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상온 상압에서의 전자빔 조사를 이용한 기체상 코어-쉘 나노입자의 제조장치 및 제조방법

  • 기술번호 : KST2015181249
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 쉘 물질 전구체 발생기와 코어물질 발생시 그리고 입자 코팅 반응기를 구비하여 상온 상압에서의 전자빔 조사를 이용하여 기체상 코어-쉘 나노입자를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 작동 유체에 의해 쉘 물질 전구체를 발생시키는 쉘 물질 전구체 발생부, 작동 유체에 의한 코어 물질을 발생시키는 코어 물질 발생부, 상기 쉘 물질 전구체 발생부와 상기 코어 물질 발생부로부터 유입된 쉘 물질 전구체와 코어 물질로 코어-쉘 나노입자를 형성하는 입자코팅 반응부, 상기 입자코팅 반응부로부터 생성된 코어-쉘 나노입자를 포집하는 입자 포집기를 포함하는 구성을 마련한다.상기와 같은 상온 상압에서의 전자빔 조사를 이용한 기체상 코어-쉘 나노입자의 제조장치 및 제조방법을 이용하는 것에 의해, 모든 장치가 상온 상압에서 운용하면서 작동 유체에 의해 코어물질 발생기에서 코어 나노입자를 발생시키고 작동 유체에 의해 쉘 물질 전구체 발생기에서 쉘 물질 전구체 증기를 발생시키므로, 코어-쉘 나노입자를 용이하게 제조할 뿐만 아니라, 고압을 위한 장치가 필요 없으므로, 그 제조장치가 간소화되고, 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.
Int. CL B82B 1/00 (2006.01) B82B 3/00 (2006.01)
CPC B01J 19/12(2013.01) B01J 19/12(2013.01) B01J 19/12(2013.01) B01J 19/12(2013.01)
출원번호/일자 1020120034566 (2012.04.03)
출원인 충남대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1468113-0000 (2014.11.26)
공개번호/일자 10-2013-0112302 (2013.10.14) 문서열기
공고번호/일자 (20141211) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.04.03)
심사청구항수 75

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 충남대학교산학협력단 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 신원규 대한민국 대전 서구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인 웰 대한민국 서울특별시 서초구 방배로**길*, *~*층(방배동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 충남대학교산학협력단 대한민국 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2012.04.03 수리 (Accepted) 1-1-2012-0267523-13
2 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2012.04.05 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2012-0274133-74
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2013.03.21 수리 (Accepted) 1-1-2013-0243559-28
4 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2013.06.04 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
5 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2013.07.05 수리 (Accepted) 9-1-2013-0051243-67
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.08.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0603408-34
7 [지정기간연장]기간연장(단축, 경과구제)신청서
[Designated Period Extension] Application of Period Extension(Reduction, Progress relief)		 2013.10.29 수리 (Accepted) 1-1-2013-0982844-14
8 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.11.19 수리 (Accepted) 1-1-2013-1050327-06
9 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.11.19 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-1050328-41
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.12.26 수리 (Accepted) 4-1-2013-5174286-48
11 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2014.03.20 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0197127-86
12 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2014.05.20 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2014-0473753-08
13 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2014.05.20 수리 (Accepted) 1-1-2014-0473750-61
14 등록결정서
Decision to grant		 2014.08.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0582809-36
15 [일부 청구항 포기]취하(포기)서
[Abandonment of Partial Claims] Request for Withdrawal (Abandonment)		 2014.11.26 수리 (Accepted) 2-1-2014-0654747-58
16 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.09.01 수리 (Accepted) 4-1-2015-5116888-44
17 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.09.01 수리 (Accepted) 4-1-2015-5116889-90
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번호 청구항
1 1
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2 2
기체상 코어-쉘 나노입자를 제조하는 장치로서,작동 유체에 의해 쉘 물질 전구체를 발생시키는 쉘 물질 전구체 발생부, 작동 유체에 의해 코어 물질을 발생시키는 코어 물질 발생부, 상기 쉘 물질 전구체 발생부와 상기 코어 물질 발생부로부터 유입된 쉘 물질 전구체와 코어 물질로 코어-쉘 나노입자를 형성하는 입자코팅 반응부, 상기 입자코팅 반응부로부터 생성된 코어-쉘 나노입자를 포집하는 입자 포집기, 상기 입자코팅 반응부에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
3 3
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 코어 물질 발생부는 작동 유체의 유량을 조절하는 제2 유량 조절기 및 상기 제2 유량 조절기에서 공급된 작동 유체에서 코어 물질을 생성하는 코어 물질 발생기를 포함하고, 상기 입자코팅 반응부는 캐리어 가스의 유량을 조절하는 제3 유량 조절기, 상기 제3 유량 조절기에서 공급된 상기 캐리어 가스와 쉘 물질 전구체 및 코어 물질을 반응시키는 입자 코팅 반응기를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
4 4
제3항에 있어서,상기 제1 유량 조절기와 상기 쉘 물질 전구체 발생기를 연결하는 제1 공급관,상기 쉘 물질 전구체 발생기와 상기 입자 코팅 반응기를 연결하는 제2 공급관,상기 제2 유량 조절기, 코어 물질 발생기와 상기 입자 코팅 반응기를 연결하는 제3 공급관,상기 제3 유량 조절기와 상기 입자 코팅 반응기를 연결하는 제4 공급관 및상기 입자 코팅 반응기에서 생성된 코어-쉘 나노 입자를 배출하는 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
5 5
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기는 기포발생기(Bubbler) 또는 증발기(Evaporator)인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
