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ISSN : 1225-7591(Print)
ISSN : 2287-8173(Online)
Journal of Korean Powder Metallurgy Institute Vol.25 No.2 pp.158-164
DOI : https://doi.org/10.4150/KPMI.2018.25.2.158

Fabrication of CNT dispersed Cu matrix composites by wet mixing and spark plasma sintering process

Seungchan Choa*, Ilguk Joa, Sang-Bok Leea, Sang-Kwan Leea, Moonhee Choib, Jehong Parkc, Hansang Kwonc,d, Yangdo Kime
aComposites Research Division, Korea Institute of Materials Science (KIMS), Changwon 51508, Republic of Korea
bSamsung Electro-mechanics, Suwon 16674, Republic of Korea
cNext Generation Materials Co., Ltd., Busan 48547, Republic of Korea
dDepartment of Materials System Engineering, Pukyong National University, Busan 48547, Republic of Korea
eSchool of Materials Science and Engineering, Pusan National University, Busan 46241, Republic of Korea
Corresponding Author: Seungchan Cho, TEL: +82-55-280-3151, FAX: +82-55-280-3498, E-mail: sccho@kims.re.kr
April 9, 2018 April 15, 2018 April 20, 2018

Abstract


Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)–copper (Cu) composites are successfully fabricated by a combination of a binder-free wet mixing and spark plasma sintering (SPS) process. The SPS is performed under various conditions to investigate optimized processing conditions for minimizing the structural defects of CNTs and densifying the MWCNT–Cu composites. The electrical conductivities of MWCNT–Cu composites are slightly increased for compositions containing up to 1 vol.% CNT and remain above the value for sintered Cu up to 2 vol.% CNT. Uniformly dispersed CNTs in the Cu matrix with clean interfaces between the treated MWCNT and Cu leading to effective electrical transfer from the treated MWCNT to the Cu is believed to be the origin of the improved electrical conductivity of the treated MWCNT–Cu composites. The results indicate the possibility of exploiting CNTs as a contributing reinforcement phase for improving the electrical conductivity and mechanical properties in the Cu matrix composites.



습식 교반 및 방전 플라즈마 소결 공정에 의한 CNT 분산 Cu 복합재료 제조

조 승찬a*, 조 일국a, 이 상복a, 이 상관a, 최 문희b, 박 재홍c, 권 한상c,d, 김 양도e
a재료연구소 복합재료연구본부
b삼성전기
c차세대소재연구소
d부경대학교 신소재시스템공학과
e부산대학교 재료공학부

초록


    National Research Foundation of Korea
    2014M3C1A9060717

    1. 서 론

    구리(Cu)는 은(Ag)과 함께 대표적인 고전도성 금속으로 통신 케이블, 인쇄회로, 전기제품 등의 소재로 다양하게 사용되어 왔으며 최근에는 소형, 경량화, 고성능화 추세에 따라 구리 배선의 미세화가 요구되고 있으나 8.94 g/cm3로 밀도가 높고 기계적 강도가 낮다는 문제점이 있다. 따라서 다양한 합금 원소를 첨가하여 기계적 특성을 향상 시키는 연구가 진행되어 왔으나, 일반적으로 합금 원소가 첨가됨 에 따라 전도도가 낮아지기 때문에 상반관계에 있는 기계 적 강도와 전도도를 동시에 높이기 위한 연구가 진행되어 왔다[1,2].

    탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)의 우수한 기계적 특성, 열전도도, 전기전도도 등의 특성 때문에 최근 이십 여 년간 CNT 강화 복합재료에 대한 연구가 진행되어 왔 으나 고분자복합재료(polymer matrix composite)의 경우가 대부분을 차지하고 있으며, 세라믹복합재료(ceramic matrix composite) 및 금속복합재료(metal matrix composite)에 대한 연구는 상대적으로 적은 실정이다[3]. 이러한 이유는 세라믹 및 금속 소재의 경우 고분자 소재 대비 융점이 높아 제조 공정의 난이도가 높고, 이러한 고온공정중에 발생하는 CNT의 구조적 결함 및 밀도차에 의한 균일 분산의 어려 움 때문이라고 판단된다. 그럼에도 불구하고 CNT가 균일 분산된 구리, 알루미늄(Al) 등의 금속복합재료 제조를 위하 여 볼밀링, 습식 교반, 금속코팅, 분자수준혼합(molecular level mixing) 등 다양한 혼합 방식이 개발되었으며, 우수한 기계적, 물리적 특성을 가지는 금속복합재료 제조를 위하 여 방전 플라즈마 소결(spark plasma sintering), 핫프레스 (hot press), 방전 플라즈마 압출(spark plasma extrusion) 등 다양한 분말야금 기반의 제조공정이 개발되었다[4-14].

