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탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 기술
- 기술번호 : KST2014066746
- 담당센터 : 대전기술혁신센터
- 전화번호 : 042-610-2279
| 요약 | 탄소나노튜브는 저밀도, 고강도의 나노소재로서 강화재료 사용될 경우 매우 효과적이지만 응집성이 강하다는 문제점을 가지고 있다. 응집성이 강한 탄소나노튜브는 기계적으로는 쉽게 분산되지 않으며, 기지 재료와 혼합하여 소결할 때에도 진공로 소결, 핫 프레싱 소결 등으로는 치밀화가 어렵다. 이에 대에 본 발명에서는 응집성이 강한 탄소나노튜브를 졸-겔 공정을 이용하여 세라믹 기지 내에 분산시키고, 스파크 플라즈마 소결법으로 소결하여 치밀한 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료를 제조하였다. 본 발명에서 제시된 공정으로 제조된 탄소나노튜브 강화 세라믹 기지 나노복합재료는 탄소나노튜브의 낮은 부피분율로도 강도와 파괴인성의 향상 효과를 얻을 수 있다. 탄소나노튜브, 졸, 겔, 금속알콕사이드, 콜로이드, 스파크 플라즈마 소결 |
|---|---|
| Int. CL | B82Y 40/00 (2011.01) B82Y 30/00 (2011.01) C04B 35/63 (2011.01) |
| CPC | C04B 35/78(2013.01) C04B 35/78(2013.01) C04B 35/78(2013.01) C04B 35/78(2013.01) |
| 출원번호/일자 | 1020040030707 (2004.04.30) |
| 출원인 | 한국과학기술원 |
| 등록번호/일자 | 10-0590213-0000 (2006.06.08) |
| 공개번호/일자 | 10-2005-0104993 (2005.11.03) 문서열기 |
| 공고번호/일자 | (20060619) 문서열기 |
| 국제출원번호/일자 | |
| 국제공개번호/일자 | |
| 우선권정보 | |
| 법적상태 | 소멸 |
| 심사진행상태 | 수리 |
| 심판사항 | |
| 구분 | |
| 원출원번호/일자 | |
| 관련 출원번호 | |
| 심사청구여부/일자 | Y (2004.04.30) |
| 심사청구항수 | 10 |
출원인
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 한국과학기술원 | 대한민국 | 대전광역시 유성구 |
발명자
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 홍순형 | 대한민국 | 대전광역시유성구 |
| 2 | 모찬빈 | 대한민국 | 대전광역시유성구 |
| 3 | 차승일 | 대한민국 | 대전광역시유성구 |
| 4 | 김경태 | 대한민국 | 대전광역시유성구 |
| 5 | 이경호 | 대한민국 | 대전광역시유성구 |
대리인
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 허진석 | 대한민국 | 서울특별시 강남구 강남대로***, **,**층(역삼동, 동희빌딩)(특허법인아주김장리) |
최종권리자
| 번호 | 이름 | 국적 | 주소 |
|---|---|---|---|
| 1 | 한국과학기술원 | 대한민국 | 대전 유성구 |
| 번호 | 서류명 | 접수/발송일자 | 처리상태 | 접수/발송번호 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 특허출원서 Patent Application |
2004.04.30 | 수리 (Accepted) | 1-1-2004-0184922-71 |
| 2 | 선행기술조사의뢰서 Request for Prior Art Search |
2005.11.09 | 수리 (Accepted) | 9-1-9999-9999999-89 |
| 3 | 선행기술조사보고서 Report of Prior Art Search |
2005.12.15 | 수리 (Accepted) | 9-1-2005-0082728-48 |
| 4 | 의견제출통지서 Notification of reason for refusal |
2006.02.01 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2006-0065123-10 |
| 5 | 의견서 Written Opinion |
2006.03.30 | 수리 (Accepted) | 1-1-2006-0224807-25 |
| 6 | 등록결정서 Decision to grant |
2006.06.02 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2006-0323506-89 |
| 7 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2013.02.01 | 수리 (Accepted) | 4-1-2013-5019983-17 |
| 8 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157993-01 |
