KR20180027934A - Fiber complexes and methods of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Provided is a fiber complex which includes: a conductive fiber bundle comprising a plurality of conductive fiber strands; and a plurality of metal particles formed inside the conductive fiber bundle. The fiber complex has excellent mechanical and electrical properties and can be widely used in applications where current capacity is required.

Description

섬유 복합체 및 이의 제조 방법{FIBER COMPLEXES AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fiber composite,

본 발명은 금속 입자를 포함하는 섬유 복합체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 전류용량 및 전기전도도를 갖는 섬유 복합체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber composite comprising metal particles. More particularly, the present invention relates to a fiber composite having excellent current capacity and electrical conductivity and a method for producing the same.

전도성 섬유란 섬유의 형태를 띠고 있으면서 저항이 낮아 전류가 흐를 수 있는 재료를 의미한다. 일반적으로 전도성 섬유는 수많은 미세 가닥들이 얽혀있는 형태로 내부에 많은 기공들을 가지고 있으며 이러한 기공들에 의해 전도성 섬유의 전기적, 기계적 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.Conductive fiber is a material that is in the form of fiber but has low resistance and can flow current. In general, the conductive fibers have a number of fine strands entangled with many pores therein, and the electrical and mechanical properties of the conductive fibers are deteriorated by these pores.

도 1은 종래 기술에 따라 제조된 탄소 섬유를 도시하며, 도 1에 기재된 바와 같은 전도성 탄소 섬유는 여러 가닥의 탄소나노튜브를 연속적으로 사출하여 꼬아서 제작한 섬유이다. 따라서 내부에 많은 기공들이 존재하고, 내부와 외부의 기공들은 서로 연결되어 있다. FIG. 1 shows a carbon fiber produced according to the prior art. The conductive carbon fiber as shown in FIG. 1 is a fiber produced by successively injecting and twisting a plurality of strands of carbon nanotubes. Therefore, there are many pores inside, and the pores inside and outside are connected to each other.

한편, 탄소섬유는 통상적으로 고분자의 탄화공정을 통해서 제조하여 고강도 및 고전도성을 구현할 수 있으나, 복잡한 제조공정을 요구한다. 또한, 탄소나노튜브를 이용한 연속섬유의 제조는 상대적으로 짧은 탄소나노튜브를 연결하거나 꼬아서 긴 섬유형태로 만들기 때문에 연속적인 탄소나노섬유 형태를 갖게 된다. 하지만, 나노튜브 사이에 많은 계면과 공극을 갖게되어, 상기 탄소나노섬유의 전기적, 기계적 특성이 유지되지 못한다는 문제점이 존재하였다. 또한 다른 기공을 가진 전도성 섬유 역시 비슷한 문제점을 가지고 있다. On the other hand, the carbon fiber can be produced through the carbonization process of a polymer to realize high strength and high conductivity, but requires a complicated manufacturing process. In addition, the production of continuous fibers using carbon nanotubes has a continuous carbon nanofiber shape because they connect or twist relatively short carbon nanotubes to form long fibers. However, there are many interfaces and voids between the nanotubes, so that the electrical and mechanical properties of the carbon nanofibers can not be maintained. Conductive fibers with different pores also have similar problems.

이러한 전도성 섬유의 성능을 향상시키기 위하여 금속염용액의 전해에 의해 전도성 섬유체의 표면에 금속을 전착시키는 도금 공정을 수행하여 섬유 복합체를 제조하는 연구가 진행되었으나, 도금 공정을 수행하는 전도성 섬유에의 롤투롤 도금시, 전도성 섬유의 표면적이 매우 작고 일정하지 않기 때문에 전류밀도가 일정하지 않아 최종 제품의 신뢰도가 떨어진다는 문제점이 존재한다. 더불어 지금까지의 연구는 섬유의 표면에만 국한되는 도금만이 연구되었다. In order to improve the performance of the conductive fiber, research has been conducted to fabricate a fiber composite by performing a plating process of electrodepositing metal on the surface of the conductive fiber body by electrolysis of a metal salt solution. However, There is a problem that the current density is not constant since the surface area of the conductive fiber is very small and unstable at the time of two-roll plating, thereby lowering the reliability of the final product. In addition, the research to date has been limited to plating only on the surface of the fibers.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전도성 섬유의 전기적 및/또는 기계적 특성을 유지 또는 향상시키기 위한 새로운 방법의 개발이 절실히 요구되고 있다.In order to solve this problem, there is a desperate need to develop new methods for maintaining or improving the electrical and / or mechanical properties of conductive fibers.

KR10-2007-0061702 AKR10-2007-0061702A KR10-2011-0134062 AKR10-2011-0134062A KR10-2013-0159979 AKR10-2013-0159979A

본 발명의 구현예들에서는 우수한 전기적 및 기계적 특성을 갖는 섬유 복합체를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide fiber composites having excellent electrical and mechanical properties.

본 발명의 다른 구현예들에서는 상기 섬유 복합체의 제조 방법을 제공하고자 한다.Other embodiments of the present invention provide a method of making the fiber composite.

본 발명의 일 구현예에서, 복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발; 및 상기 전도성 섬유 다발의 내부에 형성되는 복수 개의 금속 입자들을 포함하는 섬유 복합체가 제공된다.In one embodiment of the invention, a conductive fiber bundle comprising a plurality of conductive fiber strands; And a plurality of metal particles formed inside the conductive fiber bundle.

예시적인 구현예에서, 상기 전도성 섬유 가닥은 탄소나노튜브섬유 가닥일 수 있다.In an exemplary embodiment, the conductive fiber strand may be a carbon nanotube fiber strand.

예시적인 구현예에서, 상기 금속 입자는 상기 금속 입자는 인접한 상기 전도성 섬유 가닥 사이 혹은 상기 전도성 섬유 가닥의 기공에 형성될 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal particles can be formed in the pores of the conductive fiber strands or between the adjacent conductive fiber strands.

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체 내에서 상기 전도성 섬유 가닥들과 금속 입자는 1:30 내지 10:1의 부피비율을 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the conductive fiber strands and the metal particles in the fiber composite may have a volume ratio of 1:30 to 10: 1.

예시적인 구현예에서, 상기 전도성 섬유 가닥은 1nm 내지 100nm 의 평균 직경을 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the conductive fiber strands may have an average diameter of 1 nm to 100 nm.

