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고분자재료 ABC와 나노테크놀로지의 현상과 전망

전문가 제언: ○ 재료과학 연구의 긍극적인 목표의 하나는 다기능재료의 개발을 들 수 있다. 예를 들면, 항공기의 날개나 동체에 사용 가능한 경량이면서 고강성, 그리고 도전성？고내화성을 겸비한 다기능 복합재료를 말한다.

○ 탄소나노튜브(CNT)나 풀러렌 등의 중공 나노입자가 발견된 이래, 나노테크놀로지의 기반재료로서 광범위하게 연구개발이 되어왔다. 생산성이 낮은 단층CNT는 슈퍼그로스(SG)의 개발에 의해 큰 종횡비, 고순도, 고배향성, 고비표면적 등의 특징을 가진 SGCNT의 생산하였고, 이를 도전성 나노필러로서 이용한다. 더욱이 SGCNT의 국재화(localization)가 가능하고, 소량 0.01wt%의 첨가로 10-3S/cm의 체적저항률을 가진 고도전 고무도 개발하였다.

○ 최근에는 0.022vol%의 첨가량에서, 10-7S/cm의 체적 저항률을 가진 4 성분계 폴리머 블렌드를 창제하였고, 이 재료는 전자파 차폐재료(EMI- SE값 : 31dB, 1.6vol% CNT, 9.5GHz)로서도 충분히 기능한다. 필러의 계면 국재화를 위한 필러표면에 수식된 야누스 입자가 그 예이다. 블록공중합체의 나노상 분리 구조를 사용해서 야누스 입자가 제작되었다. 비중심 대칭인 구상 도메인 구조를 가진 SBM 트리블록공중합체를 폴리머 블렌드의 계면에 국재화하여 상용화제 등으로 검토되고 있다.

○ 현재 CNT는 단독으로 사용이 어려우므로, CNT를 나노필러로서 폴리머 등과 함께 나노복합소재 개발에 응용되고 있다. 이 분야 최근 연구로는 CTN를 용융 혼합하여 매우 낮은 전도 퍼컬레이션 한계치 및 전자파 차폐효과를 3연속구조 다상복합물 구축에 관한 연구가 Rui Dou et al., Polymer, 83, 2016, pp. 34-39, 그리고 숭실대 정영진 교수 등은 CNT로 물성을 강화한 Poly(ethylene terephthalate) 나노복합재료를 Polymer, 38(2), 2014 pp. 240-249에 보고하였다.

○ 한국 나노혁신 2025(제4기 나노기술종합발전계획)을 확정하고(2016. 4. 11), 향후 10년간 투자를 통해 나노기술 혁신을 선도하고자 중점 추진과제에 나노탄소소재가 포함되어있다. CNT를 이용한 나노복합재료의 도전성, 열전도성 등의 기능향상 기술개발에 적극 참여할 필요가 있다.

저자: OKAMOTO Masami
자료유형: 니즈학술정보