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실리카 에어로젤 합성과 기계적인 물성강화 전략에 대한 개관

전문가 제언: ○ 실리카 에어로젤은 실리카 입자의 3차원 네트워크로 가볍고 높은 다공성 재료이며, 초임계 조건 하에서 실리카 겔의 액상을 추출하여 얻어진다. 그들의 뛰어난 성질은 예를 들면, 저 열전도율, 저밀도, 높은 기공률 및 높은 비표면적으로 인해 우주항공에서의 단열 시스템을 위해, 그리고 열저장 디바이스, 투명 창, 페인트 증점제 등을 위한 우수한 잠재적 응용이 기대된다.

○ 그러나 고유 실리카 에어로젤은 저 응력에서 깨지기 쉬워 응용에는 한계가 있다. 최근 연구는 실리카 겔 표면에 있는 수산기에다 유기 폴리머를 첨가하는 것은 실리카 에어로젤의 효과적인 기계적인 강화방법이 됨을 보여주었다. 보다 다양한 폴리머 강화 접근법은 적절한 작용기가 실리카 에어로젤의 표면에 도입한 다음에 적절한 유기 모노머와 공중합함으로 제조할 수 있다. 기계적인 물성이 강화된 실리카 에어로젤은 타 산업 및 우주항공 등의 적용을 위한 뛰어난 유연한 단열재가 될 수 있다.

○ 세계 각국에서 핵심 나노기공 에어로젤 소재를 상용화하기 위한 연구가 치열하다. 국내에서도 기존 에어로졸보다 물성이 한층 강화된 에어로젤을 제조하기 위해서는 금속 알콕시드에 비해 저렴한 출발원료를 사용한 졸-겔 합성기술과 반응조건, 다양한 유기기능 폴리머와 조합 및 다공성 실리카 3D 네트워크의 구축 기술 등의 단열 및 물성강화 원천기술의 확보를 위한 정부 지원책 마련이 필요하다.

○ 현재 미국 Aspen사, Jios사 등이 에어로젤 블랭킷 소재, 단열용 에어로젤을 생산하고 있다. 국내에서는 동산화인텍, 휴먼싸이디 등에서 에어로젤 단열소재를 개발하였지만 아직 양산화에는 미흡한 상태이다.

○ 향후 에어로젤 페인트, 코팅 등에 사용될 수 있는 초 단열 성능이 향상되어진 에어로젤이 상업화될 경우 에어로젤 블랭킷 종류 대비 다양한 용도로 확대 활용될 것으로 기대된다. 최신 연구는 Maleki 등의 “ 단열특성의 폴리머 강화 실리카 에어로젤의 합성”이 Microporous and Mesoporous Materials, 197, 2014, pp.116~129에 게재되었다.

저자: Hajar Maleki et al.
자료유형: 니즈학술정보