목차
1. 서론 1
2. 전도성 고분자 나노섬유의 제조 1
2.1. P3HT (poly(3-hexylthiophene))와PEDOT (poly(3, 4-ethylenedioxythiophene) 나노섬유의 제조 2
2.2. Polyanilne (PANi) 나노섬유 및 탄소 나노섬유 (carbonnanofibers)의 제조 3
3. 고분자/전도성 충전물 복합 섬유의 제조 4
3.1. 전도성 세라믹 나노섬유의 제조 5
3.2. 고분자/금속 복합 섬유의 제조 6
3.2.1. 고분자/금(Au) 나노입자로 구성된 복합 섬유의 제조 6
3.2.2. 고무/은(Ag) 나노입자로 구성된 복합 섬유의 제조 7
4. 응용 7
4.1. 유기 트랜지스터로의 응용 8
4.2. 연신 가능한 전도성 섬유 기반 전극 8
4.3. 가스 센서로의 응용 9
4.4. 에너지 분야로의 응용 10
4.4.1. 태양전지 (Solar cells) 10
4.4.2. 리튬이온전지 (Lithium ion battery) 10
4.4.3. 압전 소자 (Piezoelectric device) 10
4.5. 세포 배양 및 분화, 조직 공학으로의 응용 11
5. 결론 11
참고문헌 12
Fig. 1. 대표적인 전도성 고분자의 화학 구조 (chemical structure). 2
Fig. 2. P3HT 나노섬유의 주사 전자 현미경 사진. (A) PCL 제거 전 사진 (P3HT:PCL 10:90, w/w). (B) PCL 제거 후 사진. 2
Fig. 3. 전기방사시 P3HT 미소 섬유(fibril)가 PCL 나노섬유 내부에서 연속적으로 형성되는 과정을 나타낸 도식적 그림. 3
Fig. 4. 순수한 PEDOT 나노섬유를 제조하는 과정. (a) PEDOT이 코팅 된 PVP 섬유를 메탄올로 제거하여 수축 된 PEDOT 나노섬유를 나타낸 도식적 그림. (b, c) 각 과정에 해당하는 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경 사진. 3
Fig. 5. PEO/PANi 나노섬유를 Au 전극 위에 받은 주사 전자현미경 사진. 4
Fig. 6. 다공성 탄소 나노섬유의 제조 과정. (A) PAN/PMMA 입자 혼합 섬유의 주사 전자 현미경 사진. (B) 300도에서 열처리 한 PAN/PMMA 섬유의 주사 전자 현미경 사진. (C) 700도에서 열처리 한 PAN/PMMA 섬유의 주사 전자 현미경 사진. (D) (C)의 투과 전자 현미경 사진. 4
Fig. 7. SnO₂ 나노섬유 및 가스 센서 제조의 도식적인 그림. 전기방사를 통해 전구체/고분자 나노섬유를 Au 전극 위에 얻고 hot press로 기판과 섬유의 점착성을 향상 시킨 뒤 열처리 공정을 통해 SnO₂ 나노섬유로 변환한다. 5
Fig. 8. 도금 시간에 따른 전도성 P4VP/Au 나노섬유의 변화를 나타낸 주사 전자 현미경 사진. (A) 초기 단계, (B) 20분 경과, (C) 40분 경과, (D) 1시간 경과. 삽입된 그래프는 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) 결과이다. 6
Fig. 9. 전도성 P4VP/Au 나노섬유의 전기적 특성. (A) P4VP/Au 나노섬유가 Au 전극에 걸쳐있는 모습을 나타낸 주사 전자 현미경 사진. (B) P4VP/Au 나노섬유의 비저항(resistivity)을 나타내는 전류-전압 그래프. 6
Fig. 10. SBS/Ag 복합 섬유의 제조 과정. (a) 전기방사로 얻은 SBS 섬유 매트를 은 전구체(AgCF3COO)/알코올 용액에 담그고 건조시켜 Ag로 환원하여 연신 가능하면서 전도성 있는 복합 섬유로 변환. (b) SBS 섬유 매트를 전구체 용액에 담궜을 때 팽윤 비율의 변화.... 7
Fig. 11. SBS/Ag 복합 섬유의 구조 분석. (a, b) SBS 섬유 매트를 은 전구체에 담궜다가 건조시킨 후의 주사 전자 현미경 사진. (c, d) 화학적 환원 과정을 거친 후 은 나노입자가 SBS 섬유를 코팅하고 있는 모습을 나타낸 주사 전자 현미경 사진.... 7
Fig. 12. 패터닝 된 P3HT 나노섬유 기반 유기 트랜지스터의 제작과 그것의 트랜지스터 특성. (A) 트랜지스터 구조를 나타낸 도식적인 그림 및 광학 현미경 사진. (B) 트랜지스터의 출력 특성 (Id-Vd)을 나타낸 그래프. (C) 트랜지스터의 트랜스퍼(transfer) 특성을 나타낸 그래프. 8
Fig. 13. PEO/PANi 섬유 기반 트랜지스터의 출력 특성을 나타낸 그래프. 8
Fig. 14. SBS/Ag 복합 섬유의 응용. (a) SBS/Ag 복합 섬유 기반 연신가능한 안테나의 구성을 나타낸 도식적인 그림과 카메라 사진. (b, c) 연신 가능한 안테나의 특성 그래프. 각각의 그래프는 반사력과 변형율에 따른 공명 주파수의 변화를 나타낸다.... 9
Fig. 15. SnO₂ 나노섬유의 가스 센서로의 활용. (a) 수소 가스에대해 Pd가 도핑 혹은 도핑 되지 않은 SnO₂ 나노섬유의 센서 능력. (b) 이산화 질소에 대해 Pd가 도핑 혹은 도핑 되지 않은 SnO₂ 나노섬유의 센서 능력 9
Fig. 16. DSSC로의 응용을 위한 ZnO 나노섬유의 제조 공정. (a) 전기방사로 얻은 PVAc/ 전구체 나노섬유의 주사 전자 현미경 사진. (b) hot pressing 후의 주사 전자 현미경 사진. (c) hot pressing 하지 않은 PVAc/전구체 나노섬유를 열처리 한 후의 주사 전자 현미경 사진.... 10
Fig. 17. 탄소 나노섬유를 리튬 이온 전지의 anode로 사용 했을때 열처리 온도에 따른 용량 및 방전 전류를 나타낸 그래프 10
Fig. 18. PVDF 나노섬유의 제조 공정 및 결정 구조 분석. (a) 전기 방사의 도식적인 그림. (b) 전기 방사로 얻어진 PVDF 나노섬유의 주사 전자 현미경 사진. (c, d) 스핀코팅한 PVDF 박막과 나노섬유의 결정 구조를 각각 FT-IR, XRD(x-ray diffraction)로 분석한 그래프. 11
Fig. 19. PANi의 분율이 다른 PANi/젤라틴 복합 섬유 매트에 H9c2근아 세포를 20시간 동안 성장시킨 후의 형광 현미경 사진. (a) 순수한 젤라틴 섬유. (b, c, d) 각각 PANi가 15%, 30%, 45%가 함유 된 PANi/젤라틴 복합 섬유. (e) 유리 기판을 매트릭스로 사용 했을 때. 11
Fig. 20. SH-SY5Y 세포를 각각 (a) PEDOT이 코팅 된 PET 나노섬유 매트에 성장 시켰을 때, (b) 유리 기판에서 성장시켰을 때의 위에서 바라본 공초점 현미경 사진. (c, d) 각각의 샘플을 측면에서 바라본 공초점 현미경(confocalmicrscope) 사진.... 12