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KR102475728B1 - 전자파 차폐재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전자파 차폐재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR102475728B1
KR102475728B1 KR1020210149602A KR20210149602A KR102475728B1 KR 102475728 B1 KR102475728 B1 KR 102475728B1 KR 1020210149602 A KR1020210149602 A KR 1020210149602A KR 20210149602 A KR20210149602 A KR 20210149602A KR 102475728 B1 KR102475728 B1 KR 102475728B1
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Abstract

본 발명은 전자파 차폐재의 제조 방법에 대한 것으로, 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합한 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리함으로써 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 우선적으로 상기 금속 입자가 도입되어 전자파 차폐 효율이 우수한 전자파 차폐재를 제공할 수 있다.

Description

전자파 차폐재 및 이의 제조 방법 {ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 전자파 차폐재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합한 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리함으로써 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 상기 금속 입자가 도입되어 전자파 차폐 효율이 우수한 전자파 차폐재를 제공할 수 있다.
통신 기술의 발달, 이동 물체의 전파 유도 기술의 고도화 등, 전자공학 및 통신공학의 급격한 발달로 인하여 전자파의 주파수는 점차 높아진 반면, 전자 장비간의 설치 간격은 좁아졌다. 이에 따라 불요 복사는 쉬워지게 되었고, 이웃의 전자 장비에 간섭 신호나 잡음을 가하여 해로운 영향을 주거나 또는 이웃 장비로부터 영향을 받는 것이 비일비재하게 되었다.
특히, 5G 환경 이동통신은 10 GHz 이상의 고주파수를 사용하여, 전자파 간섭이 심하게 일어나며, 이러한 전자파 간섭 현상으로 인해 전자기기들의 정보 손실 및 오작동이 나타난다. 전자파 간섭이 없도록 하거나 전자파 간섭에 대해서 적절한 내성을 가지도록 전자 장비를 설계하는 것이 최근 필수적인 요건이 되었고, 이를 위해서 차폐 재료 및 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
전자파 차폐는 외부반사, 내부반사 및 흡수 효과의 조합으로 이루어지며, 현재까지 전자파 차폐 소재로 알려진 물질들, 즉, 금속 나노분말, 탄소나노튜브 등 우수한 전기전도성을 가지는 물질을 이용한 전자파 반사로 전자파 차폐를 달성하고자 하고 있고, 선행특허(공개번호 10-2017-0064216)는 전자파 반사용 금속/탄소 하이브리드 입자를 개시하고 있다. 하지만, 향후 5G의 고주파 영역에서는 전자파 차폐의 물질로서 전자파 반사 메커니즘을 갖는 소재보다 전자파 흡수 메커니즘을 갖는 소재가 절대적으로 필요하다.
한국공개특허공보 제10-2017-0064216호
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 전자파 차폐재에 대한 것으로, 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합한 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리함으로써 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 상기 금속 입자가 도입되어 전자파 차폐 효율이 우수한 전자파 차폐재를 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전자파 차폐재의 제조 방법은 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 초음파 처리는 3초 내지 30초 처리하는 것과 3초 내지 30초 중지하는 것을 반복하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 초음파 처리는 10분 내지 50분동안 수행하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리함으로써 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 상기 금속 입자가 도입되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 혼합물 100 중량부에 있어서, 상기 금속 입자는 30 중량부 내지 70 중량부를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 금속 입자는 은, 금, 구리, 철, 백금, 크롬 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 용매는 에탄올, 이소프로판알코올, 톨루엔, 아세톤, 디클로로메테인, 아세토니트릴, 디메틸포름아마이드 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 용매를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 전자파 차폐재는 그라파이트 나노 플레이트; 및 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 형성된 금속 입자;를 포함하며, 비연속적인 초음파 처리로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 전자파 차폐재는 0 GHz 내지 25 GHz의 범위에서 40 dB 내지 60 dB의 전자파 차폐 효율을 가지는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전자파 차폐재는 10,000 S/m 내지 50,000 S/m의 전기전도성을 갖는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과 만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 전자파 차폐재의 제조 방법은 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리를 진행함으로써, 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 선택적으로 금속 입자를 도입시킬 수 있다. 즉, 동일한 양의 금속 입자를 적용시킬 경우, 종래의 금속/탄소 하이브리드 물질과 같이 탄소 물질과 금속 물질이 균일하게 혼합되는 경우보다 그라파이트 나노 플레이트의 전기전도성이 저하되는 가장자리에 선택적으로 금속 입자가 도입됨으로써 전기전도성이 더 크게 향상될 수 있다.
