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WO2019182351A1 - Graphene fiber to which pulsed current is applied and manufacturing method therefor - Google Patents

Graphene fiber to which pulsed current is applied and manufacturing method therefor Download PDF

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Publication number
WO2019182351A1
WO2019182351A1 PCT/KR2019/003243 KR2019003243W WO2019182351A1 WO 2019182351 A1 WO2019182351 A1 WO 2019182351A1 KR 2019003243 W KR2019003243 W KR 2019003243W WO 2019182351 A1 WO2019182351 A1 WO 2019182351A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
graphene fiber
graphene
primary
fiber
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2019/003243
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
한태희
성태현
노승현
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Original Assignee
Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU filed Critical Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Publication of WO2019182351A1 publication Critical patent/WO2019182351A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive

Definitions

  • the present invention relates to a graphene fiber to which a pulse current is applied and a method of manufacturing the same, and to a graphene fiber to which a pulse current is applied by applying a pulse current to a graphene fiber and a method of manufacturing the same.
  • graphene is an artificial nanomaterial, and because of the electron arrangement of hexagonal carbon structure, it can transfer current 100 times faster than copper or silicon per unit area, and thermal conductivity and mechanical strength are superior to other materials. It is excellent in elasticity and excellent in maintaining electrical conductivity even in various forms of deformation. Attempts have been made to apply graphene having excellent physical properties to industrial fibers as described above.
  • Korean Patent Registration No. 10-1830797 (Application No .: 10-2012-0039129, Applicant: Korea Electronics and Telecommunications Research Institute) includes the steps of preparing a support fiber, manufacturing a solution containing graphene oxide, the support fiber Preparing a graphene oxide composite fiber by coating with the graphene oxide-containing solution; And it is disclosed a graphene fiber manufacturing method comprising the step of separating the support fiber from the composite fiber.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene fiber to which a pulse current with improved electrical conductivity is applied and a method of manufacturing the same.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene fiber to which a pulse current capable of conformally depositing a functional material on a surface thereof and a manufacturing method thereof.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene fiber to which a pulse current is applied to improve the current value applied to the primary graphene fiber and a method of manufacturing the same.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
  • the present invention provides a method for producing a graphene fiber.
  • the method for producing a graphene fiber preparing a source solution containing graphene oxide (graphene oxide), by spinning the source solution in a coagulation solution, to produce a graphene oxide fiber (fiber) Reducing the graphene oxide fiber, manufacturing a primary graphene fiber, and Joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber to form a secondary graphene.
  • the primary graphene fiber may include the crystallization of the amorphous carbon in the primary graphene fiber as the primary heat.
  • the remaining oxygen in the primary graphene fiber is foamed as the joule heating, the remaining oxygen in the primary graphene fiber foamed, the secondary graphene
  • the thickness of the pin fiber may include a thickness thicker than the thickness of the primary graphene fiber.
  • the primary graphene fiber is line-heated, a plurality of graphene sheets in the primary graphene fiber is laminated in the thickness direction, including the distance between the graphene sheet structures to increase Can be.
  • the graphene fiber manufacturing method according to the reduction level of the primary graphene fiber, in the step of manufacturing the secondary graphene fiber, for the line heating of the primary graphene fiber
  • the current value applied to the primary graphene fiber may be controlled.
  • the row heating of the primary graphene fiber To this may include increasing the current value applied to the primary graphene fiber.
  • the method for manufacturing the graphene fiber may include increasing the electrical conductivity of the secondary graphene fiber as the concentration of the graphene oxide in the source solution increases.
  • the manufacturing of the secondary graphene fiber may include applying a first pulse current to the primary graphene fiber, and applying the first graphene fiber to the primary graphene fiber to which the first pulse current is applied. And applying a second pulse current different from the first pulse current.
  • the second pulse current may include greater than the first pulse current.
  • the time that the pulse current is applied may include 0.3 seconds or more and 3 seconds or less.
  • the present invention provides a graphene fiber.
  • the graphene fiber includes a secondary graphene fiber joule heated in a manner that a pulse current is applied to the primary graphene fiber is reduced graphene oxide fiber
  • the secondary graphene fiber may have a plurality of graphene sheet structures in which a plurality of graphene sheets are sequentially stacked in a thickness direction, and may be spaced apart from each other and extend in one direction.
  • the primary graphene fiber is a plurality of graphene sheet structures are spaced apart from each other and extend in one direction, the distance between the plurality of graphene sheet structures in the primary graphene fiber, the secondary It may include a shorter than the distance between the plurality of graphene sheet structure in the graphene fiber.
  • the thickness of the secondary graphene fiber may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber.
  • the secondary graphene fiber may include a plurality of pores therein.
  • the roughness of the surface of the primary graphene fiber may include greater than the roughness of the surface of the secondary graphene fiber.
  • the graphene fiber may further include a functional material conformally provided on the surface of the secondary graphene fiber.
  • preparing a source solution containing a graphene oxide spinning the source solution into the coagulation solution, to prepare a graphene oxide fiber, the graphene Reducing the pin oxide fiber, to produce a primary graphene fiber, and Joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber, to produce a secondary graphene fiber, wherein 1
  • amorphous carbons in the primary graphene fiber may crystallize. Accordingly, graphene fibers having improved electrical conductivity and excellent surface properties can be manufactured.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 4 are views showing a manufacturing process of the graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a graphene sheet structure in a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a functional material provided on a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a photograph of the primary graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • Example 12 is a graph comparing the internal structure of the graphene fiber according to Comparative Example 1 and Example 1 of the present invention.
  • 13 to 15 are graphs comparing electrical characteristics with time of a pulse current applied in a process of manufacturing a graphene fiber according to Example 1 of the present invention.
  • 16 and 17 are graphs comparing the electrical characteristics according to the interval of the pulse current applied in the process of manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a graph showing the electrical conductivity of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • 20 is a graph showing the resistance of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • 21 is a graph comparing electrical characteristics of graphene fibers according to embodiments and comparative examples of the present invention.
  • Example 22 is a photograph and a graph showing characteristics of the primary graphene fiber according to Example 1 of the present invention.
  • 26 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fibers according to Comparative Example 7 of the present invention.
  • FIG. 31 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the fifth embodiment of the present invention.
  • 35 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the ninth embodiment of the present invention.
  • 36 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the tenth embodiment of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
  • connection is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.
  • the “reduction level” means the degree of reduction. That is, high levels of reduction mean that the subject to be reduced is at or near a complete reduced state, and low levels of reduction mean that the subject to be reduced is at or near its original state.
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a method for manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention
  • Figures 2 to 4 are views showing a manufacturing process of the graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • the source solution 10 may be prepared (S100).
  • the source solution 10 may include graphene oxide.
  • the source solution 10 may be prepared by adding the graphene oxide to a solvent.
  • the solvent may be water or an organic solvent.
  • the organic solvent may be dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol, ethylene glycol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide ( dimethylformamide, DMF).
  • the source solution 20 may be prepared by adding the graphene oxide to the organic solvent at a concentration of 5 mg / mL.
  • the source solution 10 is radiated into the coagulation solution 20 to produce a graphene oxide fiber 30 (S200).
  • the coagulation solution 20 may include a coagulant.
  • the graphene oxide fiber 30 prepared by spinning the source solution 10 in the coagulation solution 20 may be coagulated by the coagulant included in the coagulation solution 20.
  • the coagulant calcium chloride (CaCl2), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), sodium chloride (NaCl), copper sulfate (CuSO4), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), or Chitosan
  • chitosan can be any one.
  • the source solution 10 contained in the source container 100 through the spinneret 120 connected to the source container 100, the coagulation solution 20 This may be radiated into the coagulation bath (200).
  • the graphene oxide fiber 30 may be separated from the coagulation solution 20, washed, and dried.
  • the graphene oxide fiber 30 may be separated from the coagulation bath 200 containing the coagulation solution 20 by a guide roller 130 and come out.
  • the graphene oxide fiber 30 separated from the coagulation solution 20 may include the coagulant.
  • the washing solution used in the washing process may be an alcoholic aqueous solution.
  • the moisture contained in the graphene oxide fiber 30 may be naturally dried in the air.
  • the graphene oxide fiber 30 naturally dried in air may be secondaryly dried. That is, at least a portion of the water remaining in the graphene oxide fiber 30 may be removed through the heating process.
  • the graphene oxide fiber 30 may be wound and dried at the same time through the heating process. As shown in FIG. 2, after the cleaning process is finished, the graphene oxide fiber 30 may be wound by a winding roller 140 while the drying process is performed.
  • the manufacturing of the primary graphene fiber 50 may include preparing a reducing solution 40 including a reducing agent, and the graphene oxide fiber 30 in the reducing solution 40. Immersion).
  • the reducing agent may be Hydroiodic acid (HI).
  • the reducing solution 40 may be a solution in which HI having a concentration of 50 wt% and water having a concentration of 50 wt% are mixed.
  • the concentration of the reducing agent included in the reducing solution 40 and the graphene oxide fiber 30 is immersed in the reducing solution
  • the reduction level of the primary graphene fiber 50 can be controlled.
  • the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be increased.
  • the time that the graphene oxide fiber 30 is immersed in the reducing solution is increased, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be increased.
  • the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be reduced.
  • the time that the graphene oxide fiber 30 is immersed in the reducing solution is reduced, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be reduced.
  • the primary graphene fiber 50 in the reducing gas atmosphere, the graphene oxide fiber 30 is reduced, the primary graphene fiber 50 may be manufactured.
  • the concentration of the reducing gas when the concentration of the reducing gas is increased or when the providing time of the reducing gas is increased, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be increased.
  • the concentration of the reducing gas is reduced, or when the time for providing the reducing gas is reduced, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be reduced.
  • the secondary graphene fiber 60 may be manufactured by joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber 50. (S400).
  • the pulse current may be a method in which a current is applied through a specific cycle.
  • the time of the pulse may be 0.3 seconds or more and 3 seconds or less.
  • the secondary graphene fiber 60 may be manufactured by applying a current to the primary graphene fiber 50 for 0.5 seconds at an interval of 15 seconds.
  • the pulse current may be applied a plurality of times.
  • manufacturing the secondary graphene fiber 60 may include applying a first pulse current to the primary graphene fiber 50 and the primary to which the first pulse current is applied. And applying a second pulse current to the graphene fiber 50.
  • the second pulse current may be greater than the first pulse current.
  • the first pulse current may be 160 mA and the second pulse current may be 180 mA.
  • the manufacturing of the secondary graphene fiber 60, the step of applying a first pulse current to the 1kc graphene fiber 50, the primary graph to which the first pulse current is applied may include applying a second pulse current to the pin fiber 50, and applying a third pulse current to the primary graphene fiber 50 to which the second pulse current is applied.
  • the second pulse current may be greater than the first pulse current.
  • the third pulse current may be greater than the second pulse current.
  • the first pulse current may be 160 mA
  • the second pulse current may be 180 mA
  • the third pulse current may be 200 mA.
  • the joule heating apparatus for Joule heating the primary graphene fiber 50 may include a chamber 300 and a power source 330.
  • the chamber 300 may include an electrode 310 and a gas injection hole 320.
  • the primary graphene fiber 50 may be disposed between the electrodes 310 in the chamber 300 to be Joule heated.
  • the electrode 310 may include copper (Cu).
  • the interior of the chamber 300 may be filled with inert gas injected through the gas injection port 320.
  • the inert gas may be argon (Ar) gas.
  • the primary graphene fiber 50 When the primary graphene fiber 50 is lined, residual oxygen in the primary graphene fiber 50 may be foamed. That is, by reducing the graphene oxide fiber 30, in the step (S300) of manufacturing the primary graphene fiber 50, the unreduced oxygen may remain inside the primary graphene fiber 50. Can be. Subsequently, the primary graphene fiber 50 is lined up so that the secondary graphene fiber 60 is manufactured in step S400, and the non-reduced remaining inside the primary graphene fiber 50 is not reduced. Oxygen can be foamed. Accordingly, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber 50.
  • the secondary graphene fiber 60 when the secondary graphene fiber 60 is manufactured by Joule heating, a continuous current is applied to the primary graphene fiber 50, Oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 may be slowly removed. Accordingly, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be similar to the thickness of the primary graphene fiber 50.
  • the secondary graphene fiber 60 is manufactured by Joule heating in which a pulse current is applied to the primary graphene fiber 50. Can be.
  • a rapid temperature increase may occur in the primary graphene fiber 50.
  • a pulse current is repeatedly applied to the primary graphene fiber 50
  • a Joule heat having a relatively high temperature is compared with a case where a continuous current is applied to the primary graphene fiber 50.
  • oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 may be foamed.
  • the thickness of the primary graphene fiber 50 may be thickened by the force of the remaining oxygen is foamed.
  • the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber 50.
  • the primary graphene fiber 50 may perform a reduction reaction by Joule heat during a time when a pulse current is applied. .
  • fatigue accumulated in the primary graphene fiber 50 may be eliminated during the time between pulse currents in which the current is not applied to the primary graphene fiber 50.
  • reduction reactions and accumulated fatigue relief by Joule heat may occur repeatedly.
  • the primary graphene fiber 50 can be easily reduced while minimizing damage and disconnection of the primary graphene fiber 50.
  • the secondary graphene fiber 60 with improved electrical conductivity can be manufactured.
  • FIG. 5 is a view showing a graphene sheet structure in a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • the primary graphene fiber 50 and the secondary graphene fiber 60 may each include a plurality of graphene sheet structures 50s and 60s.
  • each of the plurality of graphene sheet structure (50s, 60s) may be in the form of extending in one direction apart from each other.
  • the graphene sheet structure (50s, 60s) may be a plurality of graphene sheets are stacked in the thickness direction of the graphene sheet.
  • the distance d 1 between the plurality of graphene sheet structures 50s in the primary graphene fiber 50 is between the plurality of graphene sheet structures 60s in the secondary graphene fiber 60. May be shorter than the distance d 2 .
  • the secondary graphene fiber 60 is manufactured by Joule heating, in which pulse current is applied to the primary graphene fiber 50, as described above, the primary graphene fiber 50 is formed in the primary graphene fiber 50. Remaining oxygen can be foamed. At this time, by the force that the foam was the residual oxygen, the distance (d 1) between the primary yes plurality of pins that make the fiber 50, the graphene sheet structure (50s) can be moved away. Accordingly, the distance d 2 between the plurality of graphene sheet structures 60s constituting the secondary graphene fiber 60 is the plurality of graphene sheets constituting the primary graphene fiber 50. It may be longer than the distance d 1 between the structures 50s.
  • a plurality of internal graphene fibers 60 may be formed inside the secondary graphene fiber 60. Pores may be formed.
  • FIG. 6 is a view showing a functional material provided on a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary graphene fiber 60 is thickened by the oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 being foamed. Accordingly, the roughness of the surface of the primary graphene fiber may be greater than the roughness of the surface of the secondary graphene fiber. That is, the surface of the secondary graphene fiber may be smoother than the surface of the primary graphene fiber. Accordingly, the functional material 70 may be conformally provided on the surface of the secondary graphene fiber 60.
  • the functional material 70 may be an insulating material.
  • the insulating material may be polyimide (PI), polyacryl, or thermosetting resin such as polyphenol, polyester, silicone, polyurethane, Thermoplastic resins such as polycarbonate, polyethylene, polystyrene, benzocyclobutene (BCB), F-added polyimide (PI), perfluorocyclobutane (PFCB) And at least one of fluoropolyarylether (FPAE).
  • PI polyimide
  • polyacryl polyacryl
  • thermosetting resin such as polyphenol, polyester, silicone, polyurethane
  • Thermoplastic resins such as polycarbonate, polyethylene, polystyrene, benzocyclobutene (BCB), F-added polyimide (PI), perfluorocyclobutane (PFCB) And at least one of fluoropolyarylether (FPAE).
  • the functional material 70 may be a conductive metal.
  • the conductive metal may be silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), nickel (Ni), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium ( Cr) and platinum (Pt).
  • amorphous carbons in the primary graphene fiber 50 may be crystallized. That is, in the secondary graphene fiber 60, amorphous carbon in the primary graphene fiber 50 may be crystallized.
  • the elongation percentage of the secondary graphene fiber 60 may be controlled according to the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 or the spinning speed of the source solution 10.
  • the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 is increased, the degree of orientation of the secondary graphene fiber 60 is reduced, the secondary graphene fiber 60 The porosity of can increase. Accordingly, the elongation rate of the secondary graphene fiber 60 may be increased.
  • the degree of orientation of the secondary graphene fiber 60 is decreased, and the porosity of the secondary graphene fiber 60 is increased. can do. Accordingly, the elongation of the secondary graphene fiber 60 may be increased.
  • the electrical conductivity of the secondary graphene fiber 60 may be controlled according to a current value applied to the primary graphene fiber 50. Specifically, as the current value applied to the primary graphene fiber 50 is increased, the electrical conductivity of the secondary graphene fiber 60 may be increased.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled by the reduction level of the primary graphene fiber 50 or the spinning speed of the source solution 10.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 is adjusted, which is the secondary The conductivity of the graphene fiber 60 may also lead to control.
  • respective mechanisms for controlling the current value applied to the primary graphene fiber 50 will be described in detail.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled according to the reduction level of the primary graphene fiber 50. Specifically, as the reduction level of the primary graphene fiber 50 increases, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may increase.
  • the reduction level of the primary graphene fiber 50 when the reduction level of the primary graphene fiber 50 is low, the oxygen concentration inside the primary graphene fiber 50 is high, the resistance of the primary graphene fiber 50 may be increased. In this case, when the current value applied to the primary graphene fiber 50 is increased, a phenomenon in which the primary graphene fiber 50 is broken due to high heat may occur. Accordingly, when the reduction level of the primary graphene fiber 50 is low, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively low.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively high.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled according to the spinning speed of the source solution 10. Specifically, as the spinning speed of the source solution 10 increases, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may increase.
  • the spinning speed of the source solution 10 decreases, as the degree of orientation of the plurality of graphenes in the primary graphene fiber 50 decreases, the resistance of the primary graphene fiber 50 decreases. Can be high.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 is increased, a phenomenon in which the primary graphene fiber 50 is broken due to high heat may occur. Accordingly, when the spinning speed of the source solution 10 is relatively low, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively low.
  • the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively high.
  • the graphene fiber according to the embodiment by increasing the reduction level of the primary graphene fiber 50, or by increasing the spinning speed of the source solution 10, the primary graphene For Joule heating of the pin fiber 50, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be increased. Accordingly, the electrical conductivity of the secondary graphene fiber 60 is increased, a graphene fiber of high efficiency can be produced.
  • the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 may be controlled. Specifically, as the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 increases, the electrical conductivity of the secondary graphene fiber may be improved.
  • Method of manufacturing a graphene fiber preparing the source solution 10 containing the graphene oxide, by spinning the source solution 10 in the coagulation solution 20, Manufacturing the graphene oxide fiber 30, reducing the graphene oxide fiber 30, manufacturing the primary graphene fiber 50, and pulse current to the primary graphene fiber ( It comprises a step of manufacturing the secondary graphene fiber 60 by Joule heating in a method applied to 50, the primary graphene fiber 50 as the Joule heating, the primary graphene fiber 50 Amorphous carbons in) may be crystallized.
  • a reduction reaction by Joule heat is performed during a time when a pulse current is applied to the primary graphene fiber 50, and during a time between pulse currents where a current is not applied to the primary graphene fiber 50. Fatigue accumulated in the primary graphene fiber 50 may be eliminated.
  • the primary graphene fiber 50 can be easily reduced while minimizing damage and disconnection of the primary graphene fiber 50.
  • the secondary graphene fiber 60 with improved electrical conductivity can be manufactured.
  • oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 may be foamed by applying a pulse current. Accordingly, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber 50. Accordingly, the secondary graphene fiber 60 having excellent surface properties may be manufactured.
  • a solution of 5 mg / mL concentration of graphene oxide is prepared.
  • the graphene oxide solution was spun into a CaCl 2 coagulation bath at 0.45 mol concentration to produce graphene oxide fiber.
  • it was immersed in a container with a hydroiodic acid of 30 wt% concentration, and then reacted at a temperature of 80 ° C. for 1 hour to prepare a primary graphene fiber.
  • the graphene fiber according to Example 1 of the present invention was prepared by applying pulse currents of 160 mA, 180 mA, and 200 mA for 0.5 seconds at intervals of 15 seconds to the primary graphene fiber.
  • the graphene according to Comparative Example 1 After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the graphene according to Comparative Example 1 by applying a current continuously up to 100 mA at a rate of 250 ⁇ A / s for 400 seconds to the primary graphene fiber Fiber was prepared.
  • FIG. 7 is a photograph taken of the primary graphene fiber according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a photograph taken a graphene fiber according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a comparative example of the present invention A picture of graphene fiber according to 1.
  • the graphene fiber according to Example 1 has a plurality of pores formed therein as compared with the primary graphene fiber according to Example 1.
  • the graphene fiber according to Example 1 is larger than the graphene fiber according to Comparative Example 1, and has a large pore size and a thick graphene fiber. have. This is because, when a pulse current is applied to the primary graphene fiber, the distance between the structures on which the graphene oxide sheet is stacked increases as oxygen remaining in the primary graphene fiber is foamed.
  • the graphene fibers according to Comparative Example 1 were SEM photographed at magnifications of 50 ⁇ m, 4 ⁇ m, 30 ⁇ m, and 4 ⁇ m.
  • the graphene fiber according to the first embodiment of the SEM photographed at 50 ⁇ m, and the magnification of 4 ⁇ m, but at 4 ⁇ m magnification was taken three different portions of the graphene fiber three times.
  • Example 12 is a graph comparing the internal structure of the graphene fiber according to Comparative Example 1 and Example 1 of the present invention.
  • the graphene fiber according to the first embodiment is shown in 1400 cm -1 portion (D-band region) compared to the graphene fiber according to Comparative Example 1 It can be seen that the peak is significantly reduced. That is, it can be seen that the graphene fiber according to Example 1 manufactured by applying a pulse current has a lower internal defect structure than the graphene fiber according to Comparative Example 1 manufactured by applying a continuous current.
  • 13 to 15 are graphs comparing electrical characteristics with time of a pulse current applied in a process of manufacturing a graphene fiber according to Example 1 of the present invention.
  • the graphene fiber according to Example 1 has the lowest resistance which is 0.4 as the magnitude of the applied current increases even when the pulse current is applied in the manufacturing process is different. It can be seen that k is substantially the same. That is, when manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention, it can be seen that the time of the applied pulse does not substantially affect the electrical properties of the manufactured graphene fiber.
  • 16 and 17 are graphs comparing the electrical characteristics according to the interval of the pulse current applied in the process of manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • Example 1 the graphene fiber according to Example 1, to which pulse current is applied for 0.5 seconds at intervals of 2 seconds, and Example 1, to which pulse current is applied for 0.5 seconds at intervals of 5 seconds, are applied. It is shown by measuring the resistance ( ⁇ ) according to the magnitude of the current applied to the graphene fiber.
  • the graphene fiber according to the first embodiment has a resistance of 500 mA to 600 mA as the magnitude of the applied current increases even when the interval of pulse currents applied in the manufacturing process is different. It can be seen that the convergence. That is, when manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention, it can be seen that the interval of the applied pulse current does not substantially affect the electrical properties of the manufactured graphene fiber.
  • the pulsed current is applied to the primary graphene fiber for 0.5 seconds at intervals of 15 seconds from 0 mA to 100 mA (10 mA interval) for 15 seconds.
  • Graphene fibers according to 2 were prepared.
  • the graphene according to Comparative Example 2 After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the graphene according to Comparative Example 2 by continuously applying a current up to 60 mA at a rate of 250 ⁇ A / s for 400 seconds to the primary graphene fiber Fiber was prepared.
  • the current value at which the primary graphene fiber is cut by a continuously applied current may be different.
  • the graphene fiber voltage (V) and resistance (k ⁇ ) are shown according to the magnitude of the current applied to the primary graphene fiber in the process of manufacturing the graphene fiber according to Comparative Example 2.
  • Figure 19 is a graph showing the electrical conductivity of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention
  • Figure 20 is a graph showing the resistance of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • the electrical conductivity (S cm ⁇ 1 ) of the graphene fiber according to the magnitude of the pulse current applied to the primary graphene fiber is shown.
  • the graphene fiber according to the second embodiment can be seen that the electrical conductivity of the graphene fiber increases as the magnitude of the current applied to the primary graphene fiber increases.
  • the graphene fiber resistance (k ⁇ ) according to the magnitude of the pulse current applied to the primary graphene fiber in the process of manufacturing the graphene fiber according to Example 2 is illustrated.
  • the graphene fiber according to the second embodiment can be seen that the resistance of the graphene fiber decreases as the magnitude of the current applied to the secondary graphene fiber increases.
  • the graphene fiber according to Example 2 has a larger magnitude of current that can be applied to the primary graphene fiber compared to the graphene fiber according to Comparative Example 2.
  • the graphene fiber according to the second embodiment as the pulse current is applied to the primary graphene fiber, fatigue is eliminated between pulse intervals, and a current having a size of 100 mA may also be applied.
  • the primary graphene fiber was applied by applying a pulse current having a magnitude of 50 mA, 60 mA, 80 mA, 100 mA, 150 mA, and 180 mA, respectively.
  • Six graphene fibers were prepared according to Example 3.
  • the pulse current applied to the primary graphene fiber was equally applied for 0.5 seconds at intervals of 15 seconds for 10 times. For example, when a pulse current having a magnitude of 50 mA is applied, a pulse current of 50 mA is applied for a time of 0.5 seconds at an interval of 15 seconds to prepare a graphene fiber according to Example 3.
  • the current value at which the primary graphene fiber is cut by a continuously applied current may be different.
  • 21 is a graph comparing electrical characteristics of graphene fibers according to embodiments and comparative examples of the present invention.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 3 has a smaller resistance as compared with the graphene fibers according to Examples 3 and 4.
  • the resistance reduction rate of the graphene fiber according to Comparative Example 3 is smaller than the resistance reduction rate of the graphene fiber according to the third and fourth embodiments.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 3 can be confirmed that the resistance is not measured when a current of greater than 100 mA is applied. This is because, in the graphene fiber according to Comparative Example 3, a phenomenon occurs when the current having a magnitude greater than 100 mA is applied to the primary graphene fiber.
  • Example 22 is a photograph and a graph showing characteristics of the primary graphene fiber according to Example 1 of the present invention.
  • the primary graphene fiber according to the first embodiment is shown by SEM photographing at different angles and magnifications. Referring to FIG. D-band peak of the primary graphene fiber according to Example 1 is shown.
  • the primary graphene fiber has a thickness of 30 ⁇ m and includes a plurality of graphene sheet structures.
  • the D-band peak appearing in the 1400 cm ⁇ 1 region appears to be high, it was confirmed that there are many internal bonds.
  • the first continuous continuous for 3.5 seconds to 70 mA in the primary graphene fiber in the environment of starting resistance of 11.6 k ⁇ and last resistance of 1.34 k ⁇
  • a second continuous current was applied for 2.5 seconds to 120 mA to prepare a graphene fiber according to Comparative Example 10.
  • the first continuous graphene fiber was first continuous for 10.5 seconds up to 70 mA. After applying a current, a second continuous current was applied for 7.5 seconds up to 120 mA to prepare a graphene fiber according to Comparative Example 11.
  • the first graphene fiber is applied by applying a pulse current of 120 mA magnitude for 3 seconds Graphene fibers according to Example 5 were prepared.
  • a graphene fiber according to Example 6 was prepared by applying a pulse current of 170 mA to the primary graphene fiber for 3 seconds.
  • Example 10 After fabricating the primary graphene fiber according to Example 1 described above, applying a primary pulse current of 160 mA to the primary graphene fiber for 0.5 seconds in a starting resistance of 9.98 k ⁇ and a final resistance of 0.928 k ⁇ . After that, a second pulse current of 180 mA magnitude was applied for 0.5 seconds after 2 seconds to prepare a graphene fiber according to Example 10.
  • the primary pulse current of 160 mA is applied to the primary graphene fiber for 0.5 seconds in the starting resistance of 9.91 k mA and the last resistance of 0.692 k ⁇ . After 2 seconds, a second pulse current of 180 mA was applied for 0.5 seconds, and a second pulse current of 200 mA was applied for 0.5 seconds after 2 seconds to prepare a graphene fiber according to Example 10.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 4 has almost no change in thickness compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that the tearing phenomenon occurred.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 4 showed a decrease in resistance and an improvement in current, and as shown in (f) of FIG. 22, the 1400 cm ⁇ 1 portion The D-band peak appearing at appears to be high, indicating that there are many internal bonds.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 6 also has an increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect.
  • 26 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fibers according to Comparative Example 7 of the present invention.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 7 also had an increase in thickness as compared with the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect. However, as compared with the graphene fiber according to Comparative Example 6 shown in FIG. 25, the D-band peak was reduced, and it was confirmed that less internal defects were generated than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is determined to be a phenomenon in which the magnitude of the applied current increases.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 8 also has an increase in thickness as compared with the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect. However, as compared with the graphene fiber according to Comparative Example 6 shown in FIG. 25, the D-band peak was reduced, and it was confirmed that less internal defects were generated than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is determined to be a phenomenon in which the magnitude of the applied current increases.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 9 also had an increase in thickness as compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect. However, as compared with the graphene fiber according to Comparative Example 6 shown in FIG. 25, the D-band peak was reduced, and it was confirmed that less internal defects were generated than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is determined to be a phenomenon in which the magnitude of the applied current increases. In addition, compared to the graphene fiber according to Comparative Example 8 shown in Figure 27, the D-band peak is reduced, it was confirmed that less internal defects than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is considered to be a phenomenon as the time of the applied current is shortened.
  • the graphene fiber according to Comparative Example 10 also had an increase in thickness as compared with the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect.
  • FIG. 31 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the graphene fiber according to the fifth embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications.
  • the fifth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.
  • the graphene fiber according to the fifth embodiment is a significant increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment confirmed in Figure 22 I could confirm that.
  • the D-band peak is significantly reduced, it was confirmed that the internal defects are reduced compared to the primary graphene fiber.
  • the graphene fibers according to the sixth embodiment are shown by SEM imaging at different angles and magnifications.
  • FIG. 32 (f) the sixth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.
  • the graphene fiber according to the sixth embodiment is less internal defects compared to the graphene fiber according to the fifth embodiment confirmed in Figure 31, the surface is also smooth It was confirmed that it was warm. This is considered to be a phenomenon as the magnitude of the applied current is increased.
  • the graphene fibers according to the seventh embodiment are shown by SEM imaging at different angles and magnifications.
  • the seventh embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.
  • the graphene fiber according to the seventh embodiment is a significant increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment confirmed in Figure 22 I could confirm that.
  • the D-band peak is significantly reduced, it was confirmed that the internal defects are reduced compared to the primary graphene fiber.
  • the graphene fiber according to the eighth embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications.
  • the eighth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.
  • 35 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the ninth embodiment of the present invention.
  • the graphene fiber according to Example 9 is shown by SEM imaging at different angles and magnification. As can be seen from (a) to (c) of Figure 35, the graphene fiber according to the ninth embodiment is confirmed that the internal defect slightly increased compared to the graphene fiber according to the eighth embodiment shown in Figure 34 could.
  • 36 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the tenth embodiment of the present invention.
  • the graphene fiber according to the tenth embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications.
  • FIG. 36 (e) the tenth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.
  • the graphene fiber according to the tenth embodiment also has an increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment identified in FIG. 22, It was confirmed that internal defects were reduced.
  • the graphene fiber according to the eleventh embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications.
  • the eleventh embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.
  • the graphene fiber according to the eleventh embodiment also has an increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment confirmed in Figure 22, It was confirmed that internal defects were reduced.
  • Graphene fiber according to an embodiment of the present invention can be used in various fields, such as wire, heating material, power transmission cable.

