칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 높은 열전 특성을 가진 복합 소재 제조 방법
Composite material having a coaxial structure in which a chalcogenide material surrounds multi-walled carbon nanotubes, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a composite material with high thermoelectric properties using the same
특허 요약
본 발명은 칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 높은 열전 특성을 가진 복합 소재 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재 제조 방법은 다중벽 탄소 나노튜브의 표면에 산소 함유 작용기를 형성하는 단계, 황 공급원을 포함하는 수용액에 표면에 산소 함유 작용기가 형성된 탄소 나노 튜브를 분산시켜 혼합용액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합용액에 주석 전구체 물질 및 비스무트 전구체 물질을 첨가한 후 수열 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

다중벽 탄소 나노튜브의 표면에 산소 함유 작용기를 형성하는 단계;황 공급원을 포함하는 수용액에 표면에 산소 함유 작용기가 형성된 탄소 나노 튜브를 분산시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및상기 혼합용액에 주석 전구체 물질 및 비스무트 전구체 물질을 첨가한 후 수열 합성하는 단계;를 포함하고,칼코게나이드 물질은 황화주석(Ⅳ)(SnS2) 및 황화비스무트(Bi2S3)를 포함하는 것인,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 수열 합성하는 단계에서, 수열 합성은 100 내지 150℃ 의 온도로 4시간 이상 8시간 이하로 수행하는 것을 특징으로 하는,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 수열 합성하는 단계에서,상기 혼합용액에 첨가되는 주석과 비스무트의 몰비율은 5:5 ~ 1:9 인 것을 특징으로 하는,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 복합소재 전체 중량에 대한 다중 벽 탄소 나노튜브의 함량은 1 내지 5 wt% 인 것인,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 황 공급원은 티오아세트아마이드를 포함하고,상기 주석 전구체 물질은 염화제2주석 5수화물을 포함하고,상기 비스무트 전구체 물질은 질산비스무트 5수화물을 포함하는 것인,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재의 제조 방법.

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제1항에 있어서,상기 다중벽 탄소 나노튜브의 표면에 산소 함유 작용기를 형성하는 단계는,상기 다중벽 탄소 나노튜브를 산 용액에 첨가한 후 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재의 제조 방법.

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제1항, 제2항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되고,상기 칼코게나이드 물질은 황화주석(Ⅳ)(SnS2) 및 황화비스무트(Bi2S3)를 포함하는 것인,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재.

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제8항에 있어서,상기 복합소재에 포함된 주석과 비스무트의 몰비율은 5:5 ~ 1:9 인 것을 특징으로 하는,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재.

11

제8항에 있어서,상기 복합소재 전체 중량에 대한 다중 벽 탄소 나노튜브의 함량은 1 내지 5 wt% 인 것인,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재.

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제8항에 있어서,상기 복합소재에 포함된 주석과 비스무트의 몰비율은 3:7 이고,상기 복합소재 전체 중량에 대한 다중 벽 탄소 나노튜브의 함량은 2 wt% 인 것인,칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재.

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제1항, 제2항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 칼코게나이드 물질이 다중 벽 탄소 나노튜브를 감싼 동축 구조를 갖는 복합소재를 가압 소결하는 단계를 포함하는,높은 열전 특성을 갖는 복합 소재의 제조 방법.

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제13항에 있어서,상기 가압 소결은 핫 프레스 법으로 수행되는 것을 특징으로 하는,높은 열전 특성을 갖는 복합 소재의 제조 방법.

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제13항에 따라 제조된 복합 소재로서,상기 복합 소재의 역률(PF)은 50 μW/m・K2 이상인 것을 특징으로 하는,높은 열전 특성을 갖는 복합 소재.