| 중국과학원 전기공학연구소, 고전기전도성과 고비표면적 그래핀 분말 제조 | ||
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 최근, 중국과학원 전기공학연구소 마옌웨이(馬衍偉) 연구팀은 그래핀의 정량적 제조 및 고성능 그래핀 기반의 슈퍼커패시터(Super capacitor) 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 연구팀은 이산화탄소를 원료로 자전(self-propagating) 고온합성기술을 이용하여 고전기전도성과 고비표면적을 겸용한 그래핀 분말체의 쾌속·친환경·저원가 제조에 성공하였다. 관련 연구 성과는 국제 최고 재료학 저널인 ‘Advanced Materials’에 게재되었으며 중국발명특허와 PCT 특허를 신청하였다. 그래핀은 최근 몇 년간 세계적으로 주목받는 새로운 재료이지만 고품질 그래핀의 산업화 대규모적 제조는 줄곧 세계적인 어려운 문제로 되고 있다. 기존 그래핀 분말체의 규모화 제조 기술로드맵은 주요하게 팽창 흑연 박리법과 산화 흑연 환원법에 기반하고 있다. 그러나 팽창 흑연 박리법에 의한 그래핀은 저비표면적의 다중층 그래핀 조각이며 산화 흑연 환원법에 의한 그래핀은 그 잔류 산소 작용기와 구조 결함으로 인하여 낮은 전기전도성을 나타냄으로써 그래핀의 잠재적 응용을 심하게 제한하고 있다. 상술한 문제점에 초점을 맞추어 연구팀은 이산화탄소를 원료로, 금속 마그네슘 분말을 환원제로, 나노 산화마그네슘을 템플릿 시제로, 이산화탄소 대기에서 마그네슘 분말의 자전 연소방법을 통하여 메조포러스(Mesoporous) 구조를 대량으로 보유한 그래핀을 성공적으로 제조하였다. 현재 제조한 그래핀의 전기전도율은 최고로 13,000 S/m에 달하며 종합적 성능이 우수하고 이온액체 전해액에서 양호한 전기화학 성능을 나타냈다. 전극재료에 기반한 비정전용량(specific capacitance)은 최고로 244 F/g, 에너지 밀도는 최고로 136 Wh/kg, 출력밀도는 최고로 1,000 kW/kg에 달하며 100만 주기로 순환한 후 용량 보존율은 여전히 90%이상이다. 해당 그래핀의 제조방법은 그 반응과정에서 소모시간이 적고 친환경적이며 원가가 낮고 산업화 보급에 용이하여 슈퍼커패시터 등 저장에너지 분야에서 그래핀의 실제 응용을 추진할 것이다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/12/363759.shtm |
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