판 상에 도입(300)한 후 기계적인 힘으로 펴 줌으로써 탄소 나노튜브 박막을 제조한다(400). 이때, 탄소 나노튜브는 구조적으로 비등방성을 가지므로, 즉, 직경에 비해 매우 큰 길이를 가지므로, 코팅액이 펴질 때 일정 방향으로 배향될 수 있다. 이때, 기판은 유리 또는 금속 등의 원하는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 탄소 나노튜브들이 친수성을 가져 높은 분산성을 나타내게 되는 점은 상기한 바와 같이 일정 방향으로 배향되는 데 도움을 준다.The coating liquid is introduced onto the substrate 300 and then stretched with mechanical force to prepare a carbon nanotube thin film 400. In this case, since the carbon nanotubes are structurally anisotropic, that is, have a very large length compared to the diameter, the carbon nanotubes may be oriented in a predetermined direction when the coating liquid is unfolded. In this case, the substrate may be made of a desired material such as glass or metal. In addition, the fact that the carbon nanotubes are hydrophilic and exhibit high dispersibility helps to be oriented in a certain direction as described above.
한편, 상기한 바와 같이 탄소 나노튜브 박막을 형성할 때, 도입되는 기계적 힘은 바 코터(bar coater) 또는 닥터 블레이드(doctor blade) 등과 같은 기구에 의해서 도입될 수 있다.On the other hand, when forming the carbon nanotube thin film as described above, the mechanical force introduced may be introduced by a mechanism such as a bar coater or doctor blade.
이하, 바 코터를 이용하는 경우를 예를 들어 코팅액을 기판 상에 펴주어 탄소 나노튜브를 형성하는 예를 통해서 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an example of using the bar coater will be described in more detail with reference to an example in which a coating liquid is spread on a substrate to form carbon nanotubes.
도 2는 기판(10) 상에 코팅액(20)을 도입하는 단계를 개략적으로 나타낸다.도 2를 참조하면, 유리 또는 금속 재질 등과 같은 기판(10) 상에 상기한 바와 같이 산처리 및 세정 후 형성되는 탄소 나노튜브를 포함하는 코팅액(20)을 도입한다. 이때, 코팅액(20)이 도입되는 영역에 인근하는 기판(10) 상에 가이드 필름(guide film:30)을 미리 부착한다. 가이드 필름(30)은 형성하고자하는 탄소 나노튜브 박막의 두께를 조절하기 위해서 도입된다. 코팅액(20)은 가이드 필름(20) 사이의 기판(10) 상에 도입된다.Figure 2 schematically shows the step of introducing the coating liquid 20 onto the substrate 10. Referring to Figure 2, formed on the substrate 10, such as glass or metal, after acid treatment and cleaning as described above. A coating solution 20 containing carbon nanotubes is introduced. In this case, a guide film 30 is previously attached to the substrate 10 adjacent to the region where the coating liquid 20 is introduced. The guide film 30 is introduced to adjust the thickness of the carbon nanotube thin film to be formed. The coating liquid 20 is introduced onto the substrate 10 between the guide films 20.
도 3은 코팅액(도 2의 20)을 바(40)로 펴주어 탄소 나노튜브 박막(20')을 제조하는 단계를 개략적으로 나타낸다. 도 3을 참조하면, 기판(10) 상에 도입된 코팅액(도 2의 20)을 바(40)로 밀어 펴준다. 이때, 바(40)는 가이드 필름(30)에 밀착하여 일정 방향(예를 들어, 도 3의 화살표 방향)으로 이동되며, 이러한 바(30)의 이동에 의해서 발생하는 기계적인 힘에 의해서 코팅액(20)은 기판(10) 상에 펴지고, 이에 따라, 기판(10) 상에 탄소 나노튜브 박막(20')이 형성된다. 이때, 형성되는 탄소 나노튜브 박막(20')은 바(40)가 가이드 필름(30)에 밀착되어 이동되므로 대략 가이드 필름(30)의 두께 정도의 두께로 형성되게 된다.FIG. 3 schematically shows a step of preparing a carbon nanotube thin film 20 'by spreading the coating liquid (20 in FIG. 2) with a bar 40. Referring to FIG. Referring to FIG. 3, the coating liquid (20 of FIG. 2) introduced on the substrate 10 is pushed out to the bar 40. At this time, the bar 40 is in close contact with the guide film 30 is moved in a predetermined direction (for example, the direction of the arrow of Figure 3), the coating liquid (by the mechanical force generated by the movement of the bar 30) 20 is spread out on the substrate 10, whereby a carbon nanotube thin film 20 ′ is formed on the substrate 10. At this time, the carbon nanotube thin film 20 ′ formed is formed to have a thickness of approximately the thickness of the guide film 30 because the bar 40 moves in close contact with the guide film 30.