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체는 상기 전도성 섬유 다발 상에 형성된 금속층을 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the fiber composite may further comprise a metal layer formed on the conductive fiber bundle.

예시적인 구현예에서, 상기 금속층은 10nm 내지 1cm 범위의 두께를 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal layer may have a thickness in the range of 10 nm to 1 cm.

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체는 1.0 x102 A/cm2 내지 1.0 x1010 A/cm2 범위의 전류 용량을 보일 수 있다.In an exemplary embodiment, the fiber composite may exhibit a current capacity in the range of 1.0 x 10 2 A / cm 2 to 1.0 x 10 10 A / cm 2 .

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체는 10cN/tex 내지 10,000cN/tex 범위의 인장강도를 보일 수 있다.In an exemplary embodiment, the fiber composite may exhibit a tensile strength in the range of 10 cN / tex to 10,000 cN / tex.

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체는 유연전자소자 전극, 캐퍼시터, 전자파 차폐 방열 소재 및 발열 소재로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 사용될 수 있다.In an exemplary embodiment, the fiber composite may be used in at least one selected from the group consisting of a flexible electronic device electrode, a capacitor, an electromagnetic shielding heat dissipation material, and a heat dissipation material.

본 발명의 다른 구현예에서, 복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발에 전처리 공정을 수행하는 단계; 및 전처리된 상기 전도성 섬유 다발에 전해 도금 공정을 수행하여 상기 전도성 섬유 다발의 내부에 복수 개의 금속 입자를 형성하는 단계; 를 포함하는 섬유 복합체의 제조 방법이 제공된다.In another embodiment of the present invention, there is provided a method of making a conductive fiber bundle comprising: conducting a pretreatment process on a conductive fiber bundle comprising a plurality of conductive fiber strands; And performing a plating process on the pretreated conductive fiber bundle to form a plurality of metal particles in the conductive fiber bundle; Wherein the fiber composite material is a fiber composite material.

예시적인 구현예에서, 상기 전도성 섬유 가닥은 탄소나노튜브섬유 가닥일 수 있다.In an exemplary embodiment, the conductive fiber strand may be a carbon nanotube fiber strand.

예시적인 구현예에서, 상기 전해 도금 공정은 1초 내지 9 일 동안 수행될 수 있다.In an exemplary embodiment, the electroplating process may be performed for 1 second to 9 days.

예시적인 구현예에서, 상기 전해 도금 공정을 진행할 때, 더미 음극을 포함하는 도금조를 통해 전해 도금 공정을 수행할 수 있다.In an exemplary embodiment, when the electrolytic plating process is performed, the electrolytic plating process may be performed through a plating bath including a dummy cathode.

예시적인 구현예에서, 상기 더미 음극은 1 cm2내지 100m2 범위의 면적을 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the dummy cathode may have an area ranging from 1 cm 2 to 100 m 2 .

예시적인 구현예에서, 상기 도금조 내의 전류 밀도는 0.001A/dm2 내지 60A/dm2 범위 이내로 균일하게 유지될 수 있다.In an exemplary embodiment, the current density in the plating bath can be kept uniform within a range of 0.001 A / dm 2 to 60 A / dm 2 .

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체의 제조 방법은 전처리된 상기 전도성 섬유 다발에 무전해 도금 공정을 60초 내지 9 일 동안 더 수행하여 상기 전도성 섬유 다발 상에 금속층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the method further comprises: performing an electroless plating process on the pretreated conductive fiber bundle for 60 seconds to 9 days to form a metal layer on the conductive fiber bundle .

본 발명에 따르면, 일반적인 다공성 구조를 가진 전도성 섬유 다발의 내부 및 외부에 금속 입자가 형성될 수 있으며, 전도성 섬유 다발의 겉 표면에 금속 층이 더 형성되어 있을 수 있다. 이러한 금속 입자들은 전도성 섬유 다발을 이루고 있는 전도성 섬유 가닥 사이사이를 유기적으로 연결하여 보다 높은 전기적, 기계적 특성을 갖도록 도모할 수 있다. 본 발명에 의해 제조된 섬유 복합체의 경우, 기존의 전도성 섬유 대비 약 100배 가량 증가된 전류용량 및 전기전도도를 보일 수 있으며, 약 4 내지 6배 향상된 인장강도를 보일 수 있다. According to the present invention, metal particles can be formed inside and outside of a conductive fiber bundle having a general porous structure, and a metal layer can be further formed on the outer surface of the conductive fiber bundle. These metal particles can organically connect between the conductive fiber strands constituting the conductive fiber bundle so as to have higher electrical and mechanical characteristics. In the case of the fiber composite prepared by the present invention, the current capacity and the electric conductivity can be increased by about 100 times as much as the conventional conductive fiber, and the tensile strength can be improved by about 4 to 6 times.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 섬유 복합체는 더미 음극을 포함하는 도금조 내에서 롤투롤 공정으로 제조되므로 전도성 섬유 다발에 일정한 전류밀도를 확보할 수 있어 도금량을 용이하게 조절할 수 있다. 특히, 종래의 기술로는 수십 마이크로의 표면적을 가진 물질 내부에 적절한 금속 입자가 도금될 수 있으려면 매우 미세하면서 안정적인 전류가 공급되어야 하는데, 이렇게 미세하면서 안정적인 전류를 인가할 수 있는 장비는 매우 고가이며 적절한 용액 관리도 어렵다는 등의 문제가 있었으나, 더미 음극을 포함하는 도금조를 사용하는 경우 더미음극의 면적이 섬유의 표면적과 비교해 넓기 때문에 전류밀도의 변화 폭이 감소되어 상대적으로 정밀하지 않은 전류 인가 장비로도 원활하게 상기 섬유 복합체를 제조할 수 있어 공정의 효율성을 도모할 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, since the fiber composite is manufactured by a roll-to-roll process in a plating bath including a dummy cathode, a constant current density can be ensured in the conductive fiber bundle, . Particularly, in the prior art, a very fine and stable current must be supplied in order to deposit a suitable metal particle in a material having a surface area of several tens of micro-microns. The equipment capable of applying such a fine and stable current is very expensive It is difficult to control the solution appropriately. However, when the plating bath including the dummy cathode is used, since the area of the dummy cathode is larger than the surface area of the fiber, the variation width of the current density is decreased, It is possible to produce the fiber composite material smoothly, and the efficiency of the process can be improved.