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Abstract

A graphene fiber manufacturing method is provided. The graphene fiber manufacturing method can comprise the steps of: preparing a source solution comprising graphene oxide; manufacturing a graphene oxide fiber by spinning the source solution into a solidification solution; manufacturing a primary graphene fiber by reducing the graphene oxide fiber; and manufacturing a secondary graphene fiber by performing Joule heating on the primary graphene fiber.

Description

펄스 전류가 인가된 그래핀 파이버 및 그 제조 방법Graphene fiber to which pulse current is applied and method for manufacturing same

본 발명은 펄스 전류가 인가된 그래핀 파이버 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 그래핀 파이버에 펄스 전류가 인가되어 줄히팅된 펄스 전류가 인가된 그래핀 파이버 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a graphene fiber to which a pulse current is applied and a method of manufacturing the same, and to a graphene fiber to which a pulse current is applied by applying a pulse current to a graphene fiber and a method of manufacturing the same.

인구 증가와 산업 발달로 인하여 섬유에 대한 수요가 급증하고, 천연 섬유에 비해 기능이 우수한 새로운 섬유에 대한 요구가 증대되고 있다. 1938년 미국 듀퐁사의 나일론이라는 새로운 합성섬유에 대한 발표를 시작으로, 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 폴리우레탄 섬유 등이 개발되었다. 최근에는 기존 소재의 성능 한계를 초월하는 신소재를 이용한, 고성능 및 초고기능성 섬유와 나노 섬유의 개발이 진행되고 있다.Population growth and industrial development have led to a sharp increase in the demand for fibers and the demand for new fibers that are superior to natural fibers. Starting with the announcement of a new synthetic fiber called nylon, DuPont, USA in 1938, polyester fiber, acrylic fiber and polyurethane fiber were developed. Recently, the development of high-performance and ultra-high performance fibers and nanofibers using new materials that transcend the performance limitations of existing materials is in progress.

