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성장방법이 서로 다른 탄소나노튜브의 인장시험
Tensile test of multi-walled carbon nanotube with different growth methods 원문보기

대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A, 2007 May 30, 2007년, pp.200 - 203  

장훈식 (한국표준과학연구원 안전그룹) ,  이윤희 (한국표준과학연구원 안전그룹) ,  백운봉 (한국표준과학연구원 안전그룹) ,  박종서 (한국표준과학연구원 안전그룹) ,  남승훈 (한국표준과학연구원 안전그룹)

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Carbon nanotubes (CNTs) have attracted an increasing attention due to their superior mechanical properties and potential application in industries. The strength of CNT has been predicted or calculated through several simulation techniques but actual experiments on stress-strain behavior are rare due...

AI 본문요약
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제안 방법

  • SEM 내부에서 나노조작기에 의한 탄소나노튜브의 인장시험을 하면서 실시간으로 인장시험 과정을 관찰하였으며, 성장방법이 서로다른 탄소나노튜브의 두 가지를 선택하여 인장시험을 실시하여, 탄소나노튜브의 형태와 결정성의 차이로 인한 탄소나노튜브의 인장하중의 차이를 측정 비교하였다. 이전에 아크방전법에 의해 성장된 탄소나노튜브는 탄성계수가 약 0.
  • 그러나 탄소나노튜브에 대한 기계적, 역학적 많은연구에도 불구하고, 아직 그 특성에 대한 이해를 하는데 더 많은 연구가 요구되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 주사전자현미경 내부에서 나노 조작기를 이용하여 서로 다른 성장방법으로 제작된 두가지 종류의 다중벽 탄소나노튜브에 대해서 인장시험을 실시하여 탄소나노튜브의 기계적,역학적 물성을 서로 비교를 하였다.
  • 탄소나노튜브 인장시험을 위해 TOPCON사의 SM-300 Scanning Electron Microscope (SEM) 내부에 나노조작기(Klocke nanotechink)를 설치하고, 인장시험을 실시하는동안 탄소나노튜브의 인장하중과 변위를 실시간으로 측정할 수 있는 AFM tip 형태의 힘 센서(Klocke nanotechink)를 이용하였다. 그리고 힘 센서는 나노조작기에 장착을 하였으며, 나노조작기를 이용하여 힘 센서를 원활하게 조작을 할 수 있도록 하였고, Computer로 자동으로 제어를 할 수 있게 하였다. 본 실험에 사용된 Nano-manipulator는 X,Y,Z 축의 각각에 나노 모터가 장착되어 있어 각 3축이 구동이 가능하며, 10nm의 미세구현이 가능하다.
  • 먼저, 서로 다른 성장방법에 따라 성장된 탄소나노튜브의 인장강도를 측정비교하기 위해, 아크방전법으로 제작된 다중벽 탄소나노튜브와 열기상증착법으로 성장된 다중벽 탄소나노튜브의 두가지를 준비를 하였다. 두가지 탄소나노튜의 Tunnelling Electron Microscope (TEM) 사진을 Fig.
  • 결국 아크방전법으로 성장된 탄소나노튜브가 결정성이 더욱 좋은 것으로 나타났고, 탄소나노튜브의 형태와 결정성의 차이가 결국 인장시험을 통하여, 인장하중의 차이로 나타난 것으로 추정된다. 물론, 인장시험의 형평성을 위해 탄소나노튜의 길이와 지름등이 같은 것으로 선택하여 인장시험을 하였다.
  • 이 때, 인장시험을 실시하면서 실시간으로 탄소나노튜브의 인장시험되는 과정을 SEM을 통하여 직접 관찰하였다.
  • 탄소나노튜브 인장시험을 위해 TOPCON사의 SM-300 Scanning Electron Microscope (SEM) 내부에 나노조작기(Klocke nanotechink)를 설치하고, 인장시험을 실시하는동안 탄소나노튜브의 인장하중과 변위를 실시간으로 측정할 수 있는 AFM tip 형태의 힘 센서(Klocke nanotechink)를 이용하였다. 그리고 힘 센서는 나노조작기에 장착을 하였으며, 나노조작기를 이용하여 힘 센서를 원활하게 조작을 할 수 있도록 하였고, Computer로 자동으로 제어를 할 수 있게 하였다.
  • 이 때, 텅스텐 팁과 힘 센서 끝에 나노튜브를 부착하기 위해 SEM의 전자 빔을 이용 하였다. 텅스텐 팁과 힘 센서 끝 사이에 탄소나노튜브가 완전히 부착 되는 것을 확인하고, Nano-manipulator를 이용하여 탄소나노튜브 인장 시험을 실시하였다.

대상 데이터

  • 그리고 힘 센서는 나노조작기에 장착을 하였으며, 나노조작기를 이용하여 힘 센서를 원활하게 조작을 할 수 있도록 하였고, Computer로 자동으로 제어를 할 수 있게 하였다. 본 실험에 사용된 Nano-manipulator는 X,Y,Z 축의 각각에 나노 모터가 장착되어 있어 각 3축이 구동이 가능하며, 10nm의 미세구현이 가능하다.
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