| 그래핀 에어로겔, 가장 가벼운 재료 기네스 세계기록 | ||
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 최근, 미국 캔자스주립대학교(Kansas State University) 공업·제조시스템공학 조교수 린둥(林東), 뉴욕주립대학교 버펄로캠퍼스(University at Buffalo, the State University of New York) 공업·시스템공학 조교수 Chi Zhou 및 란저우(蘭州)대학 부교수 장창창(張強強) 등이 공동으로 제조한 밀 까끄라기, 솜뭉치, 꽃잎 등에 올려놓아도 될 정도로 가벼운 3D프린트 그래핀 에어로겔(Graphene aerogel) 재료가 가장 가벼운 3D 프린트 재료 기네스 세계기록에 올랐다. 에어로겔은 용도가 광범위한 물질이자 세계에서 밀도가 가장 작은 고체이며 그 밀도는 3Kg/m3이다. 해당 스펀지형 물체는 또한 뛰어난 열 및 광학 절연체이며 3D 프린터로 이러한 겔을 제조할 수 있다. 각종 그래핀 에어로겔은 전자 부품의 전지 및 촉매제로 이용될 수 있기에 다양한 에어로겔에서 가장 관심을 받고 있다. 기네스 세계기록은 그래핀 에어로겔을 “밀도가 가장 작은 3D 프린트 구조 재료”라고 명명하였다. 그리팬은 탄소 원자가 sp2 혼성화 방식으로 형성된 허니콤형 평면 박막일 뿐만 아니라 1개 원자층 두께의 2차원 재료이다. 그래핀은 뛰어난 강도, 유연성, 전기전도성, 열전도성, 공학적 특성 등 성질을 보유하고 있어 물리학, 재료학, 전자정보, 컴퓨터, 항공우주 등 분야에서 지속적으로 응용되고 있다. 연구팀이 개발한 3D 프린트 그래핀 에어로겔의 각 성능은 아주 우수하며 플렉시블 액추에이터, 플렉시블 로봇, 센서, 가변성 전극재료, 약물전달 및 투입, 초경량 단열 보온 및 방호 재료 등에 응용될 것으로 전망된다. 3D 프린트 그래핀 에어로겔 재료와 제조 공법 모두 독창성을 보유하였다. 연구팀은 2개 노즐의 개선형 잉크젯 프린터로 냉장고에서 3D 그래핀 에어로겔과 물 혼합물 액젓을 -20℃ 냉각판에 프린팅하였다. 해당 방법으로 그래핀과 얼음의 3D 얼음 구조를 형성하였는데 이는 그래핀의 형태 보존에 유리하다. 프린팅 과정이 결속될 때 3D 재료를 냉동건조기에 넣은 후 고진공 및 저온 환경을 제공하는 조건에서 얼음을 제거하여 3D 그래핀 에어로겔 재료를 제조함으로써 실온에서 해당 형태를 유지할 수 있게 하였다. 해당 방법으로 제조한 3D 프린트 그래핀 에어로겔의 밀도는 0.5~10mg/m3이고 아주 높은 전기전도 계수 및 압축 계수를 보유하였다. 새로운 제조 방식의 핵심은 동결 주조법과 3D 프린트의 결합으로서 프린트 과정의 온도는 -25℃인데 이러한 저온 조건에서 각 층의 침적물은 신속하게 동결되므로그래핀을 산화시켜 얼음으로 제조된 지지 구조(얼을 제조에 의하여 산생된 구조는 다른 1대의 물을 주입한 프린터로 프린트 하였다)를 구축할 수 있다. 또한 각 층의 새로운 퇴적층은 모두 아래층의 동결된 꼭대기 부분을 용해시킬 수 있는데 이는 그래핀이 재동결되기 전에 자유 결합될 수 있는 조건을 마련하였다. 해당 수소 결합의 형성을 자극하는 과정으로 3D 프리트 구조의 완전성을 대폭 향상시켰다. 정보출처 : http://www.cclycs.com/n165306.html |
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