KR20230004168A - Method for producing conductive fiber, and fiber manufactured by using the same - Google Patents

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Abstract

An embodiment of the present invention provides: a method for manufacturing conductive fibers which comprises a step of manufacturing a coating solution containing a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots are dispersed in a conductive polymer, and a step of forming a conductive coating layer on the fiber by immersing the fiber in the coating solution, and thus has improved electrical properties and thermal stability by adding thermal stability by carbon quantum dots; and conductive fibers manufactured according to the same.

Description

전도성 섬유의 제조방법 및 상기 제조방법에 따라 제조된 전도성 섬유{METHOD FOR PRODUCING CONDUCTIVE FIBER, AND FIBER MANUFACTURED BY USING THE SAME}Method for producing conductive fiber and conductive fiber manufactured according to the method

본 발명은 전도성 섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소 양자점이 전도성 고분자 내에 분산된 코팅액으로 섬유를 코팅하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 전도성 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive fiber, and more particularly, to a method for preparing a conductive fiber having improved electrical properties and thermal stability by coating the fiber with a coating solution in which carbon quantum dots are dispersed in a conductive polymer.

[이 발명을 지원한 연구개발사업][R&D project supporting this invention]

[과제고유번호] JA-21-0001[Assignment number] JA-21-0001

[부처명] 정부출연[Name of department] Government contribution

[연구관리전문기관] 한국생산기술연구원[Research management institution] Korea Institute of Industrial Technology

[연구사업명] 기업수요기반 생산기술실용화 사업(5/5)[Research project name] Corporate demand-based production technology commercialization project (5/5)

[연구과제명] [통합EZ] 스마트 텍스트로닉스용 고기능성 원천 소재 기술개발[Research Project Title] [Integrated EZ] Development of high-performance source material technology for smart textronics

[기여율] 30%[Contribution rate] 30%

[주관연구기관] 한국생산기술연구원[Host Research Institute] Korea Institute of Industrial Technology

전도성 섬유는 웨어러블 기기와 기능성 섬유의 중요한 요소로 작용하고 있으며, 이 외에도 센서로 사용되는 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 따라서 다양한 소재를 적용하기 위한 시도가 진행되고 있다.Conductive fibers act as an important element of wearable devices and functional fibers, and are used in various fields, such as being used as sensors. Therefore, attempts are being made to apply various materials.

이에 앞서 각 소재를 살펴보면, 금속 기반 소재는 전도성이 우수하다는 장점이 있지만, 온도가 변함에 따라 저항 값이 크게 바뀌는 치명적인 단점이 존재하고 또한, 공기 중에 오랜 시간 존재하면 산화가 될 가능성이 있어 수명이 길지 않다는 단점이 있다. 또한, 피부와 직접 닿아야 하는 기능성 섬유 특성상 금속이 피부와 직접 닿아 생기는 안정성 문제가 해결되지 않고 있다.Prior to this, looking at each material, metal-based materials have the advantage of excellent conductivity, but there is a fatal disadvantage that the resistance value changes greatly as the temperature changes, and there is a possibility of oxidation if it is present in the air for a long time, which shortens the lifespan. The downside is that it is not long. In addition, due to the nature of the functional fiber that must be in direct contact with the skin, the stability problem caused by the direct contact of the metal with the skin has not been solved.

다음으로 나노 탄소 기반 소재는 안정성이 높고 피부에 닿아도 될 정도로 독성이 적어 기능성 섬유에 적합할 가능성이 높다. 하지만 섬유와의 흡착력이 부족하여 균일한 도입이 힘들다는 단점이 존재하여 전도성 섬유에 적용하기 적합하지 않다.Next, nano-carbon-based materials are highly stable and low-toxic enough to come into contact with the skin, making them highly likely to be suitable for functional textiles. However, there is a disadvantage that uniform introduction is difficult due to insufficient adsorption power with fibers, and thus it is not suitable for application to conductive fibers.

또한, 시도되고 있는 소재가 폴리아세틸렌 (polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 등과 같은 전도성 고분자이다. 전도성 고분자는 전기 전도성이 우수하고 금속 기반 물질보다 안정성과 독성이 적은 특징을 가지며 섬유와의 흡착력이 우수하여 균일한 전도성 섬유를 제작할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 전도성 고분자는 온도 변화에 따라 저항 값이 급변한다는 치명적인 단점이 존재한다. 이처럼 전도성 섬유가 온도에 따라 저항 값이 변하면 다양한 환경에서 사용이 불가능 하므로 전도성 고분자 또한 전도성 섬유의 소재로서 뚜렷한 한계점을 가진다. 따라서 우수한 전기적 특성과 열적 안정성을 필수 조건으로 다양한 기기에 적용될 수 있는 전도성 섬유의 개발이 요구된다.In addition, materials being tried are conductive polymers such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). Conductive polymers have excellent electrical conductivity, stability and less toxicity than metal-based materials, and excellent adsorption to fibers, so that uniform conductive fibers can be produced. However, conductive polymers have a fatal disadvantage in that resistance values change rapidly with temperature changes. As such, if the resistance value of the conductive fiber changes with temperature, it is impossible to use it in various environments, so the conductive polymer also has a distinct limitation as a material for the conductive fiber. Therefore, it is required to develop conductive fibers that can be applied to various devices with excellent electrical properties and thermal stability as essential conditions.

(특허)대한민국 공개특허 제10-2016-0033856호(Patent) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0033856

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 코팅액을 제조하는 단계 및 상기 코팅액으로 섬유를 침지하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 전도성 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for preparing a conductive fiber having improved electrical properties and thermal stability by preparing a coating solution and immersing the fiber in the coating solution.

본 발명의 다른 실시예는 상기 제조방법으로 제조된 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 전도성 섬유를 제공하는 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a conductive fiber with improved electrical properties and thermal stability manufactured by the above manufacturing method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 전도성 섬유 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, one embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a conductive fiber.

본 발명의 실시예에 있어서, 전도성 섬유 제조방법은 전도성 고분자 내에 탄소 양자점이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계; 및 섬유를 상기 코팅액에 침지하여 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고 상기 탄소 양자점이 열적 안정성을 부가하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 전도성 섬유 제조방법일 수 있다.In an embodiment of the present invention, a method for manufacturing a conductive fiber includes preparing a coating solution including a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots are dispersed in a conductive polymer; and forming a conductive coating layer on the fiber by immersing the fiber in the coating solution, and adding thermal stability to the carbon quantum dots to provide a conductive fiber manufacturing method having improved electrical properties and thermal stability.

이때, 상기 전도성 고분자 내에 분산된 탄소 양자점은 상기 전도성 고분자의 모폴로지를 변형하여 상기 탄소-전도성 고분자 복합체의 경계면 저항을 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the carbon quantum dots dispersed in the conductive polymer may reduce the interface resistance of the carbon-conductive polymer composite by modifying the morphology of the conductive polymer.

또한, 이때 상기 전도성 고분자는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)를 포함할 수 있다.Also, at this time, the conductive polymer may include poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS).

또한, 이때 상기 탄소 양자점은 크기가 2nm 내지 4nm인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the carbon quantum dots may be characterized in that the size is 2nm to 4nm.

또한, 이때 상기 탄소 양자점은 금속이 도입된 탄소 양자점인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the carbon quantum dots may be characterized in that the metal is introduced carbon quantum dots.

또한, 이때 상기 금속은 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the metal may be characterized in that it includes a transition metal.

또한, 이때 상기 전이금속은 니켈 또는 은을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the transition metal may be characterized in that it includes nickel or silver.

