[논문]수산화나트륨 수용액으로 처리한 흑연의 열/전기전도 특성

송승원; 민의홍; 이동원; 김정수; 남대근; 오원태

doi:10.4313/jkem.2016.29.10.659

수산화나트륨 수용액으로 처리한 흑연의 열/전기전도 특성
Thermal / Electrical Conductivities of Graphites Treated in Aqueous NaOH Solution 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.29 no.10, 2016년, pp.659 - 664

송승원 (동의대학교 신소재공학과) , 민의홍 ((주)솔루에타 연구소) , 이동원 ((주)솔루에타 연구소) , 김정수 (한국생산기술연구원 동남지역본부) , 남대근 (한국생산기술연구원 동남지역본부) , 오원태 (동의대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Thermal and electrical conductivities of the natural, artificial, and expandable graphites were analyzed after treatment in NaOH aqueous solution. In order to investigate the elimination of the oxidized groups and impurities on the graphite surfaces after NaOH treatment, the graphite samples were structurally characterized by using XRD, XPS, Raman, FE-SEM. The thermal and electrical conductivities of the graphite samples were significantly improved after NaOH treatment. These results were caused by the structural rehabiliation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 산화흑연을 비교적 약한 알칼리 조건에서 간단히 처리함으로써 자연산화에 의한 미량의 극성그룹이 제거되고, 동시에 불순물을 제거할 수 있음을 보인다. 그리고 이렇게 처리된 흑연의 열전도 및 전기 전도성을 분석하여 처리 전후의 특성을 비교하는 연구를 수행한다.

제안 방법

천연흑연, 인조흑연, 팽창흑연을 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 준비한 시료의 구조 분석과 열 및 전기전도도 분석을 실시하였다. 5 M NaOH 수용액에 흑연시료들을 넣고 상온에서 3시간 교반하는 비교적 간단한 처리만으로 연구에 사용한 모든 흑연분말 시료들의 열적 전기적 특성이 크게 개선되는 효과를 확인할 수 있었다.

대상 데이터

본 연구에는 천연흑연(평균입도 45 ㎛, 순도 90 ~ 95%, China Superior Graphite), 인조흑연(20 ㎛, 순도 99.5%, 삼정씨엔지), 그리고 팽창흑연(50 ㎛, 순도 95%, 삼정씨엔지)를 출발물질로 사용하였다.

성능/효과

천연흑연, 인조흑연, 팽창흑연을 수산화나트륨 수용액으로 처리하여 준비한 시료의 구조 분석과 열 및 전기전도도 분석을 실시하였다. 5 M NaOH 수용액에 흑연시료들을 넣고 상온에서 3시간 교반하는 비교적 간단한 처리만으로 연구에 사용한 모든 흑연분말 시료들의 열적 전기적 특성이 크게 개선되는 효과를 확인할 수 있었다. 아무런 처리도 하지 않은 흑연들에 비해 NaOH 수용액으로 처리된 흑연시료들에서는 불순물들이 효과적으로 제거되었으며, 자연적으로 산화되거나 공기 중의 수분과 산소 등의 흡착에 의한 극성그룹들이 제거되는 효과를 확인할 수 있었다.
5 M NaOH 수용액에 흑연시료들을 넣고 상온에서 3시간 교반하는 비교적 간단한 처리만으로 연구에 사용한 모든 흑연분말 시료들의 열적 전기적 특성이 크게 개선되는 효과를 확인할 수 있었다. 아무런 처리도 하지 않은 흑연들에 비해 NaOH 수용액으로 처리된 흑연시료들에서는 불순물들이 효과적으로 제거되었으며, 자연적으로 산화되거나 공기 중의 수분과 산소 등의 흡착에 의한 극성그룹들이 제거되는 효과를 확인할 수 있었다. 그리고 NaOH 수용액으로 처리한 흑연들의 열전도도와 전기전도도는 처리를 하지 않은 시료에 비해 모두 약 50% 이상 상승하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	그라핀의 특징은?	흑연은 탄소-탄소 sp2 결합의 평면육각형의 다층구조를 이루고 있으며, 전기적, 열적 특성이 매우 우수하여 다양한 산업 분야에서 중요한 소재로 응용되고 있다. 이와 함께 흑연을 박리하여 만들어지는 그라핀은 지구상에서 열전도(~5,000 W/mK)가 가장 우수한 물질로 알려져 있으며, 전기적 기계적 특성도 매우 우수 하여 첨단 나노소재로 많은 응용연구가 진행되고 있다[1,2]. 흑연을 그라핀으로 만드는 여러가지 방법이 알려있는데, ‘스카치 테입법’으로 알려진 기계적 박리법은 매우 간단히 그라핀을 만드는 방법이다 [3].
	스카치 테입법의 단점은?	흑연을 그라핀으로 만드는 여러가지 방법이 알려있는데, ‘스카치 테입법’으로 알려진 기계적 박리법은 매우 간단히 그라핀을 만드는 방법이다 [3]. 이 방법은 쉽게 단층의 그래핀으로 분리해 낼 수는 있지만 생산량이 적어서 대량 생산에는 적합하지 않다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 방법으로 산성 용매를 기반으로 하는 Hummers의 화학적 박리 방법이 널리 사용되었다 [4].
	흑연의 특징은?	흑연은 탄소-탄소 sp2 결합의 평면육각형의 다층구조를 이루고 있으며, 전기적, 열적 특성이 매우 우수하여 다양한 산업 분야에서 중요한 소재로 응용되고 있다. 이와 함께 흑연을 박리하여 만들어지는 그라핀은 지구상에서 열전도(~5,000 W/mK)가 가장 우수한 물질로 알려져 있으며, 전기적 기계적 특성도 매우 우수 하여 첨단 나노소재로 많은 응용연구가 진행되고 있다[1,2].

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