[논문]환경신뢰성이 확보된 투명전도성 필름을 위한 비공유 결합에 의한 단일벽 탄소나노튜브의 <tex> $TiO_2$</tex> 코팅

한중탁; 김준석; 정희진; 정승열; 이건웅

[국내논문] 환경신뢰성이 확보된 투명전도성 필름을 위한 비공유 결합에 의한 단일벽 탄소나노튜브의 $TiO_2$ 코팅
Noncovalent Titania Wrapping of Single-Walled Carbon Nanotubes for Environmentally Stable Transparent Conductive Thin Films 원문보기

한중탁 (한국전기연구원 혁신소재연구센터) , 김준석 (한국전기연구원 혁신소재연구센터) , 정희진 (한국전기연구원 혁신소재연구센터) , 정승열 (한국전기연구원 혁신소재연구센터) , 이건웅 (한국전기연구원 혁신소재연구센터)

We present a simple process for the fabrication of high performance transparent conducting films that contain single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) noncovalently coated with an ultrathin titania layer. The hydrophobic interactions between nanotube surfaces and the acetylacetone (acac) ligands used to stabilize the $TiO_2$ precursor provide an interesting alternative method for noncovalently coating the SWCNTs with a titania layer. The ultrathin titania layer on SWCNTs prevented the oxidation of functionalized SWCNTs at high temperatures, and protected against water molecule absorption.

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문제 정의

본 연구에서는 단일벽 탄소나노튜브를 산처리와 같은 기능화 과정을 거치지 않고 산화티타늄을 코팅함으로써 전도성 필름의 환경신뢰성을 확보하는 방법을 개발하였다. 본 연구에서 사용된 CNT는 아크방전에 의해 합성된 단일벽 CNT (SWCNT, from Carbon S이ution Inc.

제안 방법

산화티타늄 코팅은 산화물 전구체(티타늄이소프로폭사이드, titanium isopropoxide)2| 안정제로 사용되는 아세 틸아세톤 (acetylacetone)과 소수성인 탄소나노튜브의 소수성 결합에 의해 이루어졌다. 산화티타늄 코팅은 티타늄이소프로폭사이드(TIP)와아세틸아세톤을 1:2 몰비로 SWCNT 분산액에 첨가하였으며, TIP의 양믈 SWCNT 대비 10에서 90 wt%로 조절하였다. 제조된코팅액을 스프레이 코팅법을 이용하여 유리기판에 도포하고, 150도에서 350도까지 단계적으로 가열하여 잔류하는 용매와 유기물을 제거하였다.
산화티타늄 코팅은 티타늄이소프로폭사이드(TIP)와아세틸아세톤을 1:2 몰비로 SWCNT 분산액에 첨가하였으며, TIP의 양믈 SWCNT 대비 10에서 90 wt%로 조절하였다. 제조된코팅액을 스프레이 코팅법을 이용하여 유리기판에 도포하고, 150도에서 350도까지 단계적으로 가열하여 잔류하는 용매와 유기물을 제거하였다.TIP 양이 증가함에 따라 코팅층이 두꺼워짐을 확인하였다.

대상 데이터

환경신뢰성을 확보하는 방법을 개발하였다. 본 연구에서 사용된 CNT는 아크방전에 의해 합성된 단일벽 CNT (SWCNT, from Carbon S이ution Inc. 상품명: P3)를 사용하였다. $WNT/에탄올 문산액은 Bath sonic冶to「에서 1시간 처리하여 제조하였다.

성능/효과

제조된코팅액을 스프레이 코팅법을 이용하여 유리기판에 도포하고, 150도에서 350도까지 단계적으로 가열하여 잔류하는 용매와 유기물을 제거하였다.TIP 양이 증가함에 따라 코팅층이 두꺼워짐을 확인하였다. TiO₂ 코팅층은 투과전자현미경으로 확인할 수있었다.
TiO₂ 코팅층은 투과전자현미경으로 확인할 수있었다. SWCNT/TiO₂ 코팅막의 면저항을 열처리 온도에 따라 즉정한 결과 300도까지 가열시 면저항이 크게 감소하눈 것을알 수 있었다. 이 결과의 원인믄 산화티타늄 코팅을 통해 열처리에 의해 탄소나노튜브의 열산화 없이 불순뭍인 무정형 탄소를 선택적으로 제거함으로써 SWCNT자체의 전도도가 향상됨에 기인한다.
SWCNT/TiO₂ 코팅막의 면저항을 열처리 온도에 따라 즉정한 결과 300도까지 가열시 면저항이 크게 감소하눈 것을알 수 있었다. 이 결과의 원인믄 산화티타늄 코팅을 통해 열처리에 의해 탄소나노튜브의 열산화 없이 불순뭍인 무정형 탄소를 선택적으로 제거함으로써 SWCNT자체의 전도도가 향상됨에 기인한다. 아울러, TiO₂ 코팅에 의해 80도, 80%상대습도에서의전도또 안정성이 향상되었다.
이 결과의 원인믄 산화티타늄 코팅을 통해 열처리에 의해 탄소나노튜브의 열산화 없이 불순뭍인 무정형 탄소를 선택적으로 제거함으로써 SWCNT자체의 전도도가 향상됨에 기인한다. 아울러, TiO₂ 코팅에 의해 80도, 80%상대습도에서의전도또 안정성이 향상되었다. ,

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