최근 전자제품의 소형화에 따라 제한된 공간 내에 더 많은 소자들을 집적하게 되고, 기기의 급격한 성능향상으로 이전보다 훨씬 많은 발열과 열 밀도 상승을 유발하게 되어 소자의 오작동과 기판의 열화 등이 급증하고 있다. 이러한 발열문제는 기기의 수명저하와 기능저하의 주요한 원인이 되고 있어, 발생하는 열을 즉각적으로 방출할 수 있는 소재와 설계기술의 개발이 요구되고 있다. 주로 방열 충진제로 사용되고 있는 금속기반의 소재들은 부피가 크고 무겁기 때문에 기계적, 화학적, 열적 특성이 우수한 ...
최근 전자제품의 소형화에 따라 제한된 공간 내에 더 많은 소자들을 집적하게 되고, 기기의 급격한 성능향상으로 이전보다 훨씬 많은 발열과 열 밀도 상승을 유발하게 되어 소자의 오작동과 기판의 열화 등이 급증하고 있다. 이러한 발열문제는 기기의 수명저하와 기능저하의 주요한 원인이 되고 있어, 발생하는 열을 즉각적으로 방출할 수 있는 소재와 설계기술의 개발이 요구되고 있다. 주로 방열 충진제로 사용되고 있는 금속기반의 소재들은 부피가 크고 무겁기 때문에 기계적, 화학적, 열적 특성이 우수한 흑연 및 그라핀을 기반으로 하는 고분자 방열복합 소재에 대한 관심이 커지고 있다. 흑연은 전기적, 열적 특성이 우수하지만 이방성특성을 보인다. 이러한 흑연의 이방성 특성은 수평방향으로 탄소원자가 강한 공유결합을 이루고 있지만, 수직방향으로는 약한 반데르발스결합을 이루는 구조적특성을 가지기 때문이다. 최근 이방성을 가지는 흑연의 적층구조로부터 단층의 흑연을 박리시켜 그라핀 또는 소수 층의 흑연을 제조하여 열적특성을 더욱 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 흑연을 그라핀 또는 소수층으로 만드는 여러 가지 방법이 알려져 있다. ‘스카치 테입법’으로 알려진 기계적 박리 법은 매우 간단히 그라핀을 만드는 방법이다. 이 방법은 쉽게 단층의 그라핀으로 분리해 낼 수는 있지만 생산량이 적어서 대량생산에는 적합하지 않는다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 방법으로 산성 용매를 기반으로 하는 Hummers 의 화학적 박리 방법이 널리 사용되고 있다. 화학적 박리 법으로 흑연을 처리하여 그라핀을 제조할 때, 대량생산은 가능하지만, 강한 산성수용액 조건에 의해 흑연 표면의 C-C 결합은 심각하게 손상을 받는다. 그 결과로 흑연표면에 히드록시기 (-OH), 카르복실기 (-COOH), 에폭시기 (-CHCH2O) 등의 다양한 극성그룹이 생성된 산화흑연 (graphite oxide, GO)이 만들어진다. 극성그룹들에 의한 산화흑연의 심각한 구조손상은 전기적, 열적 특성 저하의 원인으로 작용한다. 산화흑연을 환원 처리하면, 손상된 구조를 일부 회복할 수 있고, 산처리 과정에서 생성된 많은 극성그룹들을 제거할 수 있다. 그리고 전기적, 열적 특성을 회복할 수 있다. 구체적으로 산화흑연을 고온에서 열처리하여 다양한 극성그룹을 제거하고 그라핀 (rGO, reduced graphite oxide)을 만드는 비교적 단순한 방법과, N2H4 (hydrazine hydrate) 또는 KOH, NaOH 와 같은 강알칼리 조건에서 화학적으로 환원하여 방법이 알려져 있다. 본 연구에서는 다양한 흑연을 화학적 처리 및 환원처리방법과 이를 매우 간단한 방법으로 수정∙보완하였다. 그 결과로 얻은 흑연시료에 대하여 다양한 조건의 시트를 제작하고, 제조된 시트의 구조적 특성과 수평 열전도특성을 분석하였다. 또한 다양한 구조의 ZnO 및 흑연을 80% 의 중량 비로 TIM을 제조하고, 흑연 및 ZnO의 함량 비에 따른 TIM 수직 열전도특성을 비교 분석 하였다.