    본 연구에서는 균일 분산된 CNT-Cu 복합분말을 제작하 기 위하여 미세한 Cu 분말 및 산처리한 다층벽 탄소나노 튜브(multi-walled CNT, MWCNT)를 사용하였고, Cu 분말 과 CNT의 혼합 방법으로 초음파 분산 콜로이드 프로세스 에 의한 혼합법을 채용하였다. 이때, 콜로이드 중에서 대 전 중인 2종류의 입자 간에 특정의 대전 상태에서 발생하 는 이종 응집(hetero aggregation) 작용을 이용하여 분산성 을 높인 CNT-Cu 복합분말을 제조하였다[15]. 한편, CNTCu 복합재료의 소결시 CNT가 Cu 분말의 치밀화 및 입성 장을 저해한다고 알려져 있다. 소결법은 무가압 소결과 가 압소결로 대별할 수 있는데 무가압 소결의 경우 Cu 분말 의 소결 및 입자 성장이 발생할 경우 낮은 젖음성에 의하 여 CNT의 응집이 발생하여, 복합재료의 균일한 소결은 진행되지 않는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서는 CNT-Cu 복합재료의 성형에 고온가압성형 방법의 하나인 방전 플라스마 소결법을 이용하였다. 방전 플라즈마 소결법 은 재료에 직접 전류를 인가하여 발생하는 줄열 및 플라즈 마 (발생유무에 대한 논의가 있음)에 의해 종래보다 저온, 단시간에 소결이 가능하기 때문에 소결 과정에서 CNT의 구조결함 증가를 억제하는 효과가 있다. 따라서 본 연구에 서는 표면처리한 CNT를 이용해 콜로이드중에서의 특정의 대전 상태의 경우에 발생하는 이종 입자간의 응집 작용을 이용하여 Cu 분말과 CNT가 균일 혼합된 CNT-Cu 복합분말 을 제조하고 종래의 소결법에 비해 단시간에 저온에서 소결 이 가능한 방전 플라스마 소결법을 이용하여 CNT-Cu 복합 재료를 제조하고 경도 및 전기전도도 특성을 분석 하였다.

    2. 실험 방법

    습식 교반 및 방전 플라즈마 소결 공정 기반의 CNT-Cu 복합재료 제조공정 모식도 및 조건을 그림 1에 나타내었 다. 그림 2(a)의 TEM 이미지에서 알 수 있듯이 CNT는 약 20~70 nm 직경의 MWCNT (Hodogaya Chemical Co., Ltd.)를 사용하였고, Cu 분말은 전기분해법에 의해서 만들어 진 평균 입경 1 μm의 Cu 분말(Kojundo Chemical Laboratory Co. Ltd.)을 사용하였다. CNT의 표면처리는 황산과 질산 을 3:1로 혼합한 용액을 이용하였다. CNT와 H2SO4/HNO3 혼 합 용액을 초음파 장비에 넣고 323K로 온도를 유지하며 24 시간 산처리를 하였다. 산처리한 CNT는 증류수에 희석하고 필터(glass fiber filter, GS-25, ADVANTEC)를 이용해서 거른 후 증류수와 에탄올을 이용하여 추가로 세척하고 건조하였 다. CNT와 Cu 분말을 에탄올 용매에 각각 균일하게 분산시 키기 위하여 초음파 분산기(Powersonic model 50, 50/ 60 Hz, Yamato Scientific Company)와 임팰러를 이용하여 교반 및 분산 후 두 용액을 혼합하고 오븐에서 에탄올 용 매를 휘발시켜 CNT-Cu 복합분말을 제조하였다. 또한, 본 연구에서 사용한 Cu 원료분말의 표면에는 유기물 성분의 산화 방지제가 미량 도포되어 있는데(그림 2(b)), 제거하지 않고 사용할 경우 소결체 내에 불순물로 잔류하게 되고 소결체의 성형성이나 물성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라 서 Cu 분말 표면의 산화 방지제를 제거하기 위하여 CNT Cu 혼합분말의 열처리를 실시 하였다. 열처리 조건은 온 도 623K, 유지시간 1hr, 승온속도 10K/min으로, Ar-5%H2 가스를 100 ml/min 흘리면서 열처리를 실시하였다. 열처 리한 CNT-Cu 복합분말은 방전 플라스마 소결 장치(SPSS515, SPS SYNTEX INC., Japan)을 이용하여 소결하였다. 소결 조건은 소결 온도 673K, 823K, 973K, 1123K, 유지 시간 1min, 60min, 인가 압력 50MPa, 승온속도 50K/min 이며, 챔버 내부를 진공(<10Pa) 분위기로 만든 뒤 Ar 가스 를 상압까지 채우고 다시 진공 분위기로 만드는 과정을 2 회 진행한 후 소결을 진행하였다. 이러한 조건에서 0.5~10 vol.% CNT-Cu 복합재료를 제조하고 미세조직 및 특성을 분석하였다. 미세조직 분석은 주사전자현미경(SEM; JSM- 6060, JEOL), 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM; JSM- 6500F, JEOL) 및 투과전자현미경(TEM; HF-2000EDX, Hitachi)을 이용하였다. 또한, 밀도는 아르키메데스법, 표면 전위는 제타 전위 측정기(Malvern Instruments, Malvern), 산 소량 측정은 산소질소동시분석장치(TC-444, LECO), 경도는 마이크로 비커스 경도기(HM-122, Mitutoyo), 전기전도도는 Van der Pawn 방식(ResiTest 8300, Toyo Corporation)을 이 용하여 측정하였다.

