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폴리아닐린/이산화티타늄 나노복합체의 합성과 유전특성

전문가 제언: ○ 금세기에 로봇을 비롯한 생산자동화나 고급 전자기기를 위한 MEMS (Microelectromechanical System)의 실용화가 눈부시게 진행되었고 이제 NEMS(Nanoelectromechanical System) 시대로 진입하고 있다. 이들 시스템의 핵심인 액추에이터에는 많은 재료가 이용되고 있다. 이들 중 가볍고, 소형이며, 부드럽고 안전한 전도성 고분자는 단면적 당 높은 응력 그리고 낮은 활성화 전압에서 비교적 큰 변형을 얻을 수 있는 장점이 있어 액추에이터 재료로 빠르게 발전하고 있다.

○ 전도성 고분자 중 Polypyrrole(PPy)과 폴리아니린(PANI)이 액추에이터에 가장 많이 연구되고 있다. 이들은 전기화학적 산화환원 시 전자 출입에 균형역할을 하는 반대이온의 출입에 의한 체적변화를 이용한다. 캡슐화 PPy는 특히 1~3V의 저전압과 2~35% 이상의 변형 그리고 34MPa까지의 비교적 높은 응력을 가지며, 재현성과 안정성 그리고 사이클 수명이 가장 우수하여 인공근육 등에서 앞선 응용을 보인다.

○ PANI에서는 3개의 산화상태의 부피 차이가 이용된다. 경제성과 환경 상 유리한 PANI의 전류 증대를 위해 TiO2 함유에 의한 전기전도도와 유전율 향상연구가 활발하다. PANI와 흑연분체와의 복합체가 연구되어 저전압과 큰 구부림 각도를 실현하였으나 50,000 사이클 후 열화 개시가 보고되었다. 최근 PPy, 폴리티오펜, PANI의 전도성 고분자와 탄소나노튜브(CNT) 복합체의 이온성 액체 속에서의 성능이 비교되었다. PPy 및 폴리티오펜이 우수하였고, 성능이 비교적 약한 PANI에는 PANI/CNT 용액을 PPy 튜브상에 코팅하여 응력과 성능을 향상시켰다.

○ 본문은 TiO2와 PANI와의 제자리 중합에 의한 균일 분산의 나노복합체 제조 기술을 소개하였다. 이때 입자크기가 다른 두 종류의 TiO2 즉 P25 및 Hombikat 콜로이드를 소량 함유한 나노복합체의 유전특성 향상 비교를 소개하고 있다. 입자크기가 50nm인 P25가 입자크기 25nm인 콜로이드 상 Hombika보다 균일 분산을 이루어 전기전도도와 유전율이 우수함을 보고하였다. 그러나 P25의 제조사와 Hombikat의 제조사를 조사한 결과 입자 크기가 반대가 아닌가 하는 의문이 생긴다. 이때 큰 유전손실율 증가는 바람직하지 않은 현상이다.

저자: Te-Cheng Mo, Hong-Wen Wang, San-Yan Chen, Yun-Chieh Yeh
자료유형: 학술정보