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대기압 플라즈마를 이용한 탄소나노소재의 표면처리
Surface Treatments of Carbon Nanomaterials using Atmospheric Pressure Plasma 원문보기

한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집, 2013 May 30, 2013년, pp.67 - 67  

이병주 (강원대학교 나노응용공학과) ,  정구환 (강원대학교 나노응용공학과)

초록
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그래핀과 탄소나노튜브와 같은 탄소나노재료는 우수한 물성으로 인하여 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 기존의 진공 공정이 아닌 상온 상압 환경에서 그래핀과 탄소나노튜브를 효율적으로 표면 처리하기 위하여 대기압 플라즈마장치를 제작하였고, 질소플라즈마를 이용하여 그래핀과 탄소나노튜브의 표면을 처리하였다. 대표적인 결과로는 소수성이었던 그래핀 및 탄소나노튜브의 표면을 친수성으로 개질하였으며, 플라즈마 처리에 의한 결함을 최소화시킬 수 있는 최적의 표면처리 조건을 도출하였다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 본 연구에서는 대기압에서 플라즈마를 안정적으로 방전 및 유지 할 수 있는 플라즈마 장치를 제작하고, 이를 이용하여 그래핀과 탄소나노튜브 중심의 탄소나노재료를 표면 처리함으로서 그 특성을 제어하였다. 그래핀과 탄소나노튜브는 전이금속 촉매가 증착된 산화막 실리콘 웨이퍼위에 열화학기상증착장치(thermal chemical vapor deposition; TCVD)를 이용하여 합성하였다.
  • 플라즈마는 아르곤과 질소가스를 시용하여 방전하고, 기판과의 거리 및 가스의 유량을 변수로 탄소나노재료를 표면 처리하였다. 표면처리 전후 탄소나노재료의 분석은 광학현미경, 접촉각측정기, 적외선 분광기, Raman 분광기, 4탐침측정기 등을 이용하였다.
  • 탄소원료가스로는 아세틸렌과(C2H2), 메탄을(CH4) 사용하였으며, 합성온도는 각각 750°C와 1000°C였다. 플라즈마 처리를 위하여 그래핀과 탄소나노튜브는 합성 직후의 샘플을 사용하거나 각각 다양한 기판으로 전사 및 스프레이 증착하여 샘플을 제작하였다. 대기압 플라즈마 장치의 경우 고전압 교류 전원 장치를 이용하여 토치타입 또는 유전체 장벽 방전타입으로 제작하였다.
  • 대기압 플라즈마 장치의 경우 고전압 교류 전원 장치를 이용하여 토치타입 또는 유전체 장벽 방전타입으로 제작하였다. 플라즈마는 아르곤과 질소가스를 시용하여 방전하고, 기판과의 거리 및 가스의 유량을 변수로 탄소나노재료를 표면 처리하였다. 표면처리 전후 탄소나노재료의 분석은 광학현미경, 접촉각측정기, 적외선 분광기, Raman 분광기, 4탐침측정기 등을 이용하였다.

대상 데이터

  • 탄소원료가스로는 아세틸렌과(C2H2), 메탄을(CH4) 사용하였으며, 합성온도는 각각 750°C와 1000°C였다.
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