    3. 결과 및 고찰

    그림 3은 콜로이드 중에서 대전 중인 2종류의 입자 간 에 특정의 대전 상태에서 발생하는 이종 응집 현상을 이 용하는 습식공정으로 CNT-Cu 복합분말을 제조하는 공정 개략도(그림 3(a)) 및 실제 실험 이미지(그림 3(c))를 나타 내었다 [16]. 지금까지 CNT의 분산성을 높이는 목적에서 CNT의 표면 개선에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있는 데 주로 황산, 질산, 과산화 수소 및 황산 혼합물이 이용 되었다[17-20]. 산을 이용하여 CNT에 표면처리를 함으로 써, CNT표면에 작용기가 형성되어 표면 전위가 변화된다. 산처리에 의해 CNT 표면에 형성된 carboxyl group (- COOH)의 H+는 극성 용매 중에서 전리되는 성질을 가진다. 따라서 물과 에탄올 등의 극성 용매 중에서는 산처리 CNT 표면의 -COOH에서 H+가 떨어져 나가고 -COO-가 되기 때문에 CNT의 표면 전위는 음(–)으로 된다. 에탄올 보다 는 물의 극성이 높아 분산성을 높일 수 있으나 Cu 분말의 산화를 억제하기 위하여 에탄올 용매에 원료 분말을 분산 하였다. 에탄올에 Cu 분말과 산처리 CNT를 각각 초음파 분산한 경우 Cu 분말이 분산된 용매의 제타 전위(zeta potential)은 평균 +8 mV로 약하게 양(+)으로 대전되면서 Cu 분말 사이에 척력이 작용하며 용매 중에 분산된다. 또 한, 산처리한 CNT가 분산된 용매의 제타 전위는 약 - 30mV로 대전하고 있어 역시 CNT 사이에 척력이 작용하 여 용매 중에서 비교적 균일하게 분산된다. 각각의 용매를 혼합함으로써 양(+)으로 대전된 Cu 입자와 음(–)으로 대 전된 CNT간에는 인력이 작용하게 되어 균일하게 혼합된 복합분말이 용매중에서 침전되게 된다(그림 3(a)). 이때 두 입자간의 전위차가 크면 클수록 더욱 더 강한 인력이 작 용하여 먼 거리에서도 입자 간에 인력이 작용하게 되어 균일하게 혼합된다(그림 3(b)). 실제로 표면전위가 거의 없 는 원료 CNT 및 산처리 CNT를 용매에 각각 분산시킨 후 구리 분말이 분산된 용매와 혼합했을 때 산처리 CNT는 Cu 분말과 CNT 사이의 표면 전위차에 의한 인력이 작용 하여 함께 침전되었고, 원료 CNT의 경우 Cu 분말만 침전 되고 비중이 낮은 CNT는 용매에 분산된 상태로 존재함을 확인할 수 있었다(그림 3(c)).

