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KR101499673B1 - 탄소나노튜브-버키페이퍼 및 이의 제조 방법 - Google Patents

탄소나노튜브-버키페이퍼 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101499673B1
KR101499673B1 KR1020130095181A KR20130095181A KR101499673B1 KR 101499673 B1 KR101499673 B1 KR 101499673B1 KR 1020130095181 A KR1020130095181 A KR 1020130095181A KR 20130095181 A KR20130095181 A KR 20130095181A KR 101499673 B1 KR101499673 B1 KR 101499673B1
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carbon nanotube
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carbon
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브의 표면에 키토산이 균일하게 코팅되어 있는 형태인 탄소나노튜브-버키페이퍼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

탄소나노튜브-버키페이퍼 및 이의 제조 방법{A CARBON NANOTUBE-BUCKYPAPER AND THE PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 탄소나노튜브의 표면에 키토산이 균일하게 코팅되어 있는 형태인 탄소나노튜브-버키페이퍼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 형태를 가리키고 있으며, 크기나 형태에 따라 독특한 물리적 성질을 갖는 거대 분자이다. 말려진 형태에 따라서 단층벽 나노튜브(single walled nanotube, SWNT), 다중벽 나노튜브(multi-walled nanotube, MWNTs) 및 다발형 나노튜브(rope nanotube)로 구분되기도 한다. 탄소나노튜브는 나노전자소자로 응용될 가능성을 갖고 있지만, 이들의 흥미로운 성질을 박막 및 멤브레인 등의 거대 수준으로 이용하기 위해선 수많은 튜브가 조립되어야만 한다.
이와 같은 거대 응집체는 일반적으로 버키페이퍼(buckypaper)로 불리는데, 이는 탄소나노튜브가 임의로 배치되어 거미줄처럼 모여 있는 형태로 광학적 투명성, 기계적 유연성, 우수한 전기 전도성, 일정한 크기, 조절 가능한 전자 성질, 큰 표면적, 매끈한 표면 형상 등의 성질을 갖는다. 이러한 특성을 통해 버키페이퍼는 광전자소자, 나노복합체, 화학적 분리기, 생체호환 플랫폼, 에너지 변환 및 저장과 같은 다양한 분야의 기능적 요소 혹은 구조적 성분으로서의 잠재성을 내재하고 있다.
최근 탄소나노튜브의 우수한 기계적, 전기적 특성을 효과적으로 발현하기 위하여 탄소나노튜브의 복합체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 예를 들어, 대한민국 공개특허 2010-0107200호에는 다중벽 탄소나노튜브의 벽면에 폴리스티렌이 높은 결합비율로 결합되어 있는 폴리스티렌/탄소나노튜브 복합체가 기술되어 있다. 그러나, 상기 기술은 공정 시간이 길고, 폴리스티렌의 분자량에 따라 여러 가지 문제점이 발생할 수 있다는 단점이 있다.
또한, 종래기술에서 탄소나노튜브 복합체를 만들기 위해서는 탄소나노튜브에 작용기를 붙이는 등의 전처리를 하여야 하는 단점이 있다.
한편, 종래 기술에 따른 탄소나노튜브 복합체는 탄소나노튜브가 적은 양으로충전되어도 전기적 퍼콜레이션이 발생하는데, 다중벽 탄소나노튜브가 1 내지 2 중량%, 단일벽 탄소나노튜브가 0.05 내지 0.1 중량%로 포함될 때, 전기적 퍼콜레이션(percolation)이 발생하며, 이때의 전기전도도는 표면저항값(surface resistivity)으로 106~1012Ω/sq 정도로 매우 큰 단점이 있다.
대한민국 공개특허 2010-0107200호
본 발명은 탄소나노튜브의 표면을 키토산 분자가 반데르발스 인력으로 둘러싸고, 상기 탄소나노튜브를 둘러싼 키토산 분자가 서로 수소결합을 통해 연결되어 응집체 형태로 이루어진 탄소나노튜브-버키페이퍼(buckypaper) 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기계적, 물리적 특성의 저하 없이 인장강도, 탄성률 및 성형성이 우수하고 표면저항값이 낮으며, 전기전도성이 뛰어난 탄소나노튜브-버키페이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은
탄소나노튜브의 표면을 키토산 분자가 반데르발스 인력으로 둘러싸고, 상기 탄소나노튜브를 둘러싼 키토산 분자가 서로 수소결합을 통해 연결되어 응집체 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼(buckypaper)를 제공한다.
