기체상 중공 나노입자를 제조하는 장치로서,작동 유체에 의해 쉘 물질 전구체를 발생시키는 쉘 물질 전구체 발생부, 작동 유체에 의한 주형 물질을 발생시키는 주형 물질 발생부, 상기 쉘 물질 전구체 발생부와 상기 주형 물질 발생부로부터 유입된 쉘 물질 전구체와 주형 물질로 중공 나노입자를 형성하는 중공 입자 반응부, 상기 중공 입자 반응부로부터 생성된 중공 나노입자를 포집하는 입자 포집기를 포함하고,상기 주형 물질은 비금속인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제1항에 있어서,상기 중공 입자 반응부에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제2항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생부는 작동 유체의 유량을 조절하는 제1 유량 조절기 및 상기 제1 유량 조절기에서 공급된 작동 유체에서 쉘 물질 전구체를 생성하는 쉘 물질 전구체 발생기를 포함하고, 상기 주형 물질 발생부는 작동 유체의 유량을 조절하는 제2 유량 조절기 및 상기 제2 유량 조절기에서 공급된 작동 유체에서 주형 물질을 생성하는 주형 물질 발생기를 포함하고, 상기 중공 입자 반응부는 캐리어 가스의 유량을 조절하는 제3 유량 조절기, 상기 제3 유량 조절기에서 공급된 상기 캐리어 가스와 쉘 물질 전구체 및 주형 물질을 반응시켜 중공 나노입자를 형성하는 중공 입자 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제3항에 있어서,상기 제1 유량 조절기와 상기 쉘 물질 전구체 발생기를 연결하는 제1 공급관,상기 쉘 물질 전구체 발생기와 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 제2 공급관,상기 제2 유량 조절기, 주형 물질 발생기와 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 제3 공급관, 상기 제3 유량 조절기와 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 제4 공급관 및상기 중공 입자 반응기에서 생성된 중공 나노 입자를 배출하는 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기는 기포발생기(Bubbler) 또는 증발기(Evaporator)인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체는 TEOS(Tetraethylorthosilicate), TMOS(Tetramethyl orthosilicate), TMS (tetramethyl-silane), 티타늄 테트라이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide), 알루미늄 알콕사이드(aluminum alcoxide), 지르코늄 테트라이소프로폭사이드(zirconium tetraisopropoxide)중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생부에서의 작동 유체가 상온에서 기체로 존재하는 화학물질인 경우 상압보다 높은 압력으로 주입이 가능한 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 주형 물질 발생기는 콜로이드 용액을 이용하여 주형 물질을 발생시킬 경우, 분무기(Atomizer), 네뷸라이저(nebulizer) 또는 정전 분무기(Electrospray) 중의 어느 하나를 구비하고, 수분의 제거를 위해 드라이어를 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 주형 물질 발생기는 건식으로 분말을 이용하여 주형 물질을 발생시키는 이젝터를 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기에서의 쉘 물질 전구체 증기발생은 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 주형 물질 발생기는 기체상에서 직접 주형 입자를 제조 및 발생 시, 전기로, 플라즈마를 에너지로 이용한 입자 발생기, 고온 와이어를 이용한 입자 발생기, 스파크 방전기를 이용한 입자 발생기, 확산화염을 이용한 입자 발생기, 전자빔을 이용한 입자 발생기, 고온 와이어를 이용한 입자 발생기 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 제3 공급관에는 상기 주형 물질 발생기에서 생성된 주형 물질의 형상 제어를 위해 전기로(Furnace) 또는 열선(Heating Tape)이 마련된 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 제3 공급관에는 상기 주형 물질 발생기에서 생성된 주형 물질의 크기, 단분산 또는 복잡분산 입자 정도를 조절하기 위해 미분 영동도 분석기(Differential mobility Analyzer)가 마련된 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 중공 입자 반응기에서의 에너지 전달은 상기 전자빔 조사장치에서 공급된 전자빔인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제13항에 있어서,상기 중공 입자 반응기는 상기 전자빔 조사장치에서 조사되는 전자빔을 통과시키고, 