특히, 최근의 섬유 소재는 자동차의 연료필터, 내장재, 안전벨트를 비롯하여, 에너지 저장을 위한 세퍼레이터, 항공 우주 분야의 초경량, 내열, 난연 섬유 및 정보통신 시스템 분야의 광섬유 등 모든 산업 분야에서 다양한 형태로 사용되고 있는 바, 나노 섬유에서 슈퍼 섬유에 이르기까지 고강도, 고탄성, 방열, 경량, 전자파 차폐 등의 고 기능성을 갖는 뛰어난 소재의 섬유를 개발하기 위한 노력이 지속되고 있다.In particular, recent textile materials come in various forms in all industries, including fuel filters, interior materials and seat belts in automobiles, separators for energy storage, ultra-light, heat-resistant, flame-retardant fibers and telecommunication systems in aerospace. As it is used, efforts have been made to develop fibers of excellent materials having high functionality such as high strength, high elasticity, heat dissipation, light weight, and electromagnetic shielding, from nanofibers to super fibers.

이와 관련하여, 그래핀은 인공 나노 물질로서, 육각형의 탄소 구조가 가지는 전자배치로 인하여 단위 면적당 구리나 실리 콘보다 100배 이상 전류를 빠르게 전달할 수 있으며, 열전도성과 기계적 강도 역시 다른 물질들에 비해 뛰어난 성질을 나타내고, 신축성이 뛰어나 다양한 형태의 변형에도 전기 전도성이 유지되는 우수한 특성을 지닌다. 이와 같이 우수한 물성을 갖는 그래핀을 산업용 섬유에 적용하고자 하는 시도가 지속적으로 이루어지고 있다. In this regard, graphene is an artificial nanomaterial, and because of the electron arrangement of hexagonal carbon structure, it can transfer current 100 times faster than copper or silicon per unit area, and thermal conductivity and mechanical strength are superior to other materials. It is excellent in elasticity and excellent in maintaining electrical conductivity even in various forms of deformation. Attempts have been made to apply graphene having excellent physical properties to industrial fibers as described above.

예를 들어, 대한민국 특허 등록 번호 10-1830797(출원번호: 10-2012-0039129, 출원인: 한국전자통신연구원)에는 지지섬유를 제조하는 단계, 그래핀 산화물 함유 용액을 제조하는 단계, 상기 지지섬유를 상기 그래핀 산화물 함유 용액으로 코팅하여 그래핀 산화물 복합섬유를 제조하는 단계; 및 상기 복합섬유로부터 상기 지지섬유를 분리하는 단계를 포함하는 그래핀 파이버 제조방법이 개시된다. 이 밖에도, 그래핀 파이버에 관하여 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있다. For example, Korean Patent Registration No. 10-1830797 (Application No .: 10-2012-0039129, Applicant: Korea Electronics and Telecommunications Research Institute) includes the steps of preparing a support fiber, manufacturing a solution containing graphene oxide, the support fiber Preparing a graphene oxide composite fiber by coating with the graphene oxide-containing solution; And it is disclosed a graphene fiber manufacturing method comprising the step of separating the support fiber from the composite fiber. In addition, there is a continuous research and development on graphene fibers.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 전기 전도도가 향상된 펄스 전류가 인가된 그래핀 파이버 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene fiber to which a pulse current with improved electrical conductivity is applied and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 표면에 기능성 물질이 콘포말하게 증착 가능한 펄스 전류가 인가된 그래핀 파이버 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene fiber to which a pulse current capable of conformally depositing a functional material on a surface thereof and a manufacturing method thereof.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류 값을 향상시킬 수 있는 펄스 전류가 인가된 그래핀 파이버 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a graphene fiber to which a pulse current is applied to improve the current value applied to the primary graphene fiber and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 파이버의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method for producing a graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 파이버의 제조 방법은 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계, 상기 소스 용액을 응고 용액 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 파이버(fiber)를 제조하는 단계, 상기 그래핀 산화물 파이버를 환원시켜, 1차 그래핀 파이버를 제조하는 단계, 및 펄스(pulse) 전류를 상기 1차 그래핀 파이버에 인가하는 방법으로 줄히팅(joule heating)하여 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 1차 그래핀 파이버는 줄히팅 됨에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 비정질 탄소들이 결정화되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method for producing a graphene fiber, preparing a source solution containing graphene oxide (graphene oxide), by spinning the source solution in a coagulation solution, to produce a graphene oxide fiber (fiber) Reducing the graphene oxide fiber, manufacturing a primary graphene fiber, and Joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber to form a secondary graphene. Including the manufacturing of the fin fiber, the primary graphene fiber may include the crystallization of the amorphous carbon in the primary graphene fiber as the primary heat.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버는, 줄히팅 됨에 따라 상기 1차 그래핀 파이버 내의 잔존하는 산소들이 발포되고, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 잔존하는 산소들이 발포어, 상기 2차 그래핀 파이버의 두께는, 상기 1차 그래핀 파이버의 두께보다, 두꺼운 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, as the primary graphene fiber, the remaining oxygen in the primary graphene fiber is foamed as the joule heating, the remaining oxygen in the primary graphene fiber foamed, the secondary graphene The thickness of the pin fiber may include a thickness thicker than the thickness of the primary graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버가 줄히팅되어, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 복수의 그래핀 시트가 두께 방향으로 적층된, 그래핀 시트 구조체들 사이의 거리가 증가하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the primary graphene fiber is line-heated, a plurality of graphene sheets in the primary graphene fiber is laminated in the thickness direction, including the distance between the graphene sheet structures to increase Can be.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 파이버의 제조 방법은 상기 1차 그래핀 파이버의 환원 레벨에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계에서, 상기 1차 그래핀 파이버의 줄히팅을 위해 상기 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류값이 제어되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the graphene fiber manufacturing method according to the reduction level of the primary graphene fiber, in the step of manufacturing the secondary graphene fiber, for the line heating of the primary graphene fiber The current value applied to the primary graphene fiber may be controlled.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 파이버의 제조 방법은 상기 1차 그래핀 파이버의 환원 레벨이 증가함에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계에서, 상기 1차 그래핀 파이버의 줄히팅을 위해 상기 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류값이 증가되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, in the method of manufacturing the graphene fiber, as the reduction level of the primary graphene fiber increases, in the step of manufacturing the secondary graphene fiber, the row heating of the primary graphene fiber To this may include increasing the current value applied to the primary graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 파이버의 제조 방법은 상기 소스 용액 내의 상기 그래핀 산화물의 농도가 증가함에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버의 전기전도도가 증가하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method for manufacturing the graphene fiber may include increasing the electrical conductivity of the secondary graphene fiber as the concentration of the graphene oxide in the source solution increases.

일 실시 예에 따르면, 상기 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계는, 상기 1차 그래핀 파이버에 제1 펄스 전류를 인가하는 단계, 및 제1 펄스 전류가 인가된 상기 1차 그래핀 파이버에 상기 제1 펄스 전류와 다른 제2 펄스 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the manufacturing of the secondary graphene fiber may include applying a first pulse current to the primary graphene fiber, and applying the first graphene fiber to the primary graphene fiber to which the first pulse current is applied. And applying a second pulse current different from the first pulse current.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 펄스 전류는, 상기 제1 펄스 전류 보다 큰 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the second pulse current may include greater than the first pulse current.

일 실시 예에 따르면, 상기 펄스 전류가 인가되는 시간은 0.3 초 이상 3초 이하인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the time that the pulse current is applied may include 0.3 seconds or more and 3 seconds or less.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 파이버를 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention provides a graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 파이버는 그래핀 산화물 파이버가 환원된 1차 그래핀 파이버가 펄스(pulse) 전류가 인가되는 방법으로 줄히팅(joule heating) 된 2차 그래핀 파이버를 포함하되, 상기 2차 그래핀 파이버는, 복수의 그래핀 시트가 두께 방향으로 순차적으로 적층된 복수의 그래핀 시트 구조체가, 서로 이격되어 일 방향으로 연장될 수 있다. According to one embodiment, the graphene fiber includes a secondary graphene fiber joule heated in a manner that a pulse current is applied to the primary graphene fiber is reduced graphene oxide fiber, The secondary graphene fiber may have a plurality of graphene sheet structures in which a plurality of graphene sheets are sequentially stacked in a thickness direction, and may be spaced apart from each other and extend in one direction.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버는 복수의 그래핀 시트 구조체가 서로 이격되어 일 방향으로 연장하되, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 복수의 상기 그래핀 시트 구조체 사이의 거리는, 상기 2차 그래핀 파이버 내의 복수의 상기 그래핀 시트 구조체 사이의 거리보다 짧은 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the primary graphene fiber is a plurality of graphene sheet structures are spaced apart from each other and extend in one direction, the distance between the plurality of graphene sheet structures in the primary graphene fiber, the secondary It may include a shorter than the distance between the plurality of graphene sheet structure in the graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 2차 그래핀 파이버의 두께는, 상기 1차 그래핀 파이버의 두께보다 두꺼울 수 있다. According to an embodiment, the thickness of the secondary graphene fiber may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 2차 그래핀 파이버는 내부에 복수의 기공을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the secondary graphene fiber may include a plurality of pores therein.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버 표면의 거칠기(roughness)는, 상기 2차 그래핀 파이버 표면의 거칠기보다 큰 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the roughness of the surface of the primary graphene fiber may include greater than the roughness of the surface of the secondary graphene fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 파이버는 상기 2차 그래핀 파이버 표면 상에 콘포말하게 제공된 기능성 물질(functional material)을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the graphene fiber may further include a functional material conformally provided on the surface of the secondary graphene fiber.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법은, 그래핀 산화물을 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계, 상기 소스 용액을 상기 응고 용액 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 파이버를 제조하는 단계, 상기 그래핀 산화물 파이버를 환원시켜, 1차 그래핀 파이버를 제조하는 단계, 및 펄스 전류를 1차 그래핀 파이버에 인가하는 방법으로 줄히팅하여, 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 1차 그래핀 파이버는 줄히팅 됨에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 비정질 탄소들이 결정화될 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도가 향상되고 표면 특성이 우수한 그래핀 파이버가 제조될 수 있다. In the graphene fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention, preparing a source solution containing a graphene oxide, spinning the source solution into the coagulation solution, to prepare a graphene oxide fiber, the graphene Reducing the pin oxide fiber, to produce a primary graphene fiber, and Joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber, to produce a secondary graphene fiber, wherein 1 As the primary graphene fiber is heated, amorphous carbons in the primary graphene fiber may crystallize. Accordingly, graphene fibers having improved electrical conductivity and excellent surface properties can be manufactured.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법을 설명하는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 공정을 나타내는 도면들이다. 2 to 4 are views showing a manufacturing process of the graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버 내의 그래핀 시트 구조체를 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a graphene sheet structure in a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버 상에 제공된 기능성 물질을 나타내는 도면이다. 6 is a view showing a functional material provided on a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 촬영한 사진이다. 7 is a photograph of the primary graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 촬영한 사진이다. 8 is a photograph of the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버를 촬영한 사진이다. 9 is a photograph of a graphene fiber according to Comparative Example 1 of the present invention.

도 10 및 도 11은 본 발명의 비교 예 1 및 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버의 구조를 비교한 사진들이다. 10 and 11 are photographs comparing the structure of the graphene fiber according to Comparative Example 1 and Example 1 of the present invention.

도 12는 본 발명의 비교 예 1 및 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버의 내부 구조를 비교하는 그래프이다. 12 is a graph comparing the internal structure of the graphene fiber according to Comparative Example 1 and Example 1 of the present invention.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 인가되는 펄스 전류의 시간에 따른 전기적 특성을 피교한 그래프들이다. 13 to 15 are graphs comparing electrical characteristics with time of a pulse current applied in a process of manufacturing a graphene fiber according to Example 1 of the present invention.

도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 인가되는 펄스 전류의 간격에 따른 전기적 특성을 비교한 그래프들이다. 16 and 17 are graphs comparing the electrical characteristics according to the interval of the pulse current applied in the process of manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다. 18 is a graph showing the electrical properties of the graphene fiber according to Comparative Example 2 of the present invention.

도 19는 본 발명의 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버의 전기 전도도를 나타내는 그래프이다. 19 is a graph showing the electrical conductivity of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention.

도 20은 본 발명의 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버의 저항을 나타내는 그래프이다. 20 is a graph showing the resistance of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention.

도 21은 본 발명의 실시 예들 및 비교 예에 따른 그래핀 파이버의 전기적 특성을 비교한 그래프이다. 21 is a graph comparing electrical characteristics of graphene fibers according to embodiments and comparative examples of the present invention.

도 22는 본 발명의 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 22 is a photograph and a graph showing characteristics of the primary graphene fiber according to Example 1 of the present invention.

도 23는 본 발명의 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 23 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fibers according to Comparative Example 4 of the present invention.

도 24는 본 발명의 비교 예 5에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 24 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 5 of the present invention.

도 25는 본 발명의 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 25 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 6 of the present invention.

도 26은 본 발명의 비교 예 7에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 26 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fibers according to Comparative Example 7 of the present invention.

도 27은 본 발명의 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 27 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 8 of the present invention.

도 28은 본 발명의 비교 예 9에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 28 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 9 of the present invention.

도 29는 본 발명의 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 29 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 10 of the present invention.

도 30은 본 발명의 비교 예 11에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 30 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 11 of the present invention.

도 31은 본 발명의 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 31 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the fifth embodiment of the present invention.

도 32는 본 발명의 실시 예 6에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 32 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the sixth embodiment of the present invention.

도 33은 본 발명의 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 33 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the seventh embodiment of the present invention.

도 34은 본 발명의 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 34 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the eighth embodiment of the present invention.

도 35는 본 발명의 실시 예 9에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 35 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the ninth embodiment of the present invention.

도 36는 본 발명의 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 36 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the tenth embodiment of the present invention.

도 37은 본 발명의 실시 예 11에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 37 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the eleventh embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the exemplary embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention can be sufficiently delivered to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is mentioned to be on another component, it means that it may be formed directly on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical contents.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, the singular encompasses the plural unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, element, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, steps, configurations It should not be understood to exclude the possibility of the presence or the addition of elements or combinations thereof. In addition, the term "connection" is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.

또한, 본 명세서에서 사용되는 '환원 레벨'은, 환원된 정도를 의미한다. 즉, 환원 레벨이 높다는 것은 환원되는 대상체가 완전한 환원 상태 또는 이에 가깝다는 것을 의미하고, 환원 레벨이 낮다는 것은 환원되는 대상체가 본래의 상태 또는 이에 가깝다는 것을 의미한다. In addition, as used herein, the "reduction level" means the degree of reduction. That is, high levels of reduction mean that the subject to be reduced is at or near a complete reduced state, and low levels of reduction mean that the subject to be reduced is at or near its original state.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 공정을 나타내는 도면들이다. 1 is a flow chart illustrating a method for manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention, Figures 2 to 4 are views showing a manufacturing process of the graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 소스 용액(10)이 준비될 수 있다(S100). 상기 소스 용액(10)은 그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함할 수 있다. 상기 소스 용액(10)은, 상기 그래핀 산화물이 용매에 첨가되어 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용매는, 물 또는 유기 용매일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용매는, 디메틸석폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), N-메틸-2-피페리돈(n-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 중 어느 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(20)은, 상기 그래핀 산화물이 상기 유기 용매에 5 mg/mL의 농도로 첨가되어 제조될 수 있다. 1 and 2, the source solution 10 may be prepared (S100). The source solution 10 may include graphene oxide. The source solution 10 may be prepared by adding the graphene oxide to a solvent. According to one embodiment, the solvent may be water or an organic solvent. For example, the organic solvent may be dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol, ethylene glycol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide ( dimethylformamide, DMF). According to an embodiment, the source solution 20 may be prepared by adding the graphene oxide to the organic solvent at a concentration of 5 mg / mL.

상기 소스 용액(10)은, 응고 용액(20) 내에 방사되어 그래핀 산화물 파이버(30)가 제조될 수 있다(S200). 상기 응고 용액(20)은 응고제(coagulant)를 포함할 수 있다. 상기 응고 용액(20) 내에 상기 소스 용액(10)이 방사되어 제조된 상기 그래핀 산화물 파이버(30)는, 상기 응고 용액(20) 내에 포함된 상기 응고제에 의해 응고될 수 있다. The source solution 10 is radiated into the coagulation solution 20 to produce a graphene oxide fiber 30 (S200). The coagulation solution 20 may include a coagulant. The graphene oxide fiber 30 prepared by spinning the source solution 10 in the coagulation solution 20 may be coagulated by the coagulant included in the coagulation solution 20.