최근 전자제품의 소형화에 따라 제한된 공간 내에 더 많은 소자들을 집적하게 되고, 기기의 급격한 성능향상으로 이전보다 훨씬 많은 발열과 열 밀도 상승을 유발하게 되어 소자의 오작동과 기판의 열화 등이 급증하고 있다. 이러한 발열문제는 기기의 수명저하와 기능저하의 주요한 원인이 되고 있어, 발생하는 열을 즉각적으로 방출할 수 있는 소재와 설계기술의 개발이 요구되고 있다. 주로 방열 충진제로 사용되고 있는 금속기반의 소재들은 부피가 크고 무겁기 때문에 기계적, 화학적, 열적 특성이 우수한 흑연 및 그라핀을 기반으로 하는 고분자 방열복합 소재에 대한 관심이 커지고 있다. 흑연은 전기적, 열적 특성이 우수하지만 이방성특성을 보인다. 이러한 흑연의 이방성 특성은 수평방향으로 탄소원자가 강한 공유결합을 이루고 있지만, 수직방향으로는 약한 반데르발스결합을 이루는 구조적특성을 가지기 때문이다. 최근 이방성을 가지는 흑연의 적층구조로부터 단층의 흑연을 박리시켜 그라핀 또는 소수 층의 흑연을 제조하여 열적특성을 더욱 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 흑연을 그라핀 또는 소수층으로 만드는 여러 가지 방법이 알려져 있다. ‘스카치 테입법’으로 알려진 기계적 박리 법은 매우 간단히 그라핀을 만드는 방법이다. 이 방법은 쉽게 단층의 그라핀으로 분리해 낼 수는 있지만 생산량이 적어서 대량생산에는 적합하지 않는다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 방법으로 산성 용매를 기반으로 하는 Hummers 의 화학적 박리 방법이 널리 사용되고 있다. 화학적 박리 법으로 흑연을 처리하여 그라핀을 제조할 때, 대량생산은 가능하지만, 강한 산성수용액 조건에 의해 흑연 표면의 C-C 결합은 심각하게 손상을 받는다. 그 결과로 흑연표면에 히드록시기 (-OH), 카르복실기 (-COOH), 에폭시기 (-CHCH2O) 등의 다양한 극성그룹이 생성된 산화흑연 (graphite oxide, GO)이 만들어진다. 극성그룹들에 의한 산화흑연의 심각한 구조손상은 전기적, 열적 특성 저하의 원인으로 작용한다. 산화흑연을 환원 처리하면, 손상된 구조를 일부 회복할 수 있고, 산처리 과정에서 생성된 많은 극성그룹들을 제거할 수 있다. 그리고 전기적, 열적 특성을 회복할 수 있다. 구체적으로 산화흑연을 고온에서 열처리하여 다양한 극성그룹을 제거하고 그라핀 (rGO, reduced graphite oxide)을 만드는 비교적 단순한 방법과, N2H4 (hydrazine hydrate) 또는 KOH, NaOH 와 같은 강알칼리 조건에서 화학적으로 환원하여 방법이 알려져 있다. 본 연구에서는 다양한 흑연을 화학적 처리 및 환원처리방법과 이를 매우 간단한 방법으로 수정∙보완하였다. 그 결과로 얻은 흑연시료에 대하여 다양한 조건의 시트를 제작하고, 제조된 시트의 구조적 특성과 수평 열전도특성을 분석하였다. 또한 다양한 구조의 ZnO 및 흑연을 80% 의 중량 비로 TIM을 제조하고, 흑연 및 ZnO의 함량 비에 따른 TIM 수직 열전도특성을 비교 분석 하였다.
The miniaturization of electronic products has recently integrated more devices in a limited space, and the rapid improvement of their performance has caused far more heat generation and heat density than before, leading to a rapid increase in the malfunction of the devices and the deterioration of ...
