나노섬유는 나노스케일의 직경과 일반섬유의 1,000배의 비표면적을 보이면서 단지 섬유산업에서만 제한적으로 사용되지 않고 환경, 에너지, 생화학, 의료용 소재분야에 서 각광 받고 있는 차세대 소재이며 나노섬유를 소재로 사용한 응용연구가 활발히 진행되고 있으며 상용화 단계로 나아가고 있다. 이렇듯 나노섬유 연구가 다양한 범위에서 진행될 수 있는 이유는 단순히 나노섬유가 가지는 큰 비표면적과 유연성으로 응용할 수 있는 다양한 분야에서의 기능성 때문이다. 기능성을 부과하는 여러 방법 중 현재 관심 받고 있는 것은 나노섬유에 기공을 형성하는 것이다. 기본적으로 나노섬유는 고분자사슬이 모여서 생성된 섬유상의 물질로 고분자사슬 사이의 ...
나노섬유는 나노스케일의 직경과 일반섬유의 1,000배의 비표면적을 보이면서 단지 섬유산업에서만 제한적으로 사용되지 않고 환경, 에너지, 생화학, 의료용 소재분야에 서 각광 받고 있는 차세대 소재이며 나노섬유를 소재로 사용한 응용연구가 활발히 진행되고 있으며 상용화 단계로 나아가고 있다. 이렇듯 나노섬유 연구가 다양한 범위에서 진행될 수 있는 이유는 단순히 나노섬유가 가지는 큰 비표면적과 유연성으로 응용할 수 있는 다양한 분야에서의 기능성 때문이다. 기능성을 부과하는 여러 방법 중 현재 관심 받고 있는 것은 나노섬유에 기공을 형성하는 것이다. 기본적으로 나노섬유는 고분자사슬이 모여서 생성된 섬유상의 물질로 고분자사슬 사이의 공극과 수 나노미터의 직경으로 큰 비표면적을 가지지만 이러한 나노섬유 자체에 기공을 형성하게 되면 기존 나노섬유보다 더 뛰어난 표면적을 얻을 수 있으며 기공 사이사이에 촉매 및 나노사이즈의 입자를 저장 할 수 있는 매체가 될 수 있으며 다공성으로 인해서 나노섬유의 응용가능성이 더욱 커진다는 것 또한 예상할 수 있다는 점에서 많은 그룹에서 다공성 나노섬유 제조에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 현재까지는 나노섬유에 기공을 형성하는 제조 단계에만 초점이 맞춰져 있고, 체계적인 정리가 없는 상황이다. 이에 본 연구에서는 다양한 그룹에 의해 시도된 다공성 나노섬유에 대한 문헌조사 및 연구결과들을 정리하여 효과적으로 다공성 나노섬유를 제조할 수 있는 조건들을 정리할 것이고 두 번째로는 균일한 다공성 나노섬유를 제조하여 기공에 따른 다양한 특성 분석을 실시할 것이다. 다공성 나노섬유를 제조하는 방법은 크게 두 가지로 분류할 수가 있다. 단일충진 나노섬유 자체에 기공을 생성하는 방법과 표면에는 기공이 없지만 섬유 겉과 속이 다른 성분으로 구성되어 기공과 같은 구조를 보이는 이중나노섬유 및 중공사형 나노섬유 제조 방법이 있으나 본 연구에서는 가장 기본이 되는 단일 나노섬유 표면에 기공을 형성하여 기공에 따른 표면 특성을 보고 응용가능성을 확인 할 것이다. 그 이유로는 현재 이중구조 노즐을 이용하여 나노섬유를 제조하는 것이 생각보다 많은 제한점이 있으며 단일충전나노섬유는 현재 많은 연구를 통해서 안정적인 나노섬유를 얻을 수 있는 공정 조건 및 용액 조건에서 실험이 수월하게 가능하기 때문이다. 나노섬유를 제조하는 방법은 기본적으로 전기방사법을 이용하여 제조하였으며 총 세 가지 원리에 의해서 다공성 나노섬유를 제조해보았다. 먼저 기공형성 물질인 PEO를 이용하여 기공을 만들어 보았는데, 이로써 추구하는 특성으로는 표면 거칠기 및 기공의 유무로 기본 고분자가 가지고 있는 소수성과 같은 특성을 제어할 수 있다는 것 그리고 접촉각이 초소수성을 보일 정도의 표면을 얻을 수 있었으며 이러한 점을 응용하면 연료전지의 효과적인 전자교환을 추구할 수 있으며 초소수성표면이 필요한 경우 화학적 처리 없이 간단히 첨가제를 사용하는 것으로도 효과적인 초소수성 분리막을 제조할 수 있다. 두 번째 방법은 다공성 나노입자에 촉매를 담지하여 나노섬유를 제조하는 것으로, 촉매를 사용하는 면에 있어서 편리함을 도모하였으며 안정적인 조건에서 나노섬유를 제조할 수 있었다. 특성을 보기위해서 수소생산성능을 분석해 보니, 나노입자를 순수한 상태로 사용한 경우 더 높은 수율을 보였지만 나노섬유로 제조하여 사용한 경우가 훨씬 사용하는 면에서 수월하며 향후 추가적인 처리를 통해 더 높은 생산속도를 얻는 다면 에너지 저장 물질 및 촉매를 담지 하는 분리막으로 사용 가능성을 확인 하였다. 마지막 세 번째 방법은 휘발성이 다른 두 용매를 이용하여 전기 방사할 때 높은 휘발성을 가지는 용매로 인한 기공생성을 확인해 보았다. 이 방법으로도 효과적인 기공을 형성할 수 있었다. 이렇듯 본 연구에서는 다양한 방법에 의해 성공적인 다공성 나노섬유를 제조할 수 있었고, 기공이 생성되므로 본래 사용하고자 하는 목적에서 더 향상된 성능을 볼 수 있었다.