일 실시 예에 따르면, 상기 응고제는, 염화칼슘(CaCl2), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 염화나트륨(NaCl), 황산구리(CuSO4), 세틸트리메틸암모늄브로미드(Cetyltrimethylammonium bromide, CTAB), 또는 키토산According to one embodiment, the coagulant, calcium chloride (CaCl2), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), sodium chloride (NaCl), copper sulfate (CuSO4), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), or Chitosan

(chitosan) 중 어느 하나일 수 있다.(chitosan) can be any one.

일 실시 예에 따르면, 도 2에서 알 수 있듯이, 소스 용기(100)에 담긴 상기 소스 용액(10)은, 상기 소스 용기(100)에 연결된 방사구(120)를 통해, 상기 응고 용액(20)이 담긴 응고욕(200)으로 방사될 수 있다. According to one embodiment, as can be seen in Figure 2, the source solution 10 contained in the source container 100, through the spinneret 120 connected to the source container 100, the coagulation solution 20 This may be radiated into the coagulation bath (200).

상기 그래핀 산화물 파이버(30)는 상기 응고 용액(20)으로부터 분리되어 세척, 및 건조될 수 있다. 상기 그래핀 산화물 파이버(30)는, 가이드 롤러(guide roller, 130)에 의해 상기 응고 용액(20)이 담긴 상기 응고욕(200)으로부터 분리되어 외부로 나올 수 있다. 상기 응고 용액(20)으로부터 분리된 상기 그래핀 산화물 파이버(30)는, 상기 응고제를 포함할 수 있다. The graphene oxide fiber 30 may be separated from the coagulation solution 20, washed, and dried. The graphene oxide fiber 30 may be separated from the coagulation bath 200 containing the coagulation solution 20 by a guide roller 130 and come out. The graphene oxide fiber 30 separated from the coagulation solution 20 may include the coagulant.

이에 따라, 세척 공정에 의해, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)에 잔존하는 상기 응고제의 적어도 일부가 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 세척 공정에 사용되는 세척 용액은, 알코올성 수용액일 수 있다. Accordingly, at least a portion of the coagulant remaining in the graphene oxide fiber 30 may be removed by a washing process. According to one embodiment, the washing solution used in the washing process may be an alcoholic aqueous solution.

일 실시 예에 따르면, 상기 분리 및 세척 공정을 통해, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)에 포함된 수분이 공기 중에서 자연 건조될 수 있다. 또한, 가열 공정을 통해, 공기 중에서 자연 건조된 상기 그래핀 산화물 파이버(30)가 이차적으로 건조될 수 있다. 즉, 상기 가열 공정을 통해, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)에 잔존하는 물의 적어도 일부가 제거될 수 있다. According to one embodiment, through the separation and washing process, the moisture contained in the graphene oxide fiber 30 may be naturally dried in the air. In addition, through the heating process, the graphene oxide fiber 30 naturally dried in air may be secondaryly dried. That is, at least a portion of the water remaining in the graphene oxide fiber 30 may be removed through the heating process.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)는, 상기 가열 공정을 통해 건조되는 동시에, 권취될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 세척 공정이 종료된 후, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)는, 상기 건조 공정이 수행되는 동시에, 와인딩 롤러(winding roller, 140)에 의하여 권취될 수 있다. According to an embodiment, the graphene oxide fiber 30 may be wound and dried at the same time through the heating process. As shown in FIG. 2, after the cleaning process is finished, the graphene oxide fiber 30 may be wound by a winding roller 140 while the drying process is performed.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)는 환원되어, 1차 그래핀 파이버(50)가 제조될 수 있다(S300). 일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 제조하는 단계는, 환원제를 포함하는 환원 용액(40)을 준비하는 단계, 및 상기 환원 용액(40) 내에 상기 그래핀 산화물 파이버(30)를 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 환원제는 Hydroiodic acid(HI)일 수 있다. 예를 들어, 상기 환원 용액(40)은, 50 wt%의 농도를 갖는 HI 와 50 wt%의 농도를 갖는 물이 혼합된 용액일 수 있다. 1 and 3, the graphene oxide fiber 30 is reduced, the primary graphene fiber 50 can be produced (S300). According to an embodiment, the manufacturing of the primary graphene fiber 50 may include preparing a reducing solution 40 including a reducing agent, and the graphene oxide fiber 30 in the reducing solution 40. Immersion). For example, the reducing agent may be Hydroiodic acid (HI). For example, the reducing solution 40 may be a solution in which HI having a concentration of 50 wt% and water having a concentration of 50 wt% are mixed.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 제조하는 단계에서, 상기 환원 용액(40)이 포함하는 상기 환원제의 농도 및 상기 환원 용액 내에 상기 그래핀 산화물 파이버(30)가 침지되는 시간이 제어되어, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 제어될 수 있다. According to one embodiment, in the step of manufacturing the primary graphene fiber 50, the concentration of the reducing agent included in the reducing solution 40 and the graphene oxide fiber 30 is immersed in the reducing solution By controlling the time, the reduction level of the primary graphene fiber 50 can be controlled.

구체적으로, 상기 환원 용액(40)이 포함하는 상기 환원제의 농도가 증가되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 증가될 수 있다. 또한, 상기 환원 용액 내에 상기 그래핀 산화물 파이버(30)가 침지되는 시간이 증가되어, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 증가될 수 있다. Specifically, when the concentration of the reducing agent included in the reducing solution 40 is increased, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be increased. In addition, the time that the graphene oxide fiber 30 is immersed in the reducing solution is increased, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be increased.

반면, 상기 환원 용액(40)이 포함하는 상기 환원제의 농도가 감소되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 감소될 수 있다. 또한, 상기 환원 용액 내에 상기 그래핀 산화물 파이버(30)가 침지되는 시간이 감소되어, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 감소될 수 있다. On the other hand, when the concentration of the reducing agent included in the reducing solution 40 is reduced, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be reduced. In addition, the time that the graphene oxide fiber 30 is immersed in the reducing solution is reduced, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be reduced.

또는, 다른 실시 예에 따르면, 환원 가스 분위기에서, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)가 환원되어, 상기 1차 그래핀 파이버(50)가 제조될 수 있다. 이때, 상기 환원 가스의 농도가 증가되거나, 상기 환원 가스의 제공시간이 증가되는 경우 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 증가될 수 있다. 반면, 상기 환원 가스의 농도가 감소되거나, 상기 환원 가스가 제공되는 시간이 감소되는 경우 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 감소될 수 있다. Alternatively, according to another embodiment, in the reducing gas atmosphere, the graphene oxide fiber 30 is reduced, the primary graphene fiber 50 may be manufactured. In this case, when the concentration of the reducing gas is increased or when the providing time of the reducing gas is increased, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be increased. On the other hand, when the concentration of the reducing gas is reduced, or when the time for providing the reducing gas is reduced, the reduction level of the primary graphene fiber 50 may be reduced.

도 1 및 도 4를 참조하면, 펄스(pulse) 전류를 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가하는 방법으로 줄히팅(joule heating)하여, 2차 그래핀 파이버(60)가 제조될 수 있다(S400). 상기 펄스 전류는, 특정 주기(cycle)를 통해 전류가 가해지는 방식일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 펄스의 시간은 0.3초 이상 3초 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 15초의 간격으로 0.5초 동안 전류가 인가되어 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조될 수 있다. 1 and 4, the secondary graphene fiber 60 may be manufactured by joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber 50. (S400). The pulse current may be a method in which a current is applied through a specific cycle. According to one embodiment, the time of the pulse may be 0.3 seconds or more and 3 seconds or less. For example, the secondary graphene fiber 60 may be manufactured by applying a current to the primary graphene fiber 50 for 0.5 seconds at an interval of 15 seconds.

일 실시 예에 따르면, 상기 펄스(pulse) 전류는 복수회 인가될 수 있다. 예를 들어, 상기 2차 그래핀 파이버(60)를 제조하는 단계는, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 제1 펄스 전류를 인가하는 단계, 및 상기 제1 펄스 전류가 인가된 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 제2 펄스 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 펄스 전류는 상기 제1 펄스 전류 보다 클 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 펄스 전류는 160 mA이고, 제2 펄스 전류는 180 mA일 수 있다. According to an embodiment, the pulse current may be applied a plurality of times. For example, manufacturing the secondary graphene fiber 60 may include applying a first pulse current to the primary graphene fiber 50 and the primary to which the first pulse current is applied. And applying a second pulse current to the graphene fiber 50. The second pulse current may be greater than the first pulse current. In detail, the first pulse current may be 160 mA and the second pulse current may be 180 mA.

다른 예를 들어, 상기 2차 그래핀 파이버(60)를 제조하는 단계는, 상기 1kc 그래핀 파이버(50)에 제1 펄스 전류를 인가하는 단계, 상기 제1 펄스 전류가 인가된 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 제2 펄스 전류를 인가하는 단계, 및 상기 제2 펄스 전류가 인가된 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 제3 펄스 전류를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 펄스 전류는 상기 제1 펄스 전류 보다 클 수 있다. 또한, 상기 제3 펄스 전류는 상기 제2 펄스 전류보다 클 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 펄스 전류는 160 mA이고, 제2 펄스 전류는 180 mA이고, 제3 펄스 전류는 200 mA일 수 있다. In another example, the manufacturing of the secondary graphene fiber 60, the step of applying a first pulse current to the 1kc graphene fiber 50, the primary graph to which the first pulse current is applied The method may include applying a second pulse current to the pin fiber 50, and applying a third pulse current to the primary graphene fiber 50 to which the second pulse current is applied. The second pulse current may be greater than the first pulse current. In addition, the third pulse current may be greater than the second pulse current. Specifically, the first pulse current may be 160 mA, the second pulse current may be 180 mA, and the third pulse current may be 200 mA.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 줄히팅하기 위한 줄히팅 장치는, 챔버(300), 및 전원(330)으로 구성될 수 있다. 상기 챔버(300)는, 전극(310), 및 가스 주입구(320)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the joule heating apparatus for Joule heating the primary graphene fiber 50 may include a chamber 300 and a power source 330. The chamber 300 may include an electrode 310 and a gas injection hole 320.

상기 1차 그래핀 파이버(50)는 상기 챔버(300) 내의 상기 전극(310) 사이에 배치되어 줄히팅 될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(310)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 챔버(300)의 내부는 상기 가스 주입구(320)를 통해 주입된 비활성 가스로 채워질 수 있다. 예를 들어, 상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다. The primary graphene fiber 50 may be disposed between the electrodes 310 in the chamber 300 to be Joule heated. For example, the electrode 310 may include copper (Cu). According to one embodiment, the interior of the chamber 300 may be filled with inert gas injected through the gas injection port 320. For example, the inert gas may be argon (Ar) gas.

상기 1차 그래핀 파이버(50)가 줄히팅 되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내의 잔존하는 산소들이 발포될 수 있다. 즉, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)를 환원시켜, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 제조하는 단계(S300)에서 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 내부에는 환원되지 못한 산소들이 잔존할 수 있다. 이후, 상기 1차 그래핀 파이버(50)가 줄히팅 되어 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조되는 단계(S400)에서, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 내부에 남아있던 환원되지 못한 산소들이 발포될 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 두께는 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 두께보다 두꺼워질 수 있다. When the primary graphene fiber 50 is lined, residual oxygen in the primary graphene fiber 50 may be foamed. That is, by reducing the graphene oxide fiber 30, in the step (S300) of manufacturing the primary graphene fiber 50, the unreduced oxygen may remain inside the primary graphene fiber 50. Can be. Subsequently, the primary graphene fiber 50 is lined up so that the secondary graphene fiber 60 is manufactured in step S400, and the non-reduced remaining inside the primary graphene fiber 50 is not reduced. Oxygen can be foamed. Accordingly, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber 50.

상술된 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법과 달리, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 연속적인 전류가 인가되는 줄히팅에 의하여 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내부에 잔존하는 산소들이 천천히 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 두께는 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 두께와 유사할 수 있다. Unlike the manufacturing method of the graphene fiber according to the above-described embodiment, when the secondary graphene fiber 60 is manufactured by Joule heating, a continuous current is applied to the primary graphene fiber 50, Oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 may be slowly removed. Accordingly, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be similar to the thickness of the primary graphene fiber 50.

또한, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 연속적인 전류가 인가되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 전류가 가해지는 동안 지속적으로 미세한 진동이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)는 지속적인 진동에 의하여 피로가 누적되게 되고, 결과적으로 상기 1차 그래핀 파이버(50)가 끊어지는 현상이 발생할 수 있다. In addition, when a continuous current is applied to the primary graphene fiber 50, minute vibration may occur continuously while the current is applied to the primary graphene fiber 50. Accordingly, fatigue may accumulate in the primary graphene fiber 50 due to continuous vibration, and as a result, the primary graphene fiber 50 may be broken.

하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법은, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 펄스(pulse) 전류가 인가되는 줄히팅에 의하여 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 급격한 온도 상승이 발생될 수 있다. 구체적으로, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 펄스 전류가 반복적으로 인가되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 연속적인 전류가 인가되는 경우와 비교하여 상대적으로 높은 온도의 줄 열이 상대적으로 짧은 시간 동안 반복하여 발생할 수 있다. 이로 인하여, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내부에 잔존하는 산소들은 발포될 수 있다. 이때, 잔존하는 산소들이 발포되는 힘에 의하여, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 두께가 두꺼워 질 수 있다. 결과적으로, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 두께는 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 두께보다 두꺼워질 수 있다.However, in the method of manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention, the secondary graphene fiber 60 is manufactured by Joule heating in which a pulse current is applied to the primary graphene fiber 50. Can be. As a result, a rapid temperature increase may occur in the primary graphene fiber 50. Specifically, when a pulse current is repeatedly applied to the primary graphene fiber 50, a Joule heat having a relatively high temperature is compared with a case where a continuous current is applied to the primary graphene fiber 50. Can occur repeatedly for a relatively short time. As a result, oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 may be foamed. At this time, the thickness of the primary graphene fiber 50 may be thickened by the force of the remaining oxygen is foamed. As a result, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber 50.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법은, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 펄스(pulse) 전류가 인가됨에 따라, 진동에 의하여 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 가해지는 피로가, 펄스 사이에 해소될 수 있다. 구체적으로, 상기 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 펄스 전류가 반복적으로 인가되는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)는 펄스 전류가 인가되는 시간 동안에는 줄열에 의한 환원 반응이 수행될 수 있다. 반면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 전류가 인가되지 않는 펄스 전류 사이의 시간 동안에는 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 축적된 피로가 해소될 수 있다. 또한, 줄열에 의한 환원 반응 및 축적된 피로 해소는 반복하여 발생될 수 있다.In addition, in the graphene fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention, as a pulse current is applied to the primary graphene fiber 50, by the vibration to the primary graphene fiber 50 The fatigue applied can be resolved between pulses. In detail, when a pulse current is repeatedly applied to the primary graphene fiber 50, the primary graphene fiber 50 may perform a reduction reaction by Joule heat during a time when a pulse current is applied. . On the other hand, fatigue accumulated in the primary graphene fiber 50 may be eliminated during the time between pulse currents in which the current is not applied to the primary graphene fiber 50. In addition, reduction reactions and accumulated fatigue relief by Joule heat may occur repeatedly.

이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 손상 및 끊김 현상을 최소화하면서, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 용이하게 환원할 수 있다. 결과적으로, 전기 전도도가 향상된 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조될 수 있다. Accordingly, the primary graphene fiber 50 can be easily reduced while minimizing damage and disconnection of the primary graphene fiber 50. As a result, the secondary graphene fiber 60 with improved electrical conductivity can be manufactured.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버 내의 그래핀 시트 구조체를 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a graphene sheet structure in a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 및 상기 2차 그래핀 파이버(60)는, 각각 복수의 그래핀 시트 구조체(50s, 60s)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 및 상기 2차 그래핀 파이버(60)는, 각각 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(50s, 60s)가 서로 이격되어 일 방향으로 연장하는 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 시트 구조체(50s, 60s)는 복수의 그래핀 시트가, 상기 그래핀 시트의 두께 방향으로 적층된 것일 수 있다. Referring to FIG. 5, the primary graphene fiber 50 and the secondary graphene fiber 60 may each include a plurality of graphene sheet structures 50s and 60s. In addition, the primary graphene fiber 50 and the secondary graphene fiber 60, each of the plurality of graphene sheet structure (50s, 60s) may be in the form of extending in one direction apart from each other. According to one embodiment, the graphene sheet structure (50s, 60s) may be a plurality of graphene sheets are stacked in the thickness direction of the graphene sheet.

