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(S1) 폴리아크릴로니트릴을 제1 용매에 용해시킨 제1 고분자 용액과, 열분해 온도가 300 내지 600℃인 아크릴로니트릴 함유 공중합체를 제2 용매에 용해시킨 제2 고분자 용액과, 폴리아크릴로니트릴을 제3 용매에 용해시킨 제3 고분자 용액을 각각 준비하는 단계;(S2) 제1 노즐에 상기 제1 고분자 용액을 공급하고, 상기 제1 노즐을 감싸는 제2 노즐에 상기 제2 고분자 용액을 공급하고, 상기 제2 노즐을 감싸는 제3 노즐에 상기 제3 고분자 용액을 공급하고 동시에 전기방사하여, 코어부-미디움층-쉘층을 포함하는 복합섬유를 얻는 단계; (S3) 상기 복합섬유를 상기 아크릴로니트릴 함유 공중합체의 열분해 온도보다 낮은 온도에서 열처리하여 상기 복합섬유의 폴리아크릴로니트릴을 안정화하는 단계; 및(S4) 상기 안정화된 폴리아크릴로니트릴이 탄화되면서 상기 아크릴로니트릴 함유 공중합체는 열분해하여 제거되도록 상기 (S3)의 결과물을 소성하는 단계를 포함하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 아크릴로니트릴 함유 공중합체는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 카르복시화 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴 이소프렌-공중합체 및 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 제1 용매, 제2 용매 및 제3 용매는 서로 독립적으로 N-N-디메틸 포름아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸 아세트아미드, N-메틸피롤리돈 및 에틸렌 카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항 또는 제3항에 있어서,상기 제1 용매, 제2 용매 및 제3 용매는 동일한 용매인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 제1 고분자 용액, 상기 제3 고분자 용액, 또는 상기 제1 고분자 용액과 제3 고분자 용액 모두에 열분해 온도가 600℃ 이하인 고분자를 더 용해시킨 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제5항에 있어서,상기 열분해 온도가 600℃ 이하인 고분자는 열분해 온도가 300 내지 600℃인 아크릴로니트릴 함유 공중합체인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항 또는 제5항에 있어서,상기 제2 고분자 용액에 폴리아크릴로니트릴을 더 용해시킨 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제7항에 있어서,상기 제2 고분자 용액의 폴리아크릴로니트릴 함유량은 상기 제1 고분자 용액 및 제3 고분자용액의 폴리아크릴로니트릴 함유량보다 낮은 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제7항에 있어서,상기 제1 고분자 용액, 제2 고분자 용액 및 제3 고분자 용액의 폴리아크릴로니트릴 함유량은 순차적으로 높아지는 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 제2 고분자 용액에 전극 활물질 분말을 더 분산시킨 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제10항에 있어서,상기 전극 활물질 분말은 Si, Sn, Ge, Sb, Ti, In, Cu, Zr, Co, Fe, Ni, Mn, Zn, Ca 및 V로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 합금, 산화물 또는 황화물인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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12
제1항에 있어서,상기 다층 탄소나노섬유의 직경은 50 내지 1000nm인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항 또는 제12항에 있어서,상기 코어부의 직경은 10 내지 450nm이고, 미디움층의 두께는 10 내지 450nm이고, 쉘층의 두께는 10 내지 450nm인 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 제1 고분자 용액 및 제2 고분자 용액은 전단력으로 상기 제1 노즐을 통해 토출하고, 상기 제3 고분자 용액은 정전기적 척력으로 토출하는 것을 특징으로 하는, 다층 탄소나노섬유의 제조방법
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15
(a) 길이방향으로 연장된 탄소 코어부;(b) 상기 탄소 코어부를 감싸도록 형성된 빈 공간의 미디움층; 및(c) 상기 미디움층을 감싸도록 형성된 탄소 쉘층을 구비하는 다층 탄소나노섬유
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제15항에 있어서,상기 미디움층은 상기 탄소 코어부와 탄소 쉘층을 서로 연결하는 탄소 브리지부가 형성된 것을 특징으로 하는 다층 탄소나노섬유
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제15항에 있어서,상기 탄소 코어부와 탄소 쉘층은 기공들을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 탄소나노섬유
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18
(a) 길이방향으로 연장된 탄소 코어부;(b) 상기 탄소 코어부를 감싸도록 형성된 탄소 미디움층; 및(c) 상기 탄소 미디움층을 감싸도록 형성된 탄소 쉘층을 구비하고,상기 탄소 미디움층은 기공들을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 탄소나노섬유
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제18항에 있어서,상기 탄소 코어부와 탄소 쉘층은 기공들을 구비하는 것을 특징으로 하는 다층 탄소나노섬유
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제19항에 있어서,상기 탄소 코어부, 탄소 미디움층 및 탄소 쉘층의 기공율은 순차적으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 다층 탄소나노섬유
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