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셀룰로오스와 그 유도체의 전계방사

전문가 제언: ○ 전계방사는 기계적 원동력이 아닌 전기적 원동력을 이용하여 섬유를 형성시키는 방법이다. 노즐이 용기에 설치되어 있고 그 하단에 강 전압을 걸면 대전극(對電極)에 나노섬유가 부착되는 원리이다. 통상은 고분자 용액이나 용융 고분자인 경우도 있으나 그 실제 공정은 그리 간단치 않다. 액적(液滴)이 노즐로부터 나오면 변형이 일어나고, 아주 가늘어 수 nm까지 만들어진다. 통상 평활면을 가지나 다공성을 갖게 할 수 있다. 적절한 파라미터 설정으로 어떤 종류의 섬유를 재현성 있게 만들 수 있느냐가 결정된다.

○ 셀룰로오스와 셀룰로오스 유도체의 습식 및 건식방사에 적합한 대부분의 용매는 전계방사용 용매로 사용되어 왔다. 셀룰로오스의 용매는 완전히 휘발되지 않기 때문에 전계방사 한 섬유로부터 용매를 완전히 제거하기 위해서는 응고 처리 단계가 필요하다. 셀룰로오스 유도체로는 셀룰로오스 아세테이트, 히드록시프로필 셀룰로오스, 에틸-시아노에틸 셀룰로오스 등이 있다. 이들은 휘발성 용매에 녹기 때문에 전계방사에 적합하다. 본 문헌에서는 이들에 대한 현황을 설명하고 있다.

○ 실제로 나노섬유 기술로부터 방호의류, 스마트 직물을 만들어 실용화되고 있다. 현재 거론되는 응용분야로는 오일 필터, 유해화학물질 제거 필터, 바이오케미컬 위험 방지제, 수소저장재료, 바이오센서, 재생의료용 배지, DDS(약물전달 시스템), 미용재료, 2차 전지 및 연료전지 전극, 전자파 차폐재료, 발광소자, 편광판, 디스플레이용 재료, 슈퍼 클린룸용 재료, 초경량 다기능 방재(防災) 재료 등을 열거할 수 있다.

○ 이러한 목표와 새로운 분야를 개척하기 위해서는 전계방사 등 제조기술 및 장치 개발이 매우 중요하다. 전계방사법의 대형 장치화와 섬유의 고기능화가 필요하다. 전계방사는 전계를 이용한 초극세섬유 제조기술로서 상온에서 방사, 표면구조 제어, 하이브리드화 등이 용이하고 모든 고분자를 이용할 수 있다. 본격적인 공업생산을 하기 위해서는 생산성 향상과 용매회수기술의 확립 등을 통하여 대형장치의 개발과 섬유의 고기능화를 위한 기술개발이 절실하게 요청된다.

저자: Margaret W. Frey
자료유형: 학술정보