또한, 이때 상기 금속이 도입된 탄소 양자점은 금속 전구체를 증류수와 혼합하여 금속 전구체 용액을 준비하는 (a)단계; 이후 상기 (a)단계의 용액과 탄소 전구체를 혼합하여 교반하는 (b)단계; 이후 상기 (b)단계의 용액을 수열 합성하는 (c)단계; 이후 상기 (c)단계의 용액을 냉각하는 (d)단계; 이후 상기 (d)단계의 용액을 필터로 여과시킨 후 세척하는 (e)단계; 및 이후 상기 (e)단계의 용액을 건조하는 (f)단계로 제조된 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the carbon quantum dots into which the metal is introduced may include (a) preparing a metal precursor solution by mixing the metal precursor with distilled water; Thereafter, (b) mixing and stirring the solution of step (a) and the carbon precursor; Thereafter, (c) step of hydrothermal synthesis of the solution of step (b); (d) step of cooling the solution of step (c) thereafter; Thereafter, (e) step of filtering the solution of step (d) with a filter and then washing; And then, it may be characterized in that it is prepared in step (f) of drying the solution of step (e).

또한, 이때 상기 (b)단계의 상기 탄소 전구체는 Fumaronitrile(C4H2N2)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the carbon precursor in step (b) may be characterized in that it includes Fumaronitrile (C 4 H 2 N 2 ).

또한, 이때 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계는 전처리로 상기 섬유를 산소 플라즈마로 표면을 처리하여 표면을 친수성으로 변환시키는 (g)단계; 및 상기 코팅액에 코팅 능력을 향상하기 위한 첨가제를 첨가 및 혼합하는 (h)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the step of forming a conductive coating layer on the fiber may include (g) converting the surface to a hydrophilic property by treating the surface of the fiber with oxygen plasma as a pretreatment; And it may be characterized in that it further comprises the step (h) of adding and mixing an additive for improving the coating ability to the coating solution.

또한, 이때 상기 (h)단계의 상기 첨가제는 Dimethyl sulfoxide(DMSO) 및 4-dodecylbenzenesulfonic acid을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법일 수 있다.In addition, at this time, the additive in step (h) may be a conductive fiber manufacturing method characterized in that it includes dimethyl sulfoxide (DMSO) and 4-dodecylbenzenesulfonic acid.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 전도성 섬유를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a conductive fiber.

본 발명의 실시예에 있어서, 전도성 섬유는 섬유; 및 상기 섬유 상에 위치하며 전도성 고분자 내에 탄소 양자점이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 코팅층을 포함하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 것을 특징으로 하는 전도성 섬유일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the conductive fiber is a fiber; and a conductive coating layer disposed on the fiber and including a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots are dispersed in the conductive polymer, so that the conductive fiber has improved electrical properties and thermal stability.

이때, 상기 전도성 고분자 내에 분산된 탄소 양자점은 상기 전도성 고분자의 모폴로지를 변형하여 상기 탄소-전도성 고분자 복합체의 경계면 저항을 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the carbon quantum dots dispersed in the conductive polymer may reduce the interface resistance of the carbon-conductive polymer composite by modifying the morphology of the conductive polymer.

또한, 이때 상기 전도성 고분자는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the conductive polymer may include poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS).

또한, 이때 상기 탄소 양자점은 크기가 2nm 내지 4nm인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the carbon quantum dots may be characterized in that the size is 2nm to 4nm.

또한, 이때 상기 탄소 양자점은 금속이 도입된 탄소 양자점인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the carbon quantum dots may be characterized in that the metal is introduced carbon quantum dots.

또한, 이때 상기 금속은 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, at this time, the metal may be characterized in that it includes a transition metal.

또한, 이때 상기 전이금속은 니켈 또는 은을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유일 수 있다.In addition, at this time, the transition metal may be a conductive fiber characterized in that it includes nickel or silver.

본 발명의 실시예에 따르면, 전도성 고분자 내에 전이금속이 도입된 탄소 양자점이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계 및 섬유를 상기 코팅액에 침지하여 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 전도성 섬유 제조방법을 제공할 수 있으며 상기 제조방법에 따른 전도성 섬유를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, preparing a coating solution including a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots are dispersed in a conductive polymer and immersing fibers in the coating solution to form a conductive coating layer on the fibers It is possible to provide a conductive fiber manufacturing method with improved electrical properties and thermal stability, including the step of providing a conductive fiber according to the manufacturing method.

이에 따라 금속 기반 소재의 단점과 전도성 고분자 기반 소재의 단점을 보완하고 장점을 취합하여 온도에 따른 저항 값 변화를 극복하고 다양한 온도에서 일관된 전기적 특성을 보이는 범용적으로 사용 가능한 전도성 섬유를 제조할 수 있다.Accordingly, it is possible to manufacture a universally usable conductive fiber that overcomes the change in resistance value according to temperature and shows consistent electrical characteristics at various temperatures by supplementing the disadvantages of metal-based materials and conductive polymer-based materials and combining the advantages. .

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 탄소-전도성 고분자 복합체 및 상기 복합체로 코팅된 전도성 섬유의 모식도이다.
도2은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유의 제조 방법 모식도이다.
도3는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유의 탄소 양자점에 대한 (a) 투과 전자 현미경 사진, (b) 크기 분포 그래프, (c) 격자 크기를 관찰한 투과 전자 현미경 사진이다.
도4는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유의 탄소 양자점에 대한 (a) 탄소 양자점의 푸리에 변환 적외선 분광 데이터, (b) 탄소 양자점의 농도 별 자외선-가시광선 분광 데이터, (c) 탄소 양자점의 여기 파장 별 광 발광 데이터, (d) 탄소 양자점의 발광 파장 별 광여기 데이터, (e-f) 탄소 양자점의 X선 광전자 분광 데이터이다.
도5은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유의 전도성 고분자와 탄소-전도성 고분자 복합체에 대한 (a) X선 광전자 분광 데이터, (b) 자외선-가시광선 광전자 분광 데이터, (c-d) 원자간력 현미경 데이터이다.
도6은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.
도7은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 금속으로 Ag가 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.
도8는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 금속으로 Ni이 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.
1 is a schematic diagram of a carbon-conductive polymer composite and a conductive fiber coated with the composite.
2 is a schematic diagram of a method for manufacturing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
3 is (a) a transmission electron micrograph, (b) a size distribution graph, and (c) a transmission electron micrograph showing the lattice size of carbon quantum dots of a conductive fiber, which is an embodiment of the present invention.
4 shows (a) Fourier transform infrared spectroscopy data of carbon quantum dots, (b) UV-visible spectroscopy data for each concentration of carbon quantum dots, (c) excitation of carbon quantum dots for carbon quantum dots of an embodiment of the present invention. These are photoluminescence data for each wavelength, (d) photoexcitation data for each emission wavelength of carbon quantum dots, and (ef) X-ray photoelectron spectroscopy data for carbon quantum dots.
5 is (a) X-ray photoelectron spectroscopy data, (b) ultraviolet-visible photoelectron spectroscopy data, (cd) atomic force microscope data for a conductive polymer and a carbon-conductive polymer composite of a conductive fiber, which is an embodiment of the present invention. to be.
6 is resistance change data according to temperature of the conductive fiber including the carbon-conductive polymer composite in the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
7 is resistance change data according to temperature of a conductive fiber including a carbon-conductive polymer composite in which Ag is introduced as a metal in the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
8 is resistance change data according to temperature of a conductive fiber including a carbon-conductive polymer composite in which Ni is introduced as a metal in the conductive fiber, which is an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1 및 도2를 참조하여 설명하면 도1(a)는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400)의 탄소-전도성 고분자 복합체(300)의 모식도이며 도1(b)는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400)의 모식도이다. 도2은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400)의 제조 방법 모식도이다.Referring to FIGS. 1 and 2, FIG. 1 (a) is a schematic diagram of a carbon-conductive polymer composite 300 of a conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram of the conductive fiber 400 as an example. 2 is a schematic diagram of a method for manufacturing a conductive fiber 400 according to an embodiment of the present invention.

