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복합재료의 구조적 성능 향상을 위한 전기방사 나노섬유

전문가 제언: ○ 1940년대의 유리섬유, 1970년대의 아라미드, 탄소섬유 등 고강도/고탄성 섬유의 현실화로 섬유강화플라스틱이라는 새로운 산업이 발전되었다. 고분자재료와 강화섬유의 장점을 살린 이 재료들은 이 분야 기술발전과 함께 복합재료라는 새로운 학문분야를 탄생시켰다.

○ “강철보다 강하고 알루미늄보다 가벼운 재료”로 인식되고 있는 섬유강화플라스틱의 기술발전은 나노섬유의 출현으로 새로운 국면을 맞고 있다. 나노섬유는 직경에 대한 길이의 비와 부피에 대한 표면적의 비가 기존의 강화섬유와는 비교할 수 없을 정도로 크기 때문에 이론적으로 강화효과가 매우 높다.

○ 나노섬유의 기계적인 물성 향상, 나노섬유 최종 형상의 임의 조정, 나노섬유와 매트릭스와의 계면접착 향상 등 강화효과를 높이기 위한 연구 노력이 경주되고 있는 가운데 특기할 만한 것은 “층상복합재료의 2차 강화효과”이다.

○ 이상적인 재료라고 일컬어지며 선진복합재료의 대표격인 탄소섬유/에폭시수지 복합재료는 대부분의 경우 층상복합재료의 형태를 가지고 있다. 층상복합재료가 가지고 있는 치명적인 결점인 층간 분리현상을 상당이 보완할 수 있는 열쇠를 나노섬유가 지니고 있다. 향후 보다 우수한 복합재료가 현실화될 수 있을 것이다.

○ 나노섬유에 의한 기능적인 복합재료와 생체의학용 복합재료는 물론 생체복합재료의 새로운 변신과 향후 도전해야 할 과제로 떠오르고 있는 자기치유 복합재료의 구체화 등은 관련분야 재료 과학자들의 창의적인 노력에 더하여 전기방사기술의 진보가 관건이 될 것이다.

○ 국내에서도 상당수의 과학자들이 나노복합재료의 연구개발에 참여해 왔다. 시스템의 주는 점토(clay)나 탄소나노튜브를 이용하는 것이다. 나노섬유에 대한 고찰도 의미 있는 과제가 될 것이고 특히 층간 분리를 완화할 수 있는 2차 강화효과의 연구는 새로운 지평을 열 수 있는 가능성을 제공하고 있다.

저자: Andrea Zucchelli et al.
자료유형: 학술정보