카본 나노튜브에 고압을 가해
다이아몬드와 비슷한 경도 도전성 기대되는 신소재 개발
산업기술종합연구소는 카본나노튜브에 고압을 가해 다이아몬드와 비슷한 경도를 가지며, 도전성도 기대할 수 있는 신소재를 만드는데 성공했다고 발표했다. 직경 1.2~1.3 나노미터의 단층 튜브 다발에 상온에서 압력을 가하여, 24기가펄스 이상의 고압에서 초경도상을 발견했다. 라만 분광으로 나노튜브 구조를 유지하고 있다는 것을 확인했으며, 카본나노튜브 벽 사이에서 결합된 탄소소재의 새로운 형태로 볼 수 있다고 한다. 다이아몬드 소재와 마찬가지로 표면탄성파 소자용 기판이나 공작가공용 칩 등에의 이용 이외에 도전성을 살린 미세 스위칭 소자 등의 새로운 용도도 기대할 수 있을 것 같다.
카본나노튜브는 탄소소자가 통상으로 성장한 나노 신소재료, 통상의 방법으로 만들면 100줄기 정도가 다발 모양으로 된 것을 얻을 수 있다. 나노레벨의 물성에서는 전자가 튜브 외측에 편재하는 것이 특징으로 고압을 가해 누르면 튜브끼리 접근, 옆의 튜브를 구성하는 탄소원자와의 사이에 결합이 생겨 새로운 성질을 나타낸다는 것이 예상되어 왔다.
그래서 産總硏의 신탄소계 재료개발연구센터는 파인세라믹스 센터와 공동으로 뒤틀림 압력을 가할 수 있도록 설계한 다이아몬드 대좌(臺座)를 사용, 카본나노튜브에 54기가펄스까지 순차압력을 가하면서 물성을 측정했다. 그 결과, 초경도상 이외에 14기가펄스, 19기가펄스에서 중간층이 나타난다는 것도 알았다.
초경도상의 경도는 62기가펄스에서 150기가펄스로, 이것은 다이아몬드에 필적한다. 또 체적탄성율은 다이아몬드를 능가하는 462기가펄스 -546기가펄스. 원자결합 상태는 다이아몬드 구조를 취하고 있지 않고, 그라파이트 구조를 유지하고 있다고 한다. 상온에서 간단히 만들 수 있다는 점에서 앞으로 양산기술의 확립을 지향하는 이외에 물성이나 구조의 상세한 해명을 실시할 예정이다. (NK)
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