초록 ▼

□ 연구개요
Pristine 탄소나노튜브는 van der Waals힘에 의해 번들(응집)구조를 형성하고 있는 조립엔지니어링에 대한 어려움 때문에 미래형 응용기술에 적용에 한계점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 Metal-Organic Coordination Wrapping(MOCW)법이라는 새로운 비 파괴성/급속(<1분) 표면 개질법을 이용하여 탄소나노튜브를 수용액에 분산시키고, 관련 요소기술들을 연구하고 도입하여 다양한 에너지·환경·구조재료에 응용하고자 한다. MOCW법에 대한 핵심기초 연구를 바탕으로 새로운 개념의 다기능성

□ 연구개요
Pristine 탄소나노튜브는 van der Waals힘에 의해 번들(응집)구조를 형성하고 있는 조립엔지니어링에 대한 어려움 때문에 미래형 응용기술에 적용에 한계점을 가지고 있다. 이에 본 연구는 Metal-Organic Coordination Wrapping(MOCW)법이라는 새로운 비 파괴성/급속(<1분) 표면 개질법을 이용하여 탄소나노튜브를 수용액에 분산시키고, 관련 요소기술들을 연구하고 도입하여 다양한 에너지·환경·구조재료에 응용하고자 한다. MOCW법에 대한 핵심기초 연구를 바탕으로 새로운 개념의 다기능성‘all in one’ 탄소나노튜브 스마트 플랫폼을 개발하는 것을 최종 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도
▶ 고농도 분산액 제조
: 유기분자+전이금속 조립엔지니어링 방법을 통해 탄소나노튜브의 표면특성을 개질 방법을 확립
: MOCW법을 통한 수용액에서 1mg/ml 이상의 농도를 갖는 나노탄소 분산액 제조
▶ 배위결합 수 조절
: 산 염기 시약 투입을 통해 pH를 조절하고 이를 통하여 유기분자/전이금속 배위결합수 조절
▶ 표면에너지 측정법 구축
: Inverse Gas chromatography 법을 이용한 나노탄소 표면에너지 측정법 구축
▶ 위상배향조절 탐구
: 단시간에 분산액의 농도를 높이며 건조하여 탄소나노튜브의 액정거동 유도
2차년도
▶ MOCW법을 통해 표면개질 된 탄소나노튜브의 2차 표면 기능화
표면 개질 된 탄소나노튜브를 열처리함으로 탄소나노튜브 구조체의 2차 표면 기능화 기술 확립.
▶ 탄소나노튜브의 새로운 표면처리와 기능기의 양적 조절을 통한 유도 위상조립
탄소나노튜브의 새로운 표면처리와 기능기의 양적 조절을 통한 유도 위상조립제어
▶ 자기 위상조립 및 유기분자 열분해를 이용한 기공구조 조절
Melamine과 Cyanuric acid의 결합 결정체로 자기조립체를 합성. 열처리를 통해 기공구조의 조절.
3차년도
▶ 탄소나노튜브 응집체의 1D 섬유화 방사 기술
전기방사 co-polymer system을 이용해 탄소나노튜브의 배향조절 및 섬유화
▶ 2D 필름 제조기술
MOCW법으로 분산된 SWNT 용액은 filteration 방법을 통해 2D 형태인 film으로 제작
▶ 3D 에어로겔화 기술
동결건조와 TA+전이금속 배위결합 시스템의 열처리를 통한 계층적 기공이 발달 된 나노탄소를 합성

□ 연구개발결과의 중요성
본 과제의 연구결과는 나노탄소의 자기조립, 표면특성 제어, 물리화학적 구조 조절, 산화그래핀 에어로겔 합성 등 나노과학의 기초가 되는 기술이다. 본 연구는 또한, 유기 분산, 자기 조립, 유기 이음선 도입, 배향 분자끈 도입, 배향기술, 섬유화 기술, 필름화 기술 에어로겔 합성 기술 등의 나노과학의 기초적 원리(fundamental)가 되는 기술을 연구하여 화학, 신소재, 전기 등의 기술개발 분야에서의 큰 파급효과가 기대된다. 더 나아가 탄소나노튜브 기반 스마트 플랫폼 기술의 기초를 마련함으로써 에너지/환경/구조 기술개발 분야에서 국가 경쟁력을 성장시킬 수 있으며 나노기술을 접목한 새로운 원천기술개발을 통한 21세기형 소재 개발이 기대된다. 본 연구에서 보여준 다기능성 나노탄소의 스마트 플랫폼 기반기술의 결과물은 다양한 에너지/환경/구조재료로의 활용 가능성이 크다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 목적 ... 4
• 나. 연구 개발의 필요성 ... 4
• 다. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 라. 연구 가설 및 최종목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 연구년도 별 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 29