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전계방사법에 의한 천연고분자 나노파이버의 제조와 응용

전문가 제언: ○ 나노 사이즈의 섬유 제조방법으로 전계 방사법은 1930년대부터 알려져 있다. 전계 방사에서는 폴리머 용액(혹은 용해 폴리머)을 시린지에 넣어 시린지의 니들과 수집조 사이에 고전압을 걸면서 폴리머 용액을 사출시킨다. 전압이 한계치를 넘으면, 전하의 반발력이 폴리머 액적의 표면장력을 극복하고, 전하를 띤 제트류가 발생한다. 전장 내에서 제트류는 늘어나서 매우 가는 섬유를 형성하고 수집조 상에 섬유가 쌓이게 된다.

○ 전계 방사에 의한 나노 섬유의 제조 특징으로는 직경이 50~500 nm 정도로서, 새로운 형태나 성질의 나노 섬유가 생성되며, 섬유의 표면적이 크고, 장섬유를 얻을 수 있고 생성되는 부직포의 미세 구조를 제어할 수 있고, 광범위한 종류의 폴리머 용액으로부터 섬유를 제조할 수 있고 방사 조작이 간편하며 장치가 염가 등의 여러 장점이 있어 다수 활용되고 있다.

○ 천연 셀룰로오스를 포함하는 고결정성 고분자는 일반적으로 난용성이며 더욱이 한정된 종류의 가용성 용매는 고유전율이나 저휘발성을 갖는 경향이 있으므로 셀룰로오스의 전계방사 프로세스에 적합한 방사용액을 탐색하는 연구 자체가 미세섬유 공학의 연구과제로 중요하다. 본고에서는 이와 관련된 제반 사항과 최근 보고된 실제의 용도 개발 연구사례를 해설한 것이다.

○ 특히 본고는 2010년부터 2012년 중순경 까지 보고된 전계방사 셀룰로오스와 유도체 부직포에 관련 주요 연구를 종합 정리하고 기제 고분자인 셀룰로오스 또는 그 유도체와 용매조건, 평균 섬유직경을 발췌하여 이 분야 연구의 경향을 제시하고 있다.

○ 전계방사의 실험이나 이론적 해석과 전계방사 부직포의 대량 생산기술, 및 용도개발은 그 발표 논문 수에서도 크게 늘어나고 있고 농학, 공학, 의학의 학문 영역에서도 연구되고 있어 이 분야의 재료과학은 금후에 더욱 진전 확장될 것으로 예상된다.

저자: Kousaku Ohkawa
자료유형: 학술정보