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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한양대학교 HanYang University |
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연구책임자 | 좌용호 |
참여연구자 | 정병문 , 손재성 , 여운홍 , 강성웅 , 김기현 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2021-05 |
주관부처 | 과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 | 한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 | TRKO202200011669 |
DB 구축일자 | 2022-09-29 |
키워드 | 선택적 산화 그래핀.센서.기능성코팅.전자파 차폐 흡수체.양산화 및 응용 공정.selective oxidized graphene.sensor.Functional coating.electromagnetic wave shielding/absorbing composite.continual high-speed and Target oriented applied process. |
□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
본 연구과제에서는 기존 산화·환원 그래핀과 차별화된 신개념의 엣지부분산화 그래핀(edge-oxidized graphene)의 제조기술을 개발하고 이를 기반으로 금속, 금속산화물 및 기능성 폴리머 하이브리드 복합체를 제조한 후, 다양한 기술을 통하여 고전도성 전극 및 내산화·내화학 코팅 중간재, 초저전력 센서소재 및 고주파대역(GHz)의 전자파 차폐·흡수체등에 응용하고자 한다.
◎ 전체 내용
기존 산화 (혹은 환원) 그래핀의 수계분산성, 응용성, 공정용이성 및 대량양산성의
□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
본 연구과제에서는 기존 산화·환원 그래핀과 차별화된 신개념의 엣지부분산화 그래핀(edge-oxidized graphene)의 제조기술을 개발하고 이를 기반으로 금속, 금속산화물 및 기능성 폴리머 하이브리드 복합체를 제조한 후, 다양한 기술을 통하여 고전도성 전극 및 내산화·내화학 코팅 중간재, 초저전력 센서소재 및 고주파대역(GHz)의 전자파 차폐·흡수체등에 응용하고자 한다.
◎ 전체 내용
기존 산화 (혹은 환원) 그래핀의 수계분산성, 응용성, 공정용이성 및 대량양산성의 장점을 살리면서도 그래핀 고유의 우수한 전기적·기계적·화학적 특성을 유지한 신개념의 부분산화 그래핀 원천소재를 개발하고, 이를 그래핀 기반 기능성 복합중간재로 생산 및 응용하기 위하여 다양한 소재와의 복합화를 통하여 여러 산업 분야에 응용해 보는 것을 목표로 한다.
◎ 1단계(해당 시 작성)
● 목표
○ 엣지부분산화 그래핀의 제조
○ 엣지부분산화 그래핀-금속 및 금속산화물 복합중간재 개발 및 연속 고속 공정을 이용한 양산시스템 개발
○ 엣지부분산화 그래핀기반 복합 중간재의 고효율 센서, 기능성 코팅, 전자파 차폐/흡수용 중간재로써의 응용
● 내용
○ 엣지부분산화 그래핀의 경우, 비산화(non-oxidative)방식으로 제조된 그래핀 시트의 엣지 부분을 국소산화하여 그래핀 기저평면(basal plane)의 콘쥬게이션(conjugation) 구조를 유지함으로써 그래핀 고유의 전기적·기계적 특성을 유지함과 동시에 수계 공정성이 확보되는 고품질·비환원 그래핀의 제조기술을 확보하였음.
○ 제조된 그래핀의 기능화를 통하여 금속, 금속산화물 및 하이브리드 복합소재를 개발하고자 하였음. 이를 위해 금속 및 금속산화물과 엣지부분산화 그래핀의 하이브리드 복합소재는 그래핀의 엣지 기능화와 금속 및 금속산화물의 i)배위결합형성, 핵생성 및 성장과 ii)금속/금속산화물 나노입자의 리간드 교체를 통한 기능화를 아용하여 진행하였음.
○ 응용으로써 그래핀/금속 및 금속산화물 복합체의 Shottky Barrier-type의 초저전력 유연기판 적용 고감도 수소, 이산화탄소, VOC등의 센서소재 제조하였고, 그래핀/고전도성 금속과의 복합화를 하고 나노코팅을 통한 내산화·내화학성을 갖는 전극제 제조하였으며, 그래핀의 전도성을 이용한 전자파차폐 및 자성체의 전자파 흡수능을 시너지화한 그래핀/자성 복합체의 고주파대역(GHz)의 전자파 차폐·흡수체를 전자부품에의 응용을 위한 근접장대 및 스텔스 응용을 위한 원역장대로 나누어 제조하였음.