| 9 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5158129-58 |
| 10 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157968-69 |
| 11 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2019.04.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2019-5081392-49 |
| 12 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2020.05.15 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5108396-12 |
| 13 | 출원인정보변경(경정)신고서 Notification of change of applicant's information |
2020.06.12 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5131486-63 |
| 번호 | 청구항 |
|---|---|
| 1 |
1 세라믹 콜로이드 분산 졸에 탄소나노튜브 분산용액을 서로 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 가열하여 겔 복합재료를 형성하는 단계; 상기 겔 복합재료를 건조하여 복합재료분말을 얻는 단계; 상기 복합재료분말을 하소하는 단계; 및 상기 복합재료분말을 벌크화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 2 |
2 제1항에 있어서, 상기 세라믹 콜로이드 분산 졸은 금속알콕사이드가 가수분해되도록 상기 금속알콕사이드와 물을 혼합하여 교반시킴으로서 얻어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 3 |
3 제2항에 있어서, 상기 금속알콕사이드는 알루미늄 알콕사이드 또는 알루미늄 2차-부톡사이드인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 4 |
4 제3항에 있어서, 상기 알루미늄 알콕사이드가 아세트산 알루미늄을 알코올과 반응시킴으로서 얻어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 5 |
5 제1항에 있어서, 상기 세라믹 콜로이드 분산 졸은 수산화 알루미늄을 산과 반응시킴으로서 얻어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 6 |
6 제1항에 있어서, 상기 세라믹 콜로이드 분산 졸을 이루는 세라믹의 구성 금속의 원자가가 적어도 3가인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 7 |
7 제6항에 있어서, 상기 세라믹 콜로이드 분산 졸을 이루는 세라믹의 구성 금속이 Si, Ti, Zr, Pr, Hf, 또는 Al인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 8 |
8 제2항에 있어서, 상기 물에 아세트산 또는 포름산이 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 9 |
9 제1항에 있어서, 상기 겔 복합재료 형성을 위한 혼합물의 가열은 30분 이내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 10 |
10 제1항에 있어서, 상기 복합재료분말의 벌크화는 스파크 플라즈마 소결법에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 11 |
10 제1항에 있어서, 상기 복합재료분말의 벌크화는 스파크 플라즈마 소결법에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 제조방법 |
| 지정국 정보가 없습니다 |
|---|
| 패밀리정보가 없습니다 |
|---|
| 국가 R&D 정보가 없습니다. |
|---|
- 본 등록정보는 참고용으로 법적증빙자료로 사용할 수 없습니다.
- 데이터 이관에 따른 소요기간(1일)으로 인하여 등록원부와 일부 차이가 발생할 수 있으며, 일부 정보(부기, 상세 주소 등)를 제공하지 않고 있습니다.
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| 특허 등록번호 | 10-0590213-0000 |
|---|
권리란
| 표시번호 | 사항 |
|---|---|
| 1 |
출원 연월일 : 20040430 출원 번호 : 1020040030707 공고 연월일 : 20060619 공고 번호 : 특허결정(심결)연월일 : 20060602 청구범위의 항수 : 10 유별 : C04B 35/63 발명의 명칭 : 졸-겔 공정을 이용한 탄소나노튜브 강화 세라믹나노복합재료 제조방법 존속기간(예정)만료일 : 20160609 |
특허권자란
| 순위번호 | 사항 |
|---|---|
| 1 |
(권리자) 한국과학기술원 대전 유성구... |
등록료란
