스프레이 증착기술로 만들어진 탄소나노튜브 초축전기

반데르발스 상호작용(van der Waals interaction)에 의해서 탄소나노튜브의 집합물

로부터 형성된 탄소나노튜브 박막은 높은 전도성, 다공성 구조, 기계적 유연성 그리

고 뛰어난 안정성 때문에 비디오 디스플레이, 장 이미터(field emitter), 트랜지스터, 

필터 멤브레인(filter membrane), 에너지 변환 및 저장 장치를 포함한 다양한 곳에 

유망하게 적용될 수 있을 것이다. 그러나 탄소나노튜브 박막를 산업적 규모로 적용

시키기 위해서는 대면적에서 유연하고 균일한 박막을 만들 수 있는 대량으로 저렴하

게 처리할 수 있는 기술이 필요하다. 

최근 연구에서 대면적에서 탄소나노튜브 박막을 제조할 수 있는 개량된 스프레이 증

착 기술이 개발되었다. 이 프로세스는 액체 전구체(precursor)를 사용해서 대기압

과 대기온도에서 조작할 수 있기 때문에 저렴하며 유연하고 단일 노즐을 통해서 0.1-

5 m2/h 동안 150 nm- 5 μm 두께의 탄소나노튜브 중간-다공성 박막을 만들 수 있

다. 탄소나노튜브 현탄액(suspension)은 주사기 펌프의 피하주사용 바늘로 스프레

이 노즐로 전달되어진다. 이 현탄액은 200 kPa 까지 압축된 공기를 사용해서 수천 

개의 물방울로 분무되었다. 이 미세한 물방울은 가열된 기판 위에 증착되었다. 여기

에서 연속된 탄소나노튜브 박막을 형성하기 위해서 주로 물과 같은 액체 캐리어를 

사용했다. 박막 두께는 노즐과 기판 사이의 현탄액의 유동 비율과 상대 속도를 조정

함으로서 조절되었다. 

스프레이 증착 기술은 초축전기(supercapacitor)의 탄소나노튜브 전극을 제조하는

데 적용되었다. 스프레이 증착된 탄소나노튜브 전극은 우수한 성능과 기계적 내구성

을 가지면서 좋은 축전기 거동을 보였다. 또한 이번 연구진은 단일벽이나 다중벽 탄

소나노튜브로 기능화된 다양한 공유원자가를 사용할 수 있는지를 조사했다. 만들어

진 전극의 성능은 탄소나노튜브 표면화학과 강한 상관관계가 있는 것으로 관찰되었

다. 연구진은 다른 전해질에서 탄소나노튜브 전극의 성능을 조사하고 있고 산업적 

규모에서 탄소나노튜브 박막의 제조와 적용을 할 수 있는 방법을 현재 개발하고 있

다. 

이 연구는 옥스퍼드 대학(University of Oxford) 연구진에 의해서 수행되었다. 

이 연구결과는 Nanotechnology에 “Spray deposition of steam treated and 

functionalized single-walled and multi-walled carbon nanotube films for 

supercapacitors” 이라는 제목으로 게재되었다(Xin Zhao et al 2009 

Nanotechnology 20 065605 (9pp) doi: 10.1088/0957-4484/20/6/065605). 

그림. LED를 빛나게 하는 작은 면적(~1 cm2)에서 스프레이 증착된 탄소나노튜브 

초축전기.

http://nanotechweb.org/

출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-25