볼밀링을 이용한 CNT의 분산 안정성에 관한

Abstract

최근 나노기술(Nano Technology)은 과학 기술의 새로운 영역을 창출하거나, 기존 제품의 고성능화로 IT (Information Technology), BT (Bio Technology), ET (Environment Technology), CT (Culture Technology), ST (Space Technology) 와 함께 21세기의 신 산업혁명을 주도할 핵심 기술로 주목받고 있다. 미국, 일본, 유럽 등의 각국들은 2000년대부터 그 중요성을 인식하고, 국가 종합 계획 등을 마련하여 기술 개발의 박차를 가하고 있으며, 최근 국내에서도 정부 차원의 종합 발전 계획을 마련하여 대응하고 있다. 탄소나노튜브(Carbon NanoTube, CNT)는 매우 큰 비표면적, 큰 종횡비(Aspect ratio), 강한 탄성 강도를 가지고 있다. 또한 뛰어난 전기 전도도와 열 전도도 및 열 안정성, 우수한 기계적 특성과 더불어 모양과 말린 구조에 따라 도체(zig-zag)도 될 수 있고, 부도체(chiral)도 될 수 있는 특이한 전기적 특성을 가지고 있어 많은 관심을 받아 온 물질이다. 이러한 탄소나노튜브 의 특성을 여러 분야에 이용하기 위해 많은 노력을 하고 있지만, 탄소나노튜브의 응집으로 인한 분산 안정성이 떨어지는 특징 때문에 사용에 많은 제한이 따르고 있다. 다양한 분야에서 응용 가능한 탄소나노튜브를 효과적으로 분산시키기 위한 방법으로 표면 기능화를 이용 하였다. 표면 기능화는 탄소나노튜브 표면에 다른 물질을 도입하여 튜브 사이의 반데르발스 힘을 약화시키고 그들이 응집되는 현상을 방해함으로써 분산성을 향상 시키는 방법이다. 크게 화학적, 물리적 방법으로 구분할 수 있으며, 화학적 방법에는 황산/질산을 이용하여 탄소나노튜브 표면에 카르복실기(-COOH)를 도입하는 방법이 대표적이고 공유결합으로 탄소나노튜브 표면에 물질을 직접 결합시킨다. 물리적 방법은 π-π 결합 등을 이용한 비공유 결합 방법이 대표적이라 할 수 있다. 공유 결합을 이용한 경우 영구적인 화학결합으로 비공유 결합방법보다 더 효과적인 방법이긴 하나 결합을 하면서 탄소나노튜브 표면이 손상되기 때문에 탄소나노튜브의 고유한 성질을 저하시키는 단점이 있다. 본 연구에서는 볼밀링을 통해 Ammonium bicarbonate(NH4HCO3)를 이용하여 아민기로 표면 기능화를 시켰고, 최적화 실험 설계법을 이용하여 손쉽게 최적화된 조건(Ammonium bicarbonate 0.5 mol, 200 rpm, 1 시간)을 얻을 수 있었다.