• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.431-438
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• 2022

전자 기기의 발달에 따라 발생하는 발열 문제를 해결하기 위해 높은 열전도도를 갖는 방열소재의 개발이 필요하다. 고분자 복합소재는 고분자의 장점과 열전도성 필러의 장점을 동시에 지녀 경량 방열소재로 각광받고 있다. 하지만, 산업적으로 요구되는 열전도도를 달성하기 위해서는 볼륨비로 60 이상의 고함량의 필러 충진이 요구되므로 최근에는 필러의 구조 제어를 통해 비교적 저함량의 필러 충진으로도 열 전달 경로를 최적화할 수 있는 연구들이 진행되고 있다. 본 리뷰에서는 고분자 복합소재 내 열전도성 이방성 필러의 구조를 제어해 비교적 적은 필러 함량으로 고열전도성 방열소재를 제작하는 다양한 전략을 소개하고자 한다.

• 한국표면공학회지
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• 제53권4호
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• pp.160-168
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• 2020

A polymer-based carbon nanomaterial composite was fabricated and characterized for the application of a thermal conductive adhesive. Low-dimensional carbon nanomaterials with excellent thermal conductivity such as carbon nanotube (CNT) and graphene were selected as a filler in the composite. Thermal, electrical and adhesive properties of the composite were investigated with respect to the morphology and content of the low-dimensional carbon nanomaterials. As a result, the composite-based adhesive fabricated by the loading of surface-treated MWCNTs of 0.4 wt% showed uniform dispersion, moderate adhesion and effective heat dissipation properties. Finally, it was confirmed through the thermal image analysis of LED module that the temperature reduction of 10℃ was achieved using the fabricated composite adhesive with MWCNT-6A. Expecially, heat dissipation performance of the optimized composite adhesive was evident at the hot spot in the module compared to other samples mixed with graphene or different MWCNT loading ratios.

• 한국표면공학회지
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• 제50권3호
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• pp.198-205
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• 2017

Thermal dissipation was investigated for poly methyl methacrylate (PMMA) composite films containing graphite and multi wall carbon nanotube(CNT) powders as filler materials. After mixing PMMA with fillers, solvent, and dispersant, the pastes were prepared by passing through a three roll mill for three times. The prepared pastes were coated $15{\sim}40{\mu}m$ thick on a side of 0.4 mm thick aluminium alloy plate and dried for 30 min at $150^{\circ}C$ in an oven. The content of fillers in dried films was varied as 1, 2, and 5 weight % maintaining the ratio of graphite and CNT as 1:1. Raman spectra from three different samples exhibited D, G and 2D peaks, as commonly observed in graphite and multi wall CNT. Among those peaks, D peak was prominent, which manifested the presence of defects in carbon materials. Thermal emissivity values of three samples were measured as 0.916, 0.934, and 0.930 with increasing filler content, which were the highest ever reported for the similar composite films. The thermal conductivities of three films were measured as 0.461, 0.523, and $0.852W/m{\cdot}K$, respectively. After placing bare Al plate and film coated samples over an opening of a polystyrene box maintained for 1 h at $92^{\circ}C$, the temperatures inside and outside of the box were measured. Outside temperatures were lower by $5.4^{\circ}C$ in the case of film coated plates than the bare one, and inside temperatures of the former were lower by $3.6^{\circ}C$ than the latter. It can be interpreted that the PMMA composite film coated Al plates dissipate heat quicker than the bare Al plate.

• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.175-181
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• 2022

무선통신기술의 발전과 함께 통신기기의 활용영역은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 통신기기 성능의 저하를 막기 위한 전자파 노이즈 간섭문제 해결 및 방열문제 해결 소재에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 전자파 차폐와 우수한 방열특성을 동시에 가질 수 있는 복합소재 필름을 제안하였다. 이 필름은 고분자 수지에 자성 및 방열 필러 물질이 분산된 복합소재 레이어와 전도성 그리드로 구성되어 있다. 복합소재 레이어의 조성 및 특성에 대한 제어 및 전도성 그리드 형상에 대한 설계를 통해 높은 전자파 차폐능(>40 dB), 낮은 전자파 반사능(<3 dB), 우수한 열전도도(>10 W/m·K)를 5G 통신 대역인 26.5 GHz에서 500 ㎛ 이하의 극박 필름으로 달성하는 데 성공하였다.