    그림 4에 산처리 CNT를 이용하여 제작한 CNT-Cu 복합 분말의 SEM관찰 결과를 나타내었다. 산처리 CNT-Cu 복 합분말의 경우 부분적인 CNT의 응집은 보이지 않고, CNT의 체적율이 5 vol.%까지 CNT가 전체적으로 균일하 게 분산되어 있는 것을 확인하였다. 따라서 CNT에 산처 리를 함으로써 에탄올 용매중에서 CNT가 균일 분산되고 이러한 CNT와 Cu 분말 사이에 균일한 응집 현상이 생기 면서 CNT의 분산성이 향상된 CNT-Cu 복합분말이 제조 되었음을 확인하였다[16].

    SPS 소결 조건을 설정하기 위하여 소결 온도 및 시간에 따른 CNT-Cu 복합재료의 산소량을 분석한 결과를 그림 5 에 나타내었다. CNT-Cu 복합분말의 경우 열처리 후에 산 소량이 증가하는데, 이는 Cu분말 표면의 산화 방지제가 제 거된 데 따른 구리의 산화가 원인이라고 판단된다. CNT-Cu 복합분말을 SPS 소결한 후에 소결온도, 소결시간, CNT 유 무에 관계 없이 산소량은 현저히 감소하였으며 이는 진공 분위기에서의 SPS 소결 및 흑연 몰드의 환원 작용에 의한 것으로 생각된다. 그러나 소결체의 산소량을 자세히 보면 823K의 경우는 CNT의 첨가로 산소량이 증가하고 있지만, 1123K의 경우는 CNT의 첨가에 반대로 감소하고 있다. 이 는 고온에서 CNT가 Cu 분말 표면의 일부 산화된 Cu에 대 해서 환원제로 작용했기 때문이라고 보고, 아래의 반응에 의해 CNT의 구조 결함이 증가한 것으로 생각된다.

    2  CuO  ( s )  + C  ( s )    2 Cu  ( s )  + CO 2   ( g )
    (1)

    따라서 라만 분광 분석을 이용하여 제작 프로세스에 따 른 CNT의 구조 결함 변화에 대해서 분석한 결과를 표 1 에 나타내었다. 823K에서 소결한 CNT-Cu 복합재료의 ID/ IG비는 소결 전에 비해 거의 늘지 않았지만 소결 온도 973K과 1273K에서는 ID/IG비는 크게 증가하여, CNT의 구 조 결함이 현저하게 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 CNT의 구조 결함을 최소화하면서 치밀한 CNT-Cu 복합재 료를 만들기 위해서는 전통적인 소결방법보다 비교적 저 온에서 단시간에 소결이 가능한 SPS소결이 프로세스 중 에 발생하는 CNT의 구조 결함을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 CNT의 구조 결함을 최대한 억제하면서 치밀화된 복합재료를 제조할 수 있도 록 소결 온도 823K, 유지 시간 1분이라는 조건에서 CNTCu 복합재료를 제조하였다.

    823K에서 1분 소결한 CNT-Cu 복합재료의 CNT 체적율 에 따른 상대밀도를 분석한 결과를 그림 6에 나타내었다. 상대밀도는 CNT 및 Cu의 체적율을 고려한 복합재료의 이론밀도 대비 아르키메데스법으로 측정된 밀도값의 비로 계산하였다. CNT의 체적율 및 산처리 유무에 상관없이 SPS 소결에 의하여 모든 샘플이 94%이상의 상대밀도를 나타내고 있지만 원료 CNT를 이용했을 경우에는 CNT의 체적율이 증가할수록 상대밀도가 감소함을 알 수 있는데, 이는 CNT의 응집에 따른 소결 억제 효과에 의한 것으로 생각된다. 그러나 표면 처리한 CNT를 이용한 경우는 모든 시료에서 상대 밀도 96% 이상으로 치밀화 되어 CNT의 응 집에 의한 소결 억제 효과가 감소하였다고 판단되었다.

