시간 변화에 따른 MWCNTs의 형상 변화에 관한 연구

Abstract

2000년 이후 나노기술개발이 우리나라를 포함하여 미국, 일본, EU등에서 본격화됨에 따라 연구개발 성과가 가시화 되고 나노기술의 산업화가 가속화되고 있다. 이와 함께 나노기술(nanotechnology)에서 중요한 것은 단순히 크기를 줄이는 문제가 아니라 독특한 형태와 구조를 가진 나노물질(nanomaterial)의 개발이라는 것도 이슈화되었다. 많은 나노물질 중의 하나인 탄소나노튜브(carbon nanotubes, CNTs)는 1985년에 Kroto와 Smalley가 탄소의 동소체(allotrope)의 하나인 Fullerene(탄소 원자 60개가 모인 것: C60)을 처음으로 발견한 이후, 1991년 NEC 연구소의 이이지마 박사가 전기 방전 시 흑연 음극 상에 형성된 탄소덩어리를 투과전자현미경으로 분석하는 과정에서 발견하여 Nature에 처음으로 발표되었다. 탄소나노튜브는 육각형 벌집무늬를 형성하며, 이 튜브는 지름이 대략 수 나노미터(nanometer, ㎚) 정도로 극히 작아서 나노튜브라고 부르게 되었다. 탄소나노튜브는 전기 세기가 클수록 더 수축하는 성질을 가지고 있다. 또한 반도체, 초전도 등 다양한 성질을 가지며 그 안에 다른 원소를 투입하면 다른 성질을 띠기 때문에 차세대 반도체 소재로 각광을 받고 있다. 이에 따라서 본 연구에서는 일반적인 에어로졸(aerosol) 발생장치와는 다르게 전기장의 형성이 가능한 EAAA(electro-static assisted axial atomizer)를 이용하여 전기 전도도가 뛰어난 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)를 개별적인 곧은 섬유 형태로 에어로졸화 시켰다. EAAA를 통해서 에어로졸화 된 다중벽 탄소나노튜브가 시간에 따라서 어떠한 방식으로 형상 변화를 하는지 확인하고자 체류 시간(residence time)에 변화를 주어 입자 형상 변화 추이를 확인한 결과 개별적인 곧은 섬유 형태로 에어로졸화 된 다중벽 탄소나노튜브가 체류 시간이 늘어남에 따라서 실뭉치처럼 엉키는 현상이 발생하는 것을 확인하였다.