| 제 1 - 3 년분 | 금 액 | 310,500 원 | 2006년 06월 09일 | 납입 |
| 제 4 년분 | 금 액 | 260,000 원 | 2009년 05월 29일 | 납입 |
| 제 5 년분 | 금 액 | 260,000 원 | 2010년 06월 01일 | 납입 |
| 제 6 년분 | 금 액 | 260,000 원 | 2011년 03월 08일 | 납입 |
| 제 7 년분 | 금 액 | 480,000 원 | 2012년 05월 31일 | 납입 |
| 제 8 년분 | 금 액 | 480,000 원 | 2013년 05월 30일 | 납입 |
| 제 9 년분 | 금 액 | 480,000 원 | 2014년 05월 21일 | 납입 |
| 제 10 년분 | 금 액 | 813,700 원 | 2015년 06월 18일 | 납입 |
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| 번호 | 서류명 | 접수/발송일자 | 처리상태 | 접수/발송번호 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 특허출원서 | 2004.04.30 | 수리 (Accepted) | 1-1-2004-0184922-71 |
| 2 | 선행기술조사의뢰서 | 2005.11.09 | 수리 (Accepted) | 9-1-9999-9999999-89 |
| 3 | 선행기술조사보고서 | 2005.12.15 | 수리 (Accepted) | 9-1-2005-0082728-48 |
| 4 | 의견제출통지서 | 2006.02.01 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2006-0065123-10 |
| 5 | 의견서 | 2006.03.30 | 수리 (Accepted) | 1-1-2006-0224807-25 |
| 6 | 등록결정서 | 2006.06.02 | 발송처리완료 (Completion of Transmission) | 9-5-2006-0323506-89 |
| 7 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2013.02.01 | 수리 (Accepted) | 4-1-2013-5019983-17 |
| 8 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157993-01 |
| 9 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5158129-58 |
| 10 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2014.12.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2014-5157968-69 |
| 11 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2019.04.24 | 수리 (Accepted) | 4-1-2019-5081392-49 |
| 12 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2020.05.15 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5108396-12 |
| 13 | 출원인정보변경(경정)신고서 | 2020.06.12 | 수리 (Accepted) | 4-1-2020-5131486-63 |
| 기술번호 | KST2014066746 |
|---|---|
| 자료제공기관 | 미래기술마당 |
| 기술공급기관 | 한국과학기술원 |
| 기술명 | 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료 기술 |
| 기술개요 |
탄소나노튜브는 저밀도, 고강도의 나노소재로서 강화재료 사용될 경우 매우 효과적이지만 응집성이 강하다는 문제점을 가지고 있다. 응집성이 강한 탄소나노튜브는 기계적으로는 쉽게 분산되지 않으며, 기지 재료와 혼합하여 소결할 때에도 진공로 소결, 핫 프레싱 소결 등으로는 치밀화가 어렵다. 이에 대에 본 발명에서는 응집성이 강한 탄소나노튜브를 졸-겔 공정을 이용하여 세라믹 기지 내에 분산시키고, 스파크 플라즈마 소결법으로 소결하여 치밀한 탄소나노튜브 강화 세라믹 나노복합재료를 제조하였다. 본 발명에서 제시된 공정으로 제조된 탄소나노튜브 강화 세라믹 기지 나노복합재료는 탄소나노튜브의 낮은 부피분율로도 강도와 파괴인성의 향상 효과를 얻을 수 있다. 탄소나노튜브, 졸, 겔, 금속알콕사이드, 콜로이드, 스파크 플라즈마 소결 |
| 개발상태 | 상용모델 개발 |
| 기술의 우수성 |
1) 현재 인구 증가와 경제성장에 따른 물수요 증가 및 최근 기후변화에 의한 국지적 물부족 문제로 인해 안정적인 물 확보를 위한 해수담수화의 필요성이 증대되고 있음. 상용해수담수화 방법은 높은 소비에너지(MSF: 55-80 kWh/톤, RO: 3-4 kWh/톤)가 요구되기 때문에 미래의 물 및 에너지 부족을 동시에 해결하기 위해 저에너지 소모 차세대 해수담수화 원천기술이 필요한 실정으로 저에너지 소모의 CDI(축전식 탈염) 기술이 전 세계 연구자들에 의해 미래의 수처리 기술로 연구되고 있음