    그림 7은 823K에서 SPS 소결한 CNT-Cu 복합재료의 CNT 체적율별 SEM 미세조직을 나타내었다. CNT를 정밀 하게 분석하기 위하여 표면연마 후 전해 에칭하여 미세조 직을 분석하였다. 1, 2vol.% CNT-Cu 복합재료의 경우, CNT는 Cu 기지금속에 전체적으로 균일하게 분산되어 있 는 것을 알 수 있다. 특히 CNT간의 거리가 수백 나노미 터에 불과함에도 각각 분산되어 있는 것을 관찰할 수 있 다. 또한 3 vol.% CNT-Cu 복합재료의 경우, CNT는 Cu의 입계에 따라서 어느 정도 균일하게 분산 되었으나 5 vol.% CNT-Cu 복합재료의 경우 Cu 입계를 따라 일부 응 집된 CNT가 관찰되었다. 이러한 결과는 CNT와 Cu 분말 의 size effect에 의한 것으로 본 연구에서는 평균입도 1 μm의 Cu 분말을 사용하였지만 더욱 더 미세한 Cu 분말 을 이용할 경우 CNT가 균일 분산된 고체적율의 CNT-Cu 복합재료를 제조할 수 있는 것으로 판단된다.

    분산성이 양호했던 3 vol.% 산처리 CNT-Cu 복합재료의 TEM 분석 결과를 그림 8에 나타내었다. 그림 8(a)에서 보 듯이 CNT는 Cu 기지의 입계를 따라서 잘 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 CNT는 Cu 기지와 밀착계면을 형 성하고 있으며, 기공과 같은 결함이나 계면 반응상 등은 확인되지 않았다. 그림 8(b)의 CNT를 분석한 TEM 미세 조직을 보면 CNT/Cu 계면은 전체적으로 밀착되어 있으며 화합물 혹은 불순물이 없는 깨끗한 계면을 형성하고 있음 을 알 수 있다. 또한, CNT의 단면형상을 보면 변형이 되 어 원통형상을 유지하지 않고 있으며 CNT 중심부의 공동 역시 원형을 유지하지 않고 변형되어 있음을 알 수 있는 데, 이것은 소결시 CNT와 Cu의 열팽창계수 차이에 의해 발생하는 잔류 응력에 의해서 냉각시 열팽창계수가 큰 Cu 가 더욱 더 수축하면서 CNT가 압축되어 있기 때문이라고 생각된다. MWCNT와 같이 다층구조를 가진 강화재의 경 우 압축응력에 의해 층간 전단응력이 증가함으로 인해 MWCNT의 인장강도가 증가하여 복합소재의 기계적 물성 이 향상된다는 연구도 보고된 바 있다[21].

    그림 9는 산처리 CNT의 체적율에 따른 CNT-Cu 복합재 료의 비커스 경도 변화를 측정한 결과이다. CNT-Cu 복합 재료의 비커스 경도는 CNT의 체적율 3%까지 증가하는 것 을 알 수가 있으며 CNT의 체적율이 5, 10% 일때는 경도 가 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 경도가 증가한 CNT-Cu 복합재료의 경우에도 체적율이 1%일 때 강화 효과가 컸으 나 체적율이 증가할수록 강화 효과가 감소하는 것을 알 수 가 있다. 따라서 CNT가 전체적으로는 균일하게 분산되어 있더라도 국부적인 응집이 물성에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있다. 따라서 CNT/Cu 계면은 결함이나 화합물 이 없는 밀착계면을 형성하고 있으며, 압축잔류응력에 의 하여 계면 밀착력이 높아져 있다고 생각된다.

    그림 10은 원료 CNT 및 산처리 CNT의 체적율에 따른 CNT-Cu 복합재료의 전기전도도를 측정한 결과이다. 원료 CNT-Cu 복합재료의 전기전도도는 CNT의 체적율이 증가 할수록 감소하는 반면 원료 CNT-Cu 복합재료의 경우 CNT의 체적율이 1%까지는 전기전도도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 계면 저항이 낮고 불순물이 없 는 CNT/Cu 밀착 계면을 형성하면서 CNT를 균일 분산시 킬 경우 전도도가 증가됨을 확인 하였다. 다만, 경도에 비 해 전기전도도가 많이 상승하지 않은 이유는 CNT 첨가에 의한 Cu의 결정립 미세화가 전기전도도에 영향을 미친 것 으로 생각된다. 표 2의 CNT 체적율에 따른 Cu 복합재료 의 결정립 크기를 분석한 결과에서 알 수 있듯이 Cu 소결 체의 평균 결정립 크기가 약 4.43 μm인 반면 CNT의 체적 율이 증가할수록 결정립 사이즈가 감소하여 5 vol.% CNT-Cu 복합재료의 경우 평균 결정립 크기가 3.24 μm까 지 감소한 것을 알 수 있다. 또한 CNT의 체적율이 증가 할수록 CNT-Cu 복합재료의 전기전도도는 크게 감소하였 는데, 이는 결정립 크기뿐 만이 아니라 CNT의 분산, 계면 상태 및 내부 결함의 영향에 의한 것으로 판단된다.