도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400)의 제조방법을 살피면, 전도성 섬유(400)의 제조방법은 전도성 고분자(200) 내에 탄소 양자점(100)이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체(300)를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계; 및 섬유를 상기 코팅액에 침지하여 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며 이때 상기 탄소 양자점(100)이 열적 안정성을 부가하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 전도성 섬유(400) 제조방법인 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, looking at the manufacturing method of the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, the manufacturing method of the conductive fiber 400 is a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots 100 are dispersed in a conductive polymer 200. Preparing a coating solution containing (300); And immersing the fiber in the coating solution to form a conductive coating layer on the fiber, wherein the carbon quantum dots 100 add thermal stability to the conductive fiber 400 having improved electrical properties and thermal stability. characterized by

이때 상기 전도성 고분자(200) 내에 분산된 탄소 양자점(100)은 상기 전도성 고분자(200)의 모폴로지를 변형하여 상기 탄소-전도성 고분자 복합체(300)의 경계면 저항을 감소시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the carbon quantum dots 100 dispersed in the conductive polymer 200 change the morphology of the conductive polymer 200 to reduce the interface resistance of the carbon-conductive polymer composite 300.

구체적으로 살피면 현재 보편적으로 사용되는 전도성 고분자(200)는 전기적 특성과 섬유에 잘 붙는다는 장점이 있지만, 온도가 변함에 따라 전기적 특성이 급격하게 변하는 치명적인 단점을 가지고 있고, 탄소 양자점(100) 기반의 물질은 훌륭한 전기적 특성과 열적 안정성을 가지고 있지만. 섬유에 잘 붙지 않는다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 발명을 통해 단점을 보완하고 장점을 극대화하고자 탄소 양자점(100)을 기반으로 하여 탄소 양자점(100)이 전도성 고분자(200)에 고르게 분산되는 형태로 도입되어 전기 전도도를 향상시키고 탄소 양자점(100)의 열적 안정성 또한 활용되는 특수한 구조를 포뮬레이션 하고자 함이다. 이를 통해 전기적 특성을 향상시키고 온도 변화에 안정적으로 전기적 특성을 확보하는 동시에 열적 안정성을 향상시키고 모폴로지 개선을 통해 새로운 전도성 섬유(400)를 제작하여 경쟁력을 확보하는 데에 목적을 두고 있다.Specifically, the currently commonly used conductive polymer 200 has the advantage of being well attached to electrical properties and fibers, but has a fatal disadvantage that its electrical properties change rapidly as the temperature changes, and the carbon quantum dot 100-based Although the material has great electrical properties and thermal stability. It has the disadvantage that it does not adhere well to fibers. Therefore, in order to compensate for the disadvantages and maximize the advantages through the present invention, the carbon quantum dots 100 are introduced in a form in which the carbon quantum dots 100 are evenly dispersed in the conductive polymer 200 based on the carbon quantum dots 100 to improve electrical conductivity and carbon quantum dots 100 ) is also intended to formulate a special structure that is utilized. Through this, the purpose is to secure competitiveness by improving electrical properties, stably securing electrical properties against temperature changes, improving thermal stability, and manufacturing a new conductive fiber 400 through morphology improvement.

물질 별로 살피면, 상기 전도성 고분자(200)는 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 등과 같은 전도성 고분자(200)일 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 기술 분야의 통상의 기술자가 상기 언급한 물질들과 같이 전기 전도성은 우수하고 금속 기반 물질보다 안정성과 독성은 적은 특징을 갖고 섬유와의 흡착력이 우수하여 균일한 전도성 섬유(400)를 제작하는 데 사용할 수 있는 물질은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다. 본 발명에서는 특히 상기 전도성 고분자(200) 물질로 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)를 포함하는 실시예를 구현하였는데, PEDOT:PSS의 경우 상기 탄소 양자점(100)이 PEDOT:PSS에 도입 및 분산되고 또한 도입 시 탄소 양자점(100) 수용액이 극성 용매 역할을 하여 전기적 절연체 부분인 PSS를 대체하는 방식으로 PEDOT:PSS에서 PSS의 비중을 감소시킨다. 이에 따라 PEDOT:PSS에서 PEDOT을 뭉치게 하는 역할인 PSS의 감소로 탄소-전도성 고분자 복합체(300)의 뭉침이 적어지며, 입자의 크기가 증가하는 모폴로지 변화가 생기며 결과 경계면에서 생기는 저항이 줄어들고 동시에 전기적 절연체인 PSS의 감소와 전기적 특성 및 열적 안정성이 우수한 탄소 양자점(100)의 증가로 열적 안정성이 유지되는 동시에 전기 전도도가 향상된 탄소-전도성 고분자 복합체(300)를 이루게 된다.Looking at each material, the conductive polymer 200 may be a conductive polymer 200 such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, or poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). . However, it is not limited thereto, and, like the materials mentioned above by those skilled in the art of the present invention, it has excellent electrical conductivity, less stability and toxicity than metal-based materials, and excellent adsorption with fibers, resulting in uniform conductivity. Materials that may be used to fabricate the fibers 400 should be construed as falling within the scope of the present invention. In the present invention, in particular, an embodiment including poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) as the material of the conductive polymer 200 was implemented. In the case of PEDOT:PSS, the carbon quantum dots 100 It is introduced and dispersed in the PEDOT:PSS, and the carbon quantum dot (100) aqueous solution serves as a polar solvent when introduced to reduce the specific gravity of PSS in PEDOT:PSS by replacing PSS, which is an electrical insulator. Accordingly, the reduction of PSS, which serves to aggregate PEDOT in PEDOT:PSS, reduces the aggregation of the carbon-conductive polymer composite 300, causes a morphological change in which the size of the particles increases, and as a result, the resistance generated at the interface decreases, and at the same time the electrical Due to the reduction of PSS, which is an insulator, and the increase of carbon quantum dots 100 having excellent electrical properties and thermal stability, a carbon-conductive polymer composite 300 having improved electrical conductivity while maintaining thermal stability is achieved.

다음 물질로 탄소 양자점(100)을 살피면, 나노 탄소의 한 종류인 탄소 양자점(100)은 나노 스케일의 탄소 복합체로 탄소 복합체 간의 pi-pi stacking으로 인한 비공유 결합으로 인해 광학 및 표면 전자 특성을 가진다. 또한, 상기 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400) 제조 방법에 따라 제조된 0차원 탄소 양자점(100)은 나노 스케일의 탄소 복합체 내에서는 공유 결합으로 이루어져 있으므로, 열적으로 매우 안정적이며 탄소 양자점(100)은 나노 스케일이기 때문에 다른 탄소 기반 소재와 달리 매우 풍부한 작용기를 가지고 있으며 상기 작용기들이 활성 에지 사이트로서 역할을 수행하여 전기적 특성이 우수하다.Looking at the carbon quantum dot 100 as the next material, the carbon quantum dot 100, which is a type of nano-carbon, is a nanoscale carbon composite and has optical and surface electronic properties due to non-covalent bonding due to pi-pi stacking between carbon composites. In addition, since the 0-dimensional carbon quantum dots 100 manufactured according to the method for manufacturing the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, is composed of covalent bonds in the nanoscale carbon composite, it is thermally very stable and the carbon quantum dots 100 ) is nanoscale, so unlike other carbon-based materials, it has very abundant functional groups, and the functional groups serve as active edge sites, so it has excellent electrical properties.