상기 1차 그래핀 파이버(50) 내의 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(50s) 사이의 거리(d1)는, 상기 2차 그래핀 파이버(60) 내의 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(60s) 사이의 거리(d2)보다 짧을 수 있다. The distance d 1 between the plurality of graphene sheet structures 50s in the primary graphene fiber 50 is between the plurality of graphene sheet structures 60s in the secondary graphene fiber 60. May be shorter than the distance d 2 .

구체적으로, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 펄스 전류가 인가되는 줄히팅에 의하여 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조되는 경우, 상술된 바와 같이 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내에 잔존하던 산소들이 발포될 수 있다. 이때, 잔존하던 산소들이 발포되는 힘에 의하여, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 이루는 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(50s)들 사이의 거리(d1)가 멀어질 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)를 이루는 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(60s)들 사이의 거리(d2)는 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 이루는 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(50s)들 사이의 거리(d1)보다 길 수 있다. Specifically, when the secondary graphene fiber 60 is manufactured by Joule heating, in which pulse current is applied to the primary graphene fiber 50, as described above, the primary graphene fiber 50 is formed in the primary graphene fiber 50. Remaining oxygen can be foamed. At this time, by the force that the foam was the residual oxygen, the distance (d 1) between the primary yes plurality of pins that make the fiber 50, the graphene sheet structure (50s) can be moved away. Accordingly, the distance d 2 between the plurality of graphene sheet structures 60s constituting the secondary graphene fiber 60 is the plurality of graphene sheets constituting the primary graphene fiber 50. It may be longer than the distance d 1 between the structures 50s.

또한, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 이루는 복수의 상기 그래핀 시트 구조체(50s)들 사이의 거리(d1)가 멀어짐에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 내부에는 복수의 기공이 형성될 수 있다. In addition, as the distance d 1 between the plurality of graphene sheet structures 50s constituting the primary graphene fiber 50 increases, a plurality of internal graphene fibers 60 may be formed inside the secondary graphene fiber 60. Pores may be formed.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버 상에 제공된 기능성 물질을 나타내는 도면이다. 6 is a view showing a functional material provided on a graphene fiber according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 2차 그래핀 파이버(60)는 상기 1차 그래핀 파이버(50)내의 잔존하는 산소가 발포되어 두께가 두꺼워짐에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버 표면의 거칠기(roughness)가 상기 2차 그래핀 파이버 표면의 거칠기보다 클 수 있다. 즉, 상기 2차 그래핀 파이버의 표면이, 상기 1차 그래핀 파이버의 표면과 비교하여 더 매끄러울(smooth) 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60) 표면 상에 기능성 물질(70)이 콘포말하게 제공될 수 있다. Referring to FIG. 6, as described with reference to FIGS. 1 to 5, the secondary graphene fiber 60 is thickened by the oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 being foamed. Accordingly, the roughness of the surface of the primary graphene fiber may be greater than the roughness of the surface of the secondary graphene fiber. That is, the surface of the secondary graphene fiber may be smoother than the surface of the primary graphene fiber. Accordingly, the functional material 70 may be conformally provided on the surface of the secondary graphene fiber 60.

일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(70)은 절연 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴(polyacryl), 또는 폴리페놀(polyphenol), 폴리에스테르(polyester), 실리콘(sillicone), 폴리우레탄(polyurethane)과 같은 열경화성 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스틸렌(polystyrene)과 같은 열가소성 수지, 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), F-첨가 폴리이미드(polyimide; PI), 퍼플로오로싸이클로부탄(perfluorocyclobutane; PFCB), 및 플로오르폴리아릴에테르(fluoropolyarylether; FPAE) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. According to an embodiment, the functional material 70 may be an insulating material. For example, the insulating material may be polyimide (PI), polyacryl, or thermosetting resin such as polyphenol, polyester, silicone, polyurethane, Thermoplastic resins such as polycarbonate, polyethylene, polystyrene, benzocyclobutene (BCB), F-added polyimide (PI), perfluorocyclobutane (PFCB) And at least one of fluoropolyarylether (FPAE).

다른 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(70)은 전도성 금속일 수 있다. 예를 들어, 상기 전도서 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 백금(Pt) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. According to another embodiment, the functional material 70 may be a conductive metal. For example, the conductive metal may be silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), nickel (Ni), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium ( Cr) and platinum (Pt).

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)는, 줄히팅 됨에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버 (50)내의 비정질 탄소들이 결정화될 수 있다. 즉, 상기 2차 그래핀 파이버(60)는, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내의 비정질 탄소들이 결정화된 것일 수 있다. According to an embodiment, as the primary graphene fiber 50 is lined, amorphous carbons in the primary graphene fiber 50 may be crystallized. That is, in the secondary graphene fiber 60, amorphous carbon in the primary graphene fiber 50 may be crystallized.

상기 2차 그래핀 파이버(60)의 신장률(elongation percentage)은, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 그래핀 산화물의 농도, 또는 상기 소스 용액(10)의 방사 속도에 따라 제어될 수 있다. The elongation percentage of the secondary graphene fiber 60 may be controlled according to the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 or the spinning speed of the source solution 10.

구체적으로, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 그래핀 산화물의 농도가 증가하는 경우, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 배향도(degree of orientation)는 감소되고, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 기공도는 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 신장률은 증가될 수 있다. Specifically, when the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 is increased, the degree of orientation of the secondary graphene fiber 60 is reduced, the secondary graphene fiber 60 The porosity of can increase. Accordingly, the elongation rate of the secondary graphene fiber 60 may be increased.

또한, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도가 감소하는 경우, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 배향도(degree of orientation)는 감소되고, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 기공도는 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 신장률이 증가될 수 있다. In addition, when the spinning speed of the source solution 10 decreases, the degree of orientation of the secondary graphene fiber 60 is decreased, and the porosity of the secondary graphene fiber 60 is increased. can do. Accordingly, the elongation of the secondary graphene fiber 60 may be increased.

상기 2차 그래핀 파이버(60)의 전기전도도(electric conductivity)는, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값에 따라 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 증가됨에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 전기전도도가 증가될 수 있다. The electrical conductivity of the secondary graphene fiber 60 may be controlled according to a current value applied to the primary graphene fiber 50. Specifically, as the current value applied to the primary graphene fiber 50 is increased, the electrical conductivity of the secondary graphene fiber 60 may be increased.

또한, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값은, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨, 또는 상기 소스 용액(10)의 방사 속도에 의하여 제어될 수 있다. In addition, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled by the reduction level of the primary graphene fiber 50 or the spinning speed of the source solution 10.

즉, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨, 또는 상기 소스 용액(10)의 방사 속도에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 조절되고, 이는 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 전기전도도 제어로 이어질 수 있다. 이하, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값을 제어하기 위한 각각의 메커니즘들이 구체적으로 설명된다. That is, according to the reduction level of the primary graphene fiber 50 or the spinning speed of the source solution 10, the current value applied to the primary graphene fiber 50 is adjusted, which is the secondary The conductivity of the graphene fiber 60 may also lead to control. Hereinafter, respective mechanisms for controlling the current value applied to the primary graphene fiber 50 will be described in detail.

일 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값은, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨에 따라 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 증가함에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 증가될 수 있다. According to an embodiment, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled according to the reduction level of the primary graphene fiber 50. Specifically, as the reduction level of the primary graphene fiber 50 increases, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may increase.

즉, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 낮은 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내부의 산소 농도가 높아, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 저항이 높아질 수 있다. 이때, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값을 증가시키는 경우, 높은 열로 인해 상기 1차 그래핀 파이버(50)가 끊어지는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 낮은 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 상대적으로 낮도록 제어될 수 있다.That is, when the reduction level of the primary graphene fiber 50 is low, the oxygen concentration inside the primary graphene fiber 50 is high, the resistance of the primary graphene fiber 50 may be increased. In this case, when the current value applied to the primary graphene fiber 50 is increased, a phenomenon in which the primary graphene fiber 50 is broken due to high heat may occur. Accordingly, when the reduction level of the primary graphene fiber 50 is low, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively low.

반면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨이 높은 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내부의 산소 농도가 낮아, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 저항이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 상대적으로 높도록 제어될 수 있다.On the other hand, when the reduction level of the primary graphene fiber 50 is high, the oxygen concentration inside the primary graphene fiber 50 is low, the resistance of the primary graphene fiber 50 may be lowered. Accordingly, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively high.

다른 실시 예에 따르면, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값은, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도에 따라 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도가 증가함에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 증가될 수 있다. According to another embodiment, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled according to the spinning speed of the source solution 10. Specifically, as the spinning speed of the source solution 10 increases, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may increase.

즉, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도가 감소하는 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내의 복수의 상기 그래핀들의 배향도가 낮아짐에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 저항이 높아질 수 있다. 이때, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값을 증가시키는 경우, 높은 열로 인해 상기 1차 그래핀 파이버(50)가 끊어지는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도가 상대적으로 낮은 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 상대적으로 낮도록 제어될 수 있다.That is, when the spinning speed of the source solution 10 decreases, as the degree of orientation of the plurality of graphenes in the primary graphene fiber 50 decreases, the resistance of the primary graphene fiber 50 decreases. Can be high. In this case, when the current value applied to the primary graphene fiber 50 is increased, a phenomenon in which the primary graphene fiber 50 is broken due to high heat may occur. Accordingly, when the spinning speed of the source solution 10 is relatively low, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively low.

반면, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도가 높은 경우, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내의 복수의 상기 그래핀들의 배향도가 높아짐에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 저항이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값이 상대적으로 높도록 제어될 수 있다.On the other hand, when the spinning speed of the source solution 10 is high, as the degree of orientation of the plurality of graphenes in the primary graphene fiber 50 increases, the resistance of the primary graphene fiber 50 may decrease. Can be. Accordingly, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be controlled to be relatively high.

다시 말해, 상기 실시 예에 따른 그래핀 파이버는, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 환원 레벨을 증가시키거나, 상기 소스 용액(10)의 방사 속도를 증가시키는 방법을 통해, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 줄히팅을 위해 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가되는 전류값을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 전기전도도가 증가되어, 고효율의 그래핀 파이버가 제조될 수 있다. In other words, the graphene fiber according to the embodiment, by increasing the reduction level of the primary graphene fiber 50, or by increasing the spinning speed of the source solution 10, the primary graphene For Joule heating of the pin fiber 50, the current value applied to the primary graphene fiber 50 may be increased. Accordingly, the electrical conductivity of the secondary graphene fiber 60 is increased, a graphene fiber of high efficiency can be produced.

또한, 상기 2차 그래핀 파이버의 전기전도도를 향상시키기 위하여, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 그래핀 산화물의 농도가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 그래핀 산화물의 농도가 증가함에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버의 전기전도도가 향상될 수 있다. In addition, in order to improve the electrical conductivity of the secondary graphene fiber, the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 may be controlled. Specifically, as the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 increases, the electrical conductivity of the secondary graphene fiber may be improved.

즉, 상기 소스 용액(10) 내의 상기 그래핀 산화물의 농도가 증가하는 경우, 상기 2차 그래핀 파이버 내의 그래핀 시트가 증가하게 되고, 이에 따라 상기 2차 그래핀 파이버의 전기전도도가 향상될 수 있다. That is, when the concentration of the graphene oxide in the source solution 10 is increased, the graphene sheet in the secondary graphene fiber is increased, thereby improving the electrical conductivity of the secondary graphene fiber. have.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법은, 상기 그래핀 산화물을 포함하는 상기 소스 용액(10)을 준비하는 단계, 상기 소스 용액(10)을 상기 응고 용액(20) 내에 방사시켜, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)를 제조하는 단계, 상기 그래핀 산화물 파이버(30)를 환원시켜, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 제조하는 단계, 및 펄스 전류를 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 인가하는 방법으로 줄히팅하여 상기 2차 그래핀 파이버(60)를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 1차 그래핀 파이버(50)는 줄히팅 됨에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내의 비정질 탄소들이 결정화될 수 있다. 이에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 펄스 전류가 인가되는 시간 동안에는 줄열에 의한 환원 반응이 수행되고, 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 전류가 인가되지 않는 펄스 전류 사이의 시간 동안에는 상기 1차 그래핀 파이버(50)에 축적된 피로가 해소될 수 있다. 이로 인하여, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 손상 및 끊김 현상을 최소화하면서, 상기 1차 그래핀 파이버(50)를 용이하게 환원할 수 있다. 결과적으로, 전기 전도도가 향상된 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조될 수 있다. Method of manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention, preparing the source solution 10 containing the graphene oxide, by spinning the source solution 10 in the coagulation solution 20, Manufacturing the graphene oxide fiber 30, reducing the graphene oxide fiber 30, manufacturing the primary graphene fiber 50, and pulse current to the primary graphene fiber ( It comprises a step of manufacturing the secondary graphene fiber 60 by Joule heating in a method applied to 50, the primary graphene fiber 50 as the Joule heating, the primary graphene fiber 50 Amorphous carbons in) may be crystallized. Accordingly, a reduction reaction by Joule heat is performed during a time when a pulse current is applied to the primary graphene fiber 50, and during a time between pulse currents where a current is not applied to the primary graphene fiber 50. Fatigue accumulated in the primary graphene fiber 50 may be eliminated. Thus, the primary graphene fiber 50 can be easily reduced while minimizing damage and disconnection of the primary graphene fiber 50. As a result, the secondary graphene fiber 60 with improved electrical conductivity can be manufactured.

또한, 상기 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 제조 방법은, 상기 1차 그래핀 파이버(50) 내부에 잔존하는 산소들이, 펄스 전류가 인가되어 발포될 수 있다. 이에 따라, 상기 2차 그래핀 파이버(60)의 두께는, 상기 1차 그래핀 파이버(50)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라, 표면 특성이 우수한 상기 2차 그래핀 파이버(60)가 제조될 수 있다. In addition, in the graphene fiber manufacturing method according to the embodiment, oxygen remaining in the primary graphene fiber 50 may be foamed by applying a pulse current. Accordingly, the thickness of the secondary graphene fiber 60 may be thicker than the thickness of the primary graphene fiber 50. Accordingly, the secondary graphene fiber 60 having excellent surface properties may be manufactured.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. The graphene fiber and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention have been described above. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the graphene fiber according to the embodiment of the present invention will be described.

실시 예 1에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber manufacturing according to Example 1

그래핀 산화물 5 mg/mL 농도의 용액이 준비된다. 상기 그래핀 산화물 용액을 0.45 mol 농도의 CaCl2 응고욕에 방사하여 그래핀 산화물 파이버를 제조하였다. 제조된 그래핀 산화물 파이버의 환원을 위해 30 wt% 농도의 hydroiodic aicd가 있는 용기에 담근 후, 80℃의 온도에서 1시간 동안 반응시켜 1차 그래핀 파이버를 제조하였다. A solution of 5 mg / mL concentration of graphene oxide is prepared. The graphene oxide solution was spun into a CaCl 2 coagulation bath at 0.45 mol concentration to produce graphene oxide fiber. In order to reduce the graphene oxide fiber, it was immersed in a container with a hydroiodic acid of 30 wt% concentration, and then reacted at a temperature of 80 ° C. for 1 hour to prepare a primary graphene fiber.

이후, 1차 그래핀 파이버에 15초의 간격을 두고 0.5초의 시간 동안 160 mA, 180 mA, 및 200 mA 크기의 펄스 전류를 인가하여 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. Then, the graphene fiber according to Example 1 of the present invention was prepared by applying pulse currents of 160 mA, 180 mA, and 200 mA for 0.5 seconds at intervals of 15 seconds to the primary graphene fiber.

비교 예 1에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber manufacturing according to Comparative Example 1

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 1차 그래핀 파이버에 400초의 시간 동안 250 μA/s의 속도로 100 mA까지 연속적으로 전류를 인가하여 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the graphene according to Comparative Example 1 by applying a current continuously up to 100 mA at a rate of 250 μA / s for 400 seconds to the primary graphene fiber Fiber was prepared.

도 7은 본 발명의 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 촬영한 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 촬영한 사진이고, 도 9는 본 발명의 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버를 촬영한 사진이다. 7 is a photograph taken of the primary graphene fiber according to the first embodiment of the present invention, Figure 8 is a photograph taken a graphene fiber according to the first embodiment of the present invention, Figure 9 is a comparative example of the present invention A picture of graphene fiber according to 1.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버, 및 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도에서 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하였다. 7 to 9, the SEM (Scanning Electron) of the primary graphene fiber according to Example 1, the graphene fiber according to Example 1, and the graphene fiber according to Comparative Example 1 at different angles Microscope) was taken.

도 7 및 도 8에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는 상기 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여, 복수의 기공이 형성된 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, it can be seen that the graphene fiber according to Example 1 has a plurality of pores formed therein as compared with the primary graphene fiber according to Example 1.

