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전도성 나노 복합재료를 만들기 위해 탄소나노튜브를 고분자에 분산시키는 방법

전문가 제언: ○ 탄소나노튜브는 강철의 100배의 강도, 다이아몬드와 같은 열전도성과 구리보다 훨씬 우수한 전기전도성을 가져 그 시장이 2007년에는 US$ 5.4억으로 성장한다고 한다. 탄소나노튜브는 합성법이 많이 발전하였고, 국내의 일진나노텍(주)도 생산능력을 갖추었으며, 삼성종합기술원에서 고순도 탄소나노튜브의 상온 합성기술을 개발하였다고 보도하였다.

○ 합성 탄소나노튜브는 제조가 어렵고 고가이므로, 자연산의 몬모릴로나이트라는 높은 길이 직경비(aspect ratio)를 가진 천연 층상 규산염을 이용한 나노클레이가 먼저 이용되었다. 나일론에 이들의 5중량%의 적은 첨가에 의한 자동차 언더후드나 투명성 식품포장이 상용화되었다. Kabelwerk Eupen사는 EVA에 2.5phr의 나노클레이와 동량의 탄소나노튜브의 병용에 의한 상승작용으로 방열 속도 등의 개선에 성공한 난연제를 개발, 전선 피복재료의 개선에 역점을 두고 있다.

○ 탄소나노튜브의 뛰어난 전기적 특성을 이용하기 위해, 고분자와 나노복합재료를 만드는 연구가 집중되고 있다. 전자차폐, 정전기 분산, 연료전지의 수소저장용 재료에서 금속보다 우수한 경제성을 가진다. 탄소나노튜브는 약 1,000 정도의 높은 aspect ratio 덕분에 이의 아주 낮은 함량으로 용융점도의 상승이 적어, 고분자 특성에 영향이 적은 복합재료를 만드는 데 장점이 있다. 그러나 고분자 매트릭스 속에서 분산을 위해 큰 계면이 필요하여 이들의 뭉침을 특성 손상 없이 부수는 것이 과제였다.

○ 이 해결을 위한 지금까지의 연구를 네덜란드의 Eindhoven 공대에서 리뷰하여 결론으로, 적합한 계면활성제를 사용하여 물 속에서 초음파로 SWNT를 분산, 박리, 안정화시킨 후, 상용화된 PC, PMMA 등의 어느 유화중합 고분자(PE도 포함)의 라텍스와도 믹싱하여 균일하게 분산된 나노 복합재료와 최고 1S/m의 전도성을 얻는 밝은 결과를 제시하였다.

○ 전선업계의 사회적으로 고신뢰성이 필요한 고압케이블의 외부 반도전층을 비롯한 외부 피복재료의 신뢰성을 이 기술에 의해 경제성 문제까지 포함하여 혁신적으로 향상시킬 수 있게 되기를 기대해 본다.

저자: Grossiord, N; Loos, J; Regev, O; Koning, CE
자료유형: 학술정보