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전기방사를 이용한 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 있어서,(a) 분말형태의 고분자 물질과 기능성 물질을 상기 고분자 물질이 용해할 수 있는 용매에 넣어 혼합을 통하여 고분자 용액을 제조하는 단계;(b) 상기 고분자 용액을 전기방사하여 나노섬유를 제조하는 단계; 및(c) 상기 나노 섬유를 액체 컬렉터 위에 축적하여 3차원 나노 섬유 멤브레인을 제조하는 단계;를 포함하되,상기 기능성 물질은 금속 나노물질, 탄소 나노물질, 셀룰로오스, 아크릴, 에폭시, 키토산, 그래핀(graphene), rGO(reduced Graphene Oxide), 및 CNT(Carbon nanotube) 중에서 선택된 어느 하나 이상이며,상기 나노섬유가 상기 기능성 물질의 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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전기방사 및 정전분무를 이용한 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 있어서,(a) 고분자 물질을 용매에 용해하여 고분자 용액을 제조하는 단계;(b) 기능성 물질을 포함하는 혼합 용액을 제조하는 단계;(c) 상기 고분자 용액에 고전압을 인가하여 전기방사함으로써 나노 섬유 웹을 형성하고, 동시에 상기 기능성 물질에 상기 고전압보다 낮은 전압을 인가하여 정전분무함으로써 상기 혼합 용액의 스프레이를 형성하는 단계;(d) 상기 기능성 물질을 상기 나노 섬유에 삽입하여 나노 섬유를 형성하는 단계; 및(e) 상기 나노 섬유를 액체 컬렉터에서 수집하여 다공성의 3차원 나노 섬유 멤브레인을 제조하는 단계;를 포함하며,상기 나노섬유가 상기 기능성 물질의 표면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 액체 컬렉터는 물과 에탄올을 포함하되, 에탄올이 25wt% 이상 포함되는 것을 특징으로 하며 방사(spinning time)에 따른 증착되는 나노섬유의 두께가 시간당 100㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 용매는 헥산을 포함하는 알칸족(Alkanes), 톨루엔(toluene)을 포함하는 방향족(Aromatics), 디에틸 에테르(diethyl ether)를 포함하는 에테르족(Ethers), 클로로포름(chloroform)을 포함하는 알킬 할라이드족(Alkyl halides), 에스테르족(Esters), 알데히드족(Aldehydes), 케톤족(Ketones), 아민족(Amines), 알코올족(Alcohols), 아미드족(Amide), 카르복실산족(Carboxylic acids), 및 물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 고분자 물질은 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리아마이드, 폴리락타이드, 폴리글리콜리드, 폴리글리콜리드, 폴리카프로라톤, 플리메틸렌카보렌카보네이트, 폴리아미노산, 폴리오르토에스테르, 폴리우레탄 공중합체, 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리락타이드 공중합체, 폴리글리콜리드 공중합체, 폴리카프로락톤 공중합체, 폴리트리메틸렌카보렌카보네이트 공중합체, 폴리아미노산 공중합체, 및 폴리오르토에스테르 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (b) 단계는,(b-1) 상기 고분자 용액을 방사하는 방사 노즐에 전압을 인가하는 단계; 및(b-2) 상기 방사 노즐로부터 액체 컬렉터에 상기 고분자 용액을 방사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 기능성 물질은, 금속 나노물질, 탄소 나노물질, 셀룰로오스, 아크릴, 에폭시, 키토산, rGO, CNT, 금속 나노와이어, 및 금속 나노 입자 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제7항에 있어서,상기 rGO(reduced Graphene Oxide)은 면저항이 1000Ω/sq이하인 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제1항 또는 제7항에 있어서,상기 금속 나노물질은, 은(Ag), 구리(Cu), 코발트(Co), 스칸듐(Sc), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네늄(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 카드뮴(Cd), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au), 수은(Hg), 란탄족 원소(lanthanide), 악티늄족 원소(actinoid), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 갈륨(Ga), 및 인듐(In)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제2항에 있어서,(f) 상기 다공성의 3차원 나노 섬유 멤브레인을 안정화시키는 단계; 및(g) 상기 다공성의 나노 섬유 멤브레인을 불활성 분위기에서 800-1200℃에서 가열하여 탄화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제10항에 있어서,상기 다공성의 3차원 나노 섬유 멤브레인은 면저항이 20Ω/sq이하인 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 전기방사는 동축전기방사이며, 상기 나노 섬유는 상기 기능성 물질의 표면에 고분자 섬유인 나노 섬유가 코팅되는 형태인 것을 특징으로 하는 3차원 나노섬유 멤브레인의 제조방법
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