또한, 도 8 및 도 9에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, 기공의 크기가 크고 그래핀 파이버의 두께가 두꺼운 것을 알 수 있다. 이는, 1차 그래핀 파이버에 펄스 전류가 인가되는 경우, 1차 그래핀 파이버 내부에 잔존하던 산소들이 발포됨에 따라 그래핀 산화물 시트가 적층된 구조체들 사이의 거리가 증가하기 때문이다. 8 and 9, the graphene fiber according to Example 1 is larger than the graphene fiber according to Comparative Example 1, and has a large pore size and a thick graphene fiber. have. This is because, when a pulse current is applied to the primary graphene fiber, the distance between the structures on which the graphene oxide sheet is stacked increases as oxygen remaining in the primary graphene fiber is foamed.

도 10 및 도 11은 본 발명의 비교 예 1 및 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버의 구조를 비교한 사진들이다. 10 and 11 are photographs comparing the structure of the graphene fiber according to Comparative Example 1 and Example 1 of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버를 50 μm, 4 μm, 30 μm, 및 4 μm의 배율로 SEM 촬영하였다. 또한, 도 11을 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 50 μm, 및 4 μm의 배율로 SEM 촬영하되 4 μm의 배율에서는 그래핀 파이버의 서로 다른 부위를 3회 촬영하였다. Referring to FIG. 10, the graphene fibers according to Comparative Example 1 were SEM photographed at magnifications of 50 μm, 4 μm, 30 μm, and 4 μm. In addition, referring to Figure 11, the graphene fiber according to the first embodiment of the SEM photographed at 50 μm, and the magnification of 4 μm, but at 4 μm magnification was taken three different portions of the graphene fiber three times.

도 10 및 도 11에서 알 수 있듯이, 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버는 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 손상된 구조가 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 도 10의 (a) 및 도 11의 (a)에서 알 수 있듯이 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 두께가 증가한 것을 알 수 있다. 10 and 11, it can be seen that the graphene fiber according to Comparative Example 1 has a damaged structure compared with the graphene fiber according to Example 1. 10 (a) and 11 (a), it can be seen that the graphene fiber according to Example 1 has an increased thickness compared to the graphene fiber according to Comparative Example 1.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 경우, 1차 그래핀 파이버에 연속적인 전류 보다 펄스 전류를 인가하는 것이, 그래핀 파이버의 손상을 방지하는 방법임을 알 수 있다. That is, when manufacturing the graphene fiber according to the embodiment of the present invention, it can be seen that applying a pulse current than the continuous current to the primary graphene fiber, a method of preventing damage to the graphene fiber.

도 12는 본 발명의 비교 예 1 및 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버의 내부 구조를 비교하는 그래프이다. 12 is a graph comparing the internal structure of the graphene fiber according to Comparative Example 1 and Example 1 of the present invention.

도 12의 (a) 및 (b)를 참조하면 상기 비교 예 1 및 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버의 Raman shift(cm-1)에 대한 Intensity(a.u.)를 측정하여 나타내었다. Referring to (a) and (b) of FIG. 12, Intensity (au) of Raman shift (cm −1 ) of graphene fibers according to Comparative Example 1 and Example 1 was measured and shown.

도 12의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 1400 cm-1 부분(D-band 영역)에서 나타나는 피크가 현전히 감소되는 것을 알 수 있다. 즉, 펄스 전류가 인가되어 제조된 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는, 연속적인 전류가 인가되어 제조된 상기 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버 보다 내부 결함 구조가 감소하는 것을 알 수 있다. As can be seen from (a) and (b) of Figure 12, the graphene fiber according to the first embodiment is shown in 1400 cm -1 portion (D-band region) compared to the graphene fiber according to Comparative Example 1 It can be seen that the peak is significantly reduced. That is, it can be seen that the graphene fiber according to Example 1 manufactured by applying a pulse current has a lower internal defect structure than the graphene fiber according to Comparative Example 1 manufactured by applying a continuous current.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 인가되는 펄스 전류의 시간에 따른 전기적 특성을 피교한 그래프들이다. 13 to 15 are graphs comparing electrical characteristics with time of a pulse current applied in a process of manufacturing a graphene fiber according to Example 1 of the present invention.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 3초, 1.5초, 및 0.5초의 시간 동안 펄스 전류가 인가된 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버 3개를 준비한 뒤, 각각 인가되는 전류의 크기 변화에 따른 저항을 측정하여 나타내었다. Referring to FIGS. 13 to 15, after preparing three graphene fibers according to Example 1 to which a pulse current was applied for a time of 3 seconds, 1.5 seconds, and 0.5 seconds, the resistance according to the change in the magnitude of the applied current, respectively It is shown by measuring.

도 13 내지 도 15에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는 제조 과정에서 펄스 전류가 인가되는 시간이 다른 경우에도, 인가되는 전류의 크기가 증가함에 따라 가장 낮게 나타나는 저항이 모두 0.4 kΩ로 실질적으로 동일한 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 경우, 인가되는 펄스의 시간은, 제조된 그래핀 파이버의 전기적 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. As can be seen in FIGS. 13 to 15, the graphene fiber according to Example 1 has the lowest resistance which is 0.4 as the magnitude of the applied current increases even when the pulse current is applied in the manufacturing process is different. It can be seen that k is substantially the same. That is, when manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention, it can be seen that the time of the applied pulse does not substantially affect the electrical properties of the manufactured graphene fiber.

도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 인가되는 펄스 전류의 간격에 따른 전기적 특성을 비교한 그래프들이다. 16 and 17 are graphs comparing the electrical characteristics according to the interval of the pulse current applied in the process of manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention.

도 16 및 도 17을 참조하면, 2초 간격으로 0.5초의 시간 동안 펄스 전류가 인가된 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버와 5초 간격으로 0.5초의 시간 동안 펄스 전류가 인가된 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버에 인가된 전류의 크기에 따른 저항(Ω)을 측정하여 나타내었다. Referring to FIGS. 16 and 17, the graphene fiber according to Example 1, to which pulse current is applied for 0.5 seconds at intervals of 2 seconds, and Example 1, to which pulse current is applied for 0.5 seconds at intervals of 5 seconds, are applied. It is shown by measuring the resistance (Ω) according to the magnitude of the current applied to the graphene fiber.

도 16 및 도 17에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버는 제조 과정에서 인가되는 펄스 전류의 간격이 다른 경우에도, 인가되는 전류의 크기가 증가함에 따라 저항이 500Ω 내지 600 Ω 구간으로 수렴하는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예 1에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 경우, 인가되는 펄스 전류의 간격은, 제조된 그래핀 파이버의 전기적 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. As can be seen in FIGS. 16 and 17, the graphene fiber according to the first embodiment has a resistance of 500 mA to 600 mA as the magnitude of the applied current increases even when the interval of pulse currents applied in the manufacturing process is different. It can be seen that the convergence. That is, when manufacturing the graphene fiber according to the first embodiment of the present invention, it can be seen that the interval of the applied pulse current does not substantially affect the electrical properties of the manufactured graphene fiber.

이상, 본 발명의 실시 예 1 및 비교 예 1에 따른 그래핀 파이버의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예 2 및 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. In the above, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the graphene fibers according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention have been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of graphene fibers according to Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention will be described.

실시 예 2에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber manufacturing according to Example 2

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 1차 그래핀 파이버에 0 mA 부터 100 mA까지(10 mA간격) 15초의 간격을 두고 0.5초의 시간 동안 펄스 전류를 인가하여 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the pulsed current is applied to the primary graphene fiber for 0.5 seconds at intervals of 15 seconds from 0 mA to 100 mA (10 mA interval) for 15 seconds. Graphene fibers according to 2 were prepared.

비교 예 2에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 2

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 1차 그래핀 파이버에 400초의 시간 동안 250 μA/s의 속도로 60 mA까지 연속적으로 전류를 인가하여 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the graphene according to Comparative Example 2 by continuously applying a current up to 60 mA at a rate of 250 μA / s for 400 seconds to the primary graphene fiber Fiber was prepared.

환원 레벨 등 다양한 공정 조건에 의한 1차 그래핀 파이버의 초기 저항 값에 따라서, 연속적으로 인가되는 전류에 의해 1차 그래핀 파이버가 끊어지는 전류 값은, 차이가 있을 수 있다. Depending on the initial resistance value of the primary graphene fiber due to various process conditions such as a reduction level, the current value at which the primary graphene fiber is cut by a continuously applied current may be different.

도 18은 본 발명의 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다. 18 is a graph showing the electrical properties of the graphene fiber according to Comparative Example 2 of the present invention.

도 18을 참조하면, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류의 크기에 따른 그래핀 파이버의 전압 (V)및 저항(kΩ)을 나타내었다.Referring to FIG. 18, the graphene fiber voltage (V) and resistance (kΩ) are shown according to the magnitude of the current applied to the primary graphene fiber in the process of manufacturing the graphene fiber according to Comparative Example 2.

도 18에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버는, 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류의 크기가 증가함에 따라, 전압은 증가하고 저항은 감소하는 것을 알 수 있다. 다만, 60 mA 이상의 전류가 인가되는 경우 전압 및 저항이 측정되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이는, 1차 그래핀 파이버에 60 mA 이상의 크기를 갖는 전류가 인가도는 경우, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버에 끊어지는 현상이 발생하기 때문이다. As can be seen in FIG. 18, in the graphene fiber according to Comparative Example 2, as the magnitude of the current applied to the primary graphene fiber increases, the voltage increases and the resistance decreases. However, when a current of 60 mA or more is applied, it can be confirmed that voltage and resistance are not measured. This is because, when a current having a magnitude of 60 mA or more is applied to the primary graphene fiber, breakage occurs in the graphene fiber according to Comparative Example 2.

도 19는 본 발명의 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버의 전기 전도도를 나타내는 그래프이고, 도 20은 본 발명의 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버의 저항을 나타내는 그래프이다. 19 is a graph showing the electrical conductivity of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention, Figure 20 is a graph showing the resistance of the graphene fiber according to the second embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 1차 그래핀 파이버에 인가되는 펄스 전류의 크기에 따른 그래핀 파이버의 전기 전도도(S cm-1)를 나타내었다. 도 19에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버는 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류의 크기가 증가할수록, 그래핀 파이버의 전기 전도도가 증가하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 19, in the process of manufacturing the graphene fiber according to Example 2, the electrical conductivity (S cm −1 ) of the graphene fiber according to the magnitude of the pulse current applied to the primary graphene fiber is shown. As can be seen in Figure 19, the graphene fiber according to the second embodiment can be seen that the electrical conductivity of the graphene fiber increases as the magnitude of the current applied to the primary graphene fiber increases.

도 20을 참조하면, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 과정에서 1차 그래핀 파이버에 인가되는 펄스 전류의 크기에 따른 그래핀 파이버의 저항(kΩ)을 나타내었다. 도 20에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버는 2차 그래핀 파이버에 인가되는 전류의 크기가 증가할수록, 그래핀 파이버의 저항이 감소하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 20, the graphene fiber resistance (kΩ) according to the magnitude of the pulse current applied to the primary graphene fiber in the process of manufacturing the graphene fiber according to Example 2 is illustrated. As can be seen in Figure 20, the graphene fiber according to the second embodiment can be seen that the resistance of the graphene fiber decreases as the magnitude of the current applied to the secondary graphene fiber increases.

도 18 내지 도 20을 통해 알 수 있듯이, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버는 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, 1차 그래핀 파이버에 인가될 수 있는 전류의 크기가 큰 것을 알 수 있다. 이는, 상기 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버의 경우, 1차 그래핀 파이버에 연속적인 전류가 인가됨에 따라 지속적인 피로 누적 현상이 발생하여 60 mA 이상의 크기를 갖는 전류에서는 끊어지는 현상이 발생하기 때문이다. 반면, 상기 실시 예 2에 따른 그래핀 파이버의 경우, 1차 그래핀 파이버에 펄스 전류가 인가됨에 따라 펄스 간격 사이에 피로가 해소되어, 100 mA 크기를 갖는 전류도 인가될 수 있다. 18 to 20, the graphene fiber according to Example 2 has a larger magnitude of current that can be applied to the primary graphene fiber compared to the graphene fiber according to Comparative Example 2. Able to know. This is because, in the case of the graphene fiber according to Comparative Example 2, a continuous fatigue accumulation phenomenon occurs as a continuous current is applied to the primary graphene fiber, so that a break occurs at a current having a magnitude of 60 mA or more. . On the other hand, in the case of the graphene fiber according to the second embodiment, as the pulse current is applied to the primary graphene fiber, fatigue is eliminated between pulse intervals, and a current having a size of 100 mA may also be applied.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 경우, 1차 그래핀 파이버에 펄스 전류를 인가하는 것이, 1차 그래핀 파이버에 인가될 수 있는 전류의 크기를 향상시킬 수 있는 방법임을 알 수 있다. That is, when manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention, applying a pulse current to the primary graphene fiber, it is a method that can improve the magnitude of the current that can be applied to the primary graphene fiber Able to know.

이상, 본 발명의 실시 예 2 및 비교 예 2에 따른 그래핀 파이버의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예 3, 실시 예 4 및 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. In the above, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the graphene fibers according to Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention have been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of graphene fibers according to Examples 3, 4 and Comparative Example 3 of the present invention will be described.

실시 예 3에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 3

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤 1차 그래핀 파이버에 50 mA, 60 mA, 80mA, 100 mA, 150 mA, 및 180 mA의 크기를 갖는 펄스 전류를 각각 인가하여 실시 예 3에 따른 그래핀 파이버 6개를 제조하였다. 각각의 그래핀 파이버가 제조되는 경우, 1차 그래핀 파이버에 인가되는 펄스 전류는 동일하게 10회씩 15초의 간격을 두고 0.5초의 시간 동안 인가되었다. 예를 들어, 50 mA의 크기를 갖는 펄스 전류가 인가되는 경우, 15초의 간격을 두고 0.5초의 시간 동안 50 mA의 펄스 전류가 인가되어 실시 예 3에 따른 그래핀 파이버가 제조되었다.After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the primary graphene fiber was applied by applying a pulse current having a magnitude of 50 mA, 60 mA, 80 mA, 100 mA, 150 mA, and 180 mA, respectively. Six graphene fibers were prepared according to Example 3. When each graphene fiber was manufactured, the pulse current applied to the primary graphene fiber was equally applied for 0.5 seconds at intervals of 15 seconds for 10 times. For example, when a pulse current having a magnitude of 50 mA is applied, a pulse current of 50 mA is applied for a time of 0.5 seconds at an interval of 15 seconds to prepare a graphene fiber according to Example 3.

실시 예 4에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 4

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤 1차 그래핀 파이버에 50 mA, 60 mA, 80mA, 100 mA, 150 mA, 및 180 mA의 크기를 갖는 펄스 전류를 인가하여 실시 예 4에 따른 그래핀 파이버 6개를 제조하였다. 각각의 그래핀 파이버가 제조되는 경우, 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류는 15초의 간격을 두고 0.5초의 시간 동안 0 mA 부터 시작하여 10 mA의 간격으로 증가하도록 펄스 전류가 인가되었다. 예를 들어, 50 mA의 크기를 갖는 펄스 전류가 인가되는 경우, 15초의 간격을 두고 0.5초의 시간 동안 0 mA, 10 mA, 20 mA, 30 mA, 40 mA, 및 50 mA의 전류가 인가되어 실시 예 4에 따른 그래핀 파이버가 제조되었다.After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above by applying a pulse current having a magnitude of 50 mA, 60 mA, 80 mA, 100 mA, 150 mA, and 180 mA to the primary graphene fiber Six graphene fibers according to 4 were prepared. When each graphene fiber was made, a pulsed current was applied so that the current applied to the primary graphene fiber was increased from 10 mA intervals starting from 0 mA for a 0.5 second time interval at 15 seconds intervals. For example, when a pulse current having a magnitude of 50 mA is applied, currents of 0 mA, 10 mA, 20 mA, 30 mA, 40 mA, and 50 mA are applied for a time of 0.5 seconds with an interval of 15 seconds. Graphene fibers according to example 4 were prepared.

비교 예 3에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber manufacturing according to Comparative Example 3

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 1차 그래핀 파이버에 50 mA, 60 mA, 80mA, 100 mA, 150 mA, 및 180 mA의 크기를 갖는 연속적인 전류를 인가하여 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버 6개를 제조하였다. 각각의 그래핀 파이버가 제조되는 경우, 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류는 250 μA/s의 속도로 연속적으로 전류가 인가되었다. 예를 들어, 50 mA의 크기를 갖는 펄스 전류가 인가되는 경우, 250 μA/s의 속도로 50 mA의 크기까지 연속적인 전류가 인가되어 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버가 제조되었다. After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, by applying a continuous current having a size of 50 mA, 60 mA, 80 mA, 100 mA, 150 mA, and 180 mA to the primary graphene fiber Six graphene fibers were prepared according to Comparative Example 3. When each graphene fiber was made, the current applied to the primary graphene fiber was continuously applied at a rate of 250 μA / s. For example, when a pulse current having a magnitude of 50 mA was applied, a continuous current was applied at a magnitude of 50 mA at a rate of 250 μA / s to prepare a graphene fiber according to Comparative Example 3.

