고분자 및 꿀 분산제를 이용한 질화 붕소 나노튜브의 액정형 분산 = Liquid Crystalline Dispersion of Boron Nitride Nanotubes using Polymer and Honey Dispersants

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 고분자 및 천연 분산제를 이용하여 질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotubes, BNNT)의 액정상 분산 거동을 연구하였다. BNNT는 우수한 열적·기계적 특성과 전기 절연성을 지니고 있으나, 강한 반데르발스 인력으로 인해 용액 내 균일한 분산이 어렵다는 한계를 가진다. 이를 개선하기 위해, 이온성 작용기를 도입한 변형 폴리에틸렌글리콜(PEG) 과 천연 유래 분산제인 꿀(Honey)을 각각 활용하여 분산 안정성과 액정 형성 거동을 비교·평가하였다.
FT-IR 분석을 통해 분산제와 BNNT 간의 결합 특성을 확인하였으며, XRD로 정제 후 구조적 순도를 검증하였다. TGA 분석에서는 각 분산제가 BNNT 표면에 부착된 정도를 평가하였고, SEM 관찰을 통해 분산 전후의 형태학적 변화를 확인하였다. 또한 Turbiscan을 이용한 시간에 따른 투과율 모니터링 결과, 변형PEG와 꿀 모두 장기적인 분산 안정성을 유지하였음을 확인하였다.
특히 편광 광학 현미경(POM) 분석에서는 두 분산제 모두에서 이방적 광학 텍스처(anisotropic optical texture) 가 뚜렷이 나타나 액정상 형성이 이루어졌음을 확인하였다. 이는 BNNT의 정렬화 및 방향성 유지가 분산제에 의해 안정화되었음을 시사한다.
결론적으로, 본 연구는 변형 고분자와 천연 분산제의 상호보완적 작용을 통해 BNNT의 액정상 분산을 유도할 수 있음을 규명하였으며, 이는 향후 절연 열전도 복합체 및 나노 정렬 필름 개발을 위한 기반 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 -ⅰ-
• 그 림 목 차 -ⅲ-
• Abstract -ⅴ-
• Ⅰ. 서론 -1-
• Ⅰ.1. 질화붕소나노튜브의 구조 -1-
• Ⅰ.2. 질화붕소나노튜브의 특성 -3-
• Ⅰ.2. 질화붕소나노튜브의 응용 분야 및 연구 필요성 -6-
• Ⅰ.3. 질화붕소나노튜브의 합성법 -10-
• Ⅰ.4. 질화붕소나노튜브의 정제법 -23-
• Ⅱ. 실험 방법 -26-
• Ⅱ.1. 재료 -26-
• Ⅱ.2. 질화붕소나노튜브의 표면 개질 -27-
• Ⅱ.2.1 고분자 분산제의 화학적 구성 및 작용원리 -27-
• Ⅱ.2.2 꿀의 화학적 구성 및 작용원리 -30-
• Ⅱ.3. 질화붕소나노튜브의 특성 및 구조 분석 실험 -33-
• Ⅲ. 결과 및 고찰 -37-
• Ⅲ.1. 고분자 분산제를 이용한 분산 -37-
• Ⅲ.1.1 Turbiscan 분석결과 -37-
• Ⅲ.1.2. SEM 분석결과 -40-
• Ⅲ.1.3. XRD 분석결과 -42-
• Ⅲ.1.4. FT-IR 분석결과 -44-
• Ⅲ.1.5. TGA 분석결과 -47-
• Ⅲ.1.6. POM 분석결과 -49-
• Ⅲ.2. 꿀을 이용한 분산 -51-
• Ⅲ.2.1 Turbiscan 분석결과 -51-
• Ⅲ.2.2. SEM 분석결과 -53-
• Ⅲ.2.3. XRD 분석결과 -56-
• Ⅲ.2.4. FT-IR 분석결과 -58-
• Ⅲ.2.5. TGA 분석결과 -61-
• Ⅲ.2.6. XPS 분석결과 -63-
• Ⅲ.2.7. POM 분석결과 -66-
• Ⅳ. 결 론 -68-
• Ⅴ. 참고 문헌 -69-
• 국 문 초 록 -76-