다음으로 상기 전도성 고분자(200)와 상기 탄소 양자점(100)을 포함하는 탄소-전도성 고분자 복합체(300) 및 이를 포함하는 코팅액을 살피면, 탄소 양자점(100) 및 전도성 고분자(200)를 통해 포뮬레이션 된 탄소-전도성 고분자 복합체(300)의 경우에도 탄소 양자점(100)과 전도성 고분자(200)의 물질 특성은 유지될 수 있다. 따라서 제조된 탄소-전도성 고분자 복합체(300)는 탄소 양자점(100)으로 인한 전기적 특성 및 열적 안정성을 가지게 되며 결과 온도에 따른 저항 값 변화를 최소화하여 다양한 온도에서도 사용이 가능함을 예상할 수 있다.Next, looking at the carbon-conductive polymer composite 300 including the conductive polymer 200 and the carbon quantum dots 100 and the coating solution including the same, the carbon quantum dots 100 and the conductive polymer 200 are formulated through Even in the case of the carbon-conductive polymer composite 300, material properties of the carbon quantum dots 100 and the conductive polymer 200 may be maintained. Therefore, it can be expected that the manufactured carbon-conductive polymer composite 300 has electrical properties and thermal stability due to the carbon quantum dots 100 and can be used at various temperatures by minimizing the change in resistance value according to the resulting temperature.

다음으로 도3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400) 제조방법 및 이에 따라 제조한 전도성 섬유(400)에 있어서 상기 탄소 양자점(100)은 크기가 2nm 내지 4nm인 것이 바람직하다. 구체적으로 살피면 양자점의 경우 크기에 따라 광학적 특성이 크게 변하므로 본 발명이 목적하는 상기 전도성 고분자와의 포뮬레이션을 위해서는 2nm 내지 4nm의 크기가 바람직하며 또한 위와 같은 범위는 앞서 살핀 것과 같이 크기에 따라 특성이 변하는 양자점은 균일한 크기가 균일한 특성을 의미하기 때문에 위와 같은 좁은 크기 범위로 제어되는 것이 중요하다. 도3(a)에 따르면 상기 전도성 고분자(200) 내에 상기 탄소 양자점(100)이 고르게 분산된 모습을 확인할 수 있으며, 도3(b), (c)에 따르면 앞서 언급한 내용과 같이 탄소 양자점(100)이 대부분 2nm~3nm의 크기를 가지도록 제조된 것을 확인할 수 있다.Next, referring to FIG. 3, in the manufacturing method of the conductive fiber 400 according to an embodiment of the present invention and the conductive fiber 400 prepared according to the method, the size of the carbon quantum dots 100 is preferably 2 nm to 4 nm. Do. Specifically, in the case of quantum dots, the optical properties vary greatly depending on the size, so a size of 2 nm to 4 nm is preferable for formulation with the conductive polymer for the purpose of the present invention. It is important that these variable quantum dots are controlled within a narrow size range as described above because a uniform size means uniform characteristics. According to FIG. 3 (a), it can be seen that the carbon quantum dots 100 are evenly dispersed in the conductive polymer 200, and according to FIGS. 3 (b) and (c), as described above, the carbon quantum dots ( 100) can be confirmed that most of them are manufactured to have a size of 2 nm to 3 nm.

다음으로 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400) 제조방법 및 이에 따라 제조한 전도성 섬유(400)에 있어서 상기 탄소 양자점(100)은 금속이 도입된 탄소 양자점(100)일 수 있으며 상기 금속은 전이금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전이금속은 니켈 또는 은을 포함할 수 있다. 구체적으로 살피면 상기 전도성 섬유(400)의 전기적 특성을 개선하고자 다양한 상기 언급된 니켈 또는 은과 같은 전이금속을 상기 탄소 양자점(100)에 도입하는 것이며, 전기적 특성의 개선 외에도 다른 특성을 개선하고자 하는 경우에는 질소, 인 등의 비금속 계열 원소의 도입도 가능하다. 따라서 상기 탄소 양자점(100)에 도입 가능한 물질은 상기 언급한 물질에 제한되는 것은 아니며 상기 탄소-전도성 고분자의 특성을 개선하기 위해 본 발명 기술 분야의 통상의 기술자가 어렵지 않게 이용할 수 있는 물질이 범위에 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Next, in the manufacturing method of the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, and the conductive fiber 400 manufactured according to the method, the carbon quantum dot 100 may be a carbon quantum dot 100 into which a metal is introduced, and the metal may be a transition material. May contain metal. Also, the transition metal may include nickel or silver. Specifically, in order to improve the electrical characteristics of the conductive fiber 400, various transition metals such as nickel or silver mentioned above are introduced into the carbon quantum dot 100, and in addition to improving electrical characteristics If you want to improve other characteristics In addition, it is possible to introduce non-metallic elements such as nitrogen and phosphorus. Therefore, materials that can be introduced into the carbon quantum dots 100 are not limited to the above-mentioned materials, and materials that can be used without difficulty by a person skilled in the art to improve the properties of the carbon-conductive polymer fall within the range. should be interpreted as inclusive.

다음으로 제조방법 측면에서 구체적으로 살피면, 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400) 제조방법 및 그에 따라 제조된 전도성 섬유(400)에 있어서 상기 금속이 도입된 탄소 양자점(100)은 금속 전구체를 증류수와 혼합하여 금속 전구체 용액을 준비하는 (a)단계; 이후 상기 (a)단계의 용액과 탄소 전구체를 혼합하여 교반하는 (b)단계; 이후 상기 (b)단계의 용액을 수열 합성하는 (c)단계; 이후 상기 (c)단계의 용액을 냉각하는 (d)단계; 이후 상기 (d)단계의 용액을 필터로 여과시킨 후 세척하는 (e)단계; 및 이후 상기 (e)단계의 용액을 건조하는 (f)단계로 제조된 것을 특징으로 한다. 구체적인 실험 조건은 하기 실험예에서 살피기로 한다.Next, in terms of the manufacturing method, in the manufacturing method of the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, and the conductive fiber 400 manufactured according to the method, the carbon quantum dots 100 into which the metal is introduced are obtained by distilling the metal precursor into distilled water. (a) step of preparing a metal precursor solution by mixing with; Thereafter, (b) mixing and stirring the solution of step (a) and the carbon precursor; Thereafter, (c) step of hydrothermal synthesis of the solution of step (b); (d) step of cooling the solution of step (c) thereafter; Thereafter, (e) step of filtering the solution of step (d) with a filter and then washing; And then, it is characterized in that it is prepared in step (f) of drying the solution of step (e). Specific experimental conditions will be examined in the following experimental examples.

다음으로 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400) 제조방법에 있어서 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계는 전처리로 상기 섬유를 산소 플라즈마로 표면을 처리하여 표면을 친수성으로 변환시키는 (g)단계; 및 상기 코팅액에 코팅 능력을 향상하기 위한 첨가제를 첨가 및 혼합하는 (h)단계를 더 포함할 수 있다. 마찬가지로 구체적인 실험 조건은 하기 실험예에서 살피기로 한다.Next, in the method of manufacturing the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, the step of forming a conductive coating layer on the fiber is a step (g) of converting the surface to hydrophilicity by treating the surface of the fiber with oxygen plasma as a pretreatment ; and (h) adding and mixing an additive for improving coating ability to the coating solution. Similarly, specific experimental conditions will be examined in the following experimental examples.

다음으로 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400) 제조방법에 따라 제조된 전도성 섬유(400)에 대하여 설명한다.Next, the conductive fiber 400 manufactured according to the manufacturing method of the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, will be described.

앞서 살핀 도1을 참조하면, 상기 전도성 섬유(400)는 섬유; 및 상기 섬유 상에 위치하며 전도성 고분자(200) 내에 탄소 양자점(100)이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체(300)를 포함하는 전도성 코팅층을 포함하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 1 Salpin earlier, the conductive fiber 400 is a fiber; and a conductive coating layer disposed on the fiber and including a carbon-conductive polymer composite 300 in which carbon quantum dots 100 are dispersed in the conductive polymer 200, characterized in that electrical properties and thermal stability are improved.

