일반기술

메카노케미컬 처리 기술을 이용한 탄소나노소재의 제조방법 및 탄소나노소재

*원리 및 구성본 발명은 메카노케미컬 처리 기술을 이용한 탄소나노소재 제조 방법 및 탄소나노소재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메카노케미컬 처리 기술을 이용한 탄소나노소재 제조 방법 및 탄소나노소재에 관한 것이다.*배경일반적으로, 탄소나노튜브란 한 개의 탄소원자에 3개의 다른 탄소원자가 결합되어 육각형 벌집무늬 모양의 실린더 형태로 말려 형성된 물질을 말한다. 상기 탄소나노튜브는 그 튜브의 직경이 보통 수∼수백 나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터) 정도이고 길이는 10㎛보다 길거나 짧게 존재하는 것으로 알려져 있다. 상기 탄소나노튜브는 한 개의 흑연 층이 한 겹이냐 또는 여러 겹이냐에 따라서 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled carbon nanotube)로 구분될 수 있다. 또한, 상기 단일벽 탄소나노튜브를 다발 형태를 갖도록 형성한다면 다발형 탄소나노튜브로 구분되어진다. 이러한 상기 탄소나노튜브는 흑연 층이 어떤 구조로 형성되어 있는가에 따라특성이 달라지는데, Armchair 구조의 경우에는 금속과 같은 전기적 도체, Zigzag 구조의 경우에는 반도체의 특성을 가진다.그리고 상기 탄소나노튜브는 넓은 비표면적, 높은 전기 전도성, 균일한 기공분포, 높은 기계적 강도 및 화학적으로 안정한 특성을 갖고 있는 물질이므로 전자, 에너지, 정보산업에서의 그 응용이 다양한 각도에서 적용될 수 있다.*종래기술-종래의 탄소나노소재를 제조하는 단계를 따르면, 탄소나노소재를 형성하는 공정 챔버 내부에 위치한 스테이지 상에 촉매 금속막이 증착된 기판을 로딩한다.(S10)이어서, 촉매 금속막이 증착된 기판에 식각 공정을 수행하여 상기 기판 상에 촉매 입자층을 형성한다.이어서, 상기 공정 챔버 내부에 구비되어 있는 가열히터를 이용하여 촉매 입자층이 형성된 기판 상에 탄소나노소재를 합성하기 위한 열을 제공한다.이어서, 상기 공정 챔버 내부에 탄소나노소재를 형성하기 위한 탄화수소가스를 제공한다.이어서, 상기 공정챔버 내로 제공되는 탄화수소가스를 열분해시켜 상기 기판의 촉매입자 상에 흡착시켜 탄소나노소재를 합성한다.상기와 같은 방법으로 탄소나노소재를 제조할 때는 고압의 압력을 유지하기 위하여 많은 시간이 소요되고, 촉매 입자층 균일하지 못하여 단위 시간당 생산성이 낮아지고, 고품위의 탄소나노소재 형성이 어려워지는 단점이 발생한다.상기 탄소나노소재는 형성되는 밀도가 작고, 형상이 매우 불균일하다. 이로 인해 상기 탄소나노소재는 전계방출 능력이 우수하지 못하다-탄소나노소재를 제조하는 방법으로 흑연 전극의 아크방전법, 레이지 증발법, 벤젠등의 탄화수소가스의 열분해법, 전기 전해법 등을 이용하지만, 상기 방법들은 경제성이 효과적이지 않고, 고품위의 탄소나노소재를 제조하는데 여러 가지 문제점이 발생한다.*특징 및 장점 본 발명에 따라 촉매인 니켈과 담체 촉매인 수산화알루미늄을 메카노케미컬 처리함에 따라, 상압의 열화학 기상증착방법을 이용하여 탄소나노소재 합성시 균일하면서도 고품위인 탄소나노소재를 경제적으로 제조할 수 있었다. 또한. 탄소나노소재는 열 및 화학적으로 매우 안정하며 환경친화적인 물질이므로 전계방출 디스플레이의 에미터용 소재로서 적용이 가능하여 산업상 이용가치가 매우 높다.