공부를 하시다가, 또 연구하시다가 탄소 나노튜브라는 것을 처음 접하시는 분들이 어떻게 하면 쉽게 이해할 수 있을까라는 생각을 해 보았는데요. 지극히 학생의 관점에서! 쉽게 풀어쓴 글이 있으면 좋을 것 같아서 한번 써 보게 되었습니다. 이 글을 통해서 탄소나노튜브를 쉽게 이해해 봅시다.
1. 탄소 나노튜브..어디서 많이 들어봤는데??
2. CNT 분류법 (층 vs 구조)
1. 탄소나노튜브.. 어디서 많이 들어봤는데??
이공계열에서 오래전부터 자주 들려왔던 단어가 있는데요. 바로 탄소 나노튜브(Carbon입니다. 우리가 보통 탄소라고 한다면 연필에 쓰이는 흑연, 보석으로 쓰이는 다이아몬드 등이 있는데요, 이것들은 모두 탄소로 이루어진 것으로 탄소의 동소체 중 하나입니다. 탄소나노튜브도 마찬가지인 것이죠!
현재까지도 꿈의 소재라고 불리는 CNT는 그래핀이 둥글게 말린 나선의 형태로 존재합니다. 탄소원자 하나가 다른 탄소 원자 3개와 결합하여 육각형 형태가 반복되는 튜브 모양의 구조인 것이죠. 이 튜브 모양의 나노 크기이기 때문에 탄소 나노튜브라고 부르게 되었습니다.
CNT는 1991년 일본의 이지마 박사가 처음 발견한 것으로 강도, 전기전도성, 열전도성과 같은 물성이 매우 우수하면서 가볍기 때문에 상당히 다양한 분야에 쓰이고 있습니다. 속이 비어 있어 철보다 훨씬 가벼우면서 강도는 100배 이상 강하고 변형에도 잘 견뎌서 말 그대로 ‘꿈의 소재’인 것이죠. 따라서 CNT만을 사용하는 것뿐만 아니라 다른 소재와 융합해서 활용되기도 합니다. 예를 들어, 구조의 변화를 줘서 에너지 저장 소재로 쓰거나 고분자와 합성해서 섬유를 뽑아내기도 합니다.
그렇다면 CNT는 어떻게 분류를 할까요? CNT 또한 다른 물질들처럼 구조와 각도에 따라서 분류가 나뉘는데요 한 번 알아봅시다!
2. CNT 분류법 (층 vs 구조)
우리가 흑연을 생각했을 때 그래핀 층들이 어려 겹으로 쌓여 있는 형태를 볼 수 있는데 이것을 분리해서 돌돌 만 것을 CNT라고 했죠? 그런데 이게 몇 겹으로 말렸는지, 또 어떤 각도나 구조로 말렸는지에 따라 CNT를 분류할 수 있습니다. 한 겹으로 만들어진 CNT를 단일 벽탄 소나노 튜브(Single Wall CNT, SWCNT), 두 개의 겹으로 만들어진 것을 이중벽 탄소 나노튜브(Double Wall CNT, DWCNT), 그 이상 겹으로 만들어진 것을 다중 벽탄 소나노 튜브(Multi Wall CNT, MWCNT)로 나누어지고, 구조에 따라서는 Zigzag, Armchair, Chiral로 나누어집니다. CNT는 Zigzag와 Armchair 두 개의 대칭구조가 가능하지만 대부분은 벌집 모양의 육갹형이 튜브 축을 따라서 나선형으로 배열된 chiral 구조를 갖습니다. 또한 Zigzag는 반도체의 성질을, Armchair는 금속성을, Chiral은 면이 말리는 각도에 따라서 전기적 특성이 달라지는 성질을 가지고 있습니다.
이렇게 간단히 CNT를 소개하는 글을 간단히 적어 보았는데요. 여러분들에게 도움이 많은 도움이 될까 싶지만 그래도 CNT라는 것에 대해서 조금은 친숙해졌으면 하는 마음으로 이 글을 마무리해 봅니다. 다음 기회가 생긴다면, CNT의 활용 분야 중 제가 좋아하는 분야인 배터리와 관련해서 글을 작성해 보려고 합니다! 궁금하신 분야가 있다면 댓글로 남겨주세요!!
감사합니다.
출처
https://namu.wiki/w/%EB% 8F%99% EC%86% 8C% EC% B2% B4
https://blog.lgchem.com/2017/01/31_cnt/
https://shellbuckling.com/presentations/nanotubes/
https://blog.naver.com/ocsial/222084847419
※ 이 글은 전북대학교 과정 실습생 조영석, 최인환 님이 조사하여 작성한 글입니다.
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