이에 따라, 본 발명의 섬유 복합체는 높은 전류용량 및 전기전도도가 필요한 분야에 활용될 수 있으며, 유연전자소자 전극, 슈퍼캐퍼시터, 전자파 차폐, 방열/발열 소재 등의 기능성 신소재 분야에 널리 사용될 수 있다.Accordingly, the fiber composite of the present invention can be utilized in fields requiring high current capacity and electrical conductivity, and can be widely used in functional new materials such as flexible electronic device electrodes, super capacitors, electromagnetic wave shielding, and heat radiation / heat generation materials.

도 1은 종래 기술에 따른 전도성 섬유의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도 이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 섬유 복합체의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도 이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따라 제조된 섬유 복합체의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 섬유 복합체를 제조하기 위한 도금조의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5a 내지 5c는 실시예 1에 따라 제조된 섬유 복합체의 표면을 나타내는 SEM 이미지이다. 도 5b는 도 5a 의 일 영역을 확대한 SEM이미지 이며, 도 5c는 도 5b의 일 영역을 확대한 SEM이미지이다.
도 6a 내지 6c는 실시예 2에 따라 제조된 섬유 복합체의 표면 및 단면을 나타내는 SEM 이미지이다. 도 6b는 도 6a 의 일 영역을 확대한 SEM이미지 이며, 도 6c는 도 6b의 일 영역을 확대한 SEM이미지이다.
도 7은 실시예 1 및 2에 따라 제조된 섬유 복합체의 단면을 나타내는 SEM 이미지이다.
도 8은 실시예 1 및 2에 따라 제조된 섬유 복합체와 비교예 1에 따라 제조된 일반 전도성 섬유의 전류용량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 1 및 2에 따라 제조된 섬유 복합체와 비교예 1에 따라 제조된 일반 전도성 섬유의 인장강도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conductive fiber according to the prior art.
2 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a fiber composite produced according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a fiber composite produced according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing the construction of a plating bath for producing a fiber composite according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are SEM images showing the surface of the fiber composite prepared according to Example 1. Fig. 5B is an enlarged SEM image of one area of FIG. 5A, and FIG. 5C is an enlarged SEM image of one area of FIG. 5B.
6A to 6C are SEM images showing the surface and cross-section of the fiber composite prepared according to Example 2. Fig. 6B is an enlarged SEM image of one area of FIG. 6A, and FIG. 6C is an enlarged SEM image of one area of FIG. 6B.
7 is an SEM image showing a cross-section of the fiber composite prepared according to Examples 1 and 2. Fig.
FIG. 8 is a graph showing the results of measurement of the current capacity of the fiber composite prepared according to Examples 1 and 2 and the general conductive fiber prepared according to Comparative Example 1. FIG.
9 is a graph showing the results of measuring the tensile strength of the fiber composite prepared according to Examples 1 and 2 and the general conductive fiber prepared according to Comparative Example 1. Fig.

이하, 본 발명의 구현예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 구현예들이 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시를 위하여 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 적용이 제한되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention.

본 명세서에서, “섬유 복합체의 코어-쉘 구조”란 전도성 섬유의 겉 표면을 둘러싸고 있는 금속 피막으로 이루어진 구조를 의미한다.As used herein, the term " core-shell structure of a fiber composite " refers to a structure consisting of a metal film surrounding the outer surface of the conductive fiber.

본 명세서에서, “섬유 복합체”란 예를 들어 복수 개의 전도성 섬유 가닥으로 이루어진 전도성 섬유 다발 및 상기 전도성 섬유 가닥 사이를 연결하거나, 전도성 섬유의 기공 내에 존재하는 금속 입자를 포함하는 개념을 의미한다.As used herein, the term " fiber composite " refers to a concept including, for example, a conductive fiber bundle consisting of a plurality of conductive fiber strands and metal particles existing between the conductive fiber strands or existing in the pores of the conductive fibers.

본 명세서에서, “전도성 섬유 가닥” 이란 1 nm 내지 100 nm 범위의 평균 직경을 갖는 섬유 가닥을 의미한다. 상기 전도성 섬유 가닥은 다공성 구조를 가질 수 있다.As used herein, " conductive fiber strand " means a fiber strand having an average diameter in the range of 1 nm to 100 nm. The conductive fiber strands may have a porous structure.

본 발명의 일 구현예에서, 복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발; 및 상기 전도성 섬유 다발의 내부에 형성되는 복수 개의 금속 입자들을 포함하는 섬유 복합체가 제공된다. 상기 금속 입자들은 전도성 섬유 다발을 이루고 있는 전도성 섬유 가닥 사이를 유기적으로 연결하여 보다 높은 전기적, 기계적 특성을 갖도록 도모할 수 있다. In one embodiment of the invention, a conductive fiber bundle comprising a plurality of conductive fiber strands; And a plurality of metal particles formed inside the conductive fiber bundle. The metal particles may be connected to each other to form a conductive fiber bundle so as to have higher electrical and mechanical properties.

한편, 본 발명의 섬유 복합체는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2를 살펴보면, 본 발명의 전도성 섬유 다발 내에서 금속 입자는 복수 개로 존재할 수 있으며, 인접한 전도성 섬유 가닥 사이 혹은 상기 전도성 섬유 가닥의 기공에 존재할 수 있다. 이 경우 전도성 섬유 다발(즉, 전도성 섬유 가닥의 집합체)의 전기적 및 기계적 특성의 향상을 도모할 수 있어 최종적으로 섬유 복합체의 전기적 및 기계적인 특성의 향상을 도모할 수 있다.On the other hand, the fiber composite of the present invention is schematically shown in Fig. Referring to FIG. 2, in the conductive fiber bundle of the present invention, there may be a plurality of metal particles and may exist between adjacent conductive fiber strands or pores of the conductive fiber strands. In this case, the electrical and mechanical properties of the conductive fiber bundles (that is, the aggregate of the conductive fiber strands) can be improved, and finally, the electrical and mechanical properties of the fiber composite can be improved.

예시적인 구현예에서, 상기 전도성 섬유 다발의 전도성 섬유 가닥은 1 nm 내지 100 nm 범위의 평균 직경을 가질 수 있다. 만약, 전도성 섬유 가닥의 평균 직경이 1nm 미만인 경우 섬유 특성이 구현되기 어려울 수 있으며, 100 nm 를 초과하는 경우 전기적 및/또는 연성과 같은 기계적 특성이 저하될 수 있다.In an exemplary embodiment, the conductive fiber strands of the conductive fiber bundles may have an average diameter in the range of 1 nm to 100 nm. If the average diameter of the conductive fiber strands is less than 1 nm, the fiber characteristics may be difficult to realize, and if it exceeds 100 nm, the mechanical properties such as electrical and / or ductility may be deteriorated.