바람직하게는, 상기 탄소나노튜브와 키토산은 코어-쉘(core-shell) 구조로 형성된다.
바람직하게는, 상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nano tube: MWNT)이다.
바람직하게는, 상기 탄소나노튜브는 작용기가 없는 것(nonfunctionalized)을 특징으로 하는 탄소나노튜브이다.
바람직하게는, 탄소나노튜브-버키페이퍼 총 중량을 기준으로 하여 탄소나노튜브 10 내지 90 중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 탄소나노튜브-버키페이퍼의 표면저항값은 100 Ω/sq 이하, 더욱 바람직하게는 50 Ω/sq 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은
a) 키토산을 산 용액에 용해시키고, 순수한 다중벽 탄소나노튜브를 첨가하여 교반하는 단계;
b) 단계 a)에서 교반된 용액을 초고압 균질기로 5분간 분산시키는 단계; 및
c) 단계 b)에서 분산된 용액을 알칼리용액으로 처리한 후, 테플론 틀에 부어 건조시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-버키페이퍼의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 탄소나노튜브의 표면을 키토산 분자가 화학반응에 의한 공유결합이 아닌, 반데르발스 인력으로 둘러쌈으로써 공정을 간소화시킬 수 있다.
또한, 기계적, 물리적 특성의 저하 없이 인장강도, 탄성률 및 성형성이 우수하고 표면저항값이 낮으며, 전기전도성이 뛰어난 탄소나노튜브-버키페이퍼를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼는 전기전도성이 매우 높아 전도성 복합재료나 투명 전도성 필름, 고강도의 경량특성을 이용한 구조재료 등에 응용될 수 있으며, 구체적으로는 차세대 전자부품, 디스플레이, 군사용 방탄복, 다양한 차량 방탄재료, 정전기방전(electrostatic dissipation; ESD) 재료 분야, 투명 전도성 필름, 항공우주분야나 자동차용 구조재료 분야에 활용될 수 있다.
도 1은 탄소나노튜브와 키토산이 결합하여 키토산/CNT 하이브리드 필름(Chitosan/CNT hybrid film)을 형성하는 과정을 나타낸 그림이다.
도 2a는 키토산/CNT 하이브리드 필름 사진이다.
도 2b는 키토산으로 코팅된 탄소나노튜브 원통형 복합체들이 수소결합을 통해 서로 네트워크를 형성하고 있는 SEM 이미지이다. 이때 모든 가닥 가닥 사이에서 나노 단위의 크기를 갖는 수많은 기공들이 존재함을 확인할 수 있다.
도 3은 탄소나노튜브와 키토산이 결합된 탄소나노튜브-버키페이퍼를 변형(strain)시킬 때의 응력(stress)의 변화를 나타낸다.
도 4는 키토산-탄소나노튜브-버키페이퍼 (chit-CNT 50) 샘플 중 chit-CNT 50의 온도 변화에 따른 중량 변화를 나타내는 열중량분석기(TGA)의 데이터이다.
도 5는 키토산-탄소나노튜브-버키페이퍼 샘플 중 chit-CNT 50의 FT-IR 스펙트럼이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은
탄소나노튜브의 표면을 키토산 분자가 반데르발스 인력으로 둘러싸고, 상기 탄소나노튜브를 둘러싼 키토산 분자가 서로 수소결합을 통해 연결되어 얇은 시트를 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼(buckypaper)를 제공한다.
바람직하게는, 본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼의 크기는 다양하게 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 탄소나노튜브와 키토산은 코어-쉘(core-shell) 구조로 형성된다.
바람직하게는, 상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nano tube: MWNT)이다.
이하, 각 성분에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
1. 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)
탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말린 상태이며, 이 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 금속 또는 반도체의 특성을 나타낸다. 또한 벽을 이루고 있는 결합 수에 따라서 단층벽 탄소나노튜브(Single-walled Carbon Nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(Double-walled Carbon Nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nanotube) 및 다발형 탄소나노튜브(Rope Carbon Nanotube)로 구분된다.
바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nano tube: MWNT)이다.
바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 탄소나노튜브는 작용기가 없는 것(nonfunctionalized)을 특징으로 한다.
상기 탄소나노튜브는 탄소나노튜브-버키페이퍼 총 중량을 기준으로 하여 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 25 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 10 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 키토산 양이 증가하여 키토산 분자들끼리 응집체를 형성하고, 전기저항이 매우 높은(100 Ω/sq이상) 문제점이 있으며, 90 중량% 초과로 포함되는 경우에는 키토산 양이 매우 낮아 CNT 표면에 코팅된 키토산 분자들간의 접합력이 낮아지고 결국 페이퍼의 인장강도가 매우 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼는 탄소나노튜브의 비율이 높아서 전기전도성 등이 우수한 장점이 있다.
