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탄소 나노튜브의 특성평가 방법(Characterization methods of carbon nanotubes: a review)

전문가 제언: □ sp2 혼성화 탄소구조를 가진 탄소 나노튜브는 원천적으로 전기전도성 또는 반도체 특성을 가지게 된다. 전기전도성을 이용한 전극재료로서의 응용은 PDP에서 가능성을 보였고 반도체로서의 응용연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나 생산된 탄소 나노튜브에는 이들 성질을 나타내는 두 구조가 혼재되어 있으며 아직까지는 이 들을 경제적으로 분리하는 기술이 개발되지 않고 있다. 원천적인 두 개의 특성 외에도 탄소 나노튜브를 생산할 때 사용한 촉매의 부산물과 또 다른 부산물인 흑연과 비정질 탄소체를 탄소 나노튜브로부터 분리하여 탄소 나노튜브의 순도를 98% 이상으로 높여야 전자재료로서 응용이 가능해 진다.

□ 물리적 강도가 뛰어나고 화학적으로도 안정된 물질인 탄소 나노튜브는 대량생산이 가능하며 단일벽과 다중벽의 나노튜브가 함께 얻어지는 원기둥 구조를 가진 중공체로서 수소와 같은 기체의 저장성이 매우 큰 신소재이다. 아직까지는 수소저장 성능이 기준에 미달하지만 수소흡착원리를 철저히 파악하여 수소저장 용량을 높일 수 있으면 연료전지의 경제성이 한 단계 향상될 것이며 연료전지 자동차의 실현을 가능케 한다. 흡착력을 활용하면 여과용 소재로서의 가능성도 기대가 된다.

□ 첨단재료가 고유의 우수한 성능을 나타내기 위해서는 재료의 순도가 높아야 하지만 정제공정이 경제적이지 못하면 재료로서 제약을 받게 된다. 또한 특성평가를 위한 정확하고 신속한 분석기술도 함께 발전해야한다. 불용, 불융성이며 불투명한 탄소 나노튜브의 분자구조를 분석하는 데는 라만분광법을 활용할 수 있다. 표면형태학, 결정성, 분자배열성 및 흡착물질 분석을 위한 알려진 여러 가지 분석방법도 함께 사용하면 더욱 정확한 평가결과를 얻을 수 있다.

□ 1991년에 알려진 탄소 나노튜브의 일부는 반도체성이며 안정된 물리적 성질을 가지고 있으므로 전자재료로서 많은 가능성을 가지고 있다. 또한 전기전도성까지 활용할 수 있다면 그 용도는 더욱 커질 것이다. 따라서 현재까지 알려진 문제는 무엇이고 어떻게 해결할 것인지를 알아낸다면 획기적인 새로운 산업이 전개될 것이 분명하다.

저자: Belin, T; Epron, R
자료유형: 학술정보