| 초록 |
4차 산업혁명을 주도하는 핵심 기술은 클라우드 시스템, 모바일, 사물인터넷, 빅데이터 등으로, 이러한 기술은 높은 정보처리 능력을 필요로 한다. 높은 정보처리 능력을 확보하기 위해서 디바이스의 성능과 집적도가 매우 빠르게 증가하였고, 이는 발열 문제를 야기하였다. 전자기기에서 발생하는 열은 성능 저하, 수명 감소 등의 문제를 발생시키는 주요 요인으로, 전자기기에서 발생하는 열을 빠르게 제거하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 방열 소재로 열 전도도가 우수한 금속이 주로 이용되었으나, 보다 높은 열 전도도를 확보하기 위하여 뛰어난 열 전달 특성을 가진 그래핀 및 탄소나노섬유 등을 이용한 복합체에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그래핀은 벌집 격자에 배열된 탄소 원자의 단일 층으로 구성된 2 차원 물질로, 포논 전도로 인해 수평면에서 금속보다 훨씬 높은 3000 W/mK의 열전도도를 가지고 있다. 그러나 두께 방향으로는 그래핀의 층과 층 사이의 약한 van-der-Waals 결합으로 인해 면 내 방향에 비해 1% 정도의 낮은 열전도도를 갖는다. 본 연구에서는, 등방성의 높은 열 전도도를 갖는 그래핀-구리 복합체를 제작하였다. 화학기상증착법을 이용하여 니켈 폼에 그래핀을 합성한 후, 라만 분광법을 통해 그래핀이 합성된 것을 확인하였다. 니켈 식각 후, XRD와 SEM 분석을 통해 니켈의 제거 여부와 그래핀 폼 형상을 확인하였다. 그래핀 폼의 기공에 구리 분말을 채운 후에 다시 화학기상증착법을 통해 구리 분말의 소결 및 구리 표면에 그래핀을 합성하였다. 합성한 다공성 그래핀-구리 복합소재는 압착 공정을 통하여 기공을 완전히 제거하였다. 레이저 플래쉬 법을 이용하여 열전도도 측정한 결과, 수평 및 수직 방향 모두 순수한 구리에 비해 열전도도가 향상된 것을 확인하였다. |
