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탄소나노섬유의 표면을 산소 플라즈마를 거쳐 음대전 시키고, 금속염이 녹아있는 용액에 담지하는 것으로 탄소나노섬유의 표면에 금속이온을 결착시키고,대기조건이 조절된 상태로 전류 인가시간을 조절하는 줄히팅 공정을 거쳐,탄소나노섬유의 표면에 결정성을 지닌 세라믹 나노입자가 균일하게 결착되어 있는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 탄소나노섬유는, 폴리아크릴로나이트릴을 포함하는 방사용액을 전기방사기기를 통해 무작위 방사된 나노섬유를 공기 분위기 하에서 실시하는 1차 안정화 공정 및 불활성 분위기 하에서 실시하는 2차 탄화공정을 거쳐 만든 탄소나노섬유를 모체로 사용하고,상기 탄소나노섬유의 직경은 300 nm ~ 800 nm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 금속염은 란타넘, 스트론튬, 코발트, 니켈 및 바나듐 중 적어도 하나를 포함하고,상기 줄히팅 공정을 통해 상기 탄소나노섬유에 순간적으로 열을 가하여 란타넘, 스트론튬, 코발트, 니켈 및 바나듐 중 적어도 하나의 금속으로 구성된 세라믹 나노입자가 결정성을 지닌 상태로 상기 탄소나노섬유의 표면에 결착되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 줄히팅 공정의 내부 공기압 및 전류 인가 시간 중 적어도 하나에 따라 상기 세라믹 나노입자의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 용액에 포함되는 금속염의 종류를 변경 또는 추가하는 것으로 상기 탄소나소섬유의 표면에 결착되는 세라믹 나노입자의 금속의 종류를 변경 또는 추가하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 줄히팅 공정은 내부 공기압을 10 mtorr 내지 760 torr의 범위 내에서 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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제1항에 있어서,상기 줄히팅 공정을 통해 상기 탄소나노섬유에 결착되는 세라믹 나노입자의 산화 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인
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(a) 폴리머용액을 방사하고 열처리 과정을 통해 탄소나노섬유를 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 탄소나노섬유의 표면을 산소 플라즈마 공정을 통해 음대전 시키는 단계; (c) 금속염을 녹인 용액에 상기 표면이 음대전 된 탄소나노섬유를 담지하는 단계; (d) 담지한 탄소나노섬유를 건조하는 단계; (e) 상기 금속염이 결착된 탄소나노섬유의 양 끝과 전극 사이의 접촉 저항을 낮춰주기 위해 금속 포일을 결합하는 단계; 및 (f) 대기조건이 조절된 상태로 줄히팅 공정을 통해 결정성을 지닌 세라믹 입자를 탄소나노섬유에 결착시키는 단계를 포함하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 폴리머용액의 용매 또는 상기 금속염을 녹인 용액의 용매는 포름산(Formic acid), 아세트산(Acetic acid), 인산(Phosphoric acid), 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린 N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤군인 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군인 m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물인 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜군으로서 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물군으로 트리크롤로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군인 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물군으로서 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르군으로 n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르군으로 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드로 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 (a) 단계에서,방사된 나노섬유를 200 내지 300 ℃의 온도 범위 내에서 1차 열처리하여 고리화반응과 탈수소화 반응을 조절함으로써, 나노섬유간 구조적 안정성 및 기계적 물성을 조절하고,상기 1차 열처리된 나노섬유를 800 내지 1000 ℃의 온도 범위 내에서 2차 열처리하여 전기전도성 및 전자 이동 능력을 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 (b) 단계에서,10 W 내지 200 W 세기의 산소 플라즈마 공정을 거쳐 상기 탄소나노섬유의 표면의 결함요소들을 증대하고 상기 탄소나노섬유의 표면을 음대전 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 금속염의 종류는 염화 (-Cl), 아이오딘화 (-I), 질산염 (-NO3), 아세트산염 (-Ac
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제8항에 있어서,상기 (c) 단계에서,상기 금속염을 녹인 용액을 적정 크기의 바이알 및 페트리디시에 옮겨 넣어 산소 플라즈마 공정이 끝난 탄소나노섬유를 용액내에 완전히 잠기게 하여 1초 내지 1분 함침함으로서, 용액 내 금속이온들이 탄소나노섬유의 표면에 균일하게 분산 코팅되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 (d) 단계에서,상기 탄소나노섬유를 진공 분위기에서 60 내지 150 ℃의 온도 범위에서 열처리하여 상기 금속염을 녹인 용액의 용매를 증발시키고,상기 금속염을 녹인 용액의 용매의 종류에 따라 최종 공정 실시 이후의 상기 세라믹 나노입자의 분산도와 금속이온의 환원 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 금속 포일은,구리, 니켈 및 텅스텐 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 탄소나노섬유의 크기에 따라 3 mm 내지 10 mm의 범위에 포함되는 가로폭을 가지고,상기 탄소나노섬유 멤브레인의 크기에 비례하여 2
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제8항에 있어서,상기 줄히팅 공정을 위한 플랫폼의 구조체는 2000 ℃ 이상에서 분해 및 손상되지 않는 지지체를 포함하고,상기 줄히팅 공정을 위한 내부 공기압 조건은 10 mtorr 내지 760 torr의 범위에 포함되고,상기 줄히팅 공정을 위한 인가 전류의 값은 1 A 내지 10 A의 범위에 포함되고,상기 줄히팅 공정을 위한 전류 인가 시간은 10 ms 내지 300 초의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 줄히팅 공정을 이용한 열처리를 통해 상기 탄소나노섬유 표면에 결착되어 있던 금속이온들이 세라믹화되어 상기 탄소나노섬유 표면에 세라믹 나노입자가 결착되어 촉매적 특성을 제공하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 금속염의 종류, 상기 줄히팅 공정을 위한 전류 인가 시간 및 상기 줄히팅 공정을 위한 내부 공기압 조건 중 적어도 하나를 조절하여 상기 탄소나노섬유의 표면에 결착되는 세라믹 나노입자의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 세라믹 나노입자는 ABO3의 페로브스카이트 구조의 나노입자를 포함하고,상기 A 및 상기 B의 비율은 1:1의 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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제8항에 있어서,상기 금속 A 및 상기 금속 B 중 적어도 하나는 두 가지 이상의 금속들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유 멤브레인의 제조방법
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