예를 들어, 상기 전도성 섬유 가닥은 예를 들어 탄소나노튜브로 이루어진 탄소나노튜브섬유 가닥일 수 있다. For example, the conductive fiber strand may be, for example, a carbon nanotube fiber strand composed of carbon nanotubes.

이와 같이 전도성 섬유 다발에 포함된 전도성 섬유 가닥이 탄소나노튜브 섬유 가닥(혹은 탄소나노튜브 가닥)인 경우, 섬유 제조 시 사출장력의 조절을 통하여 그 내부의 기공 정도를 조절할 수 있다. 일반적으로 높은 장력을 인가할 경우, 내부의 탄소나노튜브섬유 가닥(혹은 탄소나노튜브)들 간의 거리가 좁혀지기 때문에 낮은 기공률을 보여주고, 낮은 장력을 인가할 경우 탄소나노튜브 섬유(혹은 탄소나노튜브)들간의 거리가 넓혀져 높은 기공률을 보여주게 된다. 따라서, 섬유 사출 시 인가해주는 장력의 조절을 통하여 그 기공률을 조절하는 것이 가능하다.When the conductive fiber strand contained in the conductive fiber bundle is a carbon nanotube fiber strand (or carbon nanotube strand), the degree of the pore inside the conductive fiber bundle can be controlled by controlling the injection tension during the production of the fiber. Generally, when a high tensile force is applied, a low porosity is shown because the distance between the carbon nanotube fibers (or carbon nanotubes) inside the carbon nanotube fibers is narrowed. When the carbon nanotube fibers (or carbon nanotubes The distance between them is widened to show a high porosity. Therefore, it is possible to control the porosity through adjustment of the tension applied during fiber injection.

한편, 예시적인 구현예에서, 상기 금속 입자로서 사용될 수 있는 물질은, 금속성을 띄는 입자면 제한되지 않으나, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni)이트륨(Y), 은(An), 망간(Mn), 바나듐(V), 철(Fe), 란타넘(La), 탄탈럼(Ta), 니이오븀(Nb), 갈륨(Ga), 인듐(In), 코발트(Co), 크로뮴(Cr) 및 안티모니(Sb)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.In the exemplary embodiment, the material that can be used as the metal particles is not limited to the metal particles, but may be lithium, magnesium, zinc, cadmium, titanium ), Copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), yttrium (Y), silver (An), manganese (Mn), vanadium (V), iron (Fe), lanthanum Ta, niobium (Nb), gallium (Ga), indium (In), cobalt (Co), chromium (Cr) and antimony (Sb).

한편, 상기 금속 입자는 예를 들어, 황(S), 셀레늄(Se), 인(P), 비소(As), 붕소(B), 질소(N) 등과 같은 비금속성 입자를 더 포함할 수 있다.The metal particles may further include non-metallic particles such as sulfur (S), selenium (Se), phosphorus (P), arsenic (As), boron (B), nitrogen .

예시적인 구현예에서, 상기 전도성 섬유 다발의 코어 부분에서의 복수 개의 전도성 섬유 가닥들과 복수 개의 금속 입자들간의 부피비율은 1:30 내지 10:1의 비율일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1:1의 비율일 수 있다. 전도성 섬유 가닥들과 비교해 금속 입자들의 함유량이 지나치게 낮아질 경우, 금속 입자가 전도성 섬유 가닥들 사이를 완벽히 연결하지 못하기 때문에 그 특성이 기존 전도성 섬유와 차이가 없게 된다. 반대로 금속 입자들의 함유량이 지나치게 높아진다면 섬유 복합체의 두께가 두꺼워지게 되고, 금속 입자들간의 연결이 형성되어 섬유 복합체의 유연성 등이 감소하는 문제가 발생하게 된다. In an exemplary embodiment, the volume ratio between the plurality of conductive fiber strands and the plurality of metal particles in the core portion of the conductive fiber bundle may range from 1:30 to 10: 1, more preferably from 1: 1 < / RTI > When the content of the metal particles is excessively low as compared with the conductive fiber strands, the characteristics of the conductive fibers are not different from those of the conventional conductive fibers because the metal particles can not completely connect the conductive fiber strands. On the other hand, if the content of the metal particles is excessively high, the thickness of the fiber composite becomes thick, and the connection between the metal particles is formed, resulting in a problem that flexibility of the fiber composite is reduced.

또한, 상기 금속 입자는 100nm 내지 1mm 인 평균 직경을 가질 수 있으며, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 5㎛의 평균 직경을 가질 수 있다. 평균 직경이 과도하게 작을 경우 전도성 섬유 가닥들을 적절하게 연결시켜 줄 수 없는 문제가 발생하게 되고, 금속 입자의 평균 입경이 지나치게 크게 형성되는 경우 섬유 복합체의 유연성 등이 감소하는 문제가 발생하게 된다.In addition, the metal particles may have an average diameter of 100 nm to 1 mm, and preferably an average diameter of 0.5 to 5 μm. If the average diameter is excessively small, the conductive fiber strands can not be properly connected. If the average particle diameter of the metal particles is excessively large, the flexibility of the fiber composite decreases.

한편, 상기 섬유 복합체는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전도성 섬유 다발 상에 형성된 금속층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 섬유 복합체의 전기적 및 /또는 기계적 특성이 보다 향상될 수 있다.Meanwhile, the fiber composite may further include a metal layer formed on the conductive fiber bundle as shown in FIG. In this case, the electrical and / or mechanical properties of the fiber composite can be further improved.

일 구현예에서, 상기 전도성 섬유 다발 상에 형성된 금속층은 전도성 섬유 다발 내부의 전도성 섬유 가닥의 평균 직경과 대비하여 1 내지 100 배의 두께를 가질 수 있다. 만약 금속층이 전도성 섬유 다발 내부의 전도성 섬유 가닥의 평균 지름보다 얇게 형성된다면, 충분한 전도성의 향상을 기대할 수 없으며, 금속층이 과도하게 두꺼워지면 유연성과 관련된 특성에서 문제가 발생할 수 있다. In one embodiment, the metal layer formed on the conductive fiber bundle may have a thickness of 1 to 100 times the average diameter of the conductive fiber strands within the conductive fiber bundles. If the metal layer is formed to be thinner than the average diameter of the conductive fiber strands in the bundle of conductive fibers, a sufficient improvement in conductivity can not be expected, and if the metal layer is excessively thick, problems may arise in terms of flexibility.