이때, 상기 전도성 고분자(200) 내에 분산된 탄소 양자점(100)은 상기 전도성 고분자(200)의 모폴로지를 변형하여 상기 탄소-전도성 고분자 복합체(300)의 경계면 저항을 감소시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the carbon quantum dots 100 dispersed in the conductive polymer 200 change the morphology of the conductive polymer 200 to reduce the interface resistance of the carbon-conductive polymer composite 300.

또한, 이때 상기 전도성 고분자(200)는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)를 포함할 수 있다.Also, at this time, the conductive polymer 200 may include poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS).

또한, 이때 탄소 양자점(100)은 금속이 도입된 탄소 양자점(100)일 수 있으며, 상기 금속은 전이금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전이금속은 니켈 또는 은을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며 상기 탄소-전도성 고분자 복합체(300)의 전기적 특성을 개선하기 위해 본 발명 기술 분야의 통상의 기술자가 어렵지 않게 이용할 수 있는 물질이 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Also, at this time, the carbon quantum dots 100 may be carbon quantum dots 100 into which a metal is introduced, and the metal may include a transition metal. Also, the transition metal may include nickel or silver. However, it is not limited thereto, and materials that can be used without difficulty by those skilled in the art in order to improve the electrical properties of the carbon-conductive polymer composite 300 should be construed as being included in the scope.

다음으로 상기 탄소 양자점(100)은 앞서 상기 전도성 섬유(400)의 제조방법에서 살핀 바와 같이 크기가 2nm 내지 4nm인 것이 바람직하다. 구체적으로 살피면 양자점의 경우 크기에 따라 광학적 특성이 크게 변하므로 본 발명이 목적하는 상기 전도성 고분자와의 포뮬레이션을 위해서는 2nm 내지 4nm의 크기가 바람직하며 또한 위와 같은 범위는 앞서 살핀 것과 같이 크기에 따라 특성이 변하는 양자점은 균일한 크기가 균일한 특성을 의미하기 때문에 위와 같은 좁은 크기 범위로 제어되는 것이 중요하다.Next, it is preferable that the size of the carbon quantum dots 100 is 2 nm to 4 nm, as seen in the manufacturing method of the conductive fiber 400 above. Specifically, in the case of quantum dots, the optical properties vary greatly depending on the size, so a size of 2 nm to 4 nm is preferable for formulation with the conductive polymer for the purpose of the present invention. It is important that these variable quantum dots are controlled within a narrow size range as described above because a uniform size means uniform characteristics.

상기 탄소 양자점(100), 전도성 고분자(200), 탄소-전도성 고분자 복합체(300)에 관한 설명은 앞서 살핀 상기 전도성 섬유(400)의 제조방법에서와 같으므로 반복 설명은 생략하기로 한다.Since descriptions of the carbon quantum dots 100, the conductive polymer 200, and the carbon-conductive polymer composite 300 are the same as in the manufacturing method of the conductive fiber 400, a repeated description will be omitted.

다음으로 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유(400)의 활용 가능성을 살피면 주된 목적은 탄소 양자점(100)을 도입한 전도성 고분자(200)를 포뮬레이션하여 온도에 따른 저항 값 변화를 극복하고 다양한 온도에서 일관된 전기적 특성을 보이는 범용으로 사용 가능한 전도성 섬유(400) 제조이며 이를 기반으로 기능성 섬유와 센서에 적용하거나 웨어러블 기기 등 다양한 분야에서의 이용 가능성을 예상하고 있다.Next, looking at the possibility of using the conductive fiber 400, which is an embodiment of the present invention, the main purpose is to overcome the change in resistance value according to temperature by formulating the conductive polymer 200 in which the carbon quantum dots 100 are introduced, and at various temperatures. It is a fabrication of a universally usable conductive fiber 400 that shows consistent electrical characteristics, and based on this, it is expected to be applied to functional fibers and sensors or used in various fields such as wearable devices.

실시예1Example 1

전이금속이 도입된 탄소 양자점의 제조방법Method for producing carbon quantum dots with transition metal

1. (a)단계1. Step (a)

전이금속 전구체를 증류수와 혼합하여 전이금속 전구체 용액을 준비하는 단계이다. 본 실시예의 상세 사항으로 상기 전이금속 전구체는 0.21g의 질산-은 (Silver nitrate) 혹은 0.22g의 니켈 아세트산 (Nickel acetate)를 100 ml의 증류수에 녹여 준비한다. This step is to prepare a transition metal precursor solution by mixing the transition metal precursor with distilled water. In detail in this embodiment, the transition metal precursor is prepared by dissolving 0.21 g of silver nitrate or 0.22 g of nickel acetate in 100 ml of distilled water.

2. (b)단계2. Step (b)

이후 상기 (a)단계의 용액과 탄소 전구체를 혼합하여 교반하는 (b)단계이다.Then, step (b) of mixing and stirring the solution of step (a) and the carbon precursor.

상기 (a)단계를 통해 준비된 전이금속 전구체 수용액 3 ml을 탄소 전구체에 해당하는 300 mg의 Fumaronitrile(C4H2N2)과 같이 30분간 150 rpm의 조건으로 교반한다.3 ml of the aqueous transition metal precursor solution prepared in step (a) was stirred at 150 rpm for 30 minutes with 300 mg of Fumaronitrile (C 4 H 2 N 2 ) corresponding to the carbon precursor.

3. (c)단계3. Step (c)

이후 상기 (b)단계의 용액을 수열 합성하는 단계이다. 구체적으로 상기 (b)단계에서 교반을 통해 얻은 용액은 테플론 라이너 (Teflon liner)에 넣은 뒤 다시 고압 멸균 장치 (Autoclave) 안에 넣어 조립한다. 조립된 고압 멸균 장치를 200도로 미리 예열 된 실리콘 오일이 담긴 수조에 담근다. 15분간 150 rpm의 조건으로 교반하면서 상기 실리콘 오일 수조에서 수열 합성법 (Hydrothermal)을 진행한다.Subsequently, the step of hydrothermal synthesis of the solution of step (b) is performed. Specifically, the solution obtained through stirring in step (b) is put into a Teflon liner and then put into an autoclave again to assemble. The assembled high-pressure sterilizer is immersed in a water bath with silicone oil preheated to 200 degrees. Hydrothermal synthesis is performed in the silicone oil bath while stirring at 150 rpm for 15 minutes.

4. (d)단계4. Step (d)

이후 상기 (c)단계의 용액을 냉각하는 단계이다. 구체적으로 상기 수열 합성이 끝나면 고압 멸균 장치를 찬물에 15분간 식히는 방식으로 진행한다. 추가로 냉각이 완료된 후, 조립된 고압 멸균 장치를 해체한 뒤 테플론 라이너를 열어 증류수 9 ml를 추가로 넣는다. 그 뒤 교반기를 이용하여 5분간 400 rpm으로 교반을 진행한다.Then, the solution of step (c) is cooled. Specifically, after the hydrothermal synthesis is completed, the high-pressure sterilization device is cooled in cold water for 15 minutes. After the additional cooling is complete, the assembled high-pressure sterilizer is dismantled, and then the Teflon liner is opened and 9 ml of distilled water is additionally added. Thereafter, stirring is performed at 400 rpm for 5 minutes using a stirrer.

5. (e)단계5. Step (e)

이후 상기 (d)단계의 용액을 필터로 여과시킨 후 세척하는 단계이다. 구체적으로 교반이 끝난 뒤, 얻어진 용액을 PTFE 막을 필터로 사용하여 여과시키고, 증류수와 에탄올을 용매로 사용하여 충분히 분산시킨 후 수차례 원심 분리를 통해 세척하며 잔류 염의 부산물을 제거한다.Thereafter, the solution of step (d) is filtered through a filter and then washed. Specifically, after stirring, the obtained solution is filtered using a PTFE membrane as a filter, sufficiently dispersed using distilled water and ethanol as solvents, and then washed by centrifugation several times to remove residual salt by-products.