2) CDI(축전식 탈염) 기술에 적용되는 기존 탄소나노튜브와 활성탄의 응집이 문제가 됨. 이러한 기존 문제점을 해결하기위해 탄소나노튜브와 활성탄 사이의 계면 저항을 최소화하여 전극의 전기전도도를 향상시킴으로서 이온흡착기능을 획기적으로 개선하여 탈염 성능이 향상된 CDI 전극의 구현이 필요함 |
| 응용분야 |
1) 탄소나노튜브 복합재료 시장의 Value Chain은 CNT 합성→CNT 복합재료→성형/가공→패키징→완제품으로 이어짐. 이 중 핵심이 되는 탄소나노튜브 복합재료를 설계하는 기술은 고분자/금속 기지내 탄소나노튜브의 균질 분산, 표면개질(기능기화) 등의 탄소나노튜브 분산기술을 기반으로 함
2) 기존 탄소나노튜브의 응집력 문제를 해결한 본 기술은 RED, ED, FCDi, CDi, Redox storage 등 전극을 필요로 하는 시스템에 적용가치가 높을 것으로 예상됨 3) 분자수준 혼합공정으로 제조된 탄소나노튜브는 탄소나노튜브가 균일하게 분산되어 있고, 다양한 구조로 제어가 가능하기 때문에 차세대전지 전극소재, 초고용량캐패시터 전극속재에 응용될 수 있음. 이외에도 우수한 전기적, 물리적, 화학적 특성으로 전극뿐만 아니라 전계방출 소재, 트랜지스터 등에서 다양한 응용을 목표로 용도 개발에 대한 연구가 활발히 진행중임 4) CDI 기술은 고도수처리산업, 초순수제조산업, 해수담수화 산업, 자원재활용 산업 등에 활용이 가능하며, 정수기, 연수기, 세탁기, 식기세척기 등 다양한 가전제품뿐만 아니라 설계에 따라 산업용 정수 및 연수장치 제작에도 응용 가능함 |
| 시장규모 및 동향 |
1. 해외 시장동향 1) CDI용 전극 소재에 적용되는 탄소나노튜브 복합체 전세계 시장은 2013년 약 3,800톤, 2020년에는 약 9,500톤의 생산이 예상되며 다양한 응용분야로의 용도개발로 시장 형성은 증대할 것으로 보임. 앞으로 상용화 실현을 위해서 탄소나노튜브의 분산성 향상이 제품의 성능과 가격을 결정하는 중요 인자가 될 전망임 2) 전극표면의 전기이중층에서 이온의 흡착반응을 이용하는 CDI 기술은 차세대 탈염기술로 특히 해수담수화에서 역삼투막법과 경쟁발전할 수 있을 것으로 기대됨. CDI 기술은 2000년도에 이르러 소규모로 상용화되기 시작한 최신의 탈염기술임. 전기화학적으로 안정한 탄소전극을 개발하는 것이 CDI 기술의 상용화를 앞당기는데 매우 중요한 것으로 판단되고 있음 3) 세계 담수화 시장은 2020년 기준으로 55조원으로 추산되며 전체 물산업 시장에서 담수화시장이 급속히 성장하고 있고, 상대적으로 개방되어 있어 해외시장 진출 가능성이 높음. 2010년 GWI 시장전망자료에 따르면, 세계 담수화 시장은 연평균 20%씩 성장하여 2016년에는 130억 달러에 달할 것으로 예상됨 4) 저에너지 소모형 탈염기술인 CDI 기술은 기존 이온교환수지, 역삼투막, 전기투석 공정들을 대체할 수 있는 대안 기술로 운전비용이 경쟁 기술의 1/10 수준임. 전극 제조 단가는 상업적 수준에 거의 접근(이온교환막 : 10~20만원/m2)했으며, 처리수의 회수율은 향상(90% 이상)됨 5) 탈염 처리에 대한 시장은 매년 17% 증가율로 급속히 성장하고 있으며, 기존에 상용화된 탈염 기술인 역삼투법(RO, reverse osmosis) 및 다중효용법(MED, multi effect distillation)은 고비용으로 CDI 기술이 기술적·경제적 측면에서 최근 관심을 받고 있음 2. 국내 시장동향 1) 국내 해수담수화 시설은 도서지방에 설치되어 있는 하루 생산량 1천톤 이하의 소규모 시설이 대부분으로 2010년 기준 72개소에 총 6,333톤/일 시설규모를 갖고 있음. 공업용수용 담수화 시설은 석유화학단지 등에 사용되는 시설로 총 137,420톤/일의 시설규모를 가지고 있음 2) 국내 해수담수화 플랜트 시장규모는 전체 물 시장 규모에 비해 미미하며 주로 해외 시장 확보를 위해 노력하고 있음. 2011년까지 세계시장 7%, 해외 플랜트 수출 누계 금액 1조원 달성이 전망됨 3) 우리나라는 물이 절대적으로 부족한 지역이 적고, 담수생산 비용이 일반 정수처리비용에 비해 몇 배 높기 때문에 시장규모가 급속히 확대되기는 어려운 실정임. 다만, 물공급에 어려움을 겪고 있는 일부지역과 연안공업단지의 산업용수(순수) 공급방안으로 해수담수화 시설이 고려되고 있음 |
| 희망거래유형 | |
| 사업화적용실적 | |
| 도입시고려사항 |
| 과제고유번호 | 1350022000 |
|---|---|
| 세부과제번호 | 2006-07711 |
| 연구과제명 | 탄소나노튜브/금속나노복합재료의제조및특성연구 |
| 성과구분 | 등록 |
| 부처명 | 교육과학기술부 |
| 연구관리전문기관명 | 한국과학재단 |
| 연구주관기관명 | 한국과학기술원 |
| 성과제출연도 | 2006 |
| 연구기간 | 200504~200703 |
| 기여율 | 1 |
| 연구개발단계명 | 기초연구 |
| 6T분류명 | NT(나노기술) |
특허성과
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