전도성 탄소 첨가제라고 하면 탄소 나노튜브(CNT)가 가장 먼저 떠오르는 경우가 많습니다.
하지만 다른 대안은 무엇일까요?
이 글에서는 주요 옵션과 각각의 장점과 문제점을 살펴봅니다.
CNT의 대안은 무엇인가요? 고려해야 할 5가지 핵심 사항
1. 카본 블랙: 널리 사용되는 옵션
카본 블랙은 다양한 응용 분야, 특히 타이어 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
일반적으로 그래핀과 CNT에 비해 킬로그램당 CO2 배출량이 더 높습니다.
또한 카본 블랙은 복합재에 더 많이 사용해야 합니다.
2020년 미쉐린의 연구에 따르면 CNT로 강화된 타이어는 다른 나노탄소를 사용한 타이어에 비해 나노입자를 더 적게 방출하는 것으로 나타났습니다.
이는 CNT가 이 응용 분야에서 더 환경 친화적인 옵션이 될 수 있음을 시사합니다.
2. 그래핀: 2차원의 경이로움
그래핀은 그 특성으로 높은 평가를 받고 있지만 생산 방법과 관련된 문제에 직면해 있습니다.
허머의 방법과 같은 "하향식" 접근 방식은 에너지 집약적이며 상당한 양의 물이 필요하고 독한 화학 물질을 사용해야 합니다.
이러한 요인으로 인해 그래핀 생산은 CNT보다 환경 친화적이지 않고 잠재적으로 비용이 더 많이 듭니다.
3. 비교 및 시장 고려 사항
이러한 소재의 채택을 고려할 때는 물성과 환경에 미치는 영향의 조합이 중요합니다.
CNT는 높은 기계적 강도를 제공하며 구조용 소재부터 전자제품에 이르기까지 다양한 분야에 사용됩니다.
특히 리튬 이온 배터리와 같은 친환경 기술에서 배터리 성능을 향상시키는 전도성 첨가제 역할을 하는 CNT 시장이 확대되고 있습니다.
4. 합성 및 응용
CNT, 그래핀, 카본 블랙을 포함한 나노 구조 물질의 합성은 형태, 크기, 상에 의해 영향을 받습니다.
이러한 요소들은 차례로 재료의 특성과 응용 분야에 영향을 미칩니다.
다양한 혼성화 상태의 탄소는 고유한 특성을 나타내므로 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.
이러한 다목적성은 PECVD와 같은 방법을 사용하여 생산되며 항공우주, 자동차, 스포츠 장비와 같은 분야에서 필수적인 CNT의 중요한 장점입니다.
5. 환경 및 생산 과제
카본 블랙과 그래핀은 CNT를 대체할 수 있는 소재이지만, 각 소재마다 환경 및 생산에 대한 뚜렷한 과제가 있습니다.
CNT는 특히 친환경 기술 및 첨단 소재와 같이 수요가 높은 분야에서 환경적 이점과 우수한 성능 특성이 균형을 이루고 있는 것으로 보입니다.
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CNT는 뛰어난 기계적 강도와 성능뿐만 아니라 친환경적인 발자국도 제공합니다.
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