BFC News |
|
|
|
|
섬유스트림 |
|
|
|
|
지식IN |
|
|
|
|
BBS |
|
|
|
|
삶의여유 |
|
|
|
|
|
|
|
| 홈 > 섬유스트림 > 친환경염색/산업용섬유 |
|
|
| 나노튜브 이용한 슈퍼섬유 개발 |
| 기사입력 2013-08-05 오전 10:06:00 | 작성자 bfc | |
|
|
|
|
| 나노튜브 이용한 슈퍼섬유 개발 |
| 기존 폴리에틸렌 계열보다 강도·인성↑ |
| ▲ 탄소 나노튜브와 PVA의 계면을 찍은 이미지 ©TIN 뉴스 | |
미국 연구진은 나노튜브(CNT) 재료를 이용해서 가장 강한 합성 섬유를 만드는데 성공했다.
연구진은 케블라, 스펙트라, 다이니마보다 더 강하고 자일론과 같은 유사한 강도를 지닌 섬유를 개발했다고 밝혔다.
이번 탄소 나노튜브는 탄소로만 이루어진 직선의 실린더 모양으로 적은 양의 탄소 나노큐브를 폴리머 섬유에 추가해 섬유의 강도를 증가시켰다.
연구진은 5년 전부터 이 실험을 수행해 약간의 제어를 통해 큰 향상을 이끌어내었다.
그동안 방탄조끼와 같은 고성능 섬유 시장에서 케블라(Kevlar), 스펙트라(Spectra), 다이니마(Dyneema), 자일론(Zylon). 폴리에틸렌과 같은 폴리머로 만들어진 합성 섬유가 지금까지 세계에서 가장 강한 것으로 알려져 왔다.
저널 Macromolecular Materials and Engineering에 게재된 이번 연구결과에서, 이번 연구진은 현재 생성되고 있는 제품 중에서 최고의 성능을 가진 가장 강한 섬유를 생성할 수 있는 조율 가능한 프로세스를 제안했다. 이전 연구처럼, 이번 연구진의 방법은 탄소 나노튜브를 폴리머 섬유 속에 결합시켰지만, 재료를 추가하는 공정을 이용함으로써 나노튜브가 더 조직적인 역할을 수행할 수 있다는 것을 증명했다.
카본 블랙(carbon black) 분말에서부터 금속 입자까지, 일련의 재료들은 소위 핵생성이라고 불리는 프로세스에서 특정 결정을 형성시킬 수 있다. 그러나 이전에는 폴리머와 유사한 핵생성을 결코 가지지 않았다. 이런 유사성은 나노튜브가 긴 폴리머 사슬을 미끄러지는 스케이트처럼 활용될 수 있게 한다. 또한 이것들은 스스로 완벽하게 자기 조립한다.
이번 연구진이 개발한 프로세스는 뛰어난 성질을 유도하는 결정화 과정을 가진다. 이 연구에서, 연구진은 이런 성질들이 쉽게 온․오프될 수 있다는 것을 증명했다. 단지 재료를 가열하고 냉각하는 패턴을 변화시킴으로써, 연구진은 매우 유사한 구성요소로 만들어진 섬유의 강도와 인성을 증가시킬 수 있었다. 이번 연구진은 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA)이라고 불리는 폴리머를 섬유 속에 삽입했다. 그러나 이것은 다른 폴리머로 대체될 수 있고, 현재 이런 연구를 수행하고 있다.
PVA/단일벽 나노튜브 복합물 섬유는 전단 흐름 겔 방사(shear-flow gel-spinning) 방법을 이용해 제조됐다. 뛰어난 인장 강도, 인장 계수, 인성 등을 가졌다. 독특한 계면 구조가 없는 PVA/단일벽 나노튜브 섬유에서 관찰되는 (101) 면과는 달리 계면 구조를 가진 PVA/단일벽 나노튜브 섬유는 (001)의 결정면을 가진다. 이것은 단일벽 나노튜브 주위의 PVA 계면 영역이 더 밀집한 결정화 사슬-패킹(chain-packing)을 가진다는 것을 보여준다.
이번 연구는 국방첨단과학기술연구소로부터 자금을 지원받아 현재 PAN(polyacrylonitrle)이라고 불리는 폴리머를 이 방법에 적용시키는 연구를 수행하고 있다. 이것은 탄소 섬유를 형성하기 위해서 사용된 재료이고, 현재 보잉 787 항공기에 사용되고 있다.
이 연구결과는 저널 Macromolecular Materials and Engineering에 ‘Forming Crystalline Polymer-Nano Interphase Structures for High-Modulus and High-Tensile/Strength Composite Fibers’라는 제목으로 게재됐다.
자료출처 : tinnews
|
|
첨부파일#1 : 805.jpg
|
|
|
|
|
|