○ 상기의 그래핀 기반 복합체의 균일 대량생산 개발을 위하여 본 연구에서는 공정설계 및 연속식 고속 순간반응 시스템을 제조하여 반응의 불균일성을 해소하고 중합시간을 단축하여 생산성을 향상시키고자 하였음.
◎ 2단계(해당 시 작성)
● 목표
○ 엣지부분산화 그래핀 기반 가스센싱용 복합중간재 제조기술 개발 및 양산
○ 엣지부분산화 그래핀 기반 전기전도성 및 내화학성 코팅재 개발
○ 저항변화 기반 응용소재 공정 개발
○ 엣지부분산화그래핀과 기능성 입자/섬유와의 하이브리드 복합체 제조 및 이를 활용한 전자파 차폐/흡수용 중간재와 후막의 열전소재 개발
● 내용
○ 각 기능에 맞춰 엣지부분산화 그래핀-금속 및 금속산화물 복합중간재에 담지되는 금속 및 금속산화물 나노구조체의 종류, 조성, 담지량 및 위치를 제어하여 가스·바이오 센서 또는 누출 감지용 기능성 복합중간재로 응용하였음.
○ 엣지부분산화 그래핀 기반 기능성 코팅재를 개발하였음. 이때 코팅재는 각 목적에 맞게 전기전도성, 내부식성, 내산화성을 코팅 타겟에 부여하고, 목적에 따라 다양한 코팅법을 이용해 양산의 가능성을 확인하였음.
○ 다양한 매트릭스와 엣지부분산화 그래핀을 복합화하여 외부 요인에 따른 저항 변화를 기반으로 하는 다양한 소재를 개발하였음.
○ 기능성 입자 및 섬유등과 엣지부분산화 그래핀을 복합화하여 전자파 차폐/흡수 특성 및 열전 특성을 가지는 소재를 개발하였음.
□ 연구개발성과
○ TRL (Technology Readiness Level) 6단계
○ 기술이전: 3건, 계약액 3억5천3십만원, 징수액 1억2천9백3십만원
○ 논문: 국외 SCI 급 논문 38편
○ 특허: 국내·국외 출원 49건, 등록 21건
○ 시작품 출시건수: 16건
○ 인력양성 : 석사급 13명, 박사급 13명
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 엣지부분산화 그래핀 제조기술 개발 및 양산화를 통한 고품질 그래핀의 원소재 시장 점유 및 그래핀 관련 산업분야의 응용제품 선점 및 시장 지배력 강화: 신개념 엣지부분산화 그래핀의 양산 제조기술 개발을 통한 그래핀 관련 연구 및 관련 산업분야의 획기적 활성화 및 관련 시장 급성장이 기대됨.
○ 그래핀-금속 및 금속산화물 복합중간재 개발을 통한 가스·바이오 센서 산업분야로서의 적용 및 활성화: 수소에너지 이용에 따른 수소센서의 성장, 이산화탄소 및 VOC로 인한 환경 문제에 대응을 위한 환경 센서 응용이 폭발적으로 확대되는 바, 초저전력 센서개발로 경제적인 모바일형 센서로의 응용이 기대됨.
○ 기능성 나노코팅소재용 그래핀-금속/폴리머 복합소재 개발을 통한 관련 세계 산업시장 기술적 선점 및 시장 지배력 강화: 그래핀 기반 나노코팅소재 개발을 통한 코팅재, 복합재 기반 소자 관련 세계 산업시장에의 기술적 선점 및 시장 지배력 강화가 기대됨.
○ 전자파 차폐/흡수 또는 열전 특성을 가지는 그래핀-기능성 입자 혹은 섬유 소재 개발을 통한 관련 산업분야의 응용제품 선점 및 시장지배력 강화: 그래핀 기반의 전자파 차폐/흡수소재는 기존의 금속 차폐/흡수 소재에 비해서 기능성이 탁월한 장점이 있어 전기전자, 항공/자동차 수송기기 등의 산업 전반에서의 응용이 기대됨.
(출처 : 요약문 2p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
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연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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