CARBON NANOTUBE FIELD EMITTER AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME

본 발명은 탄소나노튜브로 구성된 3차원 구조의 장수명 전계방출 에미터에 관한 것이다. 탄소나노튜브를 전계방출 에미터로 사용하여 전계방출 디스플레이(Field Emission Display), BLU(Back Light Unit) 등으로 활용하기 위해서는 충분한 밝기를 가져야 하며, 이를 위해 형광체에 충분한 전류밀도를 흘려주어야 한다. 그러나 기존의 탄소나노튜브 전계방출에미터는 2차원적인 구조를 가지고 있어서 에미터의 면적이 제한되어 있었기 때문에 탄소나노튜브 한 가닥에 흐르는 전류밀도가 너무 높아 탄소나노튜브의 손상이 심하여 수명이 짧은 문제점을 가지고 있었다. 상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 탄소나노튜브 전계방출에미터를 3차원적인 구조로 설계하여 에미터 면적을 이론적으로 무한대까지 확장할 수 있도록 하였다. 본 발명의 설계에 따라 면적이 확장된 에미터는 탄소나노튜브 한 가닥 당 흐르는 전류밀도는 최소화할 수 있기 때문에 탄소나노튜브의 손상이 최소화되어 수명이 크게 향상될 것으로 기대되며, 본 발명을 통해 탄소나노튜브 전계방출에미터의 상용화가 앞당겨질 것으로 기대된다

Method for fabricating carbon nanotube-metal-polymer nanocomposites

본 발명에 따른 탄소나노튜브-금속-고분자 나노복합재료 제조방법은, 탄소나노튜브 콜로이달 용액에 폴리올 환원제 및 금속전구체를 투입 후 가열하여 탄소나노튜브-금속 나노복합분말을 제조하는 단계; 상기 탄소나노튜브-금속 나노복합분말을 고분자 수지 내에 분산시키는 단계; 및 상기 고분자 수지를 경화시켜 탄소나노튜브-금속-고분자 나노복합재료를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 목걸이 구조로 금속입자가 장식된 탄소나노튜브가 고분자 기지 내에 균일하게 분산되기 때문에 전자파 흡수 및 차폐 특성이 향상된다

Fabrication Method of Nano-Composite PowdersReinforced with Carbon Nanotubes

본 발명은 (a) 탄소나노튜브를 적당한 분산용액에 혼합하는 단계; (b) 상기 분산용액을 초음파 처리하는 단계; (c) 단계 b의 분산용액내에 기지물질을 혼합하는 단계; (d) 단계 c의 분산용액을 초음파 처리하는 단계; 및 (e) 단계 d의 분산용액을 하소하는 단계를 포함하는 탄소나노튜브가 기지내에 분산된 나노복합분말의 제조방법을 개시한다. 상기 구성에 의하면 다중벽 탄소나노튜브가 기지내에 균일하게 분산되어 분자수준의 화학결합을 형성하고, 탄소나노튜브의 초기 설계 부피분율을 최종산물에서도 그대로 유지할 수 있어 복합재료 제조시 재현성 및 신뢰성을 확보할 수 있다

Carbon Nanotube Reinforced Metal Alloy Nanocomposite and Fabrication Process Thereof

본 발명은 고강도, 고탄성의 탄소나노튜브를 강화재로 이용하여 우수한 특성의 탄소나노튜브/합금 나노복합재료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 (a) 탄소나노튜브와 금속 간 균질한 분산을 위해 분자수준 혼합공정을 이용하여 탄소나노튜브/금속 나노복합분말을 제조하는 단계; (b) 단계 (a)에서 제조된 탄소나노튜브/금속 나노복합분말을 모재금속에 분산시키는 단계; (c) 단계 (b)에서 제조된 탄소나노튜브/금속 나노복합분말과 모재금속의 혼합체를 벌크화하여 복합재료를 얻는 단계; (d) 단계 (c)에서 얻은 복합재의 기계적 특성을 향상시키기 위하여 후처리 공정에 의하여 탄소나노튜브/합금 나노복합재료를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브/합금 나노복합재료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 분자수준 혼합공정에 의해 탄소나노튜브/금속 나노복합분말을 모재금속과 복합재료화하여 환원이 어려운 금속을 모재 기지 재료로 사용할 수 있고, 기존재료에 비하여 탄소나노튜브의 기지재료내의 분산성이 비약적으로 향상되어 탄소나노튜브 표면의 금속 입자가 잘 코팅된 미세조직을 가지고 있을 뿐만 아니라, 합금화 원소 금속의 정확한 조성제어를 통해 용이하게 합금화되고 성능이 향상된 탄소나노튜브/합금 나노복합재료와 그 제조방법을 제공한다

