나노셀룰로오스 소수화 공정 획기적 개선…탄성체 강도 14배↑

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 나노셀룰로오스의 소수화 공정을 획기적으로 개선해 기존 탄성체의 성질은 유지하면서 강도는 14배 향상하는 기술을 개발했다.

과학기술연합대학원대학교(UST)은 UST-한국화학연구원(KRICT) 스쿨 화학소재 및 공정 전공 이현호 통합과정학생과 KAIST 유석렬 박사과정 학생이 제1 저자로 참여한 연구에서 이 같은 성과를 냈다고 14일 밝혔다.

셀룰로오스 나노결정체는 철보다 강도가 5배 높아 철과 플라스틱의 대체재로 각광받고 있는 차세대 소자다.

연구팀은 두 개의 섞이지 않는 액체 사이 계면에 고체 입자가 흡착돼 안정화된 액성 혼합물 상태인 피커링 에멀전을 활용해 강한 소수성을 가지는 물질인 테트라드시닐 무수물을 셀룰로오스 나노결정체 표면에 균일하게 도포, 나노 입자를 제조했다.

이어 이를 용매 추출법으로 열가소성 탄성체와 섞어 나노복합탄성체를 제조했다.

연구팀은 물방울 표면각 측정 실험을 통해 확인한 결과, 셀룰로오스 나노결정체는 처리 전 대비 34도에서 90도로 소수성이 현격히 증가한 것을 확인했다.

또 제조한 소수성 셀룰로오스 나노결정체를 열가소성 탄성체에 첨가한 경우 기계적 물성평가에서 기존 탄성체의 신율과 인장강도는 유지하면서도 저장탄성률(14배), 영률(4배) 모두 월등히 향상되는 물성 강화 효과를 보였다.

이 기술은 접착제, 포장재, 자동차 제조업 등 산업 분야 전반에 걸쳐 광범위하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

저장탄성률은 물질이 변형될 때 저장되는 에너지를 나타내며 영률은 재료의 기계적 특성을 평가하는 데 사용된다.

이현호 통합과정생은 “기존에 복잡했던 셀룰로오스 나노결정체의 소수화 공정 단계를 획기적으로 간소화하면서 소수화 반응성도 크게 향상시켰다"며 "이를 통해 산업체에 많이 사용되는 열가소성탄성체의 내구성을 훨씬 향상하는 결과를 얻었다"고 말했다.

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