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은/폴리비닐알코올 나노복합재료의 모폴로지와 성분 간의 상호작용

전문가 제언: ○ 나노미터 크기의 금속입자를 고분자 중에 분산시킨 폴리머 나노복합재료의 연구가 많이 이루어지고 있다. 예를 들면, 은 나노입자분산 폴리비닐알코올(PVA) 나노복합재료는 광 스위치, 표면 플라스몬 공명(SPR) 센서 및 발광소자 등에 응용이 기대됨과 동시에, 나노 복합재화에 의한 PVA의 내열성 등이 향상되었다는 보고가 있다.

○ 이 연구에서는 폴리비닐알코올(PVA)과 질산은(AgNO3) 수용액을 혼합하여서 캐스트, 건조하여 제작한 필름에다 자외선 조사하는 광환원법에 의해 Ag/PVA 나노복합재료를 제작하였다. 이들 Ag/PVA 복합재료의 모폴로지 및 성분 간의 상호작용을 평가하였다. 먼저 초박절편의 TEM 관찰의 결과로는 Ag 함유량 20wt% 정도까지는 5∼10㎚ 크기의 Ag 미립자가 PVA에 분산되어 있다. 동적 점탄성 측정에서는 일반적으로 80℃ 부근에서 관찰된 PVA의 Tg가 약 20℃로 저하하였다.

○ 또한, TGA 결과로부터 Ag/PVA 나노복합재화에 의해서 PVA의 열분해 개시온도가 보다 고온으로 시프트한 것을 확인하였다. 이 현상은 HNO3을 첨가한 PVA에서도 나타났다. 펄스 NMR 측정에서, Ag 미립자에 의한 PVA 분자사슬의 분자운동의 구속은 관찰되지 않았다. 즉, 성분 간에 상호작용의 발현은 확인할 수 없었다.

○ 종래의 연구에서는 Ag/PVA 나노복합재료 중의 성분이 PVA와 Ag 미립자만으로 상호작용에 대해 논의되어 왔지만, 그 외의 성분도 포함하여 검토할 필요가 있다. 이 연구에서 TGA의 결과에서 HNO3 첨가의 영향이 있었던 것과 같이, 예를 들면 화학적 환원법에서는 계중에 잔존하고 있는 환원제의 영향 및 열 환원법, 전자선 환원법에서는 열이나 전자선의 PVA로의 영향 등을 고려할 필요가 있다.

○ 한국의 디스플레이 기기가 지속적으로 세계를 선도하기 위해서는 현재 터치패널 센서용으로 노트북 PC와 올인원 PC 등을 중심으로 ITO 필름을 대체할 저저항 투명전도성 필름으로 비ITO계, Ag 및 Cu계 등의 나노와이어 필름, 나노입자 필름, 또한 은 나노입자 담지 분리막 등의 새로운 금속/폴리머 나노 복합소재의 연구개발이 요망된다.

저자: Kohei SHITAJIMA, et al.
자료유형: 니즈학술정보