| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2012년 가을 (11/07 ~ 11/09, 라카이샌드파인 리조트) |
| 권호 | 18권 2호 |
| 발표분야 | B. 나노재료(Nanomaterials) |
| 제목 | 콜타르 피치를 이용한 탄소나노튜브의 합성연구 |
| 초록 | 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 기계적, 전기적, 화학적 특성이 매우 우수하여 전자파 차폐(Electromagnetic interference), 플렉서블 투명전도막 등 다양한 분야로의 응용이 기대되고 있다. 이러한 고품질, 방향성 성장의 응용을 위해서는 CNTs의 합성방법 중 열화학증기증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)이 가장 적합하다고 알려져 있다. 그러나 TCVD방법은 높은 합성온도, 고순도의 탄화수소 가스를 원료로 사용하여 CNTs를 합성하기 때문에, 현재 사용되는 재료를 대체하기에는 가격 경쟁력 측면에서 뒤떨어지는 실정에 있다. 이러한 배경 하에, 본 연구에서는 석탄계 코크스의 정제과정 중 부산물로 얻어지는 콜타르피치(Coal tar pitch, CTP)를 CNTs의 합성원료로 이용하여, CTP의 효율적 재활용 및 CNT의 대량합성을 목적으로 실험을 진행하였다. CNTs의 합성은 메조페이스피치로부터 450℃ 이상에서 배출되는 탄화수소가스를 원료가스로 이용한 TCVD방법으로 진행되었다. 합성온도, 합성시간, 가스유량비(Ar : H2)를 공정변수로 하여 다양한 금속기판 위 최적의 CNTs합성조건을 도출하였다. CNTs를 금속기판에 직접 합성시킬 경우, CNTs와 금속기판의 계면에서 높은 전도성 및 기계적 접착 강도를 확보할 수 있는 장점 등 CNTs의 실제적 응용 가능성을 한층 높일 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 합성된 CNTs의 길이, 직경, 외벽수 등의 구조적인 평가와 결정성 등 흑연화 정도의 평가에는 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM) 그리고 라만분광측정법(Raman spectroscopy)을 이용하였다. 실험결과, CNTs 합성온도의 변화에 따라 CNTs의 순도, 구조 및 방향성 등의 변화를 확인하였다. 주요 결과로는 첫째, CNTs의 흑연화 정도를 라만분광측정으로 분석한 결과, 결정성이 우수하고 다수의 sp2 결합을 가진 고순도의 CNTs가 합성됨을 알았다. 둘째, 저온에서는 구부러지고 방향성 없는 CNTs가 합성되었으나, 고온에서는 결정성이 높은 직선형태의 CNTs가 합성되었다. 셋째, CNTs의 외부직경도 합성온도의 증가에 따라 감소하는 것을 알았다. |
| 저자 | 김준우, 이승환, 정구환 |
| 소속 | 강원대 |
| 키워드 | 콜타르피치; 탄소나노튜브; 금속기판; 열화학증기증착법 |
