[논문]MWCNT종류와 유동 형태가 폴리카보네이트/MWCNT 나노복합체의 전기전도도에 미치는 영향

부이 둑낫; 손영곤

doi:10.5762/kais.2018.19.9.13

초록
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MWCNT (다중벽 탄소 나노튜브)의 종류와 유동 형태가 폴리카보네이트 (PC)/MWCNT 나노 복합체의 전기 전도도에 미치는 영향을 관찰하였다. MWCNT의 종류가 바뀌면 사출 성형으로 제조된 PC/MWCNT의 전기 전도도가 크게 변하는 것을 관찰하였다. MWCNT 의 종횡비가 클수록 사출 성형품의 전기 전도도는 낮았고 압축 성형으로 제조한 시료의 전기 전도도는 MWCNT의 종류에 상관없이 비슷하였다. 이 결과는 MWCNT의 변형과 크게 상관있는 것으로 조사되었다. 종횡비가 클수록 외부 응력이 작용할 때 MWCNT의 배향도가 올라가고 MWCNT들의 접촉에 의한 전도성 길 (path)가 끊어져서 전기전도도가 낮아지는 것으로 생각된다. 연신력과 전단 속도가 큰 조건에서 제조된 시료의 전기 전도도가 크게 낮아지는 것을 관찰하였다. 이는 높은 전단력과 연신력에서 MWCNT의 배향이 높아지고 그 결과 MWCNT 들의 접촉이 단절되면서 전기 전도도가 낮아지는 것임을 다양한 실험으로 부터 알 수 있었다. 여러 실험 결과 들을 MWCNT의 배향과 전도길 변화와의 연관성의 관점으로 토의하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Effects of multiwall carbon nanotube (MWCNT) type and flow type (shear and elongational flow) on the electrical conductivity of polycarbonate (PC)/ MWCNT nanocomposites were investigated. Two different MWCNTs produced a huge difference in electrical conductivity in an injection molded PC/MWCNT nanoc...

Effects of multiwall carbon nanotube (MWCNT) type and flow type (shear and elongational flow) on the electrical conductivity of polycarbonate (PC)/ MWCNT nanocomposites were investigated. Two different MWCNTs produced a huge difference in electrical conductivity in an injection molded PC/MWCNT nanocomposite. It was observed that MWCNTs having a higher aspect ratio provide much lower electrical conductivity in injection molded PC/MWCNT nanocomposites while the conductivities of compression molded samples from two different MWCNTs were the same. We found that this is due to a difference in the deformability of the two MWCNTs. As the aspect ratio of the MWCNT increases, the orientation of MWCNT by the external force becomes easier and the conductive path diminishes. Consequently the conductivity of the nanocomposites decreases. Nanocomposite samples prepared at a higher extensional rate and shear rate showed lower electrical conductivity. This is also attributed to the flow induced orientation and reduced conductive path of the MWCNTs. The experimental results were discussed in relation to variation in the tube-tube contact due to the change of the MWCNT orientation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

We believe that such knowledge will be helpful to reduce the amount of CNT loading in the nanocomposite while maintaining the same level of conductivity. Since high electrical conductivity with a small amount of CNT loading is desirable from an economical perspective, this study is valuable.

제안 방법

In this study, we investigated various factors affecting the conductivity of PC/multiwall carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites, including the type of MWCNTs, shear rate, and extensional rate, which have not yet been studied in detail. We believe that such knowledge will be helpful to reduce the amount of CNT loading in the nanocomposite while maintaining the same level of conductivity.
In this study, we investigated various factors affecting the conductivity of a multiwall carbon nanotube (MWCNT)/PC nanocomposites, including the type of MWCNT, shear rate, and extensional rate. It was found that MWCNTs having a higher aspect ratio provide lower electrical conductivity in injection molded PC/MWCNT nanocomposites while the conductivities of compression molded samples from two different MWCNTs are the same.
The melt extruding experiments were carried out in a melt flow indexer (C-505902, Toyoseiki Co. Ltd, Japan) to investigate the effects of shear rate on the electrical conductivity of PC/MWCNT nanocomposites. The PC/MWCNT nanocomposite was filled into a sample reservoir and then the melt indexer was heated at 280°C for 5 minutes to obtain a molten state.

대상 데이터

Materials: Two different MWCNTs were used in this study. One (trade name: Ctube-100, diameter; 20 mm, length; 1~25 mm, carbon purity > 95%) was purchased from CNT Co.
Materials: Two different MWCNTs were used in this study. One (trade name: Ctube-100, diameter; 20 mm, length; 1~25 mm, carbon purity > 95%) was purchased from CNT Co.

성능/효과

They observed that the degree of CNT alignment is greatly affected by the processing methods and CNTs are preferentially aligned to the flow direction. By estimating effective shear rates in each processing method, it was shown that the CNT alignment increased with the effective shear rate. When the CNTs are aligned, the probability of tube-tube contact decreases [8], and consequently a high degree of alignment results in a significant increase in the electrical percolation threshold.

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