한편, 상기한 바와 같이 코팅액(20) 내에 탄소 나노튜브들은 매우 양호하게 분산된 상태로 유지된다. 이는 상술한 바와 같이 탄소 나노튜브들이 본 발명의 실시예에서의 산처리에 의해서 친수성이 증가된 상태이므로, 코팅액(20) 내에 잘 분산할 수 있는 데 기인한다. 종래의 탄소 나노튜브들이 소수성의 특성을 가져 잘 분산되지 않고 코팅액 내에서 응집(agglomerization)되는 현상은 매우 얇은 두께의 박막을 형성하는 데 저해 요인으로 작용할 수 있다. 그런데, 상기한 바와 같이 본발명의 실시예에서는 탄소 나노튜브의 친수성을 증가시킴으로써 분산성을 크게 증가시킬 수 있어, 탄소 나노튜브 박막(20')을 형성할 때 그 두께를 매우 얇은 수준, 예컨대, 수 ㎛ 수준 또는 그 이하의 매우 얇은 두께로 균일하게 형성하는 것이 가능하다.On the other hand, as described above, the carbon nanotubes in the coating solution 20 are maintained in a very good dispersion state. This is because, as described above, the carbon nanotubes are in a state in which the hydrophilicity is increased by the acid treatment in the embodiment of the present invention, and thus can be well dispersed in the coating liquid 20. Conventional carbon nanotubes have a hydrophobic property and do not disperse well, and agglomeration in the coating liquid may act as a deterrent to forming a very thin film. However, as described above, in the embodiment of the present invention, the dispersibility can be greatly increased by increasing the hydrophilicity of the carbon nanotubes, so that the thickness thereof is very thin when forming the carbon nanotube thin film 20 ', for example, It is possible to form uniformly at very thin thicknesses of the order of several micrometers or less.
코팅액(20) 내에 포함되어 있는 탄소 나노튜브들은 이러한 박막 제조 과정에 의해서 일정 방향으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 바(20')가 이동되는 방향으로 탄소 나노튜브는 우선적으로 배향되게 된다. 이러한 탄소 나노튜브들의 배향에 도움을 주기 위해서 바(40)에 일정 방향의 홈(45)들을 설치할 수 있다. 이러한 홈(45)은 코팅액(20)에 접촉되는 바(40)의 일 면에 형성되어, 탄소 나노튜브들이 일정 방향으로 배향되도록 유도한다.Carbon nanotubes included in the coating liquid 20 may be oriented in a predetermined direction by this thin film manufacturing process. For example, the carbon nanotubes are preferentially oriented in the direction in which the bar 20 'is moved. In order to assist in the alignment of the carbon nanotubes, grooves 45 in a predetermined direction may be provided in the bar 40. These grooves 45 are formed on one surface of the bar 40 in contact with the coating liquid 20 to induce the carbon nanotubes to be oriented in a predetermined direction.
한편, 상기한 바와 같이 탄소 나노튜브 박막(20')을 바 코터를 이용하여 형성하는 바를 설명하였으나, 이러한 박막의 형성은 여러 가지 박막 제조 방법으로도 수행될 수 있다. 예를 들어, 닥터 블레이드를 이용하여 탄소 나노튜브 박막(20')을 형성할 수도 있다.Meanwhile, as described above, the carbon nanotube thin film 20 'is formed using the bar coater. However, the thin film may be formed by various thin film manufacturing methods. For example, the carbon nanotube thin film 20 'may be formed using a doctor blade.