본원에 따른 전자파 차폐재는 0 GHz 내지 20 GHz의 범위에서 40 dB 내지 60 dB의 전자파 차폐 효율을 가진다. 특히 고주파 영역에서도 높은 전자파 차폐 효율을 나타내고 있어 5G 시대에 다양한 전자기기에 적용될 수 있다. 또한 광대역에서 모두 높은 전자파 차폐 효율을 나타내고 있어 종래의 차폐 가능한 주파수 대역이 상이한 재료들에 비해 본원에 따른 전자파 차폐재는 하나의 전자파 차폐재로 광대역의 전자파를 효과적으로 차단할 수 있다. 특히, 본원에 따른 전자파 차폐재는 흡수 효율이 높기 때문에 고주파 영역에서 효과적으로 전자파를 차단할 수 있다.
더욱이, 금속만을 이용하여 전자파 차폐 소재를 구현할 경우 높은 가공비용과 성형성의 제약으로 용도가 한정된다. 반면에, 본원에 따른 전자파 차폐재는 탄소를 포함하여 이루어져있기 때문에 전도성, 강성, 경량의 특성을 가져 다양한 용도에 적용이 가능하며 금속 대비 경량, 높은 성형성, 원가 절감의 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐재의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 2는 본 비교예 2에 따라 제조된 전자파 차폐재의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 3은 본 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전자파 차폐재의 효율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전자파 차폐재의 효율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전자파 차폐재의 전기전도성을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본원의 전자파 차폐재 및 이의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원은, 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리하는 단계;를 포함하는 전자파 차폐재의 제조 방법에 관한 것이다.
먼저 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조한다.
상기 금속 입자는 은, 금, 구리, 철, 백금, 크롬 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 금속 입자는 은인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 혼합물 100 중량부에 있어서, 상기 금속 입자는 30 중량부 내지 70 중량부를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 금속 입자가 30 중량부 미만일 경우 전자파 차폐의 효과가 낮아질 수 있다. 또한, 상기 금속 입자가 70 중량부 초과일 경우 제조 단가가 상승할 수 있다.
상기 용매는 에탄올, 이소프로판알코올, 톨루엔, 아세톤, 디클로로메테인, 아세토니트릴, 디메틸포름아마이드 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 용매를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 용매는 에탄올인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리한다.
상기 초음파 처리는 3초 내지 30초 처리하는 것과 3초 내지 30초 중지하는 것을 반복하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 초음파 처리는 10분 내지 50분동안 수행하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 비연속적으로 처리하는 것은, 상기 초음파 처리를 간헐적으로 진행하는 것이다. 예를 들어, 상기 혼합물에 5초 동안 초음파를 처리하고, 5초 동안 정지하는 것을 30분동안 반복하는 것일 수 있다. 또는, 상기 혼합물에 5초 동안 초음파를 처리하고, 10초 동안 정지하는 것을 30분동안 반복하는 것 일 수 있다. 또는, 상기 혼합물에 5초 동안 초음파를 처리하고 5초 동안 정지하고 10초동안 초음파를 처리하고 10초 동안 정지하는 것을 30분동안 반복하는 것 일 수 있다.