2. 키토산
본 발명에서 사용되는 키토산은 하기의 구조를 갖는 것으로써, 게, 새우의 껍질과 오징어 뼈, 곰팡이, 버섯 균사체 및 미생물의 세포벽과 같은 자연계에 존재하는 키틴을 탈아세틸화하여 얻어내는 아미노폴리사카라이드의 일종으로 독성이 없고, 생분해가 가능하며, 생체친화성이 우수하여, 1990년대부터 상처치료제, 인공피부, 혈액응고제, 면역증강제, 항균 및 항산화제 등의 의료용으로 응용이 가능한 생리적 효능물질로 잘 알려져 왔다. 천연에 존재하는 키틴은 보통 일부만 탈아세틸화되어 있으며, 키토산은 10 내지 30%의 키틴과 혼합되어 있어 보통 키틴키토산으로도 불린다.
Figure 112013072704828-pat00001
<키토산>
키토산은 생체적합적이고, 생분해가능한 비독성의 천연 생체폴리머이다. 키토산은 우수한 필름 형성능, 높은 물 투과성, 우수한 접착 및 화학적 개질에 대한 민감성을 가지고 있으며 효소 고정을 위한 편리한 폴리메릭 스카폴드(polymeric scaffold)를 제공한다.
또한, 젖산, 구연산 등의 유기산에 용해되므로 이를 이용해 수용액을 만들 수 있다. 키토산은 음전하(-)를 띠는 기존의 대부분의 식물섬유(식이섬유)와 달리 용해상태에서 양전하(+)를 띠는 지구상 유일의 천연 동물성 식이섬유라는 특이한 구조를 가지고 있으며, 특히 키토산 섬유질은 당내간 수소결합이 강하여 헬릭스(Helix)구조로서 노폐물 배설역할이 강화되며 축적된 유해물질(중금속, 방사성물질, 농약 등)의 주류를 이루고 있는 음이온을 흡착 배출하는 특징이 있다. 이와 같은 특이구조의 천연성분 때문에 생체에 대한 적합성이 뛰어나고, 기능성 식품으로서 구비할 모든 조건을 완벽히 갖추고 있을 뿐만 아니라 의약분야, 공업분야, 농업 분야 등에 이용가치가 큰 다기능 물질로 평가된다.
1) 키토산의 종류
키토산에는 알파, 베타, 감마 세가지의 종류가 있다. 먼저 알파-키틴, 키토산은 게, 새우 등의 껍질에 존재하며 지구상의 모든 키틴질의 약 2/3 정도를 차지한다. 일반적으로 알려진 키틴, 키토산으로 분자간의 사슬 방향이 서로 어긋나게 역평형 배열되어 있어, 아주 강한 결합 구조를 가지고 있다.
베타-키틴, 키토산은 자연계에 존재하는 베타-키틴은 종 다양성이 부족하고 생물 총량이 작아 매우 귀한 생물소재로서 주로 바다에서 서식하는 연체동물, 오징어 등의 연골에서 추출한 것으로서 분자간 결합 사슬 방향이 평형 배열로서 아주 느슨한 결합 구조를 가지고 있다. 이로 인해 생체 반응성과 결합력이 매우 빠르고, 그 유도체 형성이 매우 쉬워 의약품 소재로 연구가 진행되고 있다.
감마-키틴, 키토산은 주로 곤충류(풍뎅이, 장수하늘소 등)의 갑각에 존재하며 알파-형의 교차배열과 베타-형의 평형 배열이 혼재된 구조로 되어 있다. 상업적 생산이 어렵고 베타-형에 비해 효과가 떨어지는 단점이 있다.
또한, 본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼의 표면저항값은 50 Ω/sq 이하이다.
본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼는 탄소나노튜브와 키토산이 코어-쉘(core-shell) 구조로 형성되어 있다. 즉 본 발명은 개별 탄소나노튜브를 코어로 하여 쉘인 키토산 분자가 키토산 분자간 수소결합력, 키토산 분자와 탄소나노튜브 간에는 반데르발스 인력으로 둘러싸고 있는 형태이다. CNT/키토산 혼성 튜브들끼리의 연결은 표면의 키토산 분자들간의 수소결합으로 만들어지며, 결국 거대한 CNT 응집체가 만들어진다. 이것을 얇은 시트 모양의 일반 종이모양으로 만들었다.