The miniaturization of electronic products has recently integrated more devices in a limited space, and the rapid improvement of their performance has caused far more heat generation and heat density than before, leading to a rapid increase in the malfunction of the devices and the deterioration of the substrates. Such a heat generation issue is a major cause of the shortening of the lifetime of the devices and the deterioration of their functions; hence, the development of materials and design techniques for immediately releasing the generated heat is required. As metal-based materials, mainly used as heat-radiating fillers, are bulky and heavy, there is a growing interest in polymeric and heat-radiating composite materials based on graphite and graphite which have excellent mechanical, chemical and thermal properties. Graphite not only has excellent electrical and thermal properties but exhibits anisotropic properties also. The reason it has anisotropic properties is because it has structural characteristics in which its carbon atoms constitute a strong covalent bond in the horizontal direction, but a weak van der Waals bond in the vertical direction. Recently, studies have been actively conducted to further improve the thermal properties by separating the single-layered graphite from the layer structure of anisotropic graphite to produce graphene or graphite with the limited number of layers. Various methods are available for making graphite into graphene or graphite with the limited number of layers. The mechanical exfoliation process, known as the 'Scotch taping method', is a very simple method to make graphene. This method can easily separate single-layered graphene from graphite, but its low yield makes it unsuitable for mass production. To overcome this disadvantage, Hummers' acidic solvent-based chemical exfoliation methods are widely used. Though when graphene is produced by treating graphite with a chemical exfoliation method, mass production is possible, the C-C bond on the graphite surface is seriously damaged under a strongly acidic aqueous solution condition. As a result, graphite oxide (GO) is produced, in which various polar groups such as hydroxyl group (-OH), carboxyl group (-COOH), and epoxy group (-CHCH2O) are formed on the graphite surface. Severe structural damage of graphite oxide caused by polar groups leads to electrical and thermal degradation. A reduction of the oxidized graphite may partially repair the damaged structures; remove many of the polar groups generated during the acid treatment; and restore electrical and thermal properties. Specifically, there are relatively simple methods of forming graphite (rGO, reduced graphite oxide) by removing various polar groups by heat-processing graphite oxide at high temperature. Among them are the methods of chemically reducing the oxidized graphite under strong alkaline conditions of, for example, N2H4 (hydrazine hydrate), KOH, or NaOH. This study discussed the previous methods of chemically treating and reducing various kinds of graphite, and then modified and supplemented them by a simple method. Sheets under the various conditions were produced with the resulting graphite samples and then their structural characteristics and the horizontal heat conduction characteristics were analyzed. In addition, TIM was prepared with ZnO and graphite at the weight ratio of 80% respectively, and the characteristics of its vertical heat conduction were comparatively analyzed according to the content ratio of graphite and ZnO.
The miniaturization of electronic products has recently integrated more devices in a limited space, and the rapid improvement of their performance has caused far more heat generation and heat density than before, leading to a rapid increase in the malfunction of the devices and the deterioration of the substrates. Such a heat generation issue is a major cause of the shortening of the lifetime of the devices and the deterioration of their functions; hence, the development of materials and design techniques for immediately releasing the generated heat is required. As metal-based materials, mainly used as heat-radiating fillers, are bulky and heavy, there is a growing interest in polymeric and heat-radiating composite materials based on graphite and graphite which have excellent mechanical, chemical and thermal properties. Graphite not only has excellent electrical and thermal properties but exhibits anisotropic properties also. The reason it has anisotropic properties is because it has structural characteristics in which its carbon atoms constitute a strong covalent bond in the horizontal direction, but a weak van der Waals bond in the vertical direction. Recently, studies have been actively conducted to further improve the thermal properties by separating the single-layered graphite from the layer structure of anisotropic graphite to produce graphene or graphite with the limited number of layers. Various methods are available for making graphite into graphene or graphite with the limited number of layers. The mechanical exfoliation process, known as the 'Scotch taping method', is a very simple method to make graphene. This method can easily separate single-layered graphene from graphite, but its low yield makes it unsuitable for mass production. To overcome this disadvantage, Hummers' acidic solvent-based chemical exfoliation methods are widely used. Though when graphene is produced by treating graphite with a chemical exfoliation method, mass production is possible, the C-C bond on the graphite surface is seriously damaged under a strongly acidic aqueous solution condition. As a result, graphite oxide (GO) is produced, in which various polar groups such as hydroxyl group (-OH), carboxyl group (-COOH), and epoxy group (-CHCH2O) are formed on the graphite surface. Severe structural damage of graphite oxide caused by polar groups leads to electrical and thermal degradation. A reduction of the oxidized graphite may partially repair the damaged structures; remove many of the polar groups generated during the acid treatment; and restore electrical and thermal properties. Specifically, there are relatively simple methods of forming graphite (rGO, reduced graphite oxide) by removing various polar groups by heat-processing graphite oxide at high temperature. Among them are the methods of chemically reducing the oxidized graphite under strong alkaline conditions of, for example, N2H4 (hydrazine hydrate), KOH, or NaOH. This study discussed the previous methods of chemically treating and reducing various kinds of graphite, and then modified and supplemented them by a simple method. Sheets under the various conditions were produced with the resulting graphite samples and then their structural characteristics and the horizontal heat conduction characteristics were analyzed. In addition, TIM was prepared with ZnO and graphite at the weight ratio of 80% respectively, and the characteristics of its vertical heat conduction were comparatively analyzed according to the content ratio of graphite and ZnO.
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