초록 ▼

□ 연구개요
ㅇ 최근 경량 방열부품에 관심이 높아지고 있고, 이로 인하여 고성능 방열소재 시장은 점점 증가하는 추세임. 전기 및 전자부품의 성능과 수명을 늘리기 위하여 방열 특성을 향상해야 하지만 전기전도성이 뛰어난 탄소 복합재를 전자소자에 적용할 경우 전류가 흐르게 되어 전자소자의 성능 저하의 원인이 될 수 있기 때문에 전기 절연성을 요구하는 응용 분야로 확대할 수 없음
ㅇ 본 연구에서 그래핀 나노플레이트 표면에 전기 절연성을 가진 비정질 탄소 층과 세라믹 입자를 함께 코팅함으로써 우수한 열 전도성 및 전기 절연성을

□ 연구개요
ㅇ 최근 경량 방열부품에 관심이 높아지고 있고, 이로 인하여 고성능 방열소재 시장은 점점 증가하는 추세임. 전기 및 전자부품의 성능과 수명을 늘리기 위하여 방열 특성을 향상해야 하지만 전기전도성이 뛰어난 탄소 복합재를 전자소자에 적용할 경우 전류가 흐르게 되어 전자소자의 성능 저하의 원인이 될 수 있기 때문에 전기 절연성을 요구하는 응용 분야로 확대할 수 없음
ㅇ 본 연구에서 그래핀 나노플레이트 표면에 전기 절연성을 가진 비정질 탄소 층과 세라믹 입자를 함께 코팅함으로써 우수한 열 전도성 및 전기 절연성을 갖는 방열 소재를 개발하였음

□ 연구 목표대비 연구결과
ㅇ 그래핀 나노플레이트-세라믹 고방열 전기 절연소재 합성 연구
- 그래핀 나노플레이트(GNP) 고방열 전기절연 소재는 GNP와 고분자 PMF의 혼합 후 열처리 방식으로 합성함
- GNP와 고분자 PMF의 혼합 비율 조절과 다양한 열처리 온도에 따라 GNP에 PMF의 코팅 양이 변화되고 복합재의 전기 절연성이 용이하게 조절됨
ㅇ 고분자 복합재 제조를 위한 공정 개발 및 최적화
- 기계적 방법으로 흑연입자를 분쇄하고 박리하여 1.71 μm 크기의 GNP를 제조하였고, 이는 효과적인 GNP 제조 방법임
- 복합재를 제조하기 위한 재료의 선택과 조성을 개발하고, 실험조건 설정 및 공정을 설계하고 최적화를 함
ㅇ 고분자 복합재 열전도성 및 전기 전도성 평가 및 향상 연구
- 열처리로 제조된 GNP@a-C 충전제의 함량이 10 wt.%에서 복합재의 열전도도는 0.49 W/m·K, 체적저항은 5.8x10¹⁰Ω·㎝이었음
- 세라믹 입자(n-SiO₂)와 하이브리드화 하여 제조된 GNP@a-C/n-SiO₂ 복합재의 열전도도는 15 wt.%에서 0.63 W/m·K, 체적저항은 4.35x10¹⁰Ω·cm 값을 보였음. BN과 하이브리드 하여 제조된 GNP@a-C/μ-BN 복합재는 15 wt%에서 열전도도는 0.71 W/m·K이면서 체적저항이 7.68x10¹⁰Ω·cm을 보여 충전제 중 가장 우수한 특성을 보였음
ㅇ 분산 최적화를 통한 고방열 전기절연 고분자 복합재 개발
- EG 입자를 기계적으로 분쇄하고 박리하여 수 마이크로 입자크기를 갖는 GNP를 제조하였고, 이는 복합재에서 분산성을 향상시킴에 따라 균일한 열전도도와 전기절연성을 갖게 됨
- GNP와 고분자 PMF의 혼합 후 열처리 하였고, PMF가 탄화되며 GNP 위에 질소를 포함한 비정질 탄소 층으로 개질되면서 복합재에서 분산성이 향상됨
- 다양한 종류의 세라믹 입자들을 사용하여 입자 상호간의 응집을 방지함으로서 분산성이 향상되었고, 우수한 복합재 열전도도와 전기절연성 결과가 나옴

□ 연구개발결과의 중요성
ㅇ 전기전자 분야, 배터리, 자동차 등에 사용되고 있는 기기들은 다기능화, 소형화, 경량화가 추구되고 있음. 이는 기기와 회로들이 고집적화 될수록 더욱 많은 열이 발생하고, 전기적인 접촉으로 인해 절연성이 요구되고 있음
ㅇ 본 연구에서 그래핀 나노플레이트 표면에 전기 절연성을 가진 비정질 탄소층과 세라믹 입자를 함께 코팅함으로써 우수한 열 전도성 및 전기 절연성을 갖는 방열소재를 개발하였고, 방열 소재 분야뿐 아니라 전기 절연성이 요구되는 분야에 확대하여 적용할 수 있음

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 연구개발 필요성 ... 5
• (2) 응용분야 및 활용범위 ... 5
• (3) 연구목표 및 내용 ... 5
• 2. 연구내용 및 결과 ... 5
• (1) 팽창흑연 기반 GNP 제조 연구 ... 6
• (2) 고분자 복합재 제조공정 연구 ... 8
• (3) 고분자-GNP 나노입자 합성연구 ... 9
• (4) 기계적 박리와 열처리 조건에 따른 비정질 탄소 코팅 GNP 합성 연구 ... 11
• (5) 비정질 탄소를 이용한 GNP 소재의 표면 개질 연구 ... 12
• (6) 비정질 탄소가 코팅된 GNP를 포함한 고분자 복합재 특성 평가 ... 14
• (7) 비정질 탄소가 코팅된 GNP와 세라믹 파우더를 첨가하여 복합재 특성 최적화 연구 ... 15
• (8) GNP@a-C/n-SiO₂ 충진제를 포함한 복합재 특성 평가 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 29