한편, 예시적인 구현예에서, 상기 금속층은 10nm 내지 1cm의 두께를 가질수 있다. 바람직하게는 10nm 내지 5mm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. On the other hand, in the exemplary embodiment, the metal layer may have a thickness of 10 nm to 1 cm. Preferably in the range of 10 nm to 5 mm, and more preferably in the range of 1 탆 to 10 탆.

예시적인 구현예에서, 상기 금속층은, 예를 들어, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni)이트륨(Y), 은(An), 망간(Mn), 바나듐(V), 철(Fe), 란타넘(La), 탄탈럼(Ta), 니이오븀(Nb), 갈륨(Ga), 인듐(In), 코발트(Co), 크로뮴(Cr), 안티모니(Sb) 등과 같은 금속입자를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal layer may be formed of, for example, lithium, magnesium, zinc, cadmium, titanium, copper, aluminum, (Ni), yttrium (Y), silver (An), manganese (Mn), vanadium (V), iron (Fe), lanthanum (La), tantalum (Ta), niobium (Nb) ), Indium (In), cobalt (Co), chromium (Cr), antimony (Sb) and the like.

한편, 상기 금속층은 예를 들어, 황(S), 셀레늄(Se), 인(P), 비소(As), 붕소(B), 질소(N) 등과 같은 비금속성 입자를 더 포함할 수 있다.The metal layer may further include non-metallic particles such as sulfur (S), selenium (Se), phosphorous (P), arsenic (As), boron (B), nitrogen (N)

상술한 바와 같이 본 발명의 섬유 복합체는 복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발 및 이들 내부에 형성된 금속입자들을 포함하고, 상기 금속 입자들은 전도성 섬유 다발을 이루고 있는 전도성 섬유 가닥 사이사이를 유기적으로 연결하여 보다 높은 전기적, 기계적 특성을 갖도록 도모할 수 있다. 이에 따라, 상기 섬유 복합체는 우수한 전류용량 및 인장 강도를 보일 수 있다. 이로 인해, 상기 섬유 복합체는 유연성과 높은 전기적, 기계적 특성을 요구하는 곳에서 사용될 수 있으며. 유연전자소자 전극, 슈퍼캐퍼시터, 전자파 차폐, 방열/발열 소재 등 다양한 활용이 가능하다. As described above, the fiber composite of the present invention includes a conductive fiber bundle including a plurality of conductive fiber strands and metal particles formed therein, and the metal particles are used to organically bond the conductive fiber strands constituting the conductive fiber bundle So that they can have higher electrical and mechanical characteristics. Accordingly, the fiber composite can exhibit excellent current capacity and tensile strength. Because of this, the fiber composites can be used where flexibility and high electrical and mechanical properties are required. Flexible electronic device electrodes, super capacitors, electromagnetic wave shielding, heat dissipation / heat generation materials, and the like.

예시적인 구현예에서, 본 발명에 따른 섬유 복합체는 기존 섬유 대비 10 내지 1x104 배로 증가된 전류 용량값을 보일 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 복합체는 1.0 x102 A/cm2 내지 1.0 x106 A/cm2 범위의 전류 용량을 보일 수 있다. In an exemplary embodiment, the fiber composite according to the present invention may exhibit an increased current capacity value from 10 to 1 x 10 4 times the conventional fiber. For example, the fiber composite may exhibit a current capacity in the range of 1.0 x 10 2 A / cm 2 to 1.0 x 10 6 A / cm 2 .

또한, 상기 섬유 복합체가 금속층을 더 포함하는 경우 전류 용량이 보다 향상될 수 있으며, 1.0 x102 A/cm2 내지 1.0 x1010 A/cm2 범위의 전류 용량을 보일 수 있다. In addition, when the fiber composite further includes a metal layer, the current capacity can be further improved and the current capacity in the range of 1.0 x 10 2 A / cm 2 to 1.0 x 10 10 A / cm 2 can be shown.

예시적인 구현예에서, 상기 섬유 복합체는 기존 섬유 대비 4 내지 10배 배로 증가된 인장강도를 보일 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 복합체는 10cN/tex 내지 1,000cN/tex 범위의 인장강도를 보일 수 있다. In an exemplary embodiment, the fiber composite may exhibit an increased tensile strength 4 to 10 times as much as conventional fibers. For example, the fiber composite may exhibit a tensile strength in the range of 10 cN / tex to 1,000 cN / tex.

또한, 상기 섬유 복합체가 금속층을 더 포함하는 경우 향상된 인장강도를 보일 수 있으며, 예를 들어, 20cN/tex 내지 10,000cN/tex 범위의 인장강도를 보일 수 있다. In addition, when the fiber composite further comprises a metal layer, it may exhibit an improved tensile strength, for example, a tensile strength in the range of 20 cN / tex to 10,000 cN / tex.

상술한 섬유 복합체는 복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발에 전처리 공정을 수행하는 단계; 및 전처리된 상기 전도성 섬유 다발에 무전해 도금 공정을 수행하여 상기 전도성 섬유 다발의 내부에 복수 개의 금속 입자를 형성하는 단계; 를 포함하는 섬유 복합체의 제조 방범을 통해 제조된다.The above-described fiber composite includes a step of performing a pretreatment process on a conductive fiber bundle including a plurality of conductive fiber strands; And performing an electroless plating process on the pretreated conductive fiber bundle to form a plurality of metal particles in the conductive fiber bundle; And the like.

예시적인 구현예에서, 상기 무전해 도금 공정은 0.01A/dm2 내지 60A/dm2 범위의 전류밀도 조건 하에서 1초 내지 9일 동안 수행될 수 있다. 무전해 도금 공정의 공정 조건이 상기 범위를 벗어나는 경우 전도성 섬유 다발의 내부에 복수 개의 금속 입자가 형성되지 않거나 과도하게 형성되어 섬유 복합체의 유연성이 저하될 수 있다.In an exemplary embodiment, the electroless plating process may be performed for 1 second to 9 days under current density conditions ranging from 0.01 A / dm 2 to 60 A / dm 2 . When the process conditions of the electroless plating process are out of the range, a plurality of metal particles are not formed or excessively formed in the conductive fiber bundles, so that the flexibility of the fiber composite may be deteriorated.