나노섬유는 나노스케일의 직경과 일반섬유의 1,000배의 비표면적을 보이면서 단지 섬유산업에서만 제한적으로 사용되지 않고 환경, 에너지, 생화학, 의료용 소재분야에 서 각광 받고 있는 차세대 소재이며 나노섬유를 소재로 사용한 응용연구가 활발히 진행되고 있으며 상용화 단계로 나아가고 있다. 이렇듯 나노섬유 연구가 다양한 범위에서 진행될 수 있는 이유는 단순히 나노섬유가 가지는 큰 비표면적과 유연성으로 응용할 수 있는 다양한 분야에서의 기능성 때문이다. 기능성을 부과하는 여러 방법 중 현재 관심 받고 있는 것은 나노섬유에 기공을 형성하는 것이다. 기본적으로 나노섬유는 고분자사슬이 모여서 생성된 섬유상의 물질로 고분자사슬 사이의 공극과 수 나노미터의 직경으로 큰 비표면적을 가지지만 이러한 나노섬유 자체에 기공을 형성하게 되면 기존 나노섬유보다 더 뛰어난 표면적을 얻을 수 있으며 기공 사이사이에 촉매 및 나노사이즈의 입자를 저장 할 수 있는 매체가 될 수 있으며 다공성으로 인해서 나노섬유의 응용가능성이 더욱 커진다는 것 또한 예상할 수 있다는 점에서 많은 그룹에서 다공성 나노섬유 제조에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 현재까지는 나노섬유에 기공을 형성하는 제조 단계에만 초점이 맞춰져 있고, 체계적인 정리가 없는 상황이다. 이에 본 연구에서는 다양한 그룹에 의해 시도된 다공성 나노섬유에 대한 문헌조사 및 연구결과들을 정리하여 효과적으로 다공성 나노섬유를 제조할 수 있는 조건들을 정리할 것이고 두 번째로는 균일한 다공성 나노섬유를 제조하여 기공에 따른 다양한 특성 분석을 실시할 것이다. 다공성 나노섬유를 제조하는 방법은 크게 두 가지로 분류할 수가 있다. 단일충진 나노섬유 자체에 기공을 생성하는 방법과 표면에는 기공이 없지만 섬유 겉과 속이 다른 성분으로 구성되어 기공과 같은 구조를 보이는 이중나노섬유 및 중공사형 나노섬유 제조 방법이 있으나 본 연구에서는 가장 기본이 되는 단일 나노섬유 표면에 기공을 형성하여 기공에 따른 표면 특성을 보고 응용가능성을 확인 할 것이다. 그 이유로는 현재 이중구조 노즐을 이용하여 나노섬유를 제조하는 것이 생각보다 많은 제한점이 있으며 단일충전나노섬유는 현재 많은 연구를 통해서 안정적인 나노섬유를 얻을 수 있는 공정 조건 및 용액 조건에서 실험이 수월하게 가능하기 때문이다. 나노섬유를 제조하는 방법은 기본적으로 전기방사법을 이용하여 제조하였으며 총 세 가지 원리에 의해서 다공성 나노섬유를 제조해보았다. 먼저 기공형성 물질인 PEO를 이용하여 기공을 만들어 보았는데, 이로써 추구하는 특성으로는 표면 거칠기 및 기공의 유무로 기본 고분자가 가지고 있는 소수성과 같은 특성을 제어할 수 있다는 것 그리고 접촉각이 초소수성을 보일 정도의 표면을 얻을 수 있었으며 이러한 점을 응용하면 연료전지의 효과적인 전자교환을 추구할 수 있으며 초소수성표면이 필요한 경우 화학적 처리 없이 간단히 첨가제를 사용하는 것으로도 효과적인 초소수성 분리막을 제조할 수 있다. 두 번째 방법은 다공성 나노입자에 촉매를 담지하여 나노섬유를 제조하는 것으로, 촉매를 사용하는 면에 있어서 편리함을 도모하였으며 안정적인 조건에서 나노섬유를 제조할 수 있었다. 특성을 보기위해서 수소생산성능을 분석해 보니, 나노입자를 순수한 상태로 사용한 경우 더 높은 수율을 보였지만 나노섬유로 제조하여 사용한 경우가 훨씬 사용하는 면에서 수월하며 향후 추가적인 처리를 통해 더 높은 생산속도를 얻는 다면 에너지 저장 물질 및 촉매를 담지 하는 분리막으로 사용 가능성을 확인 하였다. 마지막 세 번째 방법은 휘발성이 다른 두 용매를 이용하여 전기 방사할 때 높은 휘발성을 가지는 용매로 인한 기공생성을 확인해 보았다. 이 방법으로도 효과적인 기공을 형성할 수 있었다. 이렇듯 본 연구에서는 다양한 방법에 의해 성공적인 다공성 나노섬유를 제조할 수 있었고, 기공이 생성되므로 본래 사용하고자 하는 목적에서 더 향상된 성능을 볼 수 있었다.
Nanofibers have nanoscale fiber diameter and 1,000 tims the ratio of the surface area compared to micron fiber. Due to these characteristics, nano-fibers in the textile industry is not only limited but spotlighted as next generation smart materials in the field of the environment, energy, chemical, ...
Nanofibers have nanoscale fiber diameter and 1,000 tims the ratio of the surface area compared to micron fiber. Due to these characteristics, nano-fibers in the textile industry is not only limited but spotlighted as next generation smart materials in the field of the environment, energy, chemical, biological, and medical materials. Nanofiber applications have been actively researched and moving into the commercