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정전 상호작용에 의한 나노입자 집적화와 복합재료 미구조 설계

전문가 제언: ○ 인간이 불을 이용한 후부터 식기와 같은 기물을 사용하게 되었다. 기물을 만들기 위하여 자연에서 채취할 수 있는 진흙을 빚어서 사용하였고 기물의 모양을 개선하고 질을 높이려고 굵은 덩어리 상태의 천연 암석을 사용하게 되었다. 암석을 사용하기 위하여 분쇄 기술이 발달하고 분쇄한 분체를 잘 조합하여 원하는 기물을 만들었다.

○ 과학이 발달함에 따라 다양한 기능의 재료(기물)를 필요로 하고 그 용도에 따라 갖추어야 할 성질도 다양하게 되었다. 최근 나노 기술의 급속한 발전으로 나노 재료의 구조 제어와 기능화 기술이 매우 진보하고 있다. 원하는 성질이 다양해짐에 따라 조성도 다양해질 뿐만 아니라 그 조직 또한 다양해졌다.

○ 원하는 조직에 따라서 사용하는 원료의 입도 분포가 매우 다를 수 있다. 예를 들어서 굵은 입자, 중간 입자 그리고 미세한 입자를 골고루 섞어서 사용할 때도 균일하게 혼합하기가 어렵지만, 굵은 입자와 미세한 입자를 균일하게 혼합하기는 매우 어렵다. 또 입자가 가늘어질수록 응집력이 높아서 자기들끼리 응집하여 이들을 분리하기 어려울 때도 있어서 균일한 조직의 기물을 얻는 것은 분체공학에서 어려운 문제이기도 하다.

○ 본 연구에서 재료의 종류는 물론, 입자의 상대적 굵기나 모양에 상관없이 원하는 조성의 재료를 원하는 조직을 이룬 복합재료를 만든 방법을 고안 하였다. 입자의 표면에 고분자를 덮어씌워 원하는 정전하를 띠게 하였다. 즉 결합을 원하는 입자끼리는 반대의 정전하를 가지게 하였다. 그 결과 굵기나 모양의 제한 없는 조합을 이루어 복합체를 얻을 수 있게 되었다.

○ 재료의 종류나 형태에 상관없이 원하는 입자들을 조합시킬 수 있으므로 다양한 재료, 예를 들면 고 강도, 고 내화성, 전기적 특성 그리고 물질 분리 등 다양한 기능을 부여하기 위한 재료 제조에 응용할 수 있으리라 기대한다. 특히 스펀지 표면에 세라믹 분말을 접착하는 방법을 사용하면 디젤 엔진 배기가스 정화용 필터 제조에 편리하리라 생각한다.

저자: Hiroyui MUTO
자료유형: 학술정보