일 구현예에서, 상기 무전해 도금 공정은 1초 내지 60초 동안 수행될 수 있다. 상기 무전해 도금 공정은 1초 내지 9초 미만으로 수행될 수도 있다. 한편, 상기 무전해 도금 공정을 진행할 때, 더미 음극을 포함하는 도금조를 통해 무전해 도금 공정을 수행될 수 있으며, 이 경우 상기 도금조 내에서 더미 음극이 용액 내의 이온들의 과집중을 막아주기 때문에 보다 쉽게 전류밀도가 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 일정한 전류밀도의 확보가 가능하여 금속 입자들이 전도성 섬유 다발에 일정한 양으로 도금되도록 조절할 수 있다.In one embodiment, the electroless plating process may be performed for 1 second to 60 seconds. The electroless plating process may be performed at less than 1 second to less than 9 seconds. On the other hand, when the electroless plating process is performed, an electroless plating process may be performed through a plating bath including a dummy cathode. In this case, the dummy cathode in the plating bath prevents over concentration of ions in the solution The current density can be kept constant more easily. As a result, a constant current density can be ensured and the metal particles can be controlled to be plated in a certain amount on the conductive fiber bundles.

또한, 상기 더미 음극의 표면적은 섬유 복합체의 표면적과 비교해 굉장히 넓기 때문에, 상대적으로 정밀하지 않은 전류 인가 장비로도 원활하게 내부에 금속 입자가 형성될 수 있는 전류밀도를 만들 수 있으며, 일정한 미세 전류밀도의 확보가 가능하여 전도성 섬유 다발에 금속 입자들이 일정한 양으로 도금되도록 조절할 수 있다.Also, since the surface area of the dummy negative electrode is very large as compared with the surface area of the fiber composite, it is possible to make a current density capable of smoothly forming metal particles in the inside even with a relatively precise current application equipment, So that the metal particles can be controlled to be plated in a predetermined amount on the conductive fiber bundles.

예시적인 구현예에서, 상기 더미 음극은 1cm2 내지 100m2 범위의 표면적을 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 더미 음극은 10 cm2 내지 100cm2 범위 의 표면적을 가질 수 있다. 더미 음극의 표면적이 상기 범위를 벗어나는 경우 일정한 미세 전류밀도의 확보가 어려울 수 있다. In an exemplary embodiment, the dummy cathode may have a surface area ranging from 1 cm 2 to 100 m 2 . Preferably, the dummy cathode may have a surface area of 10 cm 2 to 100cm 2 range. When the surface area of the dummy cathode is out of the above range, it may be difficult to secure a constant microcurrent density.

한편, 상기 섬유 복합체의 제조 방법은 상기 전도성 섬유 다발에 무전해 도금 공정을 예를 들어, 전류밀도 0.001A/dm2 내지 60A/dm2 의 조건에서 60초 내지 9일 동안 더 수행하여 상기 전도성 섬유 다발의 겉면 상에 금속층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 무전해 도금 공정의 공정 조건이 상기 범위를 벗어나는 경우 금속층이 형성되지 않거나 과도하게 형성되어 최종 형성되는 섬유 복합체의 유연성이 저하될 수 있다. Meanwhile, in the method for producing the fiber composite, the electroless plating process is further performed on the conductive fiber bundle for 60 seconds to 9 days under the condition of, for example, a current density of 0.001 A / dm 2 to 60 A / dm 2 , And forming a metal layer on the outer surface of the bundle. If the process conditions of the electroless plating process are out of the above range, the metal layer may not be formed or excessively formed and the flexibility of the finally formed fiber composite may be deteriorated.

일 구현예에서, 상기 무전해 도금 공정은 롤투롤 도금장치를 통해 제조될 수 있다.In one embodiment, the electroless plating process may be manufactured through a roll-to-roll plating apparatus.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실시예Example

[실시예 1][Example 1]

권취롤에 감겨져 있는 탄소나노튜브섬유 (직경 수nm ~수십 nm) 가닥들을 권출하여 엮은 후 꼬아서 제작한 탄소나노튜브섬유 다발의 말단을 분리하여 도 4에 도시된 전처리 수조의 롤에 연결하였다. 먼저 탈지액과 수세액에 침지하여 전처리 과정을 거친 후, 도금조에 연결된 롤을 지나며 하기 표에 표시한 구리 도금액을 사용하여 전류밀도 4.5A/dm2, 공기 교반, 음극 더미, 상온의 조건에서 30초 동안 구리의 도금을 실시하였다.The strands of carbon nanotube fibers (several nm to several tens of nm in diameter) wound on the winding roll were wound and knitted, and the ends of the twisted carbon nanotube fiber bundles were separated and connected to the roll of the pretreatment water tank shown in FIG. First, the substrate was immersed in a degreasing solution and a washing solution, and then subjected to a pretreatment. After passing through the roll connected to the plating bath, current density was 4.5 A / dm 2 using a copper plating solution shown in the following table, air agitation, Copper for a second time.

성분ingredient 농도density 황산구리Copper sulfate 220g/l220 g / l 황산Sulfuric acid 60g/l60 g / l 염소이온Chlorine ion 0.01%0.01% 유기광택제Organic polish 5ml/l5ml / l

롤을 통해 도금조에서 나온 샘플을 수세하고 건조시키는 과정을 거쳐 탄소나노튜브섬유 다발 내부에 금속 알갱이가 형성되어 있는 형태의 섬유 복합체를 제조하였다.The sample from the plating bath was washed with water and dried to prepare a fiber composite in which metal grains were formed inside the carbon nanotube fiber bundles.

