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3D 프린팅 기반의 전자 재료 부품제조 기술들이 광범위한 응용을 위하여 연구되어왔지만, 그 중에서도 정밀한 출력물을 구현하기 위하여 UV 광경화 방식의 DLP 3D 프린팅으로 제조된 출력물들은 대부분 절연성 폴리머 기반이었다. 이러한 제약이 전도성을 요구하는 전자 부품소재로서의 활용성을 높이는 데 어려움이 되고 있다. 본 연구에서는 폴리머 매트릭스 내에 도핑된 단일 벽 카본 나노 튜브(SWCNT)를 고밀도 충전하여 전기적 네트워크를 형성함으로서 높은 전기전도성을 가지는 출력물을 구현할 수 있는 3D 프린팅용 액상 수지를 개발 기술을 제안한다. N-도핑된 ...

3D 프린팅 기반의 전자 재료 부품제조 기술들이 광범위한 응용을 위하여 연구되어왔지만, 그 중에서도 정밀한 출력물을 구현하기 위하여 UV 광경화 방식의 DLP 3D 프린팅으로 제조된 출력물들은 대부분 절연성 폴리머 기반이었다. 이러한 제약이 전도성을 요구하는 전자 부품소재로서의 활용성을 높이는 데 어려움이 되고 있다. 본 연구에서는 폴리머 매트릭스 내에 도핑된 단일 벽 카본 나노 튜브(SWCNT)를 고밀도 충전하여 전기적 네트워크를 형성함으로서 높은 전기전도성을 가지는 출력물을 구현할 수 있는 3D 프린팅용 액상 수지를 개발 기술을 제안한다. N-도핑된 단일 벽 탄소 나노 튜브를 기반으로 한 전도성 나노 복합체의 3D 출력물은 충전제 함량 0.08 wt.% 에서 3.0S/m의 높은 전기 전도도를 보였는 데, 이는 도핑되지 않은 단일벽 탄소나노튜브를 이용한 3D 출력물 1.0S/m(0.1 wt.%)과 비교하여 약 3배 향상된 것이다. N-도핑된 SWCNT 기반의 광경화수지로 3D 프린팅된 나노복합체의 전자파 차폐 시트는 8.2-12.4(X-band) 주파수 범위에서 약 97.6%에 해당하는 16.2dB의 전자파 차폐 효과를 나타내었다. 또한, N-도핑된 SWCNT를 충전제로 함유하는 차폐 시트는 충전제를 포함하지 않은 것 대비 86% 증가 된 연신율을 보여 유연성이 크게 향상되었다. 따라서, DLP 방식으로부터 3D 프린팅된 SWCNT기반 전도성 나노 복합체는 전자파 차폐재료 등의 기능성 전자 소재로서의 활용 가능성과 더불어 향후 미래 경량 전자 디바이스를 구현하는 데 새로운 통찰력을 제공한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although 3D printing-based electronic material component manufacturing techniques have been studied for a wide range of applications, most of the objects produced by DLP 3D printing of UV photocuring method to realize precise outputs were mostly insulating polymer based. Such constraints are making ...

Although 3D printing-based electronic material component manufacturing techniques have been studied for a wide range of applications, most of the objects produced by DLP 3D printing of UV photocuring method to realize precise outputs were mostly insulating polymer based. Such constraints are making it difficult to increase the utility as electronic component materials requiring conductivity. In this study, we propose a technology to develop a UV-curable liquid resin for 3D printing that can realize a high electrical conductivity output by forming an electrical network by densely filling single-walled carbon nanotubes (SWCNT) doped in a polymer matrix. The 3D printed conductive nanocomposites based on N-doped SWCNT showed a high electrical conductivity of 3.0 S/m at a filler content of 0.08 wt.%, which is about three times higher than that of un-doped SWCNT (0.1 wt.%) nanocomposites. The electromagnetic shielding sheet of the nanocomposite 3D printed with N-doped SWCNT-based photocurable resin showed an EMI shielding effectiveness of 16.2 dB corresponding to about 97.6% in the 8.2-12.4 (X-band) frequency range. The EMI shielding sheet containing the N-doped SWCNT filler exhibited an elongation of 86% higher than that of 3D printed photocurable resin matrix without the filler, greatly improving flexibility. Therefore, 3D printed SWCNT-based conductive nanocomposites from the DLP method provide new insights into the future implementation of lightweight electronic devices, as well as their potential as functional electronic materials such as electromagnetic shielding materials.