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탄소나노튜브

탄소나노튜브. 01571011 김 기 용. 탄소나노튜브의 정의. 탄소로 이루어진 탄소동소체로서 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있는 물질. 탄소나노튜브의 구조. 탄소나노튜브의 구조. 탄소나노튜브의 특성. 전기적 성질 전기 전도도가 구리와 비슷함 구조에 따라 도체 또는 반도체의 특성을 보임 열적 성질 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같음 고온에서도 잘 견딤 기계적 성질 철강보다 10~100 배정도 뛰어남

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탄소나노튜브

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Presentation Transcript

  1. 탄소나노튜브 01571011 김 기 용

  2. 탄소나노튜브의 정의 • 탄소로 이루어진 탄소동소체로서 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있는 물질

  3. 탄소나노튜브의 구조

  4. 탄소나노튜브의 구조

  5. 탄소나노튜브의 특성 • 전기적 성질 • 전기 전도도가 구리와 비슷함 • 구조에 따라 도체 또는 반도체의 특성을 보임 • 열적 성질 • 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같음 • 고온에서도 잘 견딤 • 기계적 성질 • 철강보다 10~100배정도 뛰어남 • 탄소섬유는 1%만 변형시켜도 끊어지는 반면 탄소나노튜브는 15%까지 변형가능 즉 탄성이 존재함 • 화학적 성질 • 다른 화합물과 잘 반응하지 않으며 매우 안정적임

  6. 탄소나노튜브의 제조방법 • 1.전기방전법(arc-discharge) • 2.레이저증착법(Laser vaporization) • 3.플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) • 4.열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition) • 5.기상합성법(Vapor Phase Growth) • 6.전기분해법 • 7.Flame합성법

  7. CNT의 응용 및 응용가능성 • 21C 꿈의 신소재로서 거의 모든 학문 분야에서 응용범위를 넓혀가고 있는 추세 • 응용범위 • 일만배 더 기억용량이 큰 반도체를 만들 수 있는 소재  • 현재의 전자제품 크기를 1/3정도로 줄일 수 있는 소재 • 소형 이동용 전지의 사용시간을 획기적으로 연장시킬 수 있는 소재 • 저전압으로 전자방출 전류를 현재보다 10~100배 이상의 높은 수준으로 끌어올릴 수 있는 소재  • 자동차, 항공기 등의 구조재 강도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 고기능 복합체 소재  • 기타 Nanotechnology를 위한 소재

  8. CNT의 응용 및 응용가능성

  9. CNT의 응용 및 응용가능성 • Emitter란? • CNT를 이용한 냉음극 전자방출원 • 일정한 세기의 전계가 인가되면 CNT에서 터널링에 의한 전자방출이 일어나는 형태 • 탄소파티클, 촉매금속이 붙는 문제를 조기 해결하여 CNT의 전자방출 특성 및 안전성 저하를 방지하게 될 경우 Emitter의 적용확대가 예상 • CNT를 이용한 Emitter 제품의 특징- 전기적 특성 우수- 고전도성- 고효율 및 저소비전력- 예리한 tip에 의한 고화질 • 응용범위 • FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), 형광램프, 백색광원, Back-light, CRT 등

  10. CNT의 응용 및 응용가능성 • Capacitor란? • 전도성 고체전극과 전해질 사이의 계면에서 극성을 가진 액체상의 이온상태로서 에너지를 저장하며 CNT를 이용할 경우 우수한 성능을 지님 • 경제성 및 고출력, 고에너지 밀도를 가진 EDLC기술이 완료될 경우 Capacitor의 적용확대가 예상됨 • CNT를 이용한 Capacitor 제품의 특징- 빠른 충방전 속도- 무제한의 충방전 사이클- 고전류 방전시스템- 넓은 작동범위 (-25~70℃) • 응용범위 • 셀폰, 메모리 백업장치, Hybrid 전기자동차, 의료기기분야, 자동차보조시스템

  11. CNT의 응용 및 응용가능성 • 나노복합체란? • 기지재(고분자, 금속, 세라믹) 속에 CNT를 첨가함으로써 기계적, 화학적, 물리적 특성을 크게 향상시킨 재료 • 기지재와 CNT의 안정적인 결합기술을 확보할 경우 복합재료의 적용확대가 예상 • CNT를 이용한 복합재료의 특징- 기계적 특성이 매우 우수함- 화학적 안정성이 뛰어남 • 응용범위 • Automobile: Engine blocks, Piston rods, Frames 셀폰, 메모리 백업장치, Hybride 전기자동차, 의료기기분야, 자동차보조시스템 등 • Aircraft: Frames, Floor beams, Fan and compressor, Turbine blades • Aerospace: Engines blocks, Piston rods, Frames • 기 타 : 의학분야, 운동장비, 선박, 건축 등

  12. CNT의 응용 및 응용가능성 • 2차 전지전극 • 리튬 2차전지란? • 종이처럼 얇고 충방전이 가능하고 휠 수도 있어 활용범위가 다양한 차세대 전지 • CNT 소재를 이용한 음극전극제조기술을 확보할 경우 경제성과 우수한 성능의 구현이 가능 • CNT를 이용한 2차전지전극의 특징- 고에너지밀도, 고에너지효율- 우수한 보존성, 고수명- 소형 및 경량화가 가능- 탄성을 지닌 얇은 막의 형태로 가능하며 다양한 기기에응용- 다양한 용도에 맞도록 출력전압을 조절할 수 있음 • 응용범위 • 현재의 2차전지보다 무게 현저히 낮추고 충전효율 크게 높일 수 있음 • 자동차 배터리, 충전용 건전지, 노트북 컴퓨터 등의 소형 이동용 전자제품에 응용효과가 큼

  13. CNT의 응용 및 응용가능성 • 탄소반도체 • 현재의 실리콘 소자를 대체하여 Tera급의 메모리 소자를 만들 수 있을 것으로 예상 • 탄소반도체의 장점 • 첫째 반도체 소자 제작공정에서 하나의 중요한 과정이 줄어들어 유리해짐 • 둘째 기억소자의 집적도가 대략 테라DRAM에 이르게 됨

  14. CNT의 응용 및 응용가능성 • 셋째 • 실리콘보다 휠씬 더 강함 • 전자회로 외에도 초강력섬유나 열, 마찰에 잘 견디는 표면재료로도 쓸 수 있음 • 열전도도가 실리콘보다 휠씬 높아 열을 잘 방출하므로 반도체소자가 작동하면서 뜨거워지는 문제가 쉽게 해결됨 • 넷째 • 탄소는 화학적으로 성질이 이미 많이 연구되어 있으므로 폴리머(합성수지 등 고분자화합물)를 만드는 기술 등 이미 고도로 발전된 노하우를 이용하여 새로운 방면에 응용이 가능 • 실리콘에서는 어려웠던 생물체와의 직접적인 정보교환(일종의 interface)도 용이해질 것으로 기대됨

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