6. (f)단계6. Step (f)

이후 상기 (e)단계의 용액을 건조하는 단계이다. 구체적으로 최종적으로 생성 된 용액을 영하 80℃의 초저온 냉동고에 1시간 동안 보관 뒤 3일 동안 동결 건조를 하면 전이금속이 도입된 분말 형태의 탄소 양자점이 제조된다.Then, the solution of step (e) is dried. Specifically, when the finally produced solution is stored in an ultra-low temperature freezer at minus 80 ° C. for 1 hour and then freeze-dried for 3 days, carbon quantum dots in the form of powder introduced with a transition metal are produced.

실시예2Example 2

상기 전이금속이 도입된 탄소 양자점을 활용한 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 코팅액 제조방법Method for producing a coating solution including a carbon-conductive polymer composite using carbon quantum dots into which the transition metal is introduced

본 실시예에서 전도성 고분자는 여러 종류가 있지만, 그 중 poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS)를 이용하였다.In this embodiment, there are several types of conductive polymers, but among them, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) was used.

구체적으로 물에 3%의 농도로 희석된 PEDOT:PSS 1 mL에 8 mg의 분말 형태 니켈 혹은 은이 도입된 탄소 양자점을 넣은 뒤 균일한 분산을 위해 초음파 세척기(Sonicator)를 이용하여 30분간 분산시킨다.Specifically, 8 mg of powdered nickel or silver-incorporated carbon quantum dots are added to 1 mL of PEDOT:PSS diluted to a concentration of 3% in water, and then dispersed for 30 minutes using a sonicator for uniform dispersion.

이를 통해 전도성 고분자에 전이금속이 도입된 탄소 양자점이 균일하게 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 용액이 제작된다. 제작된 용액은, 전도성 고분자 사이에 약 2nm~3nm의 전이금속이 도입된 탄소 양자점이 고르게 분산되어 있는 구조를 가지며, 이러한 특수한 구조를 통해, 상기 언급한 바와 같이 전도성 고분자의 입자 크기를 증가시킬 수 있으며 결과 기존의 전도성 고분자 입자 사이의 경계면에서 생기는 저항을 최소화하여 전기적 특성을 향상시키고 동시에 전도성 고분자의 특성을 이용하여 기존에 섬유와의 흡착력이 부족한 탄소 양자점을 균일하게 도입시킬 수 있게 된다.Through this, a solution containing a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots in which a transition metal is introduced into a conductive polymer is uniformly dispersed is prepared. The prepared solution has a structure in which carbon quantum dots in which a transition metal of about 2 nm to 3 nm is introduced are evenly dispersed between conductive polymers, and through this special structure, as mentioned above, the particle size of the conductive polymer can be increased. As a result, electrical properties are improved by minimizing the resistance generated at the interface between the existing conductive polymer particles, and at the same time, it is possible to uniformly introduce carbon quantum dots, which lack adsorption with fibers, by using the properties of the conductive polymer.

또한, 기존의 전도성 고분자의 모폴로지를 개선해 전기적 특성을 향상할 뿐만 아니라 탄소 양자점의 표면 작용기인 수산화기(-OH), 피리디닉-N(Pyridinic-N), 피롤릭-N(Pyrrolic-N), 그래피틱-N(Graphitic-N)이 전도성을 추가로 증가시킬 수 있다.In addition, electrical properties are improved by improving the morphology of existing conductive polymers, as well as hydroxyl groups (-OH), pyridinic-N, pyrrolic-N, and graphene functional groups of carbon quantum dots. Graphic-N can further increase conductivity.

실시예3Example 3

상기 코팅액으로 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 방법Method of forming a conductive coating layer on the fiber with the coating solution

섬유를 상기 코팅액에 침지하여 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계이며 이때, 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계는 전 처리로 상기 섬유를 산소 플라즈마로 표면을 처리하여 표면을 친수성으로 변환시키는 (g)단계; 및Forming a conductive coating layer on the fiber by immersing the fiber in the coating solution. At this time, the step of forming the conductive coating layer on the fiber is to treat the surface of the fiber with oxygen plasma as a pre-treatment to convert the surface to hydrophilic (g) step; and

상기 코팅액에 코팅 능력을 향상하기 위한 첨가제를 첨가 및 혼합하는 (h)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it further comprises the step (h) of adding and mixing an additive for improving the coating ability to the coating solution.

1. (g)단계1. Step (g)

상기 섬유를 산소 플라즈마로 표면처리하여 표면을 친수성으로 변환시키는 단계이다.This step is to treat the surface of the fiber with oxygen plasma to convert the surface to hydrophilicity.

본 실시예에 있어서 상기 섬유는 스판덱스를 이용하며, 상기 스판덱스를 산소 플라즈마 처리기를 통하여 5분간 처리하여 표면을 친수성으로 바꾸어 코팅 능력을 향상시킨다.In this embodiment, the fiber uses spandex, and the spandex is treated for 5 minutes through an oxygen plasma treatment to improve the coating ability by changing the surface to be hydrophilic.

2. (h)단계2. Step (h)

상기 코팅액에 코팅 능력을 향상하기 위한 첨가제를 첨가 및 혼합하는 단계이다. 구체적으로 상기 실시예2에 따라 제조된 코팅액(PEDOT:PSS+Ni CQD powder) 1 mL에 섬유의 코팅 능력을 향상 시키기 위해 DMSO(Dimethyl Sulfoxide) 0.5 g와 4-dodecylbenzenesulfonic acid 0.1 g을 넣은 뒤 20분간 초음파 세척기로 분산시켜준다.This is a step of adding and mixing an additive for improving coating ability to the coating solution. Specifically, 0.5 g of DMSO (Dimethyl Sulfoxide) and 0.1 g of 4-dodecylbenzenesulfonic acid were added to 1 mL of the coating solution (PEDOT: PSS + Ni CQD powder) prepared according to Example 2 to improve the coating ability of the fiber, followed by 20 minutes Disperse in an ultrasonic cleaner.

3. 섬유를 상기 코팅액으로 코팅하는 방법3. Method of coating fibers with the coating liquid

상기 (g)단계에서 처리한 스판덱스를 상기 (h)단계에 따라 제조된 코팅액에 넣고 15분간 초음파 세척기 처리를 한다. 이후 섬유를 꺼낸 뒤 상온에서 40분간 건조한다. 이후 건조 시킨 섬유를 온도가 120℃인 오븐에서 20분간 추가로 건조한다. 이후 위 방법을 총 3회 반복하여 전이금속이 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체가 코팅된 섬유를 제작할 수 있다.The spandex treated in step (g) is put into the coating solution prepared in step (h) and treated with an ultrasonic cleaner for 15 minutes. Then, the fibers are taken out and dried at room temperature for 40 minutes. Thereafter, the dried fibers are further dried in an oven at 120° C. for 20 minutes. Thereafter, the above method may be repeated a total of three times to produce a fiber coated with a carbon-conductive polymer composite into which a transition metal is introduced.

실험예1Experimental example 1

본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유 제조방법에 따라 제조된 탄소 양자점의 특성 측정 실험Characteristics measurement experiment of carbon quantum dots prepared according to the conductive fiber manufacturing method, which is an embodiment of the present invention

도4는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유의 탄소 양자점에 대한 (a) 탄소 양자점의 푸리에 변환 적외선 분광 데이터, (b) 탄소 양자점의 농도 별 자외선-가시광선 분광 데이터, (c) 탄소 양자점의 여기 파장별 광 발광 데이터, (d) 탄소 양자점의 발광 파장별 광여기 데이터, (e-f) 탄소 양자점의 X선 광전자 분광 데이터이다.4 shows (a) Fourier transform infrared spectroscopy data of carbon quantum dots, (b) UV-visible spectroscopy data for each concentration of carbon quantum dots, (c) excitation of carbon quantum dots for carbon quantum dots of an embodiment of the present invention. Light emission data for each wavelength, (d) photoexcitation data for each emission wavelength of carbon quantum dots, and (e-f) X-ray photoelectron spectroscopy data for carbon quantum dots.

