전기방사 온도가 폴리아크릴로니트릴 전구체 섬유로부터 제조된 탄소 나노섬유의 전기전도도에 미치는 영향

Abstract

Polyacrylonitrile (PAN)/ N,N-dimethyl formamide (DMF) 용액의 유변학적 특성을 이용하여 전기방사 조건을 제어하고, 이를 통해 PAN 전구체 섬유간의 응집도를 감소시키고 이를 탄화시켜 전기전도도가 향상된 탄소 나노섬유를 제조하였다. PAN/DMF 용액의 동적 점도는 온도가 25 oC에서 55 oC로 증가함에 따라 증가하였다. 또한 SEM 이미지를 통한 형구학적 특성 관찰 결과 제조된 PAN 전구체 및 탄소 나노섬유의 직경은 전기방사 온도가 증가함에 따라 감소하였다. 또한, 전기방사 온도가 25 oC에서 55 oC로 증가에 따라 1600 cm-1 에서의 graphitic carbon peak가 증가하는 것과 탄소 섬유의 회절 값이 22 o에서 24 o로 변하는 것을 각각 Raman spectrometer와 WAXD를 통해 확인하였다. 또한, 전기 방사온도가 증가함에 따라 이 전구체로부터 제조된 탄소 나노섬유의 전기전도도는 2.95 S/cm 에서 6.15 S/cm로 증가하였다. 유변학적 특성과 섬유의 형구학적 특성을 고려하면 이는 PAN/DMF계의 연신 배향 구조의 형성과 나노섬유간 응집점의 감소 때문인 것으로 사료된다.