• Composites Research
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• 제33권1호
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• pp.7-12
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• 2020

지난 10년간 효율적인 방열 재료 개발을 위해 유망한 매트릭스로서 액정 에폭시 수지(Liquid crystalline epoxy, LCER)는 많은 주목을 받아 왔다. 본 연구에서는 LECR중에서 대표적인 4,4-diglycidyloxybiphenyl (DP) 에폭시를 이용한 고분자/SWCNT 복합체의 합성과 제조 및 특성 분석을 포함한 포괄적인 연구를 제시한다. 복합 재료의 열전도 특성을 확인해보기 위해 에폭시 수지와 충전제인 단일벽 탄소나노튜브(Single-wall carbon nanotube, SWCNT)로 구성된 복합체 샘플이 준비되었다. 특히 DP 복합체는, LCER의 고도로 정렬 된 미세 구조로 인해 동일한 필러를 사용하는 상업용 에폭시의 복합체에 비해 높은 열 전도성을 보였다. 또한, DP 복합체의 열전도도는 충전제의 양을 조절하여 제어할 수 있으며, 특히 SWCNT의 함량이 50 wt%인 DP 복합체는 열전도도는 2.008 W/mK로 가장 높은 열전도도를 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.64-68
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• 2020

본 연구에서는, 열 전도성 충진제로 충진 된 에폭시복합체를 사용하여 금속 구리판에 이를 코팅한 기판이 제조되었다. 에폭시 복합체의 열전도도를 향상시키기 위해서는 에폭시 매트릭스에 있는 전도성 필러의 최적 분산을 통한 전도성 네트워크를 형성하게 하고, 인접한 필러 입자들 사이에서 열 저항 접합의 수를 감소시키는 것이 중요한 요소이다. 이는 에폭시는 열전도도가 0.2~0.3 W 밖에 안되기 때문에 높은 열전도도를 유지하기 위해선 열전도성 필러가 서로 연결되어 입자간에 갭이 적어야 열저항을 감소시킬수 있기 때문이다. 본 연구의 목적은 에폭시 수지에 Al₂O₃와 Boron Nitride (BN) 충진제를 균일하게 분산시켜 고방열 에폭시 복합체를 개발하는 데 있다. 그 결과, Al₂O₃와 Boron nitride Filler가 에폭시 수지 매트릭스에 서로 연결되어 에폭시 수지와 알루미나/Boron nitride 하이브리드 필러 간에 계면 공극 없이 분산되어 열전도도 특성 향상을 확인 할 수 있었고, 표면 처리한 s-BN 필러가 에폭시 수지의 매트릭스의 계면접착력을 향상시켰으며, 계면 공극을 최소화함에 따라 높은 열전도도 특성을 확보 할 수 있었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.331-337
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• 2022

전기자동차용 배터리 하우징 소재로 사용되고 있는 금속 소재에서 경량소재로 대체하기 위한 열가소성복합재료를 제조하였다. 매트릭스 소재는 고분자 소재인 나일론 6를 사용 하였으며 방열 성능을 부여하기 위해 열전도도가 높은 Boron Nitrate(BN)를 사용하였다. 동일한 필러의 함량 및 입자 크기에 따른 열전도성 고분자 복합재료의 방열 특성을 분석하였다. 필러의 함량이 증가할수록 열전도도 값이 증가하였으며, 입자크기가 60~70㎛인 BN의 함량이 50%인 복합재료의 경우 1.4W/mK 이상 열전도도를 나타내었다. 입자 크기가 클수록 입자 간 계면 접촉면이 넓어져 Thermal path가 이루어짐을 확인하였다. 제조된 열전도성 고분자복합재료를 이용하여 배터리 하우징을 제작하였으며 셀의 충방전 동안 온도 변화를 관찰하여 배터리 하우징의 대체 소재로서의 가능성을 확인하였다.