다공성물질과 초임계유체(Porous materials and supercritical fluids)

전문가 제언

□ 거의 150억kg의 유기 및 할로겐화 된 용매들이 전 세계적으로 매년 생산된다. 이 규모로 제조와 공정에서 유기용매들의 그 사용은 주요한 생태학적 문제를 나타낸다. 유사하게 오염된 수용성 폐기물유출들의 발생과 생성물들로부터 물의 제거(예로서 건조하는 단계들)에 사용된 그 에너지의 두 가지 모두는 지구전체의 환경오염에 중요한 몫을 한다.

□ 이와 같이 용매 없는 공정들이나 아니면 대용용매들의 고려에 대한 실제적인 필요성이 야기된다. 최 근년에 많은 연구그룹들은 종래유기용매들 또는 물에 대한 대용물들을 제시하였다. 이것들에는 초임계유체들(SCFs), 이온 액체들 및 플루오르 용매들이 포함된다. 이 리뷰는 특별히 다공성 물질들의 합성과 공정에 대한 SCFs의 사용에 관해서 초점을 맞추었다.

□ SCF용매들의 그 유일한 성질들은 다른 방법들로는 얻는 것이 곤란하거나 맞지 않는 그 물질들을 생성하도록 개발될 수 있다는 가장 중요한 부분에 그 목적이 있다. 다공성물질들과 관련하여 SCFs와 연결된 그 구체적인 장점들이 전체적으로 고찰될 것이다.

□ 다공제 용매(porogenic solvent)로서 scCO2를 사용하여 영구적 다공성 교차결합 된 폴리(아클릴레이트)와 폴리(메타클릴레이트) 단일체들의 형성을 연구 하였다. 이 형태의 물질들은 고성능 액체크로마토그래피, 고성능 막 크로마토그래피, 모세관 전기크로마토그래피, 마이크로유체학(microfluidics), 분자인쇄 및 고-처리량 생물반응장치들과 같은 응용들에 유용하다.

□ 돌로 만든 역사적 빌딩들과 다른 구조물들의 보호는 과플루오르폴리에테르로 코팅하여 성취될 수 있다. 이들 고분자들은 방수이고 부식성 산, 고온, UV방사 및 산화제에 대해 안정하다. 그 물질들은 또한 투명하고 무색이어서 자여석의 그 외모를 유지한다. 그러나 그 코팅물질은 염소화된 플루오르탄소들(CFCs)과 CO2에서 쉽게 녹는다.

□ 과플루오르화 된 폴리에테르코팅은 scCO2용액으로부터 분무에 의해 대리석, 사암 및 석회암의 표면위에 가해진다. 그 플루오르화 된 코팅의 침투깊이는 그 돌들의 평균크기와 다공성에 강력히 의존된다는 것이 알려졌다. 그들 결과는 다른 확실한 환경적으로 용인되는 대안이 없는 플루오르화 된 코팅의 응용을 위해 CO2가 사용될 수 있다는 것을 제시한다.

□ 초임계유체란 한 물질이 온도와 압력이 임계점이상으로 가해질 때에 액체와 기체의 중간상태에 해당하는 유체상이다. 비교적 높은 밀도를 갖는 액체의 성질과 낮은 점성과 용기를 채우려는 기체의 성질을 동시에 갖는다. 따라서 낮은 점성은 확산성이 높아서 녹는 물질을 침투할 수 있는 좋은 능력이 있는 독특한 용매 성을 갖는 유체이다.

□ 여기에서는 초임계유체(scCO2)의 다공성 물질합성과 변형에 대해서만 제한하여 논하였다. 초임계 물은 비수용성 특수 환경오염성 유기용매들을 용해처리 할 수 있고 초임계CO2는 커피에서 카페인, 담배에서 니코틴, 맥주호프에서 불쾌한 불순물들을 추출하는 등 대규모로 사용된다.

□ 대용용매로는 이온액체, 플르오르용매, 초임계유체 등이 있으나 초임계 H2O, CO2, 알칸(예를 들면 에탄과 프로판) 등 다 열거할 수 없이 많은 초임계유체들의 연구개발과 용매로서의 실용화, 합성과 공정에 응용 등 무한대의 영역에 도전하여 많은 산업화에 기여가 있기를 바란다.

저자

Cooper, Andrew I.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

15(13)

잡지명

Advanced Materials (Weinheim

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1049~1059

분석자

여*현

분석물

• 다공성물질과 초임계유체.pdf [202,340 byte]

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