실험예2Experimental Example 2

본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유 제조방법에 따라 제조된 탄소-전도성 고분자 복합체의 특성 측정 실험Characteristics measurement experiment of the carbon-conductive polymer composite prepared according to the conductive fiber manufacturing method, which is an embodiment of the present invention

도5는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유의 전도성 고분자와 탄소-전도성 고분자 복합체에 대한 (a) X선 광전자 분광 데이터, (b) 자외선-가시광선 광전자 분광 데이터, (c-d) 원자간력 현미경 데이터이다.5 is (a) X-ray photoelectron spectroscopy data, (b) ultraviolet-visible photoelectron spectroscopy data, (c-d) atomic force microscope data for a conductive polymer and a carbon-conductive polymer composite of a conductive fiber, which is an embodiment of the present invention. to be.

도5(a)에 따르면 탄소-전도성 고분자 복합체(N-CQD in PEDOT:PSS)의 경우 탄소 양자점이 도입되지 않은 전도성 고분자(PEDOT:PSS)와 비교하여 볼 때 PEDOT의 intensity가 증가한 모습이 확인되는데 이는 탄소 양자점의 도입에 따라 전도성 고분자 내에서 PSS가 탄소 양자점으로 대체되고 결과 전도성 고분자 내에서 PEDOT의 비율이 증가했음을 의미한다. 이를 통해 앞서 설명한 바와 같이 전기적 절연체인 PSS의 비중이 감소하고, 전기적 특성이 우수한 탄소 양자점이 도입되어 탄소-전도성 고분자 복합체의 전기적 특성은 탄소 양자점이 도입되지 않은 전도성 고분자와 비교하여 볼 때 전기적 특성이 우수해지는 것을 예상할 수 있다.According to FIG. 5 (a), in the case of the carbon-conductive polymer composite (N-CQD in PEDOT: PSS), it is confirmed that the intensity of PEDOT is increased when compared to the conductive polymer (PEDOT: PSS) in which carbon quantum dots are not introduced. This means that with the introduction of carbon quantum dots, PSS was replaced by carbon quantum dots in the conductive polymer, and the proportion of PEDOT in the resulting conductive polymer increased. Through this, as described above, the specific gravity of PSS, which is an electrical insulator, is reduced and the electrical properties of the carbon-conductive polymer composite are improved compared to the conductive polymer without the introduction of carbon quantum dots due to the introduction of carbon quantum dots having excellent electrical properties. You can expect to get better.

도5(b)에 따르면 탄소-전도성 고분자 복합체(N-CQD in PEDOT:PSS)의 경우 탄소 양자점이 도입되지 않은 전도성 고분자(PEDOT:PSS)와 비교하여 볼 때 Binding Energy가 감소한 모습이 확인되는데 이를 통해 탄소 양자점의 도입에 따라 전도성 고분자의 모폴로지가 변형되어 입자 크기가 증가했음을 예상할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 입자가 커짐에 따라 경계면에서 생기는 저항이 감소하여 전기적 특성이 개선됨을 예상할 수 있다.According to FIG. 5 (b), in the case of the carbon-conductive polymer composite (N-CQD in PEDOT: PSS), it is confirmed that the binding energy is reduced when compared to the conductive polymer (PEDOT: PSS) without the introduction of carbon quantum dots. Through the introduction of carbon quantum dots, it can be expected that the morphology of the conductive polymer is modified and the particle size increases. In addition, as described above, it can be expected that as the particle size increases, the resistance generated at the interface decreases and the electrical characteristics are improved.

실험예3Experimental Example 3

본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유 제조방법에 따라 제조된 전도성 섬유의 전기적 특성 측정 실험Electrical Characteristics Measurement Experiment of Conductive Fibers Manufactured in accordance with the Conductive Fiber Manufacturing Method, which is an embodiment of the present invention

도6 내지 도8을 참조하여 설명한다.6 to 8 will be described.

도6은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.6 is resistance change data according to temperature of the conductive fiber including the carbon-conductive polymer composite in the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도7은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 금속으로 Ag가 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.7 is resistance change data according to temperature of a conductive fiber including a carbon-conductive polymer composite in which Ag is introduced as a metal in the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도8는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 금속으로 Ni이 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.8 is resistance change data according to temperature of a conductive fiber including a carbon-conductive polymer composite in which Ni is introduced as a metal in the conductive fiber, which is an embodiment of the present invention.

상기 데이터의 측정은 Provestation을 이용하여 측정하였으며 구체적으로 Slide glass위에 섬유를 구리 테이프로 고정시킨 뒤, 실버 페이스트를 발라 저항 값을 측정하는 방식으로 수행하였다.The measurement of the data was measured using a probestation, and specifically, after fixing the fiber on the slide glass with a copper tape, silver paste was applied to measure the resistance value.

상기 데이터에 따르면 탄소 양자점이 도입되지 않은 전도성 섬유의 경우 25℃ 기준 53307 Ω/cm의 저항 값을 가졌으며 온도 증가에 따라 저항이 크게 감소하는 모습을 보였다. 반면, 탄소 양자점을 도입한 전도성 섬유의 경우 PEDOT:PSS와 N-CQD를 3:6 부피 비로 혼합했을 경우 25℃ 기준 1548 Ω/cm 저항을 보였으며 상기 탄소 양자점이 도입되지 않은 전도성 섬유의 경우와 비교하여 볼 때 상대적으로 온도 증가에 따른 저항의 변화가 크지 않음을 확인할 수 있었다. 마찬가지로 Ag-CQD과 3:6 부피 비로 혼합했을 경우 25℃ 기준 1738 Ω/cm의 저항, Ni-CQD의 경우 PEDOT:PSS와 3:6 부피 비로 혼합했을 경우 25℃ 기준 2176 Ω/cm의 저항을 보였으며 상기 탄소 양자점이 도입되지 않은 전도성 섬유의 경우와 비교하여 볼 때 상대적으로 온도 증가에 따른 저항의 변화가 크지 않음을 확인할 수 있었다.According to the above data, the conductive fiber in which carbon quantum dots were not introduced had a resistance value of 53307 Ω/cm based on 25° C., and the resistance significantly decreased with increasing temperature. On the other hand, in the case of conductive fibers introduced with carbon quantum dots, when PEDOT: PSS and N-CQD were mixed at a volume ratio of 3: 6, the resistance was 1548 Ω/cm based on 25 ° C. In comparison, it was confirmed that the change in resistance with increasing temperature was relatively insignificant. Similarly, resistance of 1738 Ω/cm at 25°C when mixed with Ag-CQD at a volume ratio of 3:6, and resistance of 2176 Ω/cm at 25°C when Ni-CQD was mixed at a volume ratio of 3:6 with PEDOT:PSS When compared to the case of the conductive fiber in which the carbon quantum dots were not introduced, it was confirmed that the change in resistance with increasing temperature was relatively small.

실험예4Experimental Example 4

본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유 제조방법에 따라 제조된 전도성 섬유의 열적 안정성 측정 실험Thermal stability measurement experiment of conductive fibers prepared according to the conductive fiber manufacturing method, which is an embodiment of the present invention

도6 내지 도8를 참조하여 설명한다.6 to 8 will be described.

도6은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.6 is resistance change data according to temperature of the conductive fiber including the carbon-conductive polymer composite in the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도7은 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 금속으로 Ag가 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.7 is resistance change data according to temperature of a conductive fiber including a carbon-conductive polymer composite in which Ag is introduced as a metal in the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도8는 본 발명의 일 실시예인 전도성 섬유에 있어서 금속으로 Ni이 도입된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 섬유의 온도에 따른 저항 변화 데이터이다.8 is resistance change data according to temperature of a conductive fiber including a carbon-conductive polymer composite in which Ni is introduced as a metal in the conductive fiber, which is an embodiment of the present invention.

