연속상 PAN계 탄소나노섬유의 전기방사와 기계적 물성연구

Abstract

부직포형태로만 제조할 수 있었던 기존의 전기방사 공정을 섬유에 배열성을 부여할 수 있는 개선된 전기방사공정을 이용하여 연속상의 Polyacrylonitrile (PAN)계 탄소나노섬유를 제조하였고, 인산비에 따른 강도특성 변화를 고찰하였다. 실험하였던 PAN은 DMSO를 용매로 하여 5 wt%의 농도로 고정하였고, 인산은 PAN의 질량대비 각각 0 wt%, 2 wt%, 4 wt%, 6 wt%, 그리고 8 wt%로 하였다. 동일 조건하에서 균일한 용액을 제조하였고, 이를 한국화학연구원 (KRICT)에서 자체 제작한 개선된 전기방사공정을 이용하여 배열성이 부여된 연속상의 나노섬유를 제조하였다. PAN섬유는 약 400 nm ~ 1200 nm의 직경을 가졌으며, 약 10 μm의 직경을 갖는 다발형태를 이루며 제조되었다. 본 실험에서는 6 wt%의 인산이 첨가되었을 때, 약 3배의 인장강도 증진과 약 2배의 인장탄성률 증진을 확인하였다. 이는 방사공정에서 인산이 첨가됨으로써 나노탄소섬유의 결정성 향상에 도움을 주는 것을 확인 할 수 있었고, 또한 섬유표면의 관찰을 통하여 표면결함을 줄여주는 역할을 하는 것을 알 수 있었다.