6 6
제4항에 있어서,코어-쉘 나노입자로서 SiO2를 제조하기 위한 상기 쉘 물질 전구체는 TEOS(Tetraethylorthosilicate), TMOS(Tetramethyl orthosilicate), TMS (tetramethyl-silane) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
7 7
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체는 티타늄 테트라이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide)이고, 상기 코어-쉘 나노입자는 TiO2인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
8 8
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체는 알루미늄 알콕사이드(aluminum alcoxide)이고, 상기 코어-쉘 나노입자는 Al2O3인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
9 9
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체는 지르코늄 테트라이소프로폭사이드(zirconium tetraisopropoxide)이고, 상기 코어-쉘 나노입자는 ZrO2인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
10 10
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생부에서의 작동 유체가 상온에서 기체로 존재하는 화학물질인 경우 상압보다 높은 압력으로 주입이 가능한 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
11 11
제4항에 있어서,상기 코어 물질 발생기는 콜로이드 용액을 이용하여 코어 물질을 발생시킬 경우, 분무기(Atomizer), 네뷸라이저(nebulizer) 또는 정전 분무기(Electrospray) 중의 어느 하나를 구비하고, 수분의 제거를 위해 드라이어를 구비하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
12 12
제4항에 있어서,상기 코어 물질 발생기는 기체상에서 직접 코어 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 코어-쉘 나노입자 제조장치
13 13
제4항에 있어서,상기 제3 공급관에는 상기 코어 물질 발생기에서 생성된 코어 물질의 구형화(Sintering)를 위해 전기로(Furnace) 또는 열선(Heating Tape)이 마련된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
14 14
제4항에 있어서,상기 제3 공급관에는 상기 코어 물질 발생기에서 생성된 코어 물질의 단분산 입자 또는 복잡분산 입자를 조절하기 위해 미분 영동도 분석기(Differential mobility Analyzer)가 마련된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
15 15
제4항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기에서의 에너지 전달은 상기 전자빔 조사장치에서 공급된 전자빔인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
16 16
제15항에 있어서,상기 입자 코팅 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 코어-쉘 나노입자 제조장치
17 17
제16항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기로 투입되는 전자빔의 투과율은 상기 전자빔 윈도우의 두께 또는 전자빔 윈도우의 재질에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
18 18
제17항에 있어서, 상기 전자빔 윈도우는 두께별 캡톤 필름과 두께별 알루미늄 호일을 구비하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
19 19
제17항에 있어서, 상기 전자빔 윈도우는 다각형상 또는 원형인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
20 20
제17항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기 내 유동의 주 방향이 상기 전자빔 조사장치에서 조사된 전자빔과 수직인 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
21 21
제17항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기 내 유동의 주 방향이 상기 전자빔 조사장치에서 조사된 전자빔과 수평인 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
22 22
제17항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기의 내부는 직육면체 형상, 깔때기 형상 또는 원통형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
23 23
제4항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기는 입자 코팅 반응기 내의 온도 조절을 위해 온도 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
24 24
제23항에 있어서,상기 온도 조절 수단은 열전 소자, 열교환기, 히터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
25 25
제4항에 있어서,상기 입자 코팅 반응기에 연결된 배출관에는 코어-쉘 나노입자의 구형화를 위해 열선(Heating Tape) 또는 전기로(Furnace)가 마련된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
26 26
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기와 상기 입자 코팅 반응기를 연결하는 제2 공급관에는 전구체 증기의 응축을 방지하기 위해 열선(Heating Tape) 또는 전기로(Furnace)가 마련된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
27 27
제26항에 있어서,상기 열선 또는 전기로에 의한 가열 온도를 제어하고 모니터링하는 가열 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
28 28
제27항에 있어서,상기 열선 또는 전기로의 온도는 상기 쉘 물질 전구체 발생기의 온도보다 20~25℃ 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
29 29
제4항에 있어서,상기 제2 공급관은 상기 제4 공급관과 연결된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
30 30
제4항에 있어서,상기 배출관에서 배출되는 나노입자의 크기 분포를 측정하는 입자 크기/분포 측정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
31 31
제4항에 있어서,상기 입자 포집기는 입자 포집백, 전기장 또는 온도 구배에 의한 트랩, 사이클론, 필터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
32 32
제4항에 있어서,상기 입자 포집기는 대용량으로 입자를 포집하기 위한 백필터(Bag Filter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
33 33
제31항 또는 제32항에 있어서,상기 입자 포집기에는 입자의 현미경 관찰을 위해 투과전자현미경 그리드(Transmission Electron Microscope, TEM grid) 또는 입자 샘플러가 마련되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조장치
34 34
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기에서의 쉘 물질 전구체 증기발생 작동 유체 또는 상기 코어물질 발생기에서의 코어 나노입자 발생 작동 유체는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
35 35
제34항에 있어서,상기 불활성 기체는 질소, 헬륨, 아르곤 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
36 36
제4항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 발생기에서의 쉘 물질 전구체 증기발생은 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
37 37
제4항에 있어서,화학반응물 및 촉매제 역할 또는 체류시간 조절을 수행하는 물질의 공급을 조절하는 제4 유량 조절기 및 상기 제4 유량 조절기와 상기 입자 코팅 반응기를 연결하는 제5 공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
