꿈의 신소재 - 탄소나노튜브(Carbon Nanotube:CNT)와 버키볼(Bucky ball)에 대해

목차

1. 탄소나노튜브
　① 탄소나노튜브란?
　② 탄소나노튜브의 특징
　③ 제조방법
　④ 공업적 응용분야
　⑤ 향후 가능성

2. 버키볼(Bucky ball)
　① 버키볼(Bucky ball)이란?
　② 버키볼의 특징
　③ 제조방법
　④ 공업적 응용분야
　⑤ 향후 가능성

3. 참고문헌

4. 고찰

본문내용

배 정도 향상시킬 수 있다.(연구 결과) 이들 구조는 원통 내부, 표면에 모두 비편재화된 π전자계를 가지고 있기 때문이다. 나노튜브 제작 시 어느 각도로 말 것인가, 튜브의 직경이 얼마나 되게 말 것인가가 문제가 된다. 이에 따라 탄소 나노튜브는 금속과 같은 전기적 도체가 되기도 하고 또 전기가 잘 안 통하는 반도체가 되기도 한다. 이론적으로는 집적도가 테라(1012 즉 1조)DRAM인 집적회로를 제작할 수 있다고 한다. 그리고 이 튜브는 탄성과 강도가 매우 좋다. 강한 탄소 공유결합으로 화학적으로 안정하므로 외부 충격이나 마찰에 강하다. 강철보다 1백 배 강하지만 무게는 6분의 1밖에 안 되는 구조물을 만들어내는 등 재료과학의 혁명을 약속하고 있다.
⑶ 수소 저장 수단으로 가능성이 높다.
이 경우는 분자자신의 수소화에 의한 수소저장이 검토되고 있다. 플러렌은 탄소원자가 축구공으로 보이는 기하학적 모양을 하고 있으며 정점에 위치한 직경 1nm의 가마모양의 탄소분자가 있으며, 오토클래이브 (6.9MPa, 400도)와 촉매를 이용하여, 최대 C60H36의 조성까지 탄소화하는 것이 가능하다(4.8wt.%상당). 단, 이 반응에서는 수소화 탈수소화 시간이 걸리므로 수소를 신속하게 빼고 넣는 것은 할 수 없다.
③ 버키볼(Bucky ball)의 제조법
4.플러렌의 제조
⑴제조 방법
=>1990년, 비활성 기체 분위기 하에서 두 개의 탄소막대 사이에 전기방전을 걸어줌으로써 합성하였다.
⑵플러렌류
=>플러렌이란 C60만을 지칭하는 말이 아니다. C60를 합성할 때 풀러렌류라 불리우는 닫힌 바구 모양의 탄소화합물 유사체들이 동시에 생성된다.
모든 플러렌류는 짝수개의 원자를 갖고, 탄소의 수도 좀더 거대해진다.몇가지의예)
주석과 산소를 이용한 버키볼(Buckyball) 구조 제조
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2006-11-27
국가:프랑스/분야:재료-나노재료
주석(tin)과 산소를 이용한 작은 원자 새장(atomic cages)은 플러렌이 많이 함유된 나노구조(fullerene-rich nanostructures)의 조립을 위한 골격으로 사용 가능하다.
플러렌(buckminsterfullerene (C60)) 빌딩 블록으로부터 아주 잘 정해진 나노 구조의 어셈블리는 그렇게 쉽지 않다. 이 공정은 복잡한 정제 공정(purification procedures)과 화학적 변형(chemical transformations)을 요구한다.
현재 프랑스의 연구원들이 주석과 산소 원자를 이용하여 스탄노새네스(stannoxanes)라는 작은 새장 형태를 만들어 아주 간단하고 빠르게 플러렌이 풍부한 구조를 제조할 수 있게 되었다.
이러한 작은 새장 형태의 구조는 카르복실 산(carboxylic acids)과 결합하는 것으로 알려져 있다. 이는 6쌍의 분자 형태가 구의 중심을 기준으로 정교하게 구성되어 있다.
프랑스의 화학 연구소(the Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS in Toulouse)의 진-프랜코이스 니에렌가텐(Jean-Francois Nierengarten)과 공동 연구원들은 카르복실 산에 의하여 분리된 하나 또는 두 개의 버키볼로 구성하였다.
이러한 물질은 주석과 산소 원자가 함유된 유기 물질(organic precursor)을 가열할 때에 아주 높은 효율을 가진 순수한 다중 플러렌 나노 구조를 얻을 수 있었다.
이러한 구조는 플러렌의 전기 화학적 성질에는 아무런 영향을 주지 않고 그대로의 특성을 지니고 있었다. 각각의 버키볼은 독립적으로 거동하기 때문에 향후 태양열 전지(solar cells)를 위한 새로운 물질로 사용될 것으로 기대된다고 그들은 설명하였다.
④ 버키볼(Bucky ball)의 공업적 응용분야
기름에 녹는 성질을 이용하여 Fullerene을 수지에 첨가해서 내구성이나 내열성을 높이거나 혹은, 정전기의 제거, 잡음 필터로의 응용이 시도되고 있다.
이것을 이용해서 단단하고 날카로운 절삭 도구나 아주 단단한 플라스틱을 만드는 연구도 진행 중이다.
또, 아래의 그림과 같이 Buckyball에 구멍을 내어 그곳에 금속 원자 등을 집어 넣으면 다양한 응용 가능성으로 인해 나노기술에서 Buckyball과 탄소 튜브는 상징적인 물질이다.
⑤ 버키볼(Bucky ball)의 향후 가능성
고찰:
이번에 탄소나노튜브에 대한 레포트를 쓰면서 그에대한 이론을 공부하게 되었는데 탄소나노튜브는 연구역사가 비교적 짧지만 가볍고 유연하며 강하고 열이나 화학적인 면에서도 미래지향적인 신소재가 아닐수없는것같다.
이러한 신소재가 발전함에 따라 이와 관련된 다른 과학적 분야도 발전될것으로 보인다.나사에서는 탄소나노튜브를 이용해 우주엘레베이터를 만들겠다는 발표를 했다고 한다. 탄소나노튜브를 이용하면 무너져버리거나 외부충격에 부러지는 문제점을 해결할수있다는데 아직 이런 건설을 할 시간은 먼 것 같지만 탄소나노튜브같은 신소재의 쓰임들이 계속 우리가까이 다가 올 것이다.
참고자료:
-한종훈, KETI, ‘CNT 생산 및 응용분야의 사업화 동향’
-일진나노텍, ‘탄소나노소재 기술개발동향 및 기술혁신발전방향’
-주병권, 이윤희 KIST 디스플레이 및 나노 소자 연구실, ‘탄소 나노 튜브’
-한인택, Samsung Advanced Institute of Technology, ‘Carbon nanotube for display applications’
-탑 나노시스, http://www.topnanosys.com/
-유효정, 디스플레이 아시아, ‘나노로 그려보는 디스플레이 新대륙’
경기테크노파크,http://www.gtp.or.kr/antp/new_tech/view.jsp?cPage=7&gubun=004&menu=71&no=114285
http://choizza.byus.net/chemistry/generalchemi/3lecuture/molecular/c60.htm
참조
레이먼드 창의 일반화학
두산 백과사전
나노 기술의 모든 것 , 이인식 저
나노 기술의 세계 , 테드 사전트 저
[출처] 풀러린 [fullerene ] | 네이버 백과사전

키워드

신소재,   탄소나노튜브,   버키볼,   CNT,   탄소