외부 대기의 투입을 방지하는 전자빔 윈도우 및 상기 전자빔 윈도우의 둘레 부분을 밀봉하는 오링을 구비한 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제14항에 있어서,상기 중공 입자 반응기로 투입되는 전자빔의 투과율은 상기 전자빔 윈도우의 두께 또는 전자빔 윈도우의 재질에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제15항에 있어서, 상기 전자빔 윈도우는 두께별 캡톤 필름과 두께별 알루미늄 호일을 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제15항에 있어서, 상기 전자빔 윈도우는 다각형상 또는 원형인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제15항에 있어서,상기 중공 입자 반응기 내 유동의 주 방향이 상기 전자빔 조사장치에서 조사된 전자빔과 수직인 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제15항에 있어서,상기 중공 입자 반응기 내 유동의 주 방향이 상기 전자빔 조사장치에서 조사된 전자빔과 수평인 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제15항에 있어서,상기 중공 입자 반응기의 내부는 직육면체 형상, 깔때기 형상 또는 원통형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제4항에 있어서,상기 중공 입자 반응기는 중공 입자 반응기 내의 온도 조절을 위해 온도 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제21항에 있어서,상기 온도 조절 수단은 열전 소자, 열교환기, 히터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 중공 입자 반응기에 연결된 배출관에는 중공 나노입자의 구형화를 위해 열선(Heating Tape) 또는 전기로(Furnace)가 마련된 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기와 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 제2 공급관에는 전구체 증기의 응축을 방지하기 위해 열선(Heating Tape) 또는 전기로(Furnace)가 마련된 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제24항에 있어서,상기 열선 또는 전기로에 의한 가열 온도를 제어하고 모니터링하는 가열 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제25항에 있어서,상기 열선 또는 전기로의 온도는 상기 쉘 물질 전구체 발생기의 온도보다 20~25℃ 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 제2 공급관은 상기 제4 공급관과 연결된 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제4항에 있어서,상기 배출관에서 배출되는 나노입자의 크기 분포를 측정하는 입자 크기/분포 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제4항에 있어서,상기 입자 포집기는 입자 포집백, 전기장 또는 온도 구배에 의한 트랩, 사이클론, 필터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제4항에 있어서,상기 입자 포집기는 대용량으로 입자를 포집하기 위한 백필터(Bag Filter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제29항 또는 제30항에 있어서,상기 입자 포집기에는 입자의 현미경 관찰을 위해 투과전자현미경 그리드(Transmission Electron Microscope, TEM grid) 또는 입자 샘플러가 마련되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기에서의 쉘 물질 전구체 증기발생 작동 유체 또는 상기 주형물질 발생기에서의 주형 나노입자 발생 작동 유체는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제32항에 있어서,상기 불활성 기체는 질소, 헬륨, 아르곤 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,화학반응물 및 촉매제 역할 또는 체류시간 조절을 수행하는 물질의 공급을 조절하는 제4 유량 조절기 및 상기 제4 유량 조절기와 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 제5 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제35항에 있어서,상기 제1 내지 제4 유량 조절기는 각각 질량 유량계(Mass flow controller) 또는 로터메터(Rotermeter)인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제4항에 있어서,상기 캐리어 가스는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제37항에 있어서,상기 불활성 기체는 상온 상압의 질소 또는 헬륨인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