[실시예 2][Example 2]

권취롤에 감겨져 있는 탄소나노튜브섬유 가닥들을 권출하여 엮은 후 꼬아서 제작한 탄소나노튜브 섬유 다발의 말단을 분리하여 전처리 수조의 롤에 연결하였다. 먼저 탈지액과 수세액에 침지하여 전처리 과정을 거친 후, 도금조에 연결된 롤을 지나며 하기 표 2에 표시한 구리 도금액을 사용하여 전류밀도 4.5A/dm2, 공기 교반, 음극 더미, 상온의 조건에서 60초 동안 구리의 도금을 실시하였다.The carbon nanotube fiber strands wound on the take-up roll were wound and wound, and the end of the twisted carbon nanotube fiber bundle was separated and connected to the roll of the pretreating water tank. First, the substrate was immersed in a degreasing solution and a washing solution to be subjected to a pretreatment. After passing through a roll connected to the plating bath, a copper plating solution as shown in Table 2 was used at a current density of 4.5 A / dm 2 , air agitation, a cathode pile, And copper plating was performed for 60 seconds.

성분ingredient 농도density 황산구리Copper sulfate 220g/l220 g / l 황산Sulfuric acid 60g/l60 g / l 염소이온Chlorine ion 0.01%0.01% 유기광택제Organic polish 5ml/l5ml / l

롤을 통해 도금조에서 나온 샘플을 수세하고 건조시키는 과정을 거쳐 탄소나노튜브섬유 다발의 내부에 금속 알갱이가 형성되어 있고, 탄소나노튜브섬유 다발의 표면에 금속 피막이 형성되어 있는 코어-쉘 형태의 섬유 복합체를 제조하였다.A core-shell type fiber in which metal grains are formed inside a bundle of carbon nanotube fibers through a process of washing and drying the sample from the plating bath through a roll, and a metal film is formed on the surface of the carbon nanotube fiber bundle Complex.

[비교예 1][Comparative Example 1]

탄소나노튜브섬유가닥들을 권출하여 엮은 후 꼬아서 탄소나노튜브 섬유 다발을 제작하여, 비교예 1에 따른 전도성 섬유로 제작하였다. The carbon nanotube fiber strands were wound and then twisted to produce a carbon nanotube fiber bundle, and the conductive fiber according to Comparative Example 1 was fabricated.

[실험예 1][Experimental Example 1]

실시예 1에 따라 제조되며 금속 입자를 포함하는 섬유 복합체를 전자 주사 현미경을 통하여 관찰하였고, 도 5a 내지 5c 및 도 7의 좌측에 나타내었다. 도 5a 내지 5c 에서 섬유 복합체의 표면 및 내부를 확인할 수 있는데 복수 개의 구리 입자들이 탄소나노튜브섬유 다발의 내부 및 외부에 잘 형성이 되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한 도 5a 내지 5c 에서 단면부를 확인한 결과, 내부에 복수 개의 구리 입자들이 균일하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다. The fiber composite prepared according to Example 1 and comprising metal particles was observed through a scanning electron microscope and is shown on the left side of Figs. 5A to 5C and Fig. 5A to 5C, the surface and the interior of the fiber composite can be confirmed. It can be seen that a plurality of copper particles are well formed inside and outside the carbon nanotube fiber bundles. 5A to 5C. As a result, it can be confirmed that a plurality of copper particles are uniformly distributed in the inside.

[실험예 2][Experimental Example 2]

실시예 2에 따라 제조된 섬유 복합체를 전자 주사 현미경을 통하여 관찰하였고, 도 6a 내지 6c 및 도 7의 우측에 나타내었다. 도 6a 내지 6c 및 도 7의 우측을 보면 금속 입자를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 다발의 표면에 금속층이 형성되어, 마치 섬유 복합체가 코어-쉘 구조로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 섬유 복합체의 코어의 경우, 금속 입자와 다공성을 지닌 탄소나노튜브섬유 다발이 유기적인 구조를 형성한 것을 볼 수 있고, 쉘의 경우에는 피막 형태를 띤 것을 볼 수 있다. The fiber composite prepared according to Example 2 was observed through a scanning electron microscope and is shown on the right side of Figs. 6A to 6C and Fig. 6A to 6C and FIG. 7, it can be seen that a metal layer is formed on the surface of the carbon nanotube fiber bundle including the metal particles, so that the fiber composite is formed into a core-shell structure. At this time, in the case of the core of the fiber composite, it can be seen that the metal particle and the bundle of carbon nanotube fibers having porosity form an organic structure, and in the case of the shell, a film form is observed.

[실험예 3][Experimental Example 3]

실시예 1 및 실시예 2 에 따라 제조된 섬유 복합체와 비교예 1에 따른 전도성 섬유의 전류용량을 측정하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8을 보면 비교예 1에 따른 전도성 섬유의 경우보다 실시예 1 및 실시예 2 에 따라 제조되며 복수 개의 금속 입자를 포함하는 섬유 복합체의 경우 전류용량이 약 100배 가량 뛰어난 것을 확인할 수 있다.The current capacities of the fiber composite prepared according to Examples 1 and 2 and the conductive fiber according to Comparative Example 1 were measured, and the results are shown in FIG. FIG. 8 shows that the current capacity of the fiber composite prepared according to Example 1 and Example 2 is higher by about 100 times than that of the conductive fiber according to Comparative Example 1. FIG.

[실험예 4][Experimental Example 4]

실시예 1 및 실시예 2 에 따라 제조된 섬유 복합체와 비교예 1에 따른 전도성 섬유의 인장강도를 측정하였고, 도 9에 나타내었다. 도 9를 보면 비교예 1에 따른 전도성 섬유와 비교하여 실시예 1에 따라 제조된 섬유 복합체는 약 57% 향상된 인장강도를 보여주었고, 실시예 2에 따라 제조된 섬유 복합체는 약 590% 향상된 인장강도를 확인할 수 있다.The tensile strengths of the fiber composite prepared according to Examples 1 and 2 and the conductive fiber according to Comparative Example 1 were measured and shown in FIG. 9, the fiber composite prepared according to Example 1 showed a tensile strength improved by about 57% as compared with the conductive fiber according to Comparative Example 1, and the fiber composite prepared according to Example 2 had a tensile strength improved by about 590% .