상기 데이터의 측정은 측정 방법은 건조 오븐에 제작된 전도성 섬유 샘플을 위치시킨 뒤, 시작 온도를 25℃로 설정하고 5℃가 증가할 때마다 저항 값을 측정하는 방식으로 수행하였다.The measurement of the data was performed by placing the fabricated conductive fiber sample in a drying oven, setting the starting temperature to 25 ° C, and measuring the resistance value every time the temperature increased by 5 ° C.

상기 데이터에 따르면 탄소 양자점을 도입하지 않은 전도성 섬유의 경우 25℃에서 80℃로 온도가 변화할 때, 51%의 저항 값 변화가 발생하였고, N-CQD의 경우 19%, Ag-CQD의 경우 18%, Ni-CQD의 경우 20%의 저항 변화가 측정되었다. 따라서, 탄소 양자점을 도입하지 않은 전도성 섬유와 비교하여 볼 때 N-CQD는 2.68배, Ag-CQD는 2.83배, Ni-CQD는 2.55배 향상된 열적 저항 안정성을 확인할 수 있었다.According to the above data, when the temperature is changed from 25 ° C to 80 ° C in the case of the conductive fiber without introducing carbon quantum dots, a resistance value change of 51% occurred, 19% in the case of N-CQD and 18% in the case of Ag-CQD. %, a resistance change of 20% was measured for Ni-CQD. Therefore, compared to the conductive fibers without carbon quantum dots, N-CQD improved thermal resistance stability by 2.68 times, Ag-CQD by 2.83 times, and Ni-CQD by 2.55 times.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 탄소 양자점
200 : 전도성 고분자
300 : 탄소-전도성 고분자 복합체
400 : 전도성 섬유
100: carbon quantum dots
200: conductive polymer
300: carbon-conductive polymer composite
400: conductive fiber

Claims (18)

전도성 고분자 내에 탄소 양자점이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계; 및
섬유를 상기 코팅액에 침지하여 상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 탄소 양자점이 열적 안정성을 부가하여 전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
preparing a coating solution including a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots are dispersed in a conductive polymer; and
Forming a conductive coating layer on the fiber by immersing the fiber in the coating solution,
A method for producing a conductive fiber, characterized in that electrical properties and thermal stability are improved by adding thermal stability to the carbon quantum dots.
제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자 내에 분산된 탄소 양자점은 상기 전도성 고분자의 모폴로지를 변형하여 상기 탄소-전도성 고분자 복합체의 경계면 저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 1,
Conductive fiber manufacturing method, characterized in that the carbon quantum dots dispersed in the conductive polymer to reduce the interface resistance of the carbon-conductive polymer composite by modifying the morphology of the conductive polymer.
제1항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 1,
The conductive fiber manufacturing method, characterized in that the conductive polymer comprises poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS).
제1항에 있어서,
상기 탄소 양자점은 크기가 2nm 내지 4nm인 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 1,
The carbon quantum dots are conductive fiber manufacturing method, characterized in that the size of 2nm to 4nm.
제1항에 있어서,
상기 탄소 양자점은 금속이 도입된 탄소 양자점인 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 1,
The carbon quantum dots are conductive fiber manufacturing method, characterized in that the metal is introduced carbon quantum dots.
제5항에 있어서,
상기 금속은 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 5,
The method of manufacturing a conductive fiber, characterized in that the metal comprises a transition metal.
제6항에 있어서,
상기 전이금속은 니켈 또는 은을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 6,
The transition metal is a conductive fiber manufacturing method, characterized in that it comprises nickel or silver.
제5항에 있어서,
상기 금속이 도입된 탄소 양자점은
금속 전구체를 증류수와 혼합하여 금속 전구체 용액을 준비하는 (a)단계;
이후 상기 (a)단계의 용액과 탄소 전구체를 혼합하여 교반하는 (b)단계;
이후 상기 (b)단계의 용액을 수열 합성하는 (c)단계;
이후 상기 (c)단계의 용액을 냉각하는 (d)단계;
이후 상기 (d)단계의 용액을 필터로 여과시킨 후 세척하는 (e)단계; 및
이후 상기 (e)단계의 용액을 건조하는 (f)단계로 제조된 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 5,
The carbon quantum dots into which the metal is introduced are
(a) preparing a metal precursor solution by mixing the metal precursor with distilled water;
Thereafter, (b) step of mixing and stirring the solution of step (a) and the carbon precursor;
Thereafter, (c) step of hydrothermal synthesis of the solution of step (b);
(d) step of cooling the solution of step (c) thereafter;
Thereafter, (e) step of filtering the solution of step (d) with a filter and then washing; and
Then, the conductive fiber manufacturing method, characterized in that produced in step (f) of drying the solution of step (e).
제8항에 있어서,
상기 (b)단계의 상기 탄소 전구체는 Fumaronitrile(C4H2N2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 8,
The carbon precursor in step (b) comprises Fumaronitrile (C 4 H 2 N 2 ).
제1항에 있어서,
상기 섬유 상에 전도성 코팅층을 형성하는 단계는 전처리로
상기 섬유를 산소 플라즈마로 표면을 처리하여 표면을 친수성으로 변환시키는 (g)단계; 및
상기 코팅액에 코팅 능력을 향상하기 위한 첨가제를 첨가 및 혼합하는 (h)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 1,
Forming a conductive coating layer on the fiber is a pretreatment
(g) converting the surface of the fiber into a hydrophilic property by treating the surface of the fiber with oxygen plasma; and
Conductive fiber manufacturing method characterized in that it further comprises the step (h) of adding and mixing an additive for improving the coating ability to the coating solution.
제10항에 있어서,
상기 (h)단계의 상기 첨가제는 Dimethyl sulfoxide(DMSO) 및 4-dodecylbenzenesulfonic acid을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
According to claim 10,
The conductive fiber manufacturing method, characterized in that the additives in step (h) include dimethyl sulfoxide (DMSO) and 4-dodecylbenzenesulfonic acid.
섬유; 및
상기 섬유 상에 위치하며 전도성 고분자 내에 탄소 양자점이 분산된 탄소-전도성 고분자 복합체를 포함하는 전도성 코팅층을 포함하고,
전기적 특성 및 열적 안정성이 개선된 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
fiber; and
A conductive coating layer disposed on the fiber and including a carbon-conductive polymer composite in which carbon quantum dots are dispersed in a conductive polymer,
A conductive fiber characterized by improved electrical properties and thermal stability.
제12항에 있어서,
상기 전도성 고분자 내에 분산된 탄소 양자점은 상기 전도성 고분자의 모폴로지를 변형하여 상기 탄소-전도성 고분자 복합체의 경계면 저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
According to claim 12,
The carbon quantum dots dispersed in the conductive polymer transform the morphology of the conductive polymer to reduce the interface resistance of the carbon-conductive polymer composite.
제12항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
According to claim 12,
The conductive polymer is a conductive fiber, characterized in that it comprises poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS).
제12항에 있어서,
상기 탄소 양자점은 크기가 2nm 내지 4nm인 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
According to claim 12,
The carbon quantum dots are conductive fibers, characterized in that the size of 2nm to 4nm.
제12항에 있어서,
상기 탄소 양자점은 금속이 도입된 탄소 양자점인 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
According to claim 12,
The carbon quantum dots are conductive fibers, characterized in that the metal is introduced carbon quantum dots.
제16항에 있어서,
상기 금속은 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
According to claim 16,
The conductive fiber, characterized in that the metal comprises a transition metal.
제17항에 있어서,
상기 전이금속은 니켈 또는 은을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
According to claim 17,
The transition metal is conductive fiber, characterized in that it comprises nickel or silver.
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