환원 레벨 등 다양한 공정 조건에 의한 1차 그래핀 파이버의 초기 저항 값에 따라서, 연속적으로 인가되는 전류에 의해 1차 그래핀 파이버가 끊어지는 전류 값은, 차이가 있을 수 있다. Depending on the initial resistance value of the primary graphene fiber due to various process conditions such as a reduction level, the current value at which the primary graphene fiber is cut by a continuously applied current may be different.

도 21은 본 발명의 실시 예들 및 비교 예에 따른 그래핀 파이버의 전기적 특성을 비교한 그래프이다. 21 is a graph comparing electrical characteristics of graphene fibers according to embodiments and comparative examples of the present invention.

도 21을 참조하면 상기 실시 예 3, 실시 예 4, 및 비교 예 3에 따라 제조된 그래핀 파이버들을 준비한 뒤, 각각 1차 그래핀 파이버에 인가된 전류 크기에 따른 그래핀 파이버의 저항(kΩ)을 측정하였다. Referring to FIG. 21, after preparing graphene fibers prepared according to Examples 3, 4, and Comparative Example 3, the resistance (k 그래) of the graphene fibers according to the magnitude of current applied to the primary graphene fibers, respectively Was measured.

도 21에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 3, 실시 예 4, 및 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버들 모두 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류의 크기가 증가함에 따라 저항이 감소하는 것을 알 수 있다. As can be seen in FIG. 21, it can be seen that the graphene fibers according to Example 3, Example 4, and Comparative Example 3 both decrease in resistance as the magnitude of the current applied to the primary graphene fiber increases. .

또한, 상기 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버는 상기 실시 예 3 및 실시 예 4에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 저항이 작은 것을 알 수 있다. 하지만, 상기 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버의 저항 감소율은 상기 실시 예 3 및 실시 예 4에 따른 그래핀 파이버의 저항 감소율보다 작은 것을 알 수 있다. 특히, 상기 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버는 100 mA를 초과하는 크기의 전류가 인가된 경우 저항이 측정되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이는, 상기 비교 예 3에 따른 그래핀 파이버는, 1차 그래핀 파이버에 100 mA를 초과하는 크기의 전류가 인가된 경우 끊어지는 현상이 발생하기 때문이다.In addition, it can be seen that the graphene fiber according to Comparative Example 3 has a smaller resistance as compared with the graphene fibers according to Examples 3 and 4. However, it can be seen that the resistance reduction rate of the graphene fiber according to Comparative Example 3 is smaller than the resistance reduction rate of the graphene fiber according to the third and fourth embodiments. In particular, the graphene fiber according to Comparative Example 3 can be confirmed that the resistance is not measured when a current of greater than 100 mA is applied. This is because, in the graphene fiber according to Comparative Example 3, a phenomenon occurs when the current having a magnitude greater than 100 mA is applied to the primary graphene fiber.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 경우, 1차 그래핀 파이버에 연속적인 전류를 인가하는 것보다 펄스 전류를 인가하는 것이, 1차 그래핀 파이버에 인가될 수 있는 전류의 크기를 향상시킬 수 있는 방법임을 알 수 있다. Therefore, when manufacturing a graphene fiber according to an embodiment of the present invention, applying a pulse current rather than applying a continuous current to the primary graphene fiber, of the current that can be applied to the primary graphene fiber It can be seen that it is a way to improve the size.

도 22는 본 발명의 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 22 is a photograph and a graph showing characteristics of the primary graphene fiber according to Example 1 of the present invention.

도 22의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를, 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 22의 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (c) of FIG. 22, the primary graphene fiber according to the first embodiment is shown by SEM photographing at different angles and magnifications. Referring to FIG. D-band peak of the primary graphene fiber according to Example 1 is shown.

도 22의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 1차 그래핀 파이버의 경우 30 μm 두께를 갖고, 복수의 그래핀 시트 구조체를 포함하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 22의 (d)에서 확인할 수 있듯이, 1400 cm-1 부분에서 나타나는 D-band 피크가 높게 나타나는 것으로 보아, 내부 결합이 많은 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (c) of FIG. 22, it was confirmed that the primary graphene fiber has a thickness of 30 μm and includes a plurality of graphene sheet structures. In addition, as can be seen in FIG. 22 (d), since the D-band peak appearing in the 1400 cm −1 region appears to be high, it was confirmed that there are many internal bonds.

이하, 상술된 실시 예 및 비교 예에 따른 그래핀 파이버와 달리, 보다 다양한 조건에서 실험된 실시 예 및 비교 예에 따른 그래핀 파이버의 구체적인 실험 결과 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, unlike the graphene fibers according to the above-described embodiments and comparative examples, specific experimental results and characteristics evaluation results of the graphene fibers according to the examples and comparative examples tested under more various conditions will be described.

비교 예 4에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 4

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 9.44 kΩ의 시작 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 250 μA/s의 속도로 연속적인 전류를 인가하여 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above with a size of 3cm, in a starting resistance environment of 9.44 kΩ, a continuous current is applied to the primary graphene fiber at a rate of 250 μA / s to the comparative example Graphene fibers according to 4 were prepared.

비교 예 5에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber manufacturing according to Comparative Example 5

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 10.2 kΩ의 시작 저항과 1.27kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 6.66 mA/s의 속도로 120 mA까지 연속적인 전류를 인가하여 비교 예 5에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above in the size of 3cm, 120 mA at the rate of 6.66 mA / s in the primary graphene fiber in the environment of starting resistance of 10.2 kΩ and last resistance of 1.27 kΩ Graphene fibers according to Comparative Example 5 were prepared by applying continuous current until.

비교 예 6에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 6

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 11.4 kΩ의 시작 저항과 1.29kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 20 mA/s의 속도로 120 mA까지 6초 동안 연속적인 전류를 인가하여 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above in the size of 3cm, 120 mA at the rate of 20 mA / s to the primary graphene fiber in the environment of starting resistance of 11.4 kΩ and last resistance of 1.29 kΩ Graphene fiber according to Comparative Example 6 was prepared by applying a continuous current for 6 seconds until.

비교 예 7에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 7

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 9.70 kΩ의 시작 저항과 0.939kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 7.5초 동안 120 mA크기의 연속전류를 인가하여 비교 예 7에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above with a size of 3cm, in the starting resistance of 9.70 kΩ and the last resistance of 0.939kΩ, continuous current of 120 mA magnitude for 7.5 seconds in the primary graphene fiber Was applied to prepare a graphene fiber according to Comparative Example 7.

비교 예 8에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 8

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 8.89 kΩ의 시작 저항과 0.628kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 10 mA/s의 속도로 170 mA까지 17초 동안 연속적인 전류를 인가하여 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다.After the primary graphene fiber according to Example 1 described above was manufactured to a size of 3 cm, 170 mA at a rate of 10 mA / s to the primary graphene fiber in a starting resistance of 8.89 k89 and a final resistance of 0.628 kΩ. Graphene fiber according to Comparative Example 8 was prepared by applying a continuous current for up to 17 seconds.

비교 예 9에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 9

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 10.05 kΩ의 시작 저항과 0.725kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 20 mA/s의 속도로 170 mA까지 8.5초 동안 연속적인 전류를 인가하여 비교 예 9에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다.After the primary graphene fiber according to Example 1 described above was manufactured to a size of 3 cm, 170 mA at a rate of 20 mA / s to the primary graphene fiber in a starting resistance of 10.05 kΩ and a final resistance of 0.725 kΩ. Graphene fibers according to Comparative Example 9 were prepared by applying continuous current for 8.5 seconds.

비교 예 10에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 10

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 11.6 kΩ의 시작 저항과 1.34kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 70 mA까지 3.5초동안 1차 연속 전류를 인가한 후, 120 mA까지 2.5초 동안 2차 연속 전류를 인가하여 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above in the size of 3cm, the first continuous continuous for 3.5 seconds to 70 mA in the primary graphene fiber in the environment of starting resistance of 11.6 kΩ and last resistance of 1.34 kΩ After applying a current, a second continuous current was applied for 2.5 seconds to 120 mA to prepare a graphene fiber according to Comparative Example 10.

비교 예 11에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Comparative Example 11

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 3cm의 크기로 제조한 뒤, 11.6 kΩ의 시작 저항과 1.34kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 70 mA까지 10.5초동안 1차 연속 전류를 인가한 후, 120 mA까지 7.5초 동안 2차 연속 전류를 인가하여 비교 예 11에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After the primary graphene fiber according to Example 1 described above was manufactured to a size of 3 cm, in the environment of starting resistance of 11.6 kΩ and final resistance of 1.34 kΩ, the first continuous graphene fiber was first continuous for 10.5 seconds up to 70 mA. After applying a current, a second continuous current was applied for 7.5 seconds up to 120 mA to prepare a graphene fiber according to Comparative Example 11.

실시 예 5에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber preparation according to Example 5

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 11.6 kΩ의 시작 저항과 1.34kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 120 mA 크기의 펄스 전류를 3초 동안 인가하여 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, in the starting resistance of 11.6 kΩ and the last resistance environment of 1.34 kΩ, the first graphene fiber is applied by applying a pulse current of 120 mA magnitude for 3 seconds Graphene fibers according to Example 5 were prepared.

실시 예 6에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 6

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 1차 그래핀 파이버에 170 mA 크기의 펄스 전류를 3초 동안 인가하여 실시 예 6에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After preparing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, a graphene fiber according to Example 6 was prepared by applying a pulse current of 170 mA to the primary graphene fiber for 3 seconds.

실시 예 7에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 7

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 10.07 kΩ의 시작 저항과 0.952kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 160 mA 크기의 펄스 전류를 0.5초 동안 인가하여 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, in a starting resistance of 10.07 kΩ and the last resistance environment of 0.952 kΩ, by applying a pulse current of 160 mA magnitude to the primary graphene fiber for 0.5 seconds Graphene fibers according to Example 7 were prepared.

실시 예 8에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 8

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 9.98 kΩ의 시작 저항과 0.928kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 160 mA 크기의 펄스 전류를 1.5초 동안 인가하여 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, in a resistance environment of the starting resistance of 9.98 kΩ and the last resistance of 0.928 kΩ, by applying a pulse current of 160 mA magnitude to the primary graphene fiber for 1.5 seconds Graphene fibers according to Example 8 were prepared.

실시 예 9에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 9

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 8.69 kΩ의 시작 저항과 0.658kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 160 mA 크기의 펄스 전류를 3초 동안 인가하여 실시 예 9에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After manufacturing the primary graphene fiber according to Example 1 described above, in a starting resistance of 8.69 kΩ and the last resistance environment of 0.658 kΩ, by applying a pulse current of 160 mA magnitude to the primary graphene fiber for 3 seconds Graphene fibers according to Example 9 were prepared.

실시 예 10에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene fiber preparation according to Example 10

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 9.98 kΩ의 시작 저항과 0.928kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 160 mA 크기의 1차 펄스 전류를 0.5초 동안 인가한 후, 2초 후에 180mA 크기의 2차 펄스 전류를 0.5초 동안 인가하여 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After fabricating the primary graphene fiber according to Example 1 described above, applying a primary pulse current of 160 mA to the primary graphene fiber for 0.5 seconds in a starting resistance of 9.98 kΩ and a final resistance of 0.928 kΩ. After that, a second pulse current of 180 mA magnitude was applied for 0.5 seconds after 2 seconds to prepare a graphene fiber according to Example 10.

실시 예 11에 따른 그래핀 파이버 제조Graphene Fiber Preparation According to Example 11

상술된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버를 제조한 뒤, 9.91 kΩ의 시작 저항과 0.692kΩ의 마지막 저항 환경에서, 1차 그래핀 파이버에 160 mA 크기의 1차 펄스 전류를 0.5초 동안 인가하고, 2초 후에 180mA 크기의 2차 펄스 전류를 0.5초 동안 인가한 후, 2초 후에 200mA 크기의 3차 펄스 전류를 0.5초 동안 인가하여 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버를 제조하였다. After fabricating the primary graphene fiber according to Example 1 described above, the primary pulse current of 160 mA is applied to the primary graphene fiber for 0.5 seconds in the starting resistance of 9.91 k mA and the last resistance of 0.692 k 동안. After 2 seconds, a second pulse current of 180 mA was applied for 0.5 seconds, and a second pulse current of 200 mA was applied for 0.5 seconds after 2 seconds to prepare a graphene fiber according to Example 10.

도 23는 본 발명의 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 23 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fibers according to Comparative Example 4 of the present invention.

도 23의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 23의 (e)를 참조하면, 상기 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버의 전기적 특성을 나타내었고, 도 23의 (f)를 참조하면, 상기 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of Figure 23, the graphene fiber according to Comparative Example 4 is shown by SEM imaging at different angles and magnifications, and referring to Figure 23 (e), Comparative Example 4 The electrical characteristics of the graphene fiber according to the present invention, referring to Figure 23 (f), it shows the D-band peak of the graphene fiber according to Comparative Example 4.

도 23의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버는, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 변화는 거의 없으며, 찢어짐 현상이 발생된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 22의 (e)에서 확인할 수 있듯이, 비교 예 4에 따른 그래핀 파이버는 저항의 감소와 전류의 향상이 나타났으며, 도 22의 (f)에서 확인할 수 있듯이, 1400 cm-1 부분에서 나타나는 D-band 피크가 높게 나타나는 것으로 보아, 내부 결합이 많은 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (d) of FIG. 23, the graphene fiber according to Comparative Example 4 has almost no change in thickness compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that the tearing phenomenon occurred. In addition, as shown in (e) of FIG. 22, the graphene fiber according to Comparative Example 4 showed a decrease in resistance and an improvement in current, and as shown in (f) of FIG. 22, the 1400 cm −1 portion The D-band peak appearing at appears to be high, indicating that there are many internal bonds.

도 24는 본 발명의 비교 예 5에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 24 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 5 of the present invention.

도 24의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 비교 예 5에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 24의 (d)를 참조하면 상기 비교 예 5에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (c) of FIG. 24, the graphene fibers according to Comparative Example 5 are shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to FIG. 24 (d), to Comparative Example 5 According to the graphene fiber D-band peak is shown.

도 24의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 5에 따른 그래핀 파이버는, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께가 약간 증가하였으며, 내부에 결함이 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 24의 (d)에서 확인할 수 있듯이, D-band peak를 통해 내부 결함을 다시 한번 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (c) of Figure 24, the graphene fiber according to Comparative Example 5, the thickness is slightly increased compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in Figure 22, It was confirmed that there was a defect inside. In addition, as shown in (d) of FIG. 24, internal defects were once again confirmed through the D-band peak.

도 25는 본 발명의 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 25 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 6 of the present invention.

도 25의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 25의 (e)를 참조하면 상기 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of Figure 25, the graphene fiber according to Comparative Example 6 is shown by SEM imaging at different angles and magnifications, and referring to (e) of Figure 25 to Comparative Example 6 According to the graphene fiber D-band peak is shown.

도 25의 (a) 내지 (e)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버 역시, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가는 발생하였으나, 내부 결함이 있는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (e) of FIG. 25, the graphene fiber according to Comparative Example 6 also has an increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect.

도 26은 본 발명의 비교 예 7에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 26 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fibers according to Comparative Example 7 of the present invention.

도 26의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 비교 예 7에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 26의 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 7에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (c) of Figure 26, the graphene fiber according to Comparative Example 7 is shown by SEM imaging at different angles and magnifications, and referring to Figure 26 (d), Comparative Example 7 The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 26의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 7에 따른 그래핀 파이버 역시, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가는 발생하였으나, 내부 결함이 있는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 도 25에 도시된 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, D-band peak가 감소되어, 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버 보다는 내부 결함이 적게 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 인가되는 전류의 크기가 커짐에 따른 현상인 것으로 판단된다. As can be seen from (a) to (d) of FIG. 26, the graphene fiber according to Comparative Example 7 also had an increase in thickness as compared with the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect. However, as compared with the graphene fiber according to Comparative Example 6 shown in FIG. 25, the D-band peak was reduced, and it was confirmed that less internal defects were generated than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is determined to be a phenomenon in which the magnitude of the applied current increases.

도 27은 본 발명의 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 27 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 8 of the present invention.

도 27의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 27의 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (c) of FIG. 27, the graphene fiber according to Comparative Example 8 is shown by SEM photographing at different angles and magnifications. Referring to FIG. 27 (d), Comparative Example 8 The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 27의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버 역시, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가는 발생하였으나, 내부 결함이 있는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 도 25에 도시된 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, D-band peak가 감소되어, 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버 보다는 내부 결함이 적게 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 인가되는 전류의 크기가 커짐에 따른 현상인 것으로 판단된다. As can be seen from (a) to (d) of FIG. 27, the graphene fiber according to Comparative Example 8 also has an increase in thickness as compared with the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect. However, as compared with the graphene fiber according to Comparative Example 6 shown in FIG. 25, the D-band peak was reduced, and it was confirmed that less internal defects were generated than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is determined to be a phenomenon in which the magnitude of the applied current increases.

