CVD 합성온도가 바잘트 섬유상 탄소나노튜브 성장에 미치는 영향

Abstract

탄소중립을 위해 친환경 소재에 대한 관심이 증가 중이며, 천연섬유에 기능성 나노입자를 사용하여 스마트 복합재료로 적용하고자 하는 연구가 많이 발표되고 있다. 본 연구는 바잘트 섬유의 표면에 화학 기상 증착(CVD, chemical vapor deposition)으로 탄소나노튜브(CNT, Carbon nanotube)를 성장시키는 제조 변수 최적화에 대한 내용이다. 바잘트 섬유 표면에 CNT 성장을 위해 공침법을 통해 Co-Cu계 금속 촉매를 제조하고바잘트 섬유에 스프레이 공정을 통해 촉매를 바잘트에 성장시킨 뒤 열처리 온도 조건, 섬유 표면의 영향에 따라탄소나노튜브의 성장성을 분석하였다. 탄소나노튜브가 성장되어진 결과를 투과전자현미경(TEM, Transmission Electron Microscope), 주사전자현미경(SEM Scanning Electron Microscope)으로 확인하여 탄소나노튜브의형상과 직경 변화를 관찰하였다. 열처리 온도를 다르게 하여 제조한 CNT/바잘트 섬유 직물과 아민계 에폭시를기지재료로 사용하여 복합재료의 인장강도를 ASTM D3039 규격에 따라 비교 평가하였다. 안정적으로 CNT가합성되는 온도는 600°C부터였으며, 400°C 열처리 조건부터 탄소나노섬유(CNF, Carbon nanofiber)가 제조됨을 확인하였다. 바잘트 섬유의 표면에 존재하는 사이징제는 CNT 성장을 방해하는 인자였다.