본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼는 키토산 분자가 탄소나노튜브의 표면에 반데르발스 인력으로 결합하여 탄소나노튜브의 표면을 둘러싼다. 이렇게 결합된 탄소나노튜브-키토산 혼성 튜브는 코어-쉘 형태를 이루며, 각각의 혼성 튜브들이 키토산 분자간의 강한 수소결합에 의해 연결되어 응집체를 형성하게 된다.
또한, 본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼는 용도적 관점에서 전기전도성이 매우 높아(전기저항이 금속 수준임) 차세대 전자부품, 디스플레이, 군사용 방탄복, 다양한 차량 방탄재료 등으로 활용이 가능 할 것으로 보인다.
또한, 본 발명은
a) 키토산을 산 용액에 용해시키고, 순수한 다중벽 탄소나노튜브를 첨가하여 교반하는 단계;
b) 단계 a)에서 교반된 용액을 초고압 균질기로 5분간 분산시키는 단계; 및
c) 단계 b)에서 분산된 용액을 알칼리용액으로 처리한 후, 테플론 틀에 부어 건조시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-버키페이퍼의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 산 용액은 아세트산 또는 염산이다.
바람직하게는, 상기 알칼리용액은 암모니아수이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예 및 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 제한되는 것은 아니다.
탄소나노튜브- 버키페이퍼의 제조
실시예 1
1% 아세트산(DUKSAN에서 구입)용액 50 mL에 키토산(Aldrich) 75 mg(75 중량%)을 넣고 교반하여 완전히 녹여주었다. 다 녹은 후 순수한 다중벽 카본나노튜브(EM-POWER에서 구입, 평균 직경 15nm) 25 mg(25 중량%)을 넣고 1시간 동안 교반하였다. 교반 후 초고압 균질기(NanoDebee)를 이용하여 약 5분 동안 완벽하게 분산시켰다. 이후, 빠른 교반을 시켜주며 5% 암모니아수(OCI.Company에서 구입)를 이용하여 매우 천천히 약 10분 동안 적가하여 pH 8-9까지 서서히 올려주었다. 계속 교반을 해주며 테플론 틀에 부어 상온에서 건조시켰다.
상기 실시예 1에서 제조된 본 발명의 탄소나노튜브-버키페이퍼의 크기는 6cm x 6cm x 0.05cm이다.
실시예 2
탄소나노튜브 50 mg(50 중량%) 및 키토산 50 mg(50 중량%)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소나노튜브-버키페이퍼를 제조하였다.
실시예 3
탄소나노튜브 75 mg(75 중량%) 및 키토산 25 mg(25 중량%)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소나노튜브-버키페이퍼를 제조하였다.
실시예 4
탄소나노튜브 85 mg(85 중량%) 및 키토산 15 mg(15 중량%)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소나노튜브-버키페이퍼를 제조하였다.
비교예 1
탄소나노튜브가 포함되지 않은 키토산 100 mg(100 중량%)을 사용하였다.
실험예 1: 탄소나노튜브- 버키페이퍼의 기계적 물성 측정
실시예 1 내지 4에서 제조된 탄소나노튜브-버키페이퍼 및 비교예 1의 키토산의 기계적 특성을 인스트론 유니버셜 머터리얼 테스팅 시스템(Instron universal material testing system) (Instron 3344)을 사용하여 실온에서 기록하였다. 치수가 25 mm x 10 mm x 2 mm (길이 x 너비 x 두께)인 시편을 5 mm/min에서 제작하고, 4개 시편의 평균 값을 기록하였다. 수득된 응력-변형 곡선을 기준으로 하여, 상기 샘플의 탄성률(Elastic modulus)(선형 부분에서의 초기 경사) 및 인장강도(Tensile strength)(파기되기 전 최대 응력) 및 신장률(Elongation rate)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112013072704828-pat00002
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 100% 키토산 샘플을 기준으로 하여, 실시예 1의 25 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 탄성률이 408% 증가하고, 인장강도는 14.9% 증가되는 결과를 얻었으며, 50 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 탄성률이 318% 증가하고, 인장강도는 47.4% 증가되는 결과를 얻었고, 75 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 탄성률이 373.7% 증가하고, 인장강도는 8.8% 감소되는 결과를 얻었고, 85 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 탄성률이 22% 증가하고, 인장강도는 69.3% 감소되는 결과를 얻었다(상기 표 1의 pCNT는 순수한 탄소나노튜브를 의미함).
