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리본상태의 탄소나노튜브로부터 섬유를 제조하는 방법

전문가 제언: ○ 탄소나노튜브(CNT)는 1991년 일본 NEC사의 연구원이 발견했는데 탄소 6개가 육각형모양으로 된 관 모양으로 굵기가 nm수준이다. CNT는 전기전도도가 구리와 유사하고 열전도율은 알려진 물질 중 가장 우수한 다이아몬드와 비슷하여 꿈의 신소재로 각광 받고 있다. 응용분야로는 반도체, 리튬 및 연료전지, FED(Field Emission Display), 고분자복합재료, 디스플레이분야 등 광범위하다. CNT는 이미 상업생산 중이며 응용분야도 많이 개발되어 고분자복합재료는 2010년부터 본격적인 상업화가 예상되며 2010년 수요는 2억5천만 달러정도 예상하며 향후 매년 60%정도의 높은 성장이 기대되고 있다.

○ CNT는 대부분 분말상태로 제조되나 최근에는 슈퍼 그로스방법으로 실리콘기판 위에서 대 면적의 단층 CNT필름을 제조하는 기술이 개발되었다. 이 기술의 단점인 고가의 실리콘기판을 사용하지 않고 니켈합금박막 위에서 기존의 100배 크기의 필름상태로 제조하는 기술이 일본 산업기술종합연구소에서 개발되어 원가를 절감할 수 있게 되었다. 이 기술은 기판을 기준으로 실리콘기판 가격의 1/100정도인 금속박막을 사용한다.

○ 본 발명은 CNT의 응용을 편리하게 하기 위해 짧은 CNT를 섬유형태로 만드는 것에 관한 것이다. 배향된 CNT어레이(array)를 사용하여 좀 더 배향도가 높은 리본을 만들고 리본에 고분자용액을 가해 습윤시킨 후 섬유로 가공하는 방법이다. 종래의 섬유 제조방법에 비해 섬도가 가늘고 강도가 높고 전기전도도가 높은 섬유를 제조할 수 있다. 본 발명의 방법을 포함한 지금까지의 CNT 섬유개발은 아직도 미흡한 상태라고 할 수 있다.

○ 국내에서도 CNT에 관한 연구가 활발하며 상업생산도 되고 있다. 분말형태는 이미 잘 알려진 제품으로 상업생산 단계이다. 향후 과제로는 제조비 절감과 필름형태, 섬유형태 등 응용에 편리한 형태의 CNT를 개발하는 것이다. 자원이 부족한 우리나라로서는 자원의 양보다 기술력이 더 중요하므로 미래 산업의 꽃이 될 수 있는 필름, 섬유형태의 CNT제조와 더불어 그 응용연구에도 심혈을 기울여야 할 것이다.

저자: Loas Alamos National Security LLC.
자료유형: 특허정보