상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리함으로써 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 상기 금속 입자가 도입되는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일반적으로, 그라파이트 나노 플레이트는 가장자리로 갈수록 전기전도도가 저하된다. 이는 상기 그라파이트 나노 플레이트에서 전자가 이동할 수 있는 부분이 가장자리로 갈수록 결합이 끊어지거나 하는 이유로 줄어들기 때문이다. 이에, 그라파이트 나노 플레이트의 전기전도성을 효과적으로 향상시키기 위해서는 가장자리에 선택적으로 금속 입자와 같은 전기전도성이 높은 물질을 도입시켜야 한다. 하지만, 종래에 금속/탄소 하이브리드 물질의 경우, 탄소 물질과 금속 물질이 균일하게 혼합되는 것에 그 목적이 있다.
반면에, 본원의 전자파 차폐재의 제조 방법은 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리를 진행함으로써, 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 선택적으로 금속 입자를 도입시킬 수 있다. 즉, 동일한 양의 금속 입자를 적용시킬 경우, 종래의 금속/탄소 하이브리드 물질과 같이 탄소 물질과 금속 물질이 균일하게 혼합되는 경우보다 그라파이트 나노 플레이트의 전기전도성이 저하되는 가장자리에 선택적으로 금속 입자가 도입됨으로써 전기전도성이 더 크게 향상될 수 있다.
일반적으로, 전기전도성이 높을 경우 전자파 차폐 효율이 향상된다. 즉, 본원의 전자파 차폐재의 제조 방법을 사용함으로써 전자파 차폐 효율이 향상된 전자파 차폐재를 수득할 수 있다.
더욱이, 일반적으로 초음파처리를 연속적으로 진행할 경우, 탄소 물질과 금속 물질이 균일하게 혼합될 수 있다. 하지만, 비연속적으로 초음파처리를 진행함으로써 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 금속 입자가 도입될 수 있다.
본원은, 그라파이트 나노 플레이트; 및 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 형성된 금속 입자;를 포함하며, 비연속적인 초음파 처리로 제조되는 전자파 차폐재에 관한 것이다.
상기 전자파 차폐재는 0 GHz 내지 25 GHz의 범위에서 40 dB 내지 60 dB의 전자파 차폐 효율을 가지는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전자파가 물체에 도달하면, 전자파는 흡수, 외부반사, 내부반사 및 투과 메커니즘으로 진행된다. 이 때, 전자파를 투과시키지 않는 효과의 총계를 차폐효율(SE, Shielding Effectiveness)이라고 하는데, 전자파 차폐효율은 흡수, 외부반사 효율, 내부반사 효율 및 투과 효율의 총합으로 나타낼 수 있다. 이를 식으로 표기하면 하기의 수학식 1과 같다.
Figure 112021126677039-pat00001
Figure 112021126677039-pat00002
Figure 112021126677039-pat00003
SER 는 반사에 의한 차폐 효율, SEA 는 흡수에 의한 차폐 효율, SEB 는 내부반사에 의한 차폐 효율을 나타내며, ρ는 체적고유저항, f는 전자파 주파수, t는 차폐재의 두께를 나타낸다.
전자파 효율의 단위는 데시벨(dB)인데, 전자파 흡수 메커니즘이 10dB 이상인 경우, 내부반사 메커니즘은 무시할 수 있다. 또한, 상기 수학식 1에 의하면 전자파의 주파수가 증가할수록 외부반사에 의한 효율은 감소하고, 흡수에 의한 효율이 증가한다. 즉, 이동통신이 5G로 발전함에 따라, 점점 고주파화로 진행하여 전자파 차폐에 요구되는 소재는 전자파를 흡수하는 물질이 절대적으로 필요하다는 것을 의미한다.
금속만을 이용하여 전자파 차폐 소재를 구현할 경우 높은 가공비용과 성형성의 제약으로 용도가 한정된다. 따라서 전도성, 강성, 경량의 특성을 가진 탄소 소재를 접목하여 전자파 차폐 소재를 구현하게 되면 다양한 용도에 적용이 가능할 뿐만 아니라 금속 대비 경량, 높은 성형성, 원가 절감의 효과를 발휘할 수 있다.