도 3에서와 같이 탄소 나노튜브 박막(20')을 제조한 후, 탄소 나노튜브 박막(20')을 건조시켜 박막을 완성한다. 코팅액(20)은 단지 산처리된 탄소 나노튜브들을 세정하고 필터로 걸러줌으로써 형성되므로, 코팅된 탄소 나노튜브 박막(20')에는 세정에서 사용된 수용액, 즉, 증류수가 잔존하게 된다. 이러한 증류수 성분을 오븐 건조(oven drying) 등으로 탄소 나노튜브 박막(20')으로부터 제거하여 탄소 나노튜브 박막(20')을 완성한다.After manufacturing the carbon nanotube thin film 20 'as shown in FIG. 3, the carbon nanotube thin film 20' is dried to complete the thin film. Since the coating liquid 20 is formed by simply cleaning the acid treated carbon nanotubes and filtering them with a filter, the coated carbon nanotube thin film 20 'has an aqueous solution, that is, distilled water, remaining in the cleaning. The distilled water component is removed from the carbon nanotube thin film 20 'by oven drying or the like to complete the carbon nanotube thin film 20'.
이와 같이 형성된 탄소 나노튜브 박막(20')의 실제 예는 도 5에 제시된 사진과 같다.The actual example of the carbon nanotube thin film 20 'formed as described above is shown in the photograph shown in FIG.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해서 제조된 탄소 나노튜브 박막의 일례를 나타내는 전자 현미경 사진이다. 도 5에 제시된 전자 현미경 사진은 탄소 나노튜브 분말을 대략 3M 정도의 산 수용액에 4시간 동안 증류하여 산처리한 후 기판 상에 박막으로 코팅한 시편에서 얻어졌다. 도 5는 박막 내의 탄소 나노튜브들이 일정 방향으로 배향되어 있는 것을 명백히 보여 준다.5 is an electron micrograph showing an example of a carbon nanotube thin film prepared according to an embodiment of the present invention. The electron micrographs shown in FIG. 5 were obtained from specimens coated with a thin film on a substrate after acid treatment by distilling the carbon nanotube powder in an aqueous acid solution of about 3M for 4 hours. 5 clearly shows that the carbon nanotubes in the thin film are oriented in a certain direction.
이와 같이 탄소 나노튜브 박막 내에 탄소 나노튜브들이 일정 방향으로 배향할 수 있어, 탄소 나노튜브의 고유 특성을 최대한 발현시키는 것이 가능하다. 즉, 박막 내에서 탄소 나노튜브들이 배향된 방향과 그 수직한 방향에서의 박막의 기계적 특성 및 전기적 특성이 달라지는 효과를 구현할 수 있다.As such, the carbon nanotubes may be oriented in a predetermined direction in the carbon nanotube thin film, thereby maximally expressing the intrinsic properties of the carbon nanotubes. That is, the mechanical properties and electrical properties of the thin film in the direction in which the carbon nanotubes are oriented in the thin film and in the perpendicular direction may be realized.
이와 같이 배향된 탄소 나노튜브들을 포함하는 탄소 나노튜브 박막은 전자파 차폐, 전기 화학적 저장 장치의 전극 극판, 전계 방출 디스플레이, 전자 증폭기 또는 탄소 나노튜브를 이용한 가스 센서 등에 효과적으로 이용될 수 있다.The carbon nanotube thin film including the oriented carbon nanotubes may be effectively used for electromagnetic shielding, electrode pole plates of electrochemical storage devices, field emission displays, electronic amplifiers, or gas sensors using carbon nanotubes.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
본 발명에 따르면, 탄소 나노튜브들에 친수성을 부여하고 이러한 친수성을 증가시킬 수 있어, 코팅액 내에 탄소 나노튜브들이 매우 잘 분산되도록 유도할 수있다. 이에 따라, 매우 얇고 균질한 탄소 나노튜브 박막을 효과적으로 형성할 수 있다. 이때, 탄소 나노튜브 박막을 피복할 때 결합제를 사용하지 않을 수 있으며, 또한, 탄소 나노튜브 박막 내에서 탄소 나노튜브들이 어느 일 방향으로 배향될 수 있으므로, 형성된 탄소 나노튜브 박막은 탄소 나노튜브의 고유 특성을 최대한 발현할 수 있다.According to the present invention, the hydrophilicity can be imparted to the carbon nanotubes and the hydrophilicity can be increased, leading to very good dispersion of the carbon nanotubes in the coating liquid. Thus, very thin and homogeneous carbon nanotube thin films can be effectively formed. In this case, the binder may not be used to coat the carbon nanotube thin film, and the carbon nanotube thin film may be oriented in one direction in the carbon nanotube thin film, thereby forming the carbon nanotube thin film inherent to the carbon nanotube thin film. Characteristic can be expressed as much as possible.
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