실험예 2: 탄소나노튜브- 버키페이퍼의 표면저항값 ( surface resistivity ) 측정
각각 탄소나노튜브 80 mg과 키토산 20 mg을 포함하는 탄소나노튜브-버키페이퍼 샘플 및 탄소나노튜브 90 mg과 키토산 10 mg을 포함하는 샘플을 추가로 제조하였고, 이와 함께 실시예 1 내지 4에서 제조된 탄소나노튜브-버키페이퍼를 4-point probe head (JANDE, Test unit(HM21)를 사용하여 면저항을 구하고, 6cm x 6cm x 0.05cm 시트의 저항치를 측정하여 표면저항값을 측정하였고, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
Sample (CNT%) 표면저항값 (Rs;Ω/㎡)
Chi-CNT (25) 40
Chi-CNT (50) 10
Chi-CNT (75) 6
Chi-CNT (80) 5
Chi-CNT (85) <3
Chi-CNT (90) <3
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 전기전도도의 경우는 표면저항값(surface resistivity:) 기준으로 25 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 40 Ω/sq, 50 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 10 Ω/sq, 75 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 6 Ω/sq, 80 중량%의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 5 Ω/sq, 85 중량% 이상의 탄소나노튜브를 포함하는 샘플은 <3 Ω/sq의 표면저항값(Rs;Ω/㎡)을 나타내었다.
이를 통하여, 많은 양의 탄소나노튜브가 충전됨에도 불구하고 나노모폴로지의 특이성으로 인해 기계적, 물리적 특성의 저하 없이 필름의 인장강도, 탄성률 및 성형성 등이 우수함을 보였다. 또한, 많은 양의 탄소나노튜브가 충전됨에 따라 매우 낮은 전기저항을 나타내었다.
실험예 3: 탄소나노튜브- 버키페이퍼의 변형에 따른 응력 변화 측정
실시예 1 내지 4의 탄소나노튜브-버키페이퍼에 변형을 가하고, 이에 따른 응력의 변화를 측정하여 도 3에 나타내었다. 실시예 1 내지 4의 탄소나노튜브-버키페이퍼 모두 변형을 가할수록 응력이 증가하다가 각각 특정 변형률 이후에는 응력이 더 이상 증가하지 않았다.

Claims (9)

  1. 탄소나노튜브의 표면을 키토산 분자가 반데르발스 인력으로 둘러싸고, 상기 탄소나노튜브를 둘러싼 키토산 분자가 서로 수소결합을 통해 연결되어 응집체 형태로 이루어진 것으로,
    상기 탄소나노튜브와 키토산은 코어-쉘(core-shell) 구조로 형성되는 것이며,
    상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled carbon nano tube: MWNT)인 것인, 탄소나노튜브-버키페이퍼(buckypaper).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 작용기가 없는 것(nonfunctionalized)을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소나노튜브-버키페이퍼 총 중량을 기준으로 하여 탄소나노튜브 10 내지 90 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소나노튜브-버키페이퍼의 표면저항값은 50 Ω/sq 이하인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼.
  7. a) 키토산을 산 용액에 용해시키고, 순수한 다중벽 탄소나노튜브를 첨가하여 교반하는 단계;
    b) 단계 a)에서 교반된 용액을 초고압 균질기로 5분간 분산시키는 단계; 및
    c) 단계 b)에서 분산된 용액을 알칼리용액으로 처리한 후, 테플론 틀에 부어 건조시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-버키페이퍼의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 산 용액은 아세트산 또는 염산인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 알칼리용액은 암모니아수인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브-버키페이퍼의 제조방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030079444A (ko) * 2002-04-04 2003-10-10 주식회사 자광 수용성 키토산 다공성 비드 캡슐과 그의 제조방법
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030079444A (ko) * 2002-04-04 2003-10-10 주식회사 자광 수용성 키토산 다공성 비드 캡슐과 그의 제조방법
US20040071990A1 (en) * 2002-07-05 2004-04-15 Hideki Moriyama Electrically conductive polyimide compositions having a carbon nanotube filler component and methods relating thereto

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF BIOMEDICAL NANOTECHNOLOGY,VOL.4, 1~6, 2008 *
JOURNAL OF BIOMEDICAL NANOTECHNOLOGY,VOL.4, 1~6, 2008*
백승훈, 한양대학교 석사학위논문, 정전지적 인력에 의한 키토산-탄소나노튜브 복합체의 제조 (2007. 08) *

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