실험레포트 전기방사(이론)

실험레포트 전기방사(이론)

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본문 Ⅰ. 서론 섬유는 인류의 시작과 궤를 같이 하는 오랜 역사를 갖고 있다. 요즈음에는 탄소섬유가 많이 개발되고 사용화 되는 중이다. 탄소섬유는 철강보다 강도가 10배나 강하면서도 무게는 훨씬 가볍고 전기를 전달하는 도체라는 특징으로 금속을 대신할 수 있는 새로운 재료로 각광을 받기 시작했다. 탄소섬유는 일반적으로 탄소원소의 질량 함유율이 90%이상으로 이루어진 섬유상 탄소재료로서 정의된다. 이와 같은 탄소섬유는 탄소 원소로 이루어진 탄소 육각 방면의 분자구조의 조합에 의한 조직특성 및 서유로서의 특정을 갖으며, 내열성, 화학적 안정성, 전기/열전도성 고상도, 고탄성, 습동성, 마찰/마모특성, 윤활성, 저열팽창성, X선 투과성, 전자파차폐성, 생태친화성, 유연성 등의 우수한 특성을 나타낸다. 이러한 기본 특성에 더하여 후처리에 의하여 흡착특성, 전계방출특성 등의 특이한 특성을 부여할 수 있다. 탄소섬유는 원료 전구체에 따라서 다양한 제조법이 알려져 있지만, 레이온 피치(등방성 핏치, 이방성 핏치) 아크릴계 고분자(PAN)등의 유기계 고분자를 섬유상으로 만들고, 섬유로서의 내열성을 위하여 산화안정화 처리를 한 후, 불활성 기체 중의 열처리를 통하여 제조하는 고상탄화법과 탄소재의 방전 또는 탄소원 기체를 촉매 열분해 하여 흑연 휘스커, VGCF(Vapor Grown carbon Fiber), 탄소나노섬유(Carbon Nano Fiber, CNF) 및 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)등을 제조하는 기상탄화법의 두 종류로 분류할 수 있다. 1 세계최초로 탄소섬유를 개발한 사람은 토마스 에디슨(Thomas Edison)이라고 알려져 있다. 에디슨은 19세기 말 전구의 필라멘트를 만들기 위해서 면화와 대나무를 태웠었고 이 과정에서 탄소섬유가 만들어졌다는 것이다. 1950년도 중반기경 로켓의 고온단열재(ablation재)로서 레이온 전구체를 이용하여 미국에서 개발된 것이 시초이다. Union Carbide사는 세계최초로 레이온계 탄소섬유를 시판하였다. 레이온계 탄소섬유는 고성능화하기 위하여 고온연신처리가 필수인데, 수율도 높지 않고 성능도 한정적이기 때문에 현재는 고성능용으로서는 사용되지 않고 있다. 1960년대에는 여타 전구체로부터의 탄소섬유의 개발이 진행되어 오사카 공업시험소에서 아크릴섬유(PAN 섬유)를 산화한 후 불활성 탄화시켜 탄소섬유의 제조에 성공하였다. 또한 영국의 죤슨은 PAN섬유를 연신산화(안정화)하여 흑연특성을 향상시켜 높은 강도와 탄성의 발현에 성공하였다. 탄소섬유는 1980년대에는 주로 골프클럽을 만드는데 주로 사용되었고, 골퍼들 사이에 수요가 꽤나 높았다. 현재는 시중의 골프클럽 98%정도가 탄소섬유 재질로 되어 있을 정도다. 1980년대, 테니스 라켓이 본격적으로 탄소섬유로 생산되기 시작하였다. 현재 탄소섬유가 테니스 라켓 프레임의 80% 내지 90%정도를 차지하고 있다. 이외에도 낚싯대, 야구 방망이, 검도용 검 등에 이용되기도 한다. 1990년 이후는, 보잉 777과 에어버스 A380의 여객기의 1차구조개와 토목보수/보강용도에 채용이 확대되었다. 탄소섬유의 서계 생산량은 총 20,000톤/년 이상을 달성하는 등 점점 응용의 범위가 확대되고 있다. 2 2010년에 136만 달러로 성장할 수 있을 것으로 예상된다. 이결과서 탄소섬유의 수요는 2006 ~ 2010년 사이에 26%의 증가할 것으로 예상된다. 이러한 수요에 대처하기 위해서 서계 탄소섬유 제조업자들은 앞으로 3년 동안에 8억 달러 이상을 투자하여 탄소섬유 생산량을 78%로 향상시킬 계획이다. 미래 생산량의 확대는 실제로 필요할 때 가격 인하와 함께 현재 금속과 유리섬유 보강 복합재료가 우세하게 사용되고 있는 응용분야에 보다 우수한 성능을 가진 제품을 사용할 수 있는 기회를 제공할 수 있게 된다. 이는 그 이후에 보다 많이 사용될 수 있게 하는, 산업계에서의 이차적인 성장을 유도할 것이다. 3 목적 ; 본 실습과제에서는 현재 신소재로 각과 받고 있는 탄소섬유는 PAN계 탄소 전구체를 가지고 전기방사법을 이용하여 제조하고 활성화 시켜 그의 특성을 평가하는 방법을 학습하는 것이 목표이다. 전기방사 시 첨가되는 나노입자의 물질의 종류와 양에 따른 방사 상태와 얻어진 섬유의 형태를 관찰하고, PAN의 산화과정과 탄화과정의 전과 후 질량변화를 측정하고 메커니즘에 대하여 학습하고, PAN의 변화(질량, 색깔 등)를 관찰하고 기록한다. 본 실습과제에서 학습자는 전기방사를 위한 공정 실험용 반응기를 사용하고 그 법을 익힐 것이다. 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 섬유, 탄소섬유, 특성, 전기, 방사, 전구체