도 28은 본 발명의 비교 예 9에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 28 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 9 of the present invention.

도 28의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 9에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 28의 (e)를 참조하면, 상기 비교 예 9에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of Figure 28, the graphene fiber according to Comparative Example 9 was shown by SEM imaging at different angles and magnifications, and referring to Figure 28 (e), Comparative Example 9 The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 28의 (a) 내지 (e)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 9에 따른 그래핀 파이버 역시, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가는 발생하였으나, 내부 결함이 있는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 도 25에 도시된 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, D-band peak가 감소되어, 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버 보다는 내부 결함이 적게 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 인가되는 전류의 크기가 커짐에 따른 현상인 것으로 판단된다. 또한, 도 27에 도시된 비교 예 8에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, D-band peak가 감소되어, 비교 예 6에 따른 그래핀 파이버 보다는 내부 결함이 적게 발생되는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 인가되는 전류의 시간이 짧아짐에 따른 현상인 것으로 판단된다.As can be seen from (a) to (e) of FIG. 28, the graphene fiber according to Comparative Example 9 also had an increase in thickness as compared to the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect. However, as compared with the graphene fiber according to Comparative Example 6 shown in FIG. 25, the D-band peak was reduced, and it was confirmed that less internal defects were generated than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is determined to be a phenomenon in which the magnitude of the applied current increases. In addition, compared to the graphene fiber according to Comparative Example 8 shown in Figure 27, the D-band peak is reduced, it was confirmed that less internal defects than the graphene fiber according to Comparative Example 6. This is considered to be a phenomenon as the time of the applied current is shortened.

도 29는 본 발명의 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 29 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 10 of the present invention.

도 29의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 29의 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (c) of Figure 29, the graphene fiber according to Comparative Example 10 was shown by SEM imaging at different angles and magnification. Referring to Figure 29 (d), Comparative Example 10 The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 29의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버 역시, 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가는 발생하였으나, 내부 결함이 있는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from (a) to (d) of FIG. 29, the graphene fiber according to Comparative Example 10 also had an increase in thickness as compared with the primary graphene fiber according to Example 1 confirmed in FIG. 22. It was confirmed that there was an internal defect.

도 30은 본 발명의 비교 예 11에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 30 is a photograph and graph showing characteristics of graphene fiber according to Comparative Example 11 of the present invention.

도 30의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 비교 예 11에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 30의 (e)를 참조하면, 상기 비교 예 11에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of Figure 30, the graphene fiber according to Comparative Example 11 is shown by SEM imaging at different angles and magnification, and referring to Figure 30 (e), Comparative Example 11 The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 30의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 비교 예 11에 따른 그래핀 파이버는, 도 29에 도시된 비교 예 10에 따른 그래핀 파이버와 비교하여, 내부 결함이 많이 발생되고, 표면의 거칠기 또한 나쁘게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 인가되는 전류의 시간이 증가함에 따른 현상인 것으로 판단된다. As can be seen from (a) to (d) of Figure 30, the graphene fiber according to Comparative Example 11, compared with the graphene fiber according to Comparative Example 10 shown in Figure 29, a lot of internal defects are generated, It was confirmed that the surface roughness also appeared bad. This is considered to be a phenomenon as the time of the applied current increases.

도 31은 본 발명의 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 31 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the fifth embodiment of the present invention.

도 31의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 31의 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (c) of FIG. 31, the graphene fiber according to the fifth embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to FIG. 31 (d), the fifth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 31의 (a) 내지 (d)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버는 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 현저한 두께의 증가가 발생된 것을 확인할 수 있었다. 또한, D-band peak가 현저하게 감소된 것을 통해, 1차 그래핀 파이버와 비교하여 내부의 결함이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (d) of Figure 31, the graphene fiber according to the fifth embodiment is a significant increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment confirmed in Figure 22 I could confirm that. In addition, since the D-band peak is significantly reduced, it was confirmed that the internal defects are reduced compared to the primary graphene fiber.

도 32는 본 발명의 실시 예 6에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 32 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the sixth embodiment of the present invention.

도 32의 (a) 내지 (e)를 참조하면, 상기 실시 예 6에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 32의 (f)를 참조하면, 상기 실시 예 6에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (e) of FIG. 32, the graphene fibers according to the sixth embodiment are shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to FIG. 32 (f), the sixth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 32의 (a) 내지 (f)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 6에 따른 그래핀 파이버는 도 31에서 확인된 실시 예 5에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 내부 결함이 적어지고, 표면 또한 매끄러워진 것을 확인할 수 있었다. 이는 인가되는 전류의 크기가 증가됨에 따른 현상인 것으로 판단된다. As can be seen from (a) to (f) of Figure 32, the graphene fiber according to the sixth embodiment is less internal defects compared to the graphene fiber according to the fifth embodiment confirmed in Figure 31, the surface is also smooth It was confirmed that it was warm. This is considered to be a phenomenon as the magnitude of the applied current is increased.

도 33은 본 발명의 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 33 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the seventh embodiment of the present invention.

도 33의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 33의 (e)를 참조하면, 상기 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of FIG. 33, the graphene fibers according to the seventh embodiment are shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to (e) of FIG. 33, the seventh embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 33의 (a) 내지 (e)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버는 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 현저한 두께의 증가가 발생된 것을 확인할 수 있었다. 또한, D-band peak가 현저하게 감소된 것을 통해, 1차 그래핀 파이버와 비교하여 내부의 결함이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As shown in (a) to (e) of Figure 33, the graphene fiber according to the seventh embodiment is a significant increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment confirmed in Figure 22 I could confirm that. In addition, since the D-band peak is significantly reduced, it was confirmed that the internal defects are reduced compared to the primary graphene fiber.

도 34은 본 발명의 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 34 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the eighth embodiment of the present invention.

도 34의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 34의 (e)를 참조하면, 상기 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of FIG. 34, the graphene fiber according to the eighth embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to FIG. 34 (e), the eighth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 34의 (a) 내지 (e)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버는 도 33에 도시된 상기 실시 예 7에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 내부 결함이 약간 증가된 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (e) of Figure 34, the graphene fiber according to the eighth embodiment is confirmed that the internal defect slightly increased compared to the graphene fiber according to the seventh embodiment shown in Figure 33 Could.

도 35는 본 발명의 실시 예 9에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 35 is a photograph and a graph showing characteristics of the graphene fiber according to the ninth embodiment of the present invention.

도 35의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 9에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었다. 도 35의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 9에 따른 그래핀 파이버는 도 34에 도시된 상기 실시 예 8에 따른 그래핀 파이버와 비교하여 내부 결함이 약간 증가된 것을 확인할 수 있었다. Referring to (a) to (c) of Figure 35, the graphene fiber according to Example 9 is shown by SEM imaging at different angles and magnification. As can be seen from (a) to (c) of Figure 35, the graphene fiber according to the ninth embodiment is confirmed that the internal defect slightly increased compared to the graphene fiber according to the eighth embodiment shown in Figure 34 Could.

도 33 내지 도 35에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 파이버를 제조하는 경우, 인가되는 펄스 전류의 시간이 증가함에 따라, 제조되는 그래핀 파이버의 표면 특성, 기계적 특성 등이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 인가되는 펄스 전류의 크기는 크되, 시간은 짧아야 하는 것을 알 수 있다. As can be seen in Figures 33 to 35, when manufacturing the graphene fiber according to the embodiment, as the time of the applied pulse current is increased, the surface characteristics, mechanical properties, etc. of the graphene fibers are reduced I could confirm it. Accordingly, it can be seen that the magnitude of the applied pulse current is large, but the time should be short.

도 36는 본 발명의 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 36 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the tenth embodiment of the present invention.

도 36의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 36의 (e)를 참조하면, 상기 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of FIG. 36, the graphene fiber according to the tenth embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to FIG. 36 (e), the tenth embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 36의 (a) 내지 (e)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 10에 따른 그래핀 파이버 역시 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가가 발생되고, 내부 결함이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As shown in (a) to (e) of FIG. 36, the graphene fiber according to the tenth embodiment also has an increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment identified in FIG. 22, It was confirmed that internal defects were reduced.

도 37은 본 발명의 실시 예 11에 따른 그래핀 파이버의 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 37 is a photograph and graph showing characteristics of the graphene fiber according to the eleventh embodiment of the present invention.

도 37의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 상기 실시 예 11에 따른 그래핀 파이버를 서로 다른 각도 및 배율에서 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 37의 (e)를 참조하면, 상기 실시 예 11에 따른 그래핀 파이버의 D-band peak를 나타내었다. Referring to (a) to (d) of FIG. 37, the graphene fiber according to the eleventh embodiment is shown by SEM imaging at different angles and magnifications. Referring to FIG. 37 (e), the eleventh embodiment The D-band peak of the graphene fiber is shown.

도 37의 (a) 내지 (e)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 11에 따른 그래핀 파이버 역시 도 22에서 확인된 실시 예 1에 따른 1차 그래핀 파이버와 비교하여 두께의 증가가 발생되고, 내부 결함이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (e) of Figure 37, the graphene fiber according to the eleventh embodiment also has an increase in thickness compared to the primary graphene fiber according to the first embodiment confirmed in Figure 22, It was confirmed that internal defects were reduced.

즉, 도 36 및 도 37을 통해 알 수 있듯이, 그래핀 파이버의 제조과정에서, 서로 다른 크기의 펄스 전류를 복수회 인가하는 경우에도, 상기 실시 예에 따른 그래핀 파이버가 용이하게 제조되는 것을 알 수 있었다. That is, as can be seen through Figures 36 and 37, even in the case of applying a plurality of different pulse currents of different sizes in the manufacturing process of the graphene fiber, it can be seen that the graphene fiber according to the embodiment is easily manufactured Could.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment, Comprising: It should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 파이버는, 전선, 발열소재, 전력송신 케이블 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. Graphene fiber according to an embodiment of the present invention can be used in various fields, such as wire, heating material, power transmission cable.

Claims (15)

그래핀 산화물(graphene oxide)을 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계; Preparing a source solution including graphene oxide; 상기 소스 용액을 응고 용액 내에 방사시켜, 그래핀 산화물 파이버(fiber)를 제조하는 단계; Spinning the source solution into a coagulation solution to produce graphene oxide fiber; 상기 그래핀 산화물 파이버를 환원시켜, 1차 그래핀 파이버를 제조하는 단계; 및Reducing the graphene oxide fiber to prepare a primary graphene fiber; And 펄스(pulse) 전류를 상기 1차 그래핀 파이버에 인가하는 방법으로 줄히팅(joule heating)하여, 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계를 포함하되,Joule heating by applying a pulse current to the primary graphene fiber (joule heating), comprising the steps of manufacturing a secondary graphene fiber, 상기 1차 그래핀 파이버는 줄히팅 됨에 따라, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 비정질 탄소들이 결정화되는 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. As the primary graphene fiber is heated, the method for producing a graphene fiber comprising the amorphous carbon crystallized in the primary graphene fiber. 제1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 1차 그래핀 파이버는, 줄히팅 됨에 따라 상기 1차 그래핀 파이버 내의 잔존하는 산소들이 발포되고, The primary graphene fiber is foamed as the oxygen remaining in the primary graphene fiber is foamed, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 잔존하는 산소들이 발포되어, 상기 2차 그래핀 파이버의 두께는, 상기 1차 그래핀 파이버의 두께보다, 두꺼운 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. The remaining oxygen in the primary graphene fiber is foamed, the thickness of the secondary graphene fiber, the thickness of the graphene fiber manufacturing method comprising a thicker than the thickness of the primary graphene fiber. 제1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 1차 그래핀 파이버가 줄히팅되어, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 복수의 그래핀 시트가 두께 방향으로 적층된, 그래핀 시트 구조체들 사이의 거리가 증가하는 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. The method of manufacturing a graphene fiber comprising increasing the distance between the graphene sheet structures, the primary graphene fiber is line-heated, a plurality of graphene sheets in the primary graphene fiber laminated in the thickness direction . 제1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 1차 그래핀 파이버의 환원 레벨에 따라, According to the reduction level of the primary graphene fiber, 상기 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계에서, 상기 1차 그래핀 파이버의 줄히팅을 위해 상기 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류값이 제어되는 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. In the step of manufacturing the secondary graphene fiber, a method of manufacturing a graphene fiber comprising controlling the current value applied to the primary graphene fiber for Joule heating of the primary graphene fiber. 제4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 1차 그래핀 파이버의 환원 레벨이 증가함에 따라, As the reduction level of the primary graphene fiber increases, 상기 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계에서, 상기 1차 그래핀 파이버의 줄히팅을 위해 상기 1차 그래핀 파이버에 인가되는 전류값이 증가되는 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. In the step of manufacturing the secondary graphene fiber, the method of manufacturing a graphene fiber comprising increasing the current value applied to the primary graphene fiber for Joule heating of the primary graphene fiber. 제1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소스 용액 내의 상기 그래핀 산화물의 농도가 증가함에 따라, As the concentration of graphene oxide in the source solution increases, 상기 2차 그래핀 파이버의 전기전도도가 증가하는 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. Method of manufacturing a graphene fiber comprising increasing the electrical conductivity of the secondary graphene fiber. 제1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 2차 그래핀 파이버를 제조하는 단계는, The manufacturing of the secondary graphene fiber, 상기 1차 그래핀 파이버에 제1 펄스 전류를 인가하는 단계; 및 Applying a first pulse current to the primary graphene fiber; And 상기 제1 펄스 전류가 인가된 상기 1차 그래핀 파이버에 상기 제1 펄스 전류와 다른 제2 펄스 전류를 인가하는 단계를 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. And applying a second pulse current different from the first pulse current to the primary graphene fiber to which the first pulse current is applied. 제7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 제2 펄스 전류는, 상기 제1 펄스 전류 보다 큰 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. The second pulse current is larger than the first pulse current manufacturing method of a graphene fiber comprising. 제1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 펄스 전류가 인가되는 시간은 0.3 초 이상 3초 이하인 것을 포함하는 그래핀 파이버의 제조 방법. The time for applying the pulse current is 0.3 seconds or more 3 seconds or less manufacturing method of the graphene fiber comprising. 그래핀 산화물 파이버가 환원된 1차 그래핀 파이버가 펄스(pulse) 전류가 인가되는 방법으로 줄히팅(joule heating) 된 2차 그래핀 파이버를 포함하되, The primary graphene fiber in which the graphene oxide fiber is reduced includes secondary graphene fibers that are joule heated in a manner in which a pulse current is applied, 상기 2차 그래핀 파이버는, 복수의 그래핀 시트가 두께 방향으로 순차적으로 적층된 복수의 그래핀 시트 구조체가, 서로 이격되어 일 방향으로 연장되는 것을 포함하는 그래핀 파이버. The second graphene fiber, the graphene fiber comprising a plurality of graphene sheet structure in which a plurality of graphene sheets are sequentially stacked in the thickness direction, spaced apart from each other and extending in one direction. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 1차 그래핀 파이버는 복수의 그래핀 시트 구조체가 서로 이격되어 일 방향으로 연장하되, The primary graphene fiber is a plurality of graphene sheet structure is spaced apart from each other to extend in one direction, 상기 1차 그래핀 파이버 내의 복수의 상기 그래핀 시트 구조체 사이의 거리는, 상기 2차 그래핀 파이버 내의 복수의 상기 그래핀 시트 구조체 사이의 거리보다 짧은 것을 포함하는 그래핀 파이버. And a distance between the plurality of graphene sheet structures in the primary graphene fiber is shorter than a distance between the plurality of graphene sheet structures in the secondary graphene fiber. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 2차 그래핀 파이버의 두께는, 상기 1차 그래핀 파이버의 두께보다 두꺼운 것을 포함하는 그래핀 파이버. The thickness of the secondary graphene fiber, graphene fiber comprising a thicker than the thickness of the primary graphene fiber. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 2차 그래핀 파이버는 내부에 복수의 기공을 포함하는 그래핀 파이버. The second graphene fiber is a graphene fiber including a plurality of pores therein. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 1차 그래핀 파이버 표면의 거칠기(roughness)는, 상기 2차 그래핀 파이버 표면의 거칠기보다 큰 것을 포함하는 그래핀 파이버. The roughness of the surface of the primary graphene fiber, the graphene fiber comprising a larger than the roughness of the surface of the secondary graphene fiber. 제10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 2차 그래핀 파이버 표면 상에 콘포말하게 제공된 기능성 물질(functional material)을 더 포함하는 그래핀 파이버. The graphene fiber further comprises a functional material conformally provided on the secondary graphene fiber surface.
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