I P 아카데미
I P 이해하기
특허 / 상표 / 디자인
특허 검색 / 분석
분쟁 / 심판 / 감정평가
PCT 국제출원
마드리드 국제상표출원
특허 명세서 작성방법
IP 자료실
유용한 I P 자료
지재권 연구 및 보고서
I P 판례
아이디어 보물섬
기발한 아이디어
아이디어 공유
지식재산권 지원 사업
아이디어 멘토링
아이디어발상법
창의력 퀴즈
아이템 창출법
아이디어->창업까지
기술분야별 동향
I T / 전자전기
화학 / 바이오 / 환경
기계 / 자동차/ 건설
기타 동향
포럼
자유게시판
일반게시판
공지사항
문의게시판
보도자료
지식재산 솔루션 & 지식재산 법률 아웃소싱 서비스
고객님의 지식재산권을 소중하게 여기고, 최상의 권리로서 확보 및 관리를 할 수 있도록 선행기술조사, 특허정보분석, 기술 사업성 및 가치평가, 라이센싱등등 최고의 지식재산 토털 서비스를 제공해 드리고 있습니다.
특허, 실용신안, 평가, 아이디어, 출원, 상표출원, 특허도우미

화학 / 바이오 / 환경

번호 : 1244 작성자 : master  쪽지보내기 작성일 : 2012-02-16 조회수 : 5851
제목 :

그래핀을 활용한 금속의 부식 방지 코팅 기술

금속의 부식 방지를 위해 미국은 매년 2천억불의 자금을 쏟고 있다. 부식 방지를 위해서 비활성 물질이나 전도성 물질, 또는 티올 계열의 단일층등을 보호층으로 코팅하고 있다. 하지만 티올 계열의 자가정렬층은 일부의 금속 위에만 코팅이 가능하고, 또한 100도 이상의 온도에 견딜 수 없다. 고분자 코팅의 경우 상대적으로 두껍고, 보호가 필요한 물질의 특성마저 변화시킬 수 있다. 최근 그래핀 성장 기술의 발전을 살펴보면, 상업적인 측면에서 대량 생산이 가능한 것으로 판단된다.

미국 Vanderbilt University의 Kirill I. Bolotin 교수가 이끄는 연구진은 부식 방지 코팅에 있어 그래핀의 활용 가능성을 입증했다. 연구 결과는 2012년 2월 2일자 ACS Nano지에 “Graphene: Corrosion-Inhibiting Coating”란 제목으로 게재됐다.

그래핀은 화학적으로 비활성이며, 일반 대기 조건에서 400도까지 견딜 수 있고, 또한 미터 스케일로 합성한 후 전사가 가능하다. 게다가 4겹의 그래핀은 투과도 90%를 나타내므로, 보호를 위해 하부에 놓인 물질의 광학 특성을 저해하지 않는다. 그래핀은 이미 가스가 통과할 수 없음이 보고됐고, 또한 하부에 놓인 구리의 산화를 방지할 수 있다고 알려졌다.

연구진은 기존의 그래핀 부식 방지 코팅에 대한 증명을 뛰어넘어, 다양한 조건에 대한 부식 방지 정도를 측정하고 이를 향상시키고자 하는 노력을 진행했다. 먼저 순수한 구리 샘플은 표면 오염물을 제거하기 위해 2 sccm의 H2 가스와 함께 1000도에서 1시간 동안 어닐링이 진행됐다. 그리고 화학기상증착법을 통해 고품질의 단일층 그래핀을 합성했다. 니켈의 경우 100 nm 두께로 산화실리콘 기판 위에 증착했고, 그래핀이 올려진 니켈은 시장에서 구매했다. 구리 위에 합성된 그래핀의 경우 PMMA 전사법을 활용해 새로운 니켈 기판 위에 2겹, 4겹 등으로 코팅할 수 있었다.

순수한 구리 샘플의 부식 과정을 살펴보면, 구리는 두개의 전자를 잃어서 Cu2+ 이온이 되고, 산소는 수분 및 전자와 결합을 통해 전자를 소비하게 된다. 그림 2.(a)는 순환 전압 전류(CV; Cyclic Voltammetry) 측정으로, 앞에서 언급한 부식 과정을 나타내게 된다. 순수한 구리의 경우 positive sweep 영역(검은색 커브 중 상단에 놓인 커브)에서 음극 전류가 감소하고, -150 mV에서 양극 피크가 나타난다. 이는 구리 표면에 흡착 반응이 일어났음을 의미한다. negative sweep에서는 (검은색 커브 중 하단에 놓인 커브) 구리의 전기 융해가 발생한다.

CV 커브를 살펴보면 각각 0, -250 mV, 그리고 -550 mV에서 피크가 나타나는데, 구리 이온의 전기적 환원, Cu2+의 Cu1+로의 환원, 그리고 Cu1+가 금속성 Cu로 변환됨을 의미한다. 하지만 그래핀이 코팅된 구리의 경우 (붉은색 커브) 특별한 변화가 나타나지 않는다. 단일층 그래핀은 산소 환원에 대해 훨씬 낮은 친화도를 갖는 것으로 용액과 구리 금속 사이에 장벽을 형성하게 된 것이다. 따라서 부식 방지 코팅으로써 훌륭한 성능을 보유하게 된다. 그림 2(c)의 주사전자현미경 이미지를 살펴보면, 순수한 구리는 200 mV의 전압에 노출된 경우 완전히 손상이 가해진 반면, 그래핀 코팅을 통해 부식을 방지할 수 있었다. 이미지에 나타나는 균열은 처음부터 그래핀에 포함된 결함에 의해 나타나는 것으로 분석됐다.