    실제로 분산성이 좋지 않았던 원료CNT-Cu 복합재료의 Cu 기지내에 응집된 CNT 부위의 미세조직을 TEM으로 분석한 결과(그림 11), 응집된 CNT 사이에 기공이 다수 존재함을 확인할 수 있었다. 따라서 CNT가 응집될 경우 내부에 기공이 추가로 존재하게 됨으로써 복합재료의 물 성이 이론 물성치보다 더욱 더 떨어지는 것으로 판단된다.

    4. 결 론

    본 연구에서는 습식 교반 및 방전 플라즈마 소결을 통 하여 CNT가 균일 분산된 CNT-Cu 복합재료를 제조하고 CNT의 산처리 유무 및 체적율에 따른 미세조직 및 특성 을 평가하였다. 바인더를 사용하지 않는 이종 입자간의 표 면전위 차이에 의한 응집 원리를 이용하여 CNT-Cu 복합 재료를 제조함으로써, 저체적율 (~1vol.%) CNT-Cu 복합 재료의 경우 경도 및 전기전도도가 동시에 상승함을 확인 할 수가 있었다. 따라서 미세한 Cu 분말을 이용하여 CNT 가 균일 분산된 CNT-Cu 복합재료를 습식 교반 및 방전 플라즈마 소결 공정으로 제조할 경우 고체적율 CNT-Cu 복합재료에서도 우수한 기계적, 물리적 특성을 동시에 얻 을 수 있을 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 연구는 민군기술협력사업(NRF-2014M3C1A9060717) 의 지원으로 수행되었으며 이에 감사 드립니다.

    Figure

    KPMI-25-158_F1.gif
    Experimental procedures of CNT-Cu composite by wet mixing and spark plasma sintering.
    KPMI-25-158_F2.gif
    TEM images of (a) as-received CNT and (b) Cu powder.
    KPMI-25-158_F3.gif
    (a) Schematics of wet mixing process of CNT-Cu composite based on hetero-aggregation mechanism, (b) interaction potential between Cu and CNT with various surface charge, (c) photographs of mixing process, showing acid treatment effect on the dispersability of CNT-Cu composite powder.
    KPMI-25-158_F4.gif
    SEM images of (a) 1, (b) 2, (c) 3, and (d) 5 vol.% acid treated CNT-Cu powders fabricated by wet mixing process.
    KPMI-25-158_F5.gif
    Oxygen content of Cu power, CNT-Cu powder and 3vol.% CNT-Cu composite sintered at 823K, 973K and 1123K for 1 min [16].
    KPMI-25-158_F6.gif
    Relative densities of the CNT–Cu composites fabricated by SPS at 823K for 1 min.
    KPMI-25-158_F7.gif
    FESEM images of (a) 1 vol.%, (b) 2 vol.%, (c) 3 vol.%, (d) 5 vol.% acid treated CNT-Cu composites sintered at 823K for 1min.
    KPMI-25-158_F8.gif
    (a) TEM image showing uniformly dispersed CNTs in the Cu matrix, and (b) magnified TEM image of 3vol.% acid treated CNT-Cu composite.
    KPMI-25-158_F9.gif
    Vickers hardness of the acid treated CNT–Cu composites as a function of CNT volume fraction and SEM image of Vickers indented 0.5 vol.% CNT–Cu composite.
    KPMI-25-158_F10.gif
    Electrical conductivities of the CNT-Cu composites as a function of CNT volume fraction.
    KPMI-25-158_F11.gif
    TEM image of 3 vol.% as-received CNT-Cu composite, showing agglomerated CNTs with lots of pores in the Cu matrix.

    Table

    ID/IG ratio of Raman spectra for CNT-Cu powder and CNT-Cu composites.
    Grain size of acid treated CNT-Cu composites sintered at 823K for 1min.

    Reference

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