Facile Covalent Attachment of Well-Defined Poly(t-butyl acrylate) on Carbon Nanotubes = 잘 규격화된 poly(t-butyl acrylate)를 이용해 탄소나노튜브에 손쉬운공유결합 형성방법

국문 초록 (Abstract)

탄소나노튜브가 발견 된지 20 여 년 정도 임에도 불구하고 그 응용분야는 점점 더 증대되고 있다. 탄소나노튜브는 그 벽의 수에 따라 단중벽 탄소나노튜브(SWNT), 이중 벽 탄소나노튜브(DWNT), 다중 벽 탄소나노튜브 (MWNT)로 나뉜다. 탄소나노튜브는 물리적, 전기적, 열적, 및 광학적 우수한 성질을 가지고 있어서 분자 철사, 센서. 강 섬유, FED, 수소저장 및 연료전지, 전기 이중층 축전기, 전기화학적 이온분리 전극, 극미세 전자 스위치소자, 고기능 복합체 등 여러 상업적 분야에 이용 되며 활발히 연구되고 있다. 그러나 이런 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 그 응용분야에 있어서의 어려움은 탄소나노튜브 고유의 성질에 의한 bundling 현상에 의해 유기용매에 대해 용해성이 현저히 떨어진다는 것이다. 따라서 본 논문에서는 탄소나노튜브의 용해성을 증가시키는 실험을 실시하였다. 기존의 실험에서는 탄소나노튜브의 용해성을 증가 시키기 위해 튜브의 외벽과 꼭대기 쪽에 개시제를 붙여 고분자를 자라게 하는 graft-from 방법을 사용하였는데 이와 달리 본 논문에서는 ATRP 합성법으로 이미 합성해둔 잘 규격화된 고분자를 탄소나노튜브에 라디칼 반응으로 도입하였다. 이 방법을 graft-onto 방법이라 한다. 이 방법은 graft-from 방법과는 달리 반응이 좀더 단순하며 손쉽게 반응 양을 늘일 수 있다는 장점을 갖고 있다. 본 실험에서는 poly(t-butyl acrylate)를 탄소나노튜브에 붙임으로써 CNTs를 개질 하였고, 고분자로 개질 된 CNTs는 CHCl₃ 유기 용매에 몇 달이고 가라앉지 않고 잘 분산되어 있는 것을 확인하였다. 그러나 본 실험에서 사용하게 된 구리 촉매의 제거는 상업적 응용에 있어서 해결해야 할 문제점으로 남아있다.

목차 (Table of Contents)

• CONTENTS
• LIST OF SCHEMES = 7
• LIST OF FIGURES = 8
• CHAPTER Ⅰ. INTRODUCTION = 10
• CHAPTER Ⅱ. THEORETICAL BACKGROUND = 15
• 1. Outline of CNTs = 15
• 1-1. Outline of CNTs technology = 15
• 1-1-1. History = 15
• 1-1-2. World of carbon related materials = 17
• 1-2. CNTs structure and defect = 17
• 1-3. Synthesis of CNTs = 21
• 1-4. Properties of CNTs = 21
• 1-4-1. Electrical properties = 22
• 1-4-2. Thermal properties = 22
• 1-4-3. Mechanical properties = 23
• 1-4-4. Optical activity = 24
• 2. Dispersion method of CNTs = 24
• 2-1. Dispersion in solvents = 25
• 2-2. Solubilization by noncovalent interactions = 26
• 2-3. Dispersion in strong acids = 27
• 2-4. Functionalized CNTs = 29
• 2-4-1. Functionalization of oxidized CNTs = 29
• 2-4-2. Covalent side-wall functionalization = 30
• CHAPTER Ⅲ. EXPERIMENTAL = 35
• 1. Materials = 35
• 2. Characterization = 35
• 3. Purification of SWNTs = 36
• 4. Synthesis of p(tBA)-Br = 37
• 5. Grafting p(tBA)-Br onto SWNTs = 38
• CHAPTER Ⅳ. RESULTS AND DISCUSSIONS = 39
• 1. Infrared spectroscopy analysis = 39
• 2. Raman and NIR spectroscopy analysis = 40
• 3. TGA analysis = 41
• 4. Scanning electron microscope = 41
• 5. Transmission electron microscope = 42
• 6. Solubility comparison between the polymer-modified SWNTs and purified SWNTs = 42
• CHAPTER Ⅴ. CONCLUSIONS = 61
• REFERENCES = 62
• 요약 = 71