상기 전자파 차폐재는 10,000 S/m 내지 50,000 S/m의 전기전도성을 갖는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
먼저, 그라파이트 나노 플레이트를 포함하는 카본 페이스트 1.01 g, 은 나노입자를 포함하는 실버 페이스트 0.78 g 및 에탄올 3 ml를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에 5초 동안 초음파처리를 진행하고, 5초 동안 중지하는 것을 30분 동안 반복하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 혼합물에 5 초 동안 초음파처리를 진행하고, 10 초 동안 중지하는 것을 30분 동안 반복하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 혼합물에 5 초 동안 초음파처리를 진행하고, 20 초 동안 중지하는 것을 30분 동안 반복하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 혼합물에 10 초 동안 초음파처리를 진행하고, 10 초 동안 중지하는 것을 30분 동안 반복하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 혼합물에 10 초 동안 초음파처리를 진행하고, 20 초 동안 중지하는 것을 30분 동안 반복하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 혼합물에 10 초 동안 초음파처리를 진행하고, 30 초 동안 중지하는 것을 30분 동안 반복하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
그라파이트 나노 플레이트를 포함하는 카본 페이스트 1.33 g, 은 나노입자를 포함하는 실버 페이스트 1.36 g 및 에탄올 3 ml를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에 실시예 1과 동일한 조건에서 초음파 처리를 진행하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
그라파이트 나노 플레이트를 포함하는 카본 페이스트 1.14 g, 은 나노입자를 포함하는 실버 페이스트 2.19 g 및 에탄올 3 ml를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에 실시예 1과 동일한 조건에서 초음파 처리를 진행하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서 제조한 혼합물을 전자파 차폐재로서 사용하였다.
[비교예 2]
실시예 1에서 제조한 혼합물에 30분동안 연속적으로 초음파처리를 진행하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
[비교예 3]
그라파이트 나노 플레이트를 포함하는 카본 페이스트 1.30 g 및 에탄올 3 ml를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에 실시예 1과 동일한 조건에서 초음파 처리를 진행하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
[비교예 4]
그라파이트 나노 플레이트를 포함하는 카본 페이스트 1.10 g, 은 나노입자를 포함하는 실버 페이스트 0.30 g 및 에탄올 3 ml를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에 실시예 1과 동일한 조건에서 초음파 처리를 진행하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
[비교예 5]
은 나노입자를 포함하는 실버 페이스트 1.11 g 및 에탄올 3 ml를 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
상기 혼합물에 실시예 1과 동일한 조건에서 초음파 처리를 진행하여 전자파 차폐재를 제조하였다.
[평가]
1. 전자파 차폐재의 특성 분석
본 실시예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 전자파 차폐재의 특성을 분석하였고, 이를 도 1 및 2로서 나타내었다.
도 1은 본 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐재의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 2는 본 비교예 2에 따라 제조된 전자파 차폐재의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 2에 나타난 결과에 따르면, 연속적으로 초음파를 처리한 비교예 2의 표면은 금속 입자가 균일하게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
반면에, 도 1에 나타난 결과에 따르면, 비연속적으로 초음파를 처리한 실시예 1의 표면은 금속 입자가 가장자리를 위주로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
즉, 비연속적으로 초음파를 처리함으로써 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 우선적으로 금속 입자를 도입할 수 있다.
2. 전자파 차폐재의 전자파 차폐 효율 분석
상기 실시예 1 내지 8, 비교예 1 내지 5에서 제조한 전자파 차폐재의 전자파 차폐 효율 특성을 확인하였고 그 결과를 도 3 내지 도 5로서 나타내었다.
도 3은 본 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전자파 차폐재의 효율을 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 도 3은 초음파 처리 시간에 따른 전자파 차폐재의 효율을 나타낸 그래프이다.
