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충전제와 고분자 기반의 복합재료에 있어서 실란 처리의 계면효과

전문가 제언: ○ 고분자재료는 여러 산업분야에서 기능재료나 고성능 재료로서 혹은 기반재료로서 광범위하게 이용되고 있다. 한편, 산업계의 다양한 요구에 대해서 단일 고분자재료로는 대응하기 어렵기 때문에 무기충전제와 같은 강화재를 혼입한 복합재료로서 사용된다. 그러나 대부분의 복합재료는 이종 물질간의 계면이 존재함으로써 기대하는 물성을 얻지 못하는 실정이다. 이러한 계면의 제어기술은 고분자재료뿐 아니라 각종 재료의 개발을 위해 해결해야 할 과제이다.

○ 이 글에서는 고분자 기반 복합재료의 강화재로서 이용되는 무기충전제와 고분자 간의 계면효과를 향상시키기 위한 수단으로서 충전제의 표면처리로서 실란 커플링제의 처리효과를 검토했다. 충전제를 실란 커플링제로 처리함으로써 혼련 중에 충전제로부터 용출되는 열화인자인 알루미늄 이온이 실란 커플링제의 유기작용기에 의해 포착되어 열화가 억제되는 것을 확인했다. 근년 일반적인 실란 커플링제의 가격이 저하됨에 따라 실란 커플링제의 특성을 활용한 충전제 복합재료의 고성능화를 적극적으로 추진할 필요가 있다.

○ 향후 과제로는 계면에서의 자유에너지와 분자사슬의 응집상태 및 열운동성 관계의 실험적 해명과 함께 시뮬레이션에 의한 검토, 특히 재료 프로세싱의 검토 등을 들 수 있다. 국내에서는 부산대의 하이브리드소재솔루션 국가핵심연구센터(NCRC)를 비롯한 KIST의 복합소재기술연구소 등 다수의 연구소와 대학 등에서 복합재료의 개발연구를 수행하고 있지만 관련기업과의 연계에 의한 실용화 연구가 확산되어야 한다.

○ 향후 우리나라 산업이 국제경쟁력을 갖추기 위해서는 소재 및 부품 분야의 원천기술 확보이다. 특히, 이종 물질간의 화학적 결합을 통해 단일 소재가 가진 기능을 강화함과 동시에 새로운 기능을 부여하는 “하이브리드 소재”의 개발과 이의 가공기술 연구는 현재 전 세계적으로 가장 주목받고 있는 분야 중의 하나이다. 기존의 물질을 개질함으로써 고성능화 및 다기능화하는 것은 신규 물질의 창제에 버금가는 효과를 발현할 수 있다고 생각된다.

저자: N. Ikuta, T. Morii, A. nakai
자료유형: 학술정보