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| <탄소나노튜브 실이란?> 탄소나노튜브 실은 순수하게 탄소나노튜브로만 이루어져 있고, 반데르발스 힘(Van der Waals Force)에 의하여 탄소나노튜브가 연속적으로 결합해 여러 가닥의 다발로 형성된다. 실리콘 기판 위 탄소나노튜브 성장 시에 탄소나노튜브 밀도를 조절하는 방법으로 기판위에 수직 배양된 탄소나노튜브로부터 직접 탄소나노튜브 다발을 잡아당기면, 탄소나노튜브들 사이에 반데르발스 힘에 의해 실처럼 계속적으로 뽑혀 나온다. |
탄소나노튜브 실은 높은 탄성과 철의 100배에 달하는 강도를 가지고 있어서 방탄복에 유용하고 뛰어난 전기 전도도와 열전도 물성 때문에 기능성 복합직물로도 활용이 가능합니다.
탄소나노튜브는 지난 2002년에 첫 등장했지만, 아직 세계적으로 상용화가 안 된 소재입니다.
이
남승훈 박사
연구팀은 실리콘 기판 위에 길이가 300㎛(마이크로미터)와 12㎚(나노미터) 굵기의 탄소나노튜브를 수직으로 배양시킨 후, 이로부터 여러 가닥의 탄소나노튜브를 다발로 형성시켜 실 모양으로 뽑아내는 방법으로 기존의 제조기법을 크게 개선시켰습니다.
탄소나노튜브 실의 굵기는 1마이크로미터 이하로, 연구팀은 1ⅹ1 ㎠ 실리콘 기판 위에 수직 배양된 탄소나노튜브로부터 수십 m 이상 길이의 실을 만들 수 있도록 했습니다.
이번 개발된 기술로 가느다란 탄소나노튜브 실 여러 가닥을 한꺼번에 뽑아낼 수 있으며, 탄소나노튜브 실에 폴리머와 같은 물질을 쉽게 코팅할 수도 있습니다.
이 기술을 이용하면 향후 탄소섬유 방직산업에도 폭넓게 활용될 전망입니다.
금속 표면에 고전압을 가했을 때 전자가 튀어나오는 전계방출현상이 탄소나노튜브 실에서는 보다 낮은 전압에서도 나타나 산업적 활용도 기대됩니다.
이는 휴대용 X-ray 튜브나 전자총 등에 활용 할 수 있으며, 휴대용 초소형 비파괴검사 시스템에도 사용될 수 있습니다.
또 연구팀은 이번 연구를 통해 전자현미경을 이용해 전계방출 시 탄소나노튜브들 사이의 상호 반발에 의한 실 끝부분의 형태 변화를 실시간으로 촬영하는데도 성공했습니다.
이번 기술 개발로 탄소나노튜브를 실 형태 뿐만 아니라 시트 모양으로 균일하게 뽑아낼 수 있게 됨에 따라, 대면적 탄소나노튜브 필름의 대량제조도 예상되고 있습니다.
탄소나노튜브 시트는 유연성이 좋고, 투과율과 전기 전도도가 높아 앞으로 터치스크린 소재인 ITO((Indium Tin Oxide)필름을 대체할 수 있을 전망입니다.
또한 탄소나노튜브 시트 필름 양단에 직류 12V를 가하면 시트 필름 표면의 온도가 상승, 이를 이용한 자동차 유리 김서림 방지용 히터 등에eh 활용 가능합니다.
이번 연구는 국제학술지인 '카본(Carbon)'에 게재됐습니다.
탄소나노튜브 실
진공 속에서 전계방출 시 변화하는 탄소나노튜브 실 끝의 모양 변화
| <연구개요> Ⅰ. 과제개요 ○ 사업명 : 나노메카트로닉스기술개발사업(교육과학기술부 21세기 프론티어연구개발사업) ○ 과제명 : 나노 패턴손상 및 복합물성 측정기술 개발 ○ 연구책임자 : 남승훈 박사(한국표준과학연구원) ○ 참여자 : 유권상 박사, 이윤희 박사, 백운봉 박사, 김용일 박사, 장훈식 박사, 조용재 박사, 제갈원 박사, 조현모 박사, 정인현 책임연구원, 박종서 선임기술원, 전상구 연구원, 박수영 연구원, 이정표 연구원(이상 한국표준과학연구원) ○ 연구기간(3단계) : 2008. 4～2012. 3 ○ 주요 연구성과 : 국내외 논문 발표 및 게재(121건), 국내외 특허출원 및 등록(33건), 나노구조체 복합물성 측정기술 및 센서 개발 해외특허 출원(PCT/KR2011/000145), 탄소나노튜브 실 제조기술 연구성과 "Carbon Vol. 49" 표지 등재(2011. 1) |
용 어 설 명카본(Carbon)지(http://ees.elsevier.com/carbon/)
: 네덜란드 Elsevier 출판사에서 출간되며, 탄소관련 소재기술의 전반적인 분야를 다루는 전문 학술저널. 2009년 Impact Factor 4.506인 저널로 소재분야의 가장 권위있는 학술 저널중 하나로 인정받고 있다
전계방출(Field emission)
: 금속의 표면에 강전계를 가했을 때 상온에서 생기는 전자 방출 현상.
탄소나노튜브 실의 전계방출 실험 장면
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