탄소나노튜브의 물성과 합성 방법 00571084 정 병현.

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1 탄소나노튜브의 물성과 합성 방법 정 병현

2 위덕대학교 1.탄소 나노튜브란? 니아런 ㄴ아ㅣ런 Part of smeiconductor

3 2.탄소나노튜브의 물성 (1)전기적 성질 열전도도가 높아 열 방출이 용이하고, 고온에서도 잘 견딤 (2)기계적 특성
강철보다 100배이상 강하고, 매우 가벼움 (3)화학적 특성 다른 화합물과 반응을 잘 하지 않으며, 매우 안정적임

4 3.탄소나노튜브의 구조 <SWNT> <MWNT> CNT의 구조는 여러 합성 방법과 조건에따라 단층(SWNT) 혹은 다충(MWNT)의 속이 빈 원통형 구조이다. CNT의 구조에 있어 중요한 점은 사슬의 방향에 따라 전기적성질이 다르다

5 4.탄소나노튜브의 합성방법 (1)전기 방전법(Arc-discharge) 1.일반적으로 직류전원사용
2.20~40V 의 전압범위에서 ~100A 정도일때 전기방 전이 잘 일어납니다. 3.일반적으로 MWNT가 많이 합성됨

6 (2)레이저 증착법(Laservaporization)
1.그래파이트 타겟에 레 이저를 조사하여 그래파이트를 기화시킨다 2.전기방전법에 비해 고수율 이면서 고품질의 단일벽 탄소나노튜브를 합성시킬 수 있다.

7 (3)플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
1.열CVD에 비해 저온에서 합성할수 있는 장점 2.기판위의 미새한 촉매금속 파티클위에 CNT합성 3.균일한 크기의 CNT가 글라스 기판에 수직으로 배향되어 성장 4.균일한 굵기의 직경 ☞촉매금속파티클의 크기와 밀도에 영향을 받음

8 (4)열 화학 기상증착(Thermal Chemical Vapor Deposition)
장점:고순도 물질을 합성하기에 적합하고 미세구조 제어가 용이, 장치가 간단하고 대량합성에 절대적으로 유리하다. 단점:반응가스의 유속이 변하면 기판에서의 균일도 좋지 못하고 온도변화와 위치등에 따라 반응상태가 영향을 받는다.

9 (5)기상합성법(Vapor Phase Growth)
기판을 사용하지 않고 반응로 안에 반응 가스와 촉매금속을 직접공급하여 기상에서 CNT를 합성하는 방법으로 CNT를 대량으로 합성하기에 유리한 방법으로 제안되고 있음.

10 5.탄소나노튜브의 응용기술

11 (1)Emitter 및 FED의 응용 <탄소나노튜브를 이용한 FED의 개략도> 고화질,고효율 및 저소비 전력을 장점으로 갖는 FED는 차세대 정보 디스플레이 소자로 크게 주목 받음. FED의 핵심 기술은 Emitter tip의 가공기술과 안정성에 바탕.

12 (2)수소저장체 응용 수소는 탄소나노튜브의 벽 바깥에 아치형이나 지그재그 형으로 화학 흡직되거나 나노튜브의 안에 수소 분자의 형태로 저장될수 있으며, 저장할 수 있는 최대 수소 저장량은 수소 사이의 척력과 분자와 나노튜브 벽 사이에 척력에 의해 결정됨.(SWNT가 MWNT보다 수소저장률이 높다.)

13 (3)극미세 전자 스위칭소자 응용 위 그림은 반도체 특성을 보이는 CNT-based deviced의 I-Vbias 곡선을 보여주고 있으며, 스위칭 효율(Switching efficiency)이 106 정도에 해당하는 on/off 비율을 나타냄. 이러한 특성을 바탕으로 CNT를 이용한 FET 응용기술은 소자의 처리속도 뿐만 아니라 소형화에 크게 기여할 것으로 기대됨.

14 (4)초고용량 캐패시터 응용 전기 에너지를 저장 및 활용하는 과정에서의 에너지 입출력적 측면에서는 밧데리보다 캐패시터가 우수한 성능을 가짐. 초고용량 캐패시터의 에너지밀도는 최신형 밧데리의 약 1/10수준, 동력밀도는 거의 100배 가까운 수준으로 향상.

15 6.결과 및 향후전망 (1)현 디스플레이 시장에서 FED 가 차지하는 규모로 2005년에는 10억불로 예상
노트북, PC, 소형 정보시스템에 탑재가 가능하여 디스플레이 시장규모가2005년에 400억불로 확대 될 것으로 예상 (3)이외에도 광기능성 소자 부품소재, 저가격 고성능 의 평판 디스플레이, 캠코더용 view finder, 항공기 및 자동차 의 계기판, 각종 휴대용 정보통신기기, 컴퓨터 모니터,CRT 등에서 응용이 기대된다.