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

Claims (17)

복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발; 및
상기 전도성 섬유 다발의 내부에 형성되는 복수 개의 금속 입자들을 포함하는 섬유 복합체.
A conductive fiber bundle comprising a plurality of conductive fiber strands; And
And a plurality of metal particles formed inside the conductive fiber bundle.
제1항에 있어서,
상기 전도성 섬유 가닥은 탄소나노튜브섬유 가닥인 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive fiber strand is a carbon nanotube fiber strand.
제1항에 있어서,
상기 금속 입자는 인접한 상기 전도성 섬유 가닥 사이 혹은 상기 전도성 섬유 가닥의 기공에 형성되는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the metal particles are formed between adjacent conductive fiber strands or in pores of the conductive fiber strands.
제1항에 있어서,
상기 섬유 복합체 내에서 상기 전도성 섬유 가닥들과 금속 입자는 1:30 내지 10:1의 부피비율을 갖는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive fiber strands and the metal particles in the fiber composite have a volume ratio of 1:30 to 10: 1.
제1항에 있어서,
상기 전도성 섬유 가닥은 1nm 내지 100nm의 평균 직경을 갖는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive fiber strands have an average diameter of 1 nm to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 섬유 복합체는 상기 전도성 섬유 다발 상에 형성된 금속층을 더 포함하는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber composite further comprises a metal layer formed on the conductive fiber bundle.
제6항에 있어서,
상기 금속층은 10nm 내지 1cm 범위의 두께를 갖는 섬유 복합체.
The method according to claim 6,
Wherein the metal layer has a thickness in the range of 10 nm to 1 cm.
제1항에 있어서,
상기 섬유 복합체는 1.0 x102 A/cm2 내지 1.0 x1010 A/cm2 범위의 전류 용량을 보이는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
The fiber composite is 1.0 x10 2 A / cm 2 to 1.0 x10 10 fiber composite shown the current capability of the A / cm 2 range.
제1항에 있어서,
상기 섬유 복합체는 10cN/tex 내지 10,000cN/tex 범위의 인장강도를 보이는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber composite has a tensile strength in the range of 10 cN / tex to 10,000 cN / tex.
제1항에 있어서,
상기 섬유 복합체는 유연전자소자 전극, 캐퍼시터, 전자파 차폐 방열 소재 및 발열 소재로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 사용되는 섬유 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the fiber composite is used in at least one selected from the group consisting of a flexible electronic device electrode, a capacitor, an electromagnetic shielding heat radiation material, and a heat generation material.
복수 개의 전도성 섬유 가닥을 포함하는 전도성 섬유 다발에 전처리 공정을 수행하는 단계; 및
전처리된 상기 전도성 섬유 다발에 전해 도금 공정을 수행하여 상기 전도성 섬유 다발의 내부에 복수 개의 금속 입자를 형성하는 단계; 를 포함하는 섬유 복합체의 제조 방법.
Performing a pretreatment process on a conductive fiber bundle including a plurality of conductive fiber strands; And
Forming a plurality of metal particles in the conductive fiber bundle by performing an electrolytic plating process on the pretreated conductive fiber bundle; ≪ / RTI >
제11항에 있어서,
상기 전도성 섬유 가닥은 탄소나노튜브섬유 가닥인 섬유 복합체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the conductive fiber strand is a carbon nanotube fiber strand.
제11항에 있어서,
상기 전해 도금 공정은 1초 내지 9일 동안 수행되는 섬유 복합체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the electroplating process is performed for 1 second to 9 days.
제11항에 있어서,
상기 전해 도금 공정을 진행할 때, 더미 음극을 포함하는 도금조를 통해 전해 도금 공정을 수행하는 섬유 복합체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the electroplating process is carried out through a plating bath including a dummy cathode when the electrolytic plating process is performed.
제14항에 있어서,
상기 더미 음극은 1cm2 내지 100m2 범위의 면적을 갖는 섬유 복합체의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The dummy cathode 1cm 2 To 100 m < 2 & gt ;.
제14항에 있어서,
상기 도금조 내의 전류 밀도는 0.001A/dm2 내지 60A/dm2 범위 이내로 균일하게 유지되는 것인 섬유 복합체의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein a current density in the plating bath is uniformly maintained within a range of 0.001 A / dm 2 to 60 A / dm 2 .
제11항에 있어서,
전처리된 상기 전도성 섬유 다발에 무전해 도금 공정을 60초 내지 9일 동안 더 수행하여 상기 전도성 섬유 다발 상에 금속층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 섬유 복합체의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
And further performing an electroless plating process on the pretreated conductive fiber bundle for 60 seconds to 9 days to form a metal layer on the conductive fiber bundle.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190110380A (en) * 2018-03-20 2019-09-30 전북대학교산학협력단 Flexible electronic device based on nano fiber, manufacturing method thereof, and pressure sensor device using the same
WO2020076113A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 주식회사 플렉시오 Conductive fiber and manufacturing method therefor
KR102153984B1 (en) * 2019-11-07 2020-09-09 서소민 The fiber for the pet clothing using the mineral composite
KR102243054B1 (en) * 2019-11-05 2021-04-21 한국과학기술연구원 Fiber complexes and methods of manufacturing the same
CN112992558A (en) * 2021-02-07 2021-06-18 东华大学 Preparation method of metal-based carbon fiber composite electrode, product and application thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102173611B1 (en) * 2019-01-11 2020-11-03 전남대학교산학협력단 Method of manufacturing conductive fiber composite using electroplating and conductive fiber composite manufactured thereby
KR20220127011A (en) 2021-03-10 2022-09-19 한국전기연구원 Manufacturing method of nano carbon multifilament-metal composite wire, composite wire manufactured therefrom

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3954902B2 (en) * 2001-10-02 2007-08-08 名古屋メッキ工業株式会社 Method and apparatus for continuous plating of fiber bundles
JP2011038203A (en) * 2009-08-10 2011-02-24 Denso Corp Carbon nanotube fiber composite and method for producing carbon nanotube fiber composite
WO2012118836A1 (en) 2011-02-28 2012-09-07 William Marsh Rice University Doped multiwalled carbon nanotube fibers and methods of making the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190110380A (en) * 2018-03-20 2019-09-30 전북대학교산학협력단 Flexible electronic device based on nano fiber, manufacturing method thereof, and pressure sensor device using the same
WO2020076113A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 주식회사 플렉시오 Conductive fiber and manufacturing method therefor
KR102243054B1 (en) * 2019-11-05 2021-04-21 한국과학기술연구원 Fiber complexes and methods of manufacturing the same
KR102153984B1 (en) * 2019-11-07 2020-09-09 서소민 The fiber for the pet clothing using the mineral composite
CN112992558A (en) * 2021-02-07 2021-06-18 东华大学 Preparation method of metal-based carbon fiber composite electrode, product and application thereof
CN112992558B (en) * 2021-02-07 2022-04-05 东华大学 Preparation method of metal-based carbon fiber composite electrode, product and application thereof

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