초록 ▼

□ 연구개요
PAN 계 탄소섬유는 고온 열처리에 따른 결정성장 및 배향에 의한 고탄성율 (high modulus, HM) 섬유와 상대적으로 저온처리에 의한 결함구조로 결정간 상호연결 극대화를 통한 고강도 (high strength, HS) 섬유로 구분할 수 있음. 상이한 가공조건으로 인해 고부가가치 응용분야에서 요구되는 고탄성율-고강도 섬유를 제조하는 데 한계가 있으며 이에 따라 본 연구의 목표는 탄화수율이 높은 polyimide (PI)를 전구체로 이용하여 탄소나노튜브 (carbon nanotube, CNT)로 보강된 섬유를

□ 연구개요
PAN 계 탄소섬유는 고온 열처리에 따른 결정성장 및 배향에 의한 고탄성율 (high modulus, HM) 섬유와 상대적으로 저온처리에 의한 결함구조로 결정간 상호연결 극대화를 통한 고강도 (high strength, HS) 섬유로 구분할 수 있음. 상이한 가공조건으로 인해 고부가가치 응용분야에서 요구되는 고탄성율-고강도 섬유를 제조하는 데 한계가 있으며 이에 따라 본 연구의 목표는 탄화수율이 높은 polyimide (PI)를 전구체로 이용하여 탄소나노튜브 (carbon nanotube, CNT)로 보강된 섬유를 gel방사법으로 제조하는 한편 PI/polyacrylonitrile (PAN)/CNT 섬유 및 이를 전구체로 하는 탄소섬유/흑연화 섬유를 제조하고 다성분계에 맞는 새로운 물성 예측모델을 바탕으로 인장탄성율과 인장강도의 trade-off를 최소화할 수 있는 공정변수를 도출하여 기존의 탄소섬유의 물성한계를 극복하는 것임.

□ 연구 목표대비 연구결과
< 본 연구는 연구책임자의 이직으로 인해 과제개시 2개월 만에 진행이 중단되어 종결되었으며 아래 기간중 달성한 목표들을 정리하여 나타냄 >
1. 섬유방사를 위한 polyamic acid (PAA) 전구체의 합성법이 최적화
2. PAA, PAA/CNT 용액 제조 및 섬유 방사조건 최적화
3. 제조된 섬유의 imidizaion을 통한 PI/CNT 섬유 제조
해당 연구결과는 세부목표중 1차년도 3분기의 일부 일정을 포함하는 것으로 향후 별도의 연구진행을 위한 중요한 기초연구 결과로 활용할 수 있을 것으로 기대됨.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 탄소/흑연화 섬유의 활용 분야가 확대되고 있는 상황에서 국방, 항공우주 등 고부가 가치의 활용분야에서 보다 높은, 기계적 물성이 요구되는 탄소소재의 수요 또한 증가하는 추세임. 본 연구는 보다 넓은 범위의 물성제어가 가능한 고성능 탄소섬유의 제조가능성을 증명함으로써 다성분계의 고성능 탄소섬유를 통해 기술적 수요를 충족하는 동시에 관련 연구에 대한 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대됨.
2. 특히 섬유전반에 걸친 graphite domain 간 상호연결성의 약화가 탄소섬유 파단의 주요 원인이라 가정하는 연구가 많은 시점에서 Weibull analysis 결과를 in-situ Raman spectroscopy 결과와 상호 분석하여 새로운 구조-물성 모델을 제안할 수 있음. 현재까지 시도된 바 없는 이러한 접근법은 분자와 나노물질간의 상호작용과 탄소섬유의 미세구조의 동적 거동분석에 대한 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대되어 지속적인 연구 성과 창출이 예상됨.
3. 본 연구는 탄소나노물질의 화학적 물리적 전처리와 분산, 용액상의 거동, 섬유의 방사기술과 기계적 물리적 물성의 해석 등 다학제간 지식이 요구되는 분야로 다양한 산업적, 학문적 성과뿐만 아니라 교육적인 효과도 클 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구목표 ... 4
• 1.2 연구목표 달성을 위한 세부연구 주제 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 4,4′-oxydianiline (ODA) / N,N-Dimethylformamide (PMDA)의 in-situ 중합조건 최적화 ... 5
• 2.2 PAA/ CNT 용액의 (건)습식방사를 통한 섬유제조 및 공정최적화 ... 5
• 2.3. 제조된 각 섬유의 imidization 및 구조-물성 분석 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 9