마지막으로 연구진은 금속의 부식 속도를 계산한 결과, 순수한 구리 및 니켈은 각각 5.76 x 10-13 m/s, 2.99 x 10-14 m/s로 나타났다. 그래핀이 코팅된 구리의 경우 7.85 x 10-14 m/s로 7배 감소가 가능했고, 그래핀이 코팅된 니켈은 20배나 감소시킬 수 있었다. 이는 5배 이상 두꺼운 통상적인 유기 코팅에 상응하는 특성을 입증한 것이다. 니켈 위에 그래핀을 전사한 경우는, 전사 과정에서 발생하는 결함 상태 등에 따라 부식 방지 기능이 나타나지 않았지만, 두번, 네번 반복적인 전사를 통해 최대 4배까지 부식 속도의 감소가 가능한 것으로 나타났다.

그래핀을 활용한 금속의 부식 방지 코팅 기술은, 이번에 언급한 구리 및 니켈 이외에도 다양한 금속에 적용이 가능하다. 또한 표면에 거칠기에도 크게 의존하지 않고, 대면적의 균일한 그래핀 합성 및 전사 과정을 통해 추가적인 부식 방지 성능의 향상을 가져올 것으로 전망된다.


출처: pubs.acs.org
(총0건)
지식재산권 지원 사업
2013년 상반기 지식재산권 중심의 기술획득전략 지원사업 (
2013년 상반기 첨단부품ㆍ소재산업 지식재산(IP)-R&D 전략
[부산] 스마트프로덕트 기업지원(맞춤형패키지, 특허, 인증
[울산] 해외특허출원비용 지원사업 대상업체 추가모집 (201
[부산] 특허기술 홍보물 및 시뮬레이션 제작지원사업 (2012
[대전] 기술사업화 종합지원사업 국내외 산업재산권 출원
[부산] 스마트 프로덕트 기업지원(맞춤형패키지, 특허, 인
지식재산권 판례
상표법 제51조 제1항 제1호 본문에 규정된 ‘자기의 명칭’
구 특허법 제136조 제1항 제3호에 규정된 ‘불명료한 기재
상표법상 서비스표의 사용은 유상으로 서비스를 제공하는
교육법, 교재 및 교구 등과 깊은 관련이 있는 지정상품 또
특허심판원에서의 심판절차에서 민사소송법 제288조 중 재
적극적 권리범위확인 심결에 관한 취소소송절차에서 피심판
특허법원 2012. 6. 28. 선고 2012허436 등록정정(특) 판결
아이디어 멘토링
특허기술로 벤처기업을 확인받으려면 어떻게 해야 하나요?
[트리즈] 6. 비대칭- 여섯번째 미션
다섯번째 미션 해결 및 분석
케이플스 (John Caples)의 12가지 광고 아이디어 창출법
아이디어 발명의 10계명
아이디어 멘토링 동영상 강의: SixthSense 기술의 놀라운
[트리즈] 5. 국소적 성질 - 다섯번째 미션
지재권 자료 / 연구 및 보고서
발명진흥법 일부개정안 입법예고
부정경쟁방지 및 영업비밀보호에 관한 법률 일부개정법률안
한국 멕시코 특허심사하이웨이
한국 일본 PCT 특허심사하이웨이
[한국-중국 특허심사하이웨이] 한국특허청에 PPH 신청 절차
한국 중국 PCT 특허심사하이웨이
한국 중국 특허심사하이웨이(PPH 및 PCT-PPH)
지식재산권 아카데미
특허 취하와 포기의 차이점은 무엇인가요?
특허출원한 A발명과 동일한 B발명이 이미 타인에 의해 출원
특허 출원공개의 효과는 무엇인가요?
조기공개신청을 취하할 수 있나요?
공개특허와 공고특허의 차이점은 무엇인가요?
조기 특허출원 공개 신청?
특허출원공개란?
특허사무소와 기업 및 개인발명가를 위한 해외출원 업무 및 관리 프로그램
COMANAS는 해외출원 업무 및 관리의 전문성과 창의적인 IT기술을 접목하여 해외출원부터 사후 관리까지 일괄로 관리할 수 있는 해외출원 솔루션 프로그램을 개발했습니다. 중요한 건 코마나스 솔루션의 사용이 무료라는 것입니다.
뉴아이피비즈 제휴문의 이용약관 개인정보보호정책 오시는 길 사이트 맵
홍보: 주식회사 코마나스 해외업무: 대일국제특허법률사무소
서울시 영등포구 당산로 27길 18 진양빌딩 3층
사업자등록번호 : 117-81-77198, 대표 이현구/변리사 이종일
Copyright © 2011~2019 Comanas Co., Ltd all rights reserved.