전기방사법으로 제작한 Ag/PVA/Graphene 나노 구조체의 투명 전도성 필름 응용을 위한 전기적 특성연구 :Electrical characteristics of the electrospun Ag/PVA/Graphene nanofibers for transparent electrodes

현재영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 현재영 (서울시립대학교, 서울시립대학교 일반대학원)

지도교수: 석중현

발행연도: 2018

저작권: 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수11

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

전기방사법으로 제작한 Ag/PVA/Graphene 나노 구조체의 투명 전도성 필름 응용을 위한 전기적 특성연구

현재영 나노 2018.01 학위논문

2013

전기방사법으로 제조된 Ag 나노섬유의 투명전극 특성

현재영 , 최정미 , 박윤선 외 2명 Applied Science and Convergence Technology 2013.05 학술저널

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본 연구는 연속적인 1차원의 나노섬유를 제작하는데 빠르고 효과적인 방법인 전기방사법을 이용하여 Ag 나노섬유로 이루어진 투명전극을 제작하고 그 특성을 측정하였다. 전기방사를 통해 제조된 Ag 나노섬유는 큰 종횡비를 갖게 되며 열처리를 통해 생성된 섬유사이의 fused junction이 접촉저항을 낮추어 전기적 특성을 향상시킨다. Ag/고분자 용액을 졸-겔 방법을 이용하여 제조한 후 glass 기판위에 방사시켜 Ag/고분자 나노섬유 구조체를 제작하고 200~500 ℃, 1~2 시간 열처리하여 고분자가 제거된 Ag 나노섬유 투명전극을 제조하였다. Ag 나노섬유의 모폴로지를 FE-SEM을 통해 확인하였고 Ag 나노섬유 투명전극의 투과도와 면저항을 UV-vis-NIR spectroscopy와 I-V 측정장치를 사용하여 측정하였다. 투과도 83 %에서 면저항 250 Ω/sq의 투명전극을 제작하였으며 전도성필름에 적합한 수준이다. Ag 나노섬유로 이루어진 투명 전극은 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수하여 차세대 유연 디스플레이에 적용 가능성을 보여준다.
또한 본 연구에서는 Ag나노섬유에 graphene을 스프레이법을 이용하여 코팅하고 투명전극으로서의 특성을 측정하였다. 코팅된 산화그래핀(GO, Graphene oxide)과 Ag 나노섬유의 연결은 전도성을 향상시켜 높은 투과도의 투명전극이 제작가능하며 기존 대비 환경안정성까지 확보하여 Ag 나노섬유로 이루어진 투명 전극의 활용가능성을 확인하였다.

We fabricated transparent conductive electrodes with silver(Ag) nanofibers by electrospinning process. Ag nanofibers have high aspect ratio and fused junctions which result in low sheet resistance. Electrospinning is a fast and efficient process to fabricate continuous one-dimensional(1D) nanofibers. Ag/polymer ink were prepared in polymer matrix solution by a sol?gel method. Then, Ag/polymer nanofibers precursors are heated at 200~500 ℃ in air for 2 h to eliminate partially the polymers. The topographical features of the Ag nanofibers were characterized by FE-SEM, and the electrical property was analyzed through I-V measurement system. Finally, optical property was measured using UV/VIS spectroscopy. The transparent conductive electrodes with Ag nanofibers exhibited a sheet resistance(Rs) of 250 Ω/sq at a transparency(T) of 83 %. Transparent conductive films, contain the Ag nanofibers as conductive materials, have good electrical, optical, and mechanical properties. Therefore, it is expected to be useful for the application of flexible display in the future.
Electrospun silver/polymer nanofibers on substrate heated to remove the polymers for 2 h at 200 °C. The graphene oxide (GO) solution was sprayed on silver nanofiber substrate. Silver nanofibers with GO layers networks were formed by spray of GO solution. The film was annealed at 200 °C for 100 min at H2/Ar atmosphere. After thermal annealing, silver nanofibers melt and contact to the GO layers, resulting in high transparency and low resistance with good mechanical stability. The silver nanofibers/graphene topographical features were demonstrated with the field emission scanning electron microscope(FE-SEM). The optical property was measured by the UV/VIS spectroscopy and the electrical property was analysed by the I-V measurement system. The silver nanofibers conductive films showed a sheet resistance of 250 Ω/sq and a transmittance of 83 % at a wavelength of 550 nm. The detail characteristics of the conductive films with silver nanofibers/GO will be discussed.

#전기방사법 #Silver #그래핀 #투명전극

제 1 장 서 론 1
1.1 전기방사법 1
1.1.1 서론 1
1.1.2 전기방사 이론 2
1.1.2.1 전기방사의 역사 2
1.1.2.2 전기방사의 원리 4
1.1.2.3 전기방사장비 5
1.1.2.4 Jet의 형성과 연신 9
1.1.3 전기방사된 나노섬유의 특성 13
1.1.3.1 물리적 특성 13
1.1.3.2 분자적 특성 17
1.1.3.3 전기적 특성 18
1.1.4 전기방사의 응용분야 23
1.1.4.1 이차전지용 전극물질 24
1.1.4.2 광학소자 및 태양전지 24
1.1.4.3 필터소재 25
1.1.4.4 생의학적 생체 및 조직공학 25
1.1.4.5 가스센서 26
1.2 나노재료 27
1.2.1 그래핀 27
1.2.2 그래핀의 합성 28
1.2.2.1 Cu에서의 CVD방법을 이용한 그래핀 합성 30
1.2.2.2 그래핀 전사공정 31
1.2.2.3 분석장비와 측정 33
1.2.3 은 나노와이어(Silver Nanowire) 37
제 2 장 전기방사법으로 제조한 Ag 나노섬유의 투명전극 특성 39
2.1 서론 39
2.2 전기방사용액제조 41
2.3 전기방사공정 41
2.4 산화 그래핀 스프레이 43
2.4.1 산화 그래핀 스프레이용 잉크제조 43
2.2.2 산화 그래핀 잉크 스프레이 43
2.5 열처리 44
2.6 AgNO3-PVA 나노섬유 및 Ag나노섬유-그래핀 구조의 특성 45
2.6.1 Ag 나노섬유 특성평가 45
2.6.2 Ag 나노섬유-그래핀 구조의 특성평가 46
제 3 장 실험결과 47
3.1 AgNO3-PVA 나노섬유의 특성 47
3.1.1 전기방사 섬유의 열처리에 따른 Morphology 47
3.1.2 투명전극의 전기방사 시간에 따른 광학 특성 평가 51
3.1.3 투명전극의 투과도에 따른 전기적 특성 평가 53
3.2 Ag나노섬유-그래핀 구조체의 특성 55
3.2.1 AgNO3-PVA 나노섬유와 GO-Ag나노섬유 Morphology 55
3.2.2 투명전극의 GO 분사량에 따른 광학 특성 평가 57
3.2.3 투명전극의 투과도에 따른 전기적 특성 평가 60
3.2.4 투명전극의 환경안정성 특성 평가 62
3.3 결론 63
참고문헌 64
Abstract 69
감사의 글 71

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