안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
탄소나노튜브는 탄소 원자들이 벌집 모양의 육각형 격자 구조를 이루며 원통 형태로 말려 있는 나노 소재입니다. 강력한 화학 결합과 특유의 일차원 구조 덕분에 독특한 성질을 가집니다.
탄소 원자들이 삼각 평면 형태의 강한 sp2 혼성 공유 결합으로 연결되어 있어 결합력이 매우 탄탄하며, 직경은 수 나노미터 수준으로 매우 가늘지만, 길이는 직경의 수천~수십만 배에 달해 실처럼 긴 1차원 나노 구조를 이룹니다. 그래핀 한 층이 말려 있는 구조로, 직경이 1~2nm 수준이며 전기광학적 특성이 매우 우수하며 여러 겹의 나노튜브가 동심원 모양으로 겹쳐진 구조로, 강도가 뛰어나고 양산이 용이합니다.
이러한 특유의 구조 덕분에 결합에 참여하지 않은 자유 전자들이 원통 표면을 따라 저항을 거의 받지 않고 이동하는 탄도 전송이 일어나 구리보다 1,000배 높은 전류 밀도를 감당할 수 있습니다. 또한 튜브 축을 따라 열진동이 손실 없이 전달되어 다이아몬드보다 뛰어난 열전도율을 보입니다. 단일벽 및 다중벽 형태로 존재하는 탄소나노튜브는 넓은 비표면적과 화학적 안정성까지 갖추어 이차전지 양극재 도전재, 초고속 반도체, 경량 고강도 복합소재 등 첨단 산업 부문에서 핵심 소재로 활용되고 있습니다.