| 중국과기대, 새로운 생물합성법으로 나노복합재료 제조 | ||
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 최근 중국과학기술대학 위수훙(俞書宏) 연구팀은 새로운 생물합성법을 이용하여 계열화 거시 규모의 기능성 나노복합재료를 최초로 제조하였다. 해당 연구성과는 "National Science Review"에 온라인으로 게재되었다. 나노재료는 많은 우수한 특성을 보유하고 있다. 나노재료로 거시 규모의 재료를 조립할 경우 미시적 성능의 거시적 "통합"을 달성할 수 있다. 또한 단일 나노입자로서는 구비하지 못하는 많은 새로운 성능(광학, 자기학, 전기학 및 이온 전달 성능 등)을 구현할 수 있다. 하지만 어떻게 나노재료를 거시 규모의 재료로 조립함과 아울러 나노 규모의 독특한 성능을 유지할지에 관한 연구는 나노재료의 실용화를 달성하는 핵심이자 해결해야 할 과제이다. 연구팀은 범용 생물합성법 즉, 고체상태 기저-에어로졸 생물합성법으로 전통적 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum) 액체상태 발효 기저를 고체상태로 바꾸어 미생물 합성 나노셀룰로오스(Nanocellulose)의 계면을 안정시켰다. 그리고 프로그램화 제어를 통해 나노셀룰로오스 성장 계면에서 다양한 나노 단위를 침적시켜 나노셀룰로오스와 나노 단위의 균일적 복합을 구현하였다. 이로써 일련의 나노 구조 단위 함량 제어가 가능하고 형태가 규칙적인 거시 규모의 큰 덩어리 박테리아 셀룰로오스(Bacteria Cellulose) 나노복합재료를 최초로 제조하였다. 전통적 슬러리법(Slurry Method)에 비해 해당 생물합성 과정은 박테리아 셀룰로오스의 3차원 나노 그물망 구조를 완전하게 보존하였다. 이렇게 제조한 복합재료는 나노 단위의 우수한 나노 스케일 성능을 보존함과 아울러 더 나은 역학적 강도를 보유한다. 연구 결과 상기 합성법은 일종의 범용적 방법으로서 일련의 다양한 나노재료와 박테리아 셀룰로오스로 구성된 거시적 복합 덩어리 재료를 제조할 수 있다. 예를 들면 이산화규소 나노스피어/사산화삼철 마이크로스피어/카본블랙 과립 등 0차원 나노 단위, 탄소나노튜브/규산칼슘 나노와이어/탄화규소와이어 등 1차원 나노 단위, 질화붕소 나노시트/산화그래핀/나노점토알갱이 등 2차원 나노 단위를 포함한다. 이미 제조한 덩어리 재료는 나노재료 함량 대 중량비를 0~85% 범위에서 조절할 수 있을 뿐만 아니라 미시적 나노재료를 거시 규모의 3차원 나노셀룰로오스 덩어리 재료 그물망에 균일하게 분포시킬 수 있다. 상기 방법으로 제조한 덩어리 재료는 나노 단위의 우수한 나노 스케일 성능을 보존할 수 있다. 연구팀이 제조한 탄소나노튜브/박테리아 셀룰로오스 복합재료 박막의 전기전도성과 역학적 강도 종합성능은 기존에 보고된 모든 동일유형 재료를 초과할 뿐만 아니라 전자기 차폐 성능도 기존의 동일유형 재료보다 우수하다. 이외, 상온·상압에서의 미생물 발효과정은 어떠한 유기용제도 사용하지 않고 또한 어떠한 유해물질도 방출하지 않기에 친환경적이고 원가가 낮은 등 장점이 있다. 특히 해당 방법은 기존 식품산업에서의 박테리아 셀룰로오스 생산공법과 유연하게 결합시킬 수 있어 상기 고성능 복합재료 덩어리 재료의 산업화 생산이 실현될 전망이다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/1/422501.shtm |
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