탄소나노튜브를 이용한 field emitters의 제조공정 및 전계방출특성 연구

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2009.2, [ xii, 178 p. ]Carbon nanotubes (CNTs) have excellent field emission properties but there are critical problems to be solved in order to use CNTs as high performance field emitters in various application areas. Application of CNT field emitters can be categorized into two areas. One category is planar applications which use array type CNT field emitters such as FED and BLU. The other category is point electron source applications which use tip type CNT field Emitters such as X-ray tube and electron microscopy. Thus, CNT field emitters should be designed carefully according to the specific applications. In case of array type CNT field emitters for FED and BLU, the critical issues are stability and uniformity at large area. On the other hand, in case of tip type CNT field emitters for X-ray tube, the critical issues are high resolution and stability. Based on these requirements, different research strategies were suggested and different types of materials were fabricated and characterized. For the array type CNT field emitters, CNT nanocomposite powders were fabricated by molecular level mixing process and in-situ spray coating process was developed. For the tip type CNT field emitters, CNT yarn was fabricated and its properties were investigated. For the array type CNT field emitters, CNT/Co nanocomposite powders were successfully fabricated by polyol process and in-situ spray coating process. CNT/Co nanocomposite powders showed necklace type structure with small size distribution. CNT/Co nanocomposite field emitters by in-situ spray coating process showed better field emission properties in terms of turn-on field and stability compared to the screen printed one. The enhanced field emission properties were attributed to the self-activation of CNTs and minimized destruction of CNTs. Thus, the in-situ spray coating process is quite promising for fabrication of high performance field emitter based on CNT/Metal nanocomposites. In order to solve problems of CNT/Co nanocompos...한국과학기술원 : 신소재공학과

화학공정법을 이용한 콜로이달 금속 나노입자의 합성 및 특성 평가

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2004.8, [ ix, 69 p. ]Colloidal metallic nanoparticles have unique optical, electrical, magnetic and thermal properties and many applications such as biosensors, high-density recording medias, magnetic fluids, drug deliveries and gene therapies. The physical and chemical properties of colloidal nanoparticles are dependent not only on the materials system but also on their size and shape. Therefore, monodispersed nanoparticles with controlled shape are required for many applications of colloidal nanoparticles. In order to fabricate monodispersed metallic nanoparticles, several chemical processes were proposed during the last decade. Among them, polyol process has been employed for the synthesis of colloidal metallic and bimetallic nanoparticles. In the polyol process, the polyol (two or more $OH^-$) acts as reducing agent, solvent and stabilizer, simultaneously. Recently, the polyol process has been modified for the synthesis of noble metal seeds or nuclei prior to the coating of another metallic material that does not nucleate homogeneously. However, the polyol process is a relatively slow reaction process compared to the thermal decomposition process. It, usually, takes several hours for nucleation and growth of nanoparticles without any additives. Although it is not beneficial to use the polyol process for synthesis of the monodispersed nanoparticles, it provides many opportunities to change and control the particle size and shape during the process. So far, only the ethylene glycol and PVP (polyvinylpirrolidone) have been used for the typical polyol process and there have been few attempts to modify it. In this study, the polyol process was modified, i.e., the octylether, which is long chain polyol (1,2-hexadecanediol), and long alkyl chain surfactants were used as solvent, reducing agent and stabilizer, respectively. By using the modified polyol process, the relationship between process parameters and size and shape of colloidal metallic nanoparticles were investigated. It wa...한국과학기술원 : 신소재공학과

Fabrication Method of Porous Carbon Fibers Reinforced with Carbon Nanotubes Using Starch and Use for Electrochemical Electrode

본 발명은 녹말을 이용한 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유의 제조방법 및 이를 이용한 전기화학용 전극소재에 관한 것이다. 보다 상세하게는 환경 친화적이고 저비용의 천연의 난섬유성형성 고분자인 녹말 용액에 탄소나노튜브 및 섬유성형성 고분자를 분산시킨 후 고전압(∼60kV)의 전기장을 가하여 직경 200nm 미만의 초극세사 섬유를 함유하는 펠트를 제조한다. 이 탄소섬유 펠트를 산화 안정화 시킨 후 탄화공정의 제어를 통해 10nm 크기의 메조포어를 다량으로 함유하고 있는 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유 펠트를 제조하는 방법 및 이를 이용한 전기화학용 전극소재의 용도에 관한 것이다. 본 발명과 같이 제조된 탄소나노튜브가 강화된 다공성 탄소섬유 펠트는 고비표면적 및 고축전용량의 특성을 나타내어 초고용량 슈퍼캐패시터용 전극 재료, 연료전지 전극재료 등으로 이용할 수 있다

A method for preparing nanocomposites consisting of carbon nanostructures and metal

본 발명은 탄소나노구조체와 금속을 결합한 나노복합체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노구조체를 환원성 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계, 상기 분산액과 금속 전구체의 혼합액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합액을 열처리하여 금속 전구체를 환원시키는 단계를 포함하는 탄소나노구조체-금속 복합체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제조방법은 탄소나노구조체에 수nm 내지 수백nm의 금속입자가 균일하게 분산되고, 금속입자 크기가 일정하며, 금속입자 형태가 구형으로 결합되어 있는 탄소나노구조체-금속 복합체를 제조할 수 있는 장점이 있다