탄소섬유 강화 오르토프탈로니트릴(CF/APN) 복합재료는 두께 방향의 열전도율이 낮아 고열전도 분야에서의 적용이 제한된다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 반응 유도 상분리법을 이용해 평균 입경이 각각 25 및 200 μm인 두 종류의 APN 수지 미구를 제조하였고, 이후 미구 표면에 몇 겹의 그래핀(FLG)을 코팅하여 APN25@FLG 및 APN200@FLG 두 종류의 입자를 제작하였다. APN@FLG 입자를 열전도 향상 상으로 CF/APN 복합재료 시스템에 도입하고, 직접 FLG를 첨가한 개질 방법과 비교하여 APN@FLG 입자가 복합재료의 열전도 특성 조절 및 기계적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 결과는 APN@FLG 입자를 도입한 개질 방식이 직접 FLG를 첨가한 방법에 비해 열전도 향상 효과가 현저히 우수함을 보여주었다. APN@FLG 입자 내 APN 수지 미구는 성형 압력 하에서 FLG의 면내 방향성을 효과적으로 억제하여 복합재료 두께 방향 열전도율을 크게 향상시켰다. FLG 첨가량이 3.6 wt%일 때, APN200@FLG/CF/APN 복합재료의 두께 방향 열전도율은 1.62 W/(m·K)에 달하며, 이는 개질되지 않은 CF/APN 복합재료 대비 189% 향상된 수치이다. 또한 APN@FLG 입자 도입 후 복합재료 적층간 전단 성능은 기본적으로 유지되었고, 입자 첨가량이 많을 때만 굽힘 강도가 다소 감소하였다. 본 연구는 고성능 열전도 복합재료 설계 및 제조를 위한 효율적이고 실용적인 신전략을 제공한다.

오르토프탈로니트릴; 탄소섬유; 열전도율; 몇 겹 그래핀; 방향성