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유연한 내화성 스펀지 세라믹 개발
  • 등록일2017.06.14
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최근, 칭화(清華)대학 재료학원, 전자과학기술대학 등으로 구성된 연구팀은 외국 과학자와 공동으로 세라믹 나노섬유를 이용하여 스펀지형 재료를 개발하였다. 해당 재료는 아주 가볍고 내열성을 보유하고 있을 뿐만 아니라 제조 과정도 쾌속적이고 경제적이므로 소방복 및 수질정화 등 분야에 이용할 수 있다. 관련된 연구 성과는 최근의 “Science Advances”에 게재되었다. 해당 논문의 교신저자는 칭하대학 재료학원 부교수 우후이(伍暉)이고 공동 제1저자는 전자과학기술대학교 박사연구생 왕하오룬(王浩倫)이다.

세라믹은 뛰어난 내고온성을 보유하고 있지만 형태가 변화되면 파괴되는 단점을 갖고 있다. 그리고 나노섬유는 일반적으로 전기방사 혹은 3D 레이저 프린팅 등 공법으로 생산하는데 전기방사 공법으로 제조한 나노섬유는 3차원 구조 형성에 적합하지 않으며 3D 레이저 프린팅 공법으로 나노섬유를 제조하는 과정은 비교적 긴 시간이 소요될 뿐만 아니라 원가도 높다. 이에 대비해 연구팀은 원가가 낮고 고효율적인 기류방사(Airflow spinning) 기술로 세라믹 전구체 용액을 나노섬유로 인장시킨 후 다공성 수집장치로 해당 나노섬유를 수집하여 스펀지 구조를 형성한 다음 전구체의 고분자 및 용제를 가열 제거하여 망상 구조의 세라믹 나노섬유로 조성된 스펀지를 획득하였다. 해당 재료는 “솜사탕”과 마찬가지로 가볍고 유연하여 압축한 후에도 원래의 상태로 회복될 수 있을 뿐만 아니라 쉽게 파괴되지 않으며 또한 내열성도 보유하고 있다.

실험실 테스트 과정에서 1개 꽃잎을 지르코늄디옥사이드(Zirconium dioxide) 세라믹으로 제조한 7mm 두께의 스펀지위에 놓은 후 스펀지 밑부분을 400℃로 10분간 가열하여도 꽃잎은 손상되지 않았다. 그러므로 해당 재료를 소방복 등 내열 및 유연성 절연 재료로 사용할 수 있다.

해당 스펀지 세라믹은 또한 다공성 및 광촉매 활성을 보유하고 있어 유기오염물질에 의하여 염색되었을 때 광선 조건에서 15분 내에 오염물질을 분해시킬 수 있다. 현재 수질정화 기술에 사용하는 여과재료는 대부분 분말형태이므로 재사용이 어렵지만 해당 새로운 재료는 회수 및 재사용이 가능한 장점을 보유하고 있다.

정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-06/12/content_371094.htm?div=-1