기체상 중공 나노입자를 제조하는 장치로서,작동 유체에 의해 주형 나노입자와 쉘 물질 전구체 증기를 함께 기체상으로 발생시키는 발생수단,상기 발생수단에서 유입된 기체상에서 쉘 물질 전구체를 분해하여 중공 나노입자를 형성하는 중공 입자 반응기 및상기 중공 입자 반응기로부터 생성된 중공 나노입자를 포집하는 입자 포집기를 포함하며,상기 주형 물질은 비금속인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제39항에 있어서, 상기 발생수단에서의 주형 나노입자는 나노 분말(nano-powder) 형태 또는 전구체 용액과 화학적 반응을 일으키지 않고 혼합될 수 있는 콜로이드상의 나노입자 용액인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제40항에 있어서,상기 발생수단으로 공급되는 작동 유체의 유량을 조절하는 유량 조절기,상기 유량 조절기와 상기 발생수단을 연결하는 제1 공급관,상기 발생수단과 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 제2 공급관, 상기 중공 입자 반응기로 공급되는 캐리어 가스의 유량을 조절하는 가스 조절기,상기 가스 조절기와 상기 중공 입자 반응기를 연결하는 가스 공급관 및상기 중공 입자 반응기에서 생성된 중공 나노 입자를 배출하는 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제41항에 있어서,상기 중공 입자 반응기에서의 상기 주형 나노입자와 쉘 물질 전구체 용액의 분해는 초음파 분산법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제41항에 있어서,상기 중공 입자 반응기에서의 에너지 전달은 전자빔 조사장치에서 공급된 전자빔인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제41항에 있어서,상기 발생수단과 중공 입자 반응기를 연결하는 제2 공급관에는 전구체 증기의 응축을 방지하기 위해 열선(Heating Tape) 또는 전기로(Furnace)가 마련된 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제44항에 있어서,상기 열선 또는 전기로에 의한 가열 온도를 제어하고 모니터링하는 가열 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제41항에 있어서,상기 입자 포집기는 입자 포집백, 전기장 또는 온도 구배에 의한 트랩, 사이클론, 필터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조장치.

(a) 작동 유체에 의한 쉘 물질 전구체 발생기에서 전구체 증기를 발생시키는 단계,(b) 작동 유체에 의한 주형 물질 발생기에서 주형 나노입자를 발생시키는 단계, (c) 중공 입자 반응기에서 분해된 쉘 물질 전구체로 주형 나노입자를 둘러싼 후 주형 나노입자를 제거시켜 중공 나노입자를 형성하는 단계를 포함하고,상기 (c) 단계는 전자빔 조사장치에서 공급되는 전자빔에 의해 실행되며, 상기 주형 물질은 비금속인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제47항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 증기의 발생, 주형 나노입자의 발생, 쉘 물질 전구체의 분해 및 중공 나노입자의 형성은 작동 유체에 의해 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제47항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 증기의 발생은 쉘 물질로 쓰이는 화학증기의 누설을 방지하기 위해 저압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제47항에 있어서,상기 주형 물질 발생기에서의 주형 나노입자 발생은 증발응축법 또는 분무 방식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제47항에 있어서,상기 주형 물질 발생기에서의 주형 나노입자 발생은 건식으로 분말을 이용하여 주형 물질을 발생시키는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조장치.

제48항에 있어서,상기 (c) 단계에서 상기 중공 입자 반응기에 캐리어 가스가 공급되고,상기 캐리어 가스는 상기 쉘 물질 전구체 증기의 농도 및 체류시간 조절을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제52항에 있어서,상기 중공 나노입자의 쉘 두께 및 다공성 정도의 조절은 쉘 물질 전구체 발생기로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절하여 쉘 물질 전구체 증기의 발생량 조절, 유량 조절기를 통해 공급된 캐리어 가스 유량을 조절하여 쉘 물질 전구체 증기의 농도 및 체류시간 조절, 전자빔의 조사 강도 조절, 전자빔 윈도우의 투과율 조절, 전자빔 출구와 전자빔 윈도우 사이의 거리 조절을 통해 주형 나노입자를 둘러싸는 쉘 물질 전구체 증기의 분해량을 조절시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자의 제조방법.