도 3에 나타난 결과에 따르면, 초음파 처리를 하지 않은 비교예 1의 전자파 차폐 효율이 가장 낮고, 초음파를 연속적으로 처리한 비교예 2의 전자파 차폐 효율은, 초음파를 비연속적으로 처리한 실시예 1 내지 6보다 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 초음파 처리를 연속적으로 처리했을 때 보다 초음파 처리를 비연속적으로 처리할 때, 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 금속 입자가 우선적으로 도입됨으로써 전자파 차폐 효율이 효과적으로 향상되는 것으로 볼 수 있다.
도 4는 본 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전자파 차폐재의 효율을 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 도 4는 금속 입자의 함량에 따른 전자파 차폐재의 효율을 나타낸 그래프이다.
도 4에 나타난 결과에 따르면, 금속 입자를 도입하지 않은 비교예 3의 전자파 차폐 효율이 가장 낮고, 금속 입자가 20%정도 포함되어 있는 비교예 4의 전자파 차폐 효율은 실시예 1, 7 및 8보다 낮은 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1, 7 및 8의 전자파 차폐 효율은 금속 입자를 전자파 차폐재로서 사용한 비교예 5와 전자파 차폐 효율이 비슷한 것으로 나타난다. 이는 금속 입자를 적게 사용하여도 초음파 처리를 비연속적으로 처리함으로써 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 우선적으로 도입됨으로써 금속 입자와 유사한 전자파 차폐 효율을 달성하는 것으로 볼 수 있다.
도 5는 본 실시예 및 비교예에 따라 제조된 전자파 차폐재의 전기전도성을 나타낸 그래프이다.
구체적으로, 도 5는 금속 입자의 함량에 따른 전기전도성을 나타낸 그래프이다.
도 4 및 5에 나타난 결과에 따르면, 비교예 3, 4, 실시예 1, 7 및 8은 전기전도성과 전자파 차폐재가 비례하는 양상을 보이고 있으나, 금속 입자를 전자파 차폐재로서 사용한 비교예 5의 경우 가장 높은 전기전도성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 일정 전기전도성을 달성하면 전자파 차폐 효율은 큰 변화가 없는 것으로 볼 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 그라파이트 나노 플레이트, 금속 입자 및 용매를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리하여, 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 금속 입자를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 비연속적인 초음파 처리는 3초 내지 30초 처리하는 것과 3초 내지 30초 중지하는 것을 반복하는 것인, 전자파 차폐재의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 처리는 10분 내지 50분동안 수행하는 것인, 전자파 차폐재의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물에 비연속적으로 초음파 처리함으로써 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 상기 금속 입자가 도입되는 것인, 전자파 차폐재의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물 100 중량부에 있어서, 상기 금속 입자는 30 중량부 내지 70 중량부를 포함하는 것인, 전자파 차폐재의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 입자는 은, 금, 구리, 철, 백금, 크롬 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것인, 전자파 차폐재의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 에탄올, 이소프로판알코올, 톨루엔, 아세톤, 디클로로메테인, 아세토니트릴, 디메틸포름아마이드 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 용매를 포함하는 것인, 전자파 차폐재의 제조 방법.
  8. 그라파이트 나노 플레이트; 및
    상기 그라파이트 나노 플레이트를 비연속적으로 초음파 처리하여, 상기 그라파이트 나노 플레이트의 가장자리에 형성된 금속입자;를 포함하고,
    상기 비연속적인 초음파 처리는 3초 내지 30초 처리하는 것과 3초 내지 30초 중지하는 것을 반복하는 것인, 전자파 차폐재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자파 차폐재는 0 GHz 내지 25 GHz의 범위에서 40 dB 내지 60 dB의 전자파 차폐 효율을 가지는, 전자파 차폐재.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자파 차폐재는 10,000 S/m 내지 50,000 S/m의 전기전도성을 갖는, 전자파 차폐재.
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