38 38
제37항에 있어서,상기 제1 내지 제4 유량 조절기는 각각 질량 유량계(Mass flow controller) 또는 로터메터(Rotermeter)인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
39 39
제4항에 있어서,상기 캐리어 가스는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
40 40
제39항에 있어서,상기 불활성 기체는 상온 상압의 질소 또는 헬륨인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조장치
41 41
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42 42
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45 45
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46 46
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47 47
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48 48
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49 49
(a) 작동 유체에 의해 쉘 물질 전구체 발생기에서 전구체 증기를 발생시키는 단계,(b) 작동 유체에 의해 코어 물질 발생기에서 코어 나노입자를 발생시키는 단계, (c) 입자 코팅 반응기에서 쉘 물질 전구체를 분리하여 코어-쉘 나노입자를 형성하는 단계를 포함하고,상기 (c) 단계는 전자빔 조사장치에서 공급되는 전자빔에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
50 50
제49항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 증기의 발생, 코어 나노입자의 발생, 쉘 물질 전구체의 분해 및 코어-쉘 나노입자의 형성은 작동 유체에 의해 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
51 51
제49항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체 증기의 발생은 쉘 물질로 쓰이는 화학증기의 누설을 방지하기 위해 저압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
52 52
제49항에 있어서,상기 코어 물질 발생기에서의 코어 나노입자 발생은 증발응축법 또는 분무 방식으로 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
53 53
제49항에 있어서,상기 (c) 단계에서 상기 입자 코팅 반응기에 캐리어 가스가 공급되고,상기 캐리어 가스는 상기 쉘 물질 전구체 증기의 농도 및 체류시간 조절을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
54 54
제53항에 있어서,상기 코어-쉘 나노입자의 크기 및 농도의 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 코어 나노입자에 코팅되는 쉘 물질 전구체 증기의 분해량을 증가시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조방법
55 55
제54항에 있어서,코어-쉘 나노입자로서 SiO2 제조를 위한 상기 쉘 물질 전구체의 물질은 TEOS(Tetraethylorthosilicate), TMOS(Tetramethyl orthosilicate), TMS(tetramethyl-silane) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
56 56
제54항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체의 물질은 티타늄 테트라이소프로폭사이드(titanium tetraisopropoxide)이고, 상기 코어-쉘 나노입자는 TiO2인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
57 57
제54항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체의 물질은 알루미늄 알콕사이드(aluminum alcoxide)이고, 상기 코어-쉘 나노입자는 Al2O3인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
58 58
제54항에 있어서,상기 쉘 물질 전구체의 물질은 지르코늄 테트라이소프로폭사이드(zirconium tetraisopropoxide)이고, 상기 코어-쉘 나노입자는 ZrO2인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자의 제조방법
59 59
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60 60
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61 61
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62 62
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63 63
제49항에 있어서,(d) 상기 (c) 단계에서 생성된 코어-쉘 나노입자를 포집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
64 64
제63항에 있어서,상기 (d) 단계는 코어-쉘 나노입자의 구형화를 위해 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
65 65
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66 66
제63항에 있어서,(e) 상기 (c) 단계에서 생성된 나노입자의 크기 분포를 측정하는 입자 크기/분포 측정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
67 67
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68 68
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69 69
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70 70
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72 72
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(a) 작동 유체에 의해 코어 나노입자와 쉘 물질 전구체 증기를 함께 기체상으로 발생시키는 단계,(b) 상기 (a) 단계에서 유입된 기체상에서 입자 코팅 반응기로 코어-쉘 나노입자를 형성하는 단계,(c) 입자 포집기로 상기 입자 코팅 반응기로부터 생성된 코어-쉘 나노입자를 포집하는 단계를 포함하고,상기 쉘 물질 전구체 증기의 발생, 코어 나노입자의 발생, 쉘 물질 전구체의 분해 및 코어-쉘 나노입자의 형성은 작동 유체에 의해 상온 상압에서 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
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제79항에 있어서,상기 (b) 단계에서 상기 입자 코팅 반응기에 캐리어 가스가 공급되고,상기 캐리어 가스는 상기 쉘 물질 전구체 증기의 농도 및 체류시간 조절을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
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제81항에 있어서,상기 코어-쉘 나노입자의 크기 및 농도의 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 코어-쉘 나노입자 제조장치
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청구항 83은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다
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청구항 84은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다
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청구항 85은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다
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제82항에 있어서,상기 코어 나노입자와 쉘 물질 전구체 용액의 분산은 초음파 분산법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 제조방법
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