제53항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체의 물질은 TEOS(Tetraethylorthosilicate), TMOS(Tetramethyl orthosilicate), TMS(tetramethyl-silane), 티타늄 테트라이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide), 알루미늄 알콕사이드(aluminum alcoxide), 지르코늄 테트라이소프로폭사이드(zirconium tetraisopropoxide) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 작동 유체 또는 캐리어 가스의 공급은 질량 유량계(Mass flow controller) 또는 로터메터(Rotameter)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 (a) 단계는 쉘 물질 전구체 증기의 응축을 방지하기 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제56항에 있어서,상기 가열하는 단계는 상기 전구체 증기의 발생의 온도보다 20~25℃ 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제56항에 있어서,상기 (a) 단계는 상기 가열하는 단계에서의 온도를 모니터링하고, 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,(d) 상기 (c) 단계에서 생성된 중공 나노입자를 포집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제59항에 있어서,상기 (d) 단계는 중공 나노입자의 구형화를 위해 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제59항에 있어서,상기 (d) 단계는 여과, 전기장 또는 온도 구배에 의한 트랩, 사이클론 또는 필터에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제59항에 있어서,(e) 상기 (c) 단계에서 생성된 나노입자의 크기 분포를 측정하는 입자 크기/분포 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제62항에 있어서,상기 (e) 단계는 투과전자현미경 그리드(Transmission Electron Microscope, TEM grid) 또는 입자 샘플러에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 캐리어 가스는 질소, 헬륨 또는 아르곤 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 전자빔 윈도우의 투과율의 조절은 상기 전자빔 윈도우의 두께 또는 윈도우의 재질에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 작동 유체는 상기 캐리어 가스와 혼합되어 상기 중공 입자 반응기에 공급되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 중공 입자 반응기 내 유동의 주 방향이 조사된 전자빔과 수직인 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 중공 입자 반응기 내 유동의 주 방향이 조사된 전자빔과 수평인 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기에서의 쉘 물질 전구체 증기발생 작동 유체는 질소, 헬륨, 아르곤 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 주형 물질 발생기에서의 주형 나노입자 발생 작동 유체는 질소 또는 헬륨인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기에서의 쉘 물질 전구체 증기발생은 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 중공 입자 반응기에서의 쉘 물질 전구체의 분해 및 중공 나노입자의 형성은 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제53항에 있어서,상기 중공 입자 반응기에서의 쉘 물질 전구체의 분해 및 중공 나노입자를 형성하기 위해 온도 조절 수단으로 상기 중공 입자 반응기 내의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

(a) 작동 유체에 의해 주형 나노입자와 쉘 물질 전구체 증기를 함께 기체상으로 발생시키는 단계,(b) 상기 (a) 단계에서 유입된 기체상에서 중공 입자 반응기로 중공 나노입자를 형성하는 단계,(c) 입자 포집기로 상기 중공 입자 반응기로부터 생성된 중공 나노입자를 포집하는 단계를 포함하며,상기 주형 물질은 비금속인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제74항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 증기의 발생, 주형 나노입자의 발생, 쉘 물질 전구체의 분해 및 중공 나노입자의 형성은 작동 유체에 의해 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제74항에 있어서,상기 (a) 단계에서의 주형 나노입자는 나노 분말(nano-powder) 형태 또는 전구체 용액과 화학반응을 일으키지 않고 혼합될 수 있는 콜로이드상의 나노입자 용액인 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제76항에 있어서,상기 (b) 단계에서 상기 중공 입자 반응기에 캐리어 가스가 공급되고,상기 캐리어 가스는 상기 쉘 물질 전구체 증기의 농도 및 체류시간 조절을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제77항에 있어서,상기 중공 나노입자의 쉘 두께 및 다공성 정도의 조절은 쉘 물질 전구체 발생기로 유입되는 작동 유체의 유량을 조절하여 쉘 물질 전구체 증기의 발생량 조절, 유량 조절기를 통해 공급된 캐리어 가스 유량을 조절하여 쉘 물질 전구체 증기의 농도 및 체류시간 조절, 전자빔 출구와 전자빔 윈도우 사이의 거리 조절을 통해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제78에 있어서,상기 (a) 단계는 쉘 물질 전구체 증기의 응축을 방지하기 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제79항에 있어서,상기 (a) 단계는 상기 가열하는 단계에서의 온도를 모니터링하고, 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제78항에 있어서,상기 (c) 단계는 여과, 전기장 또는 온도 구배에 의한 트랩, 사이클론 또는 필터에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제78항에 있어서,상기 주형 나노입자와 쉘 물질 전구체 용액의 분해는 초음파 분산법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.

제78항에 있어서,상기 전자빔 윈도우의 투과율의 조절은 상기 전자빔 윈도우의 두께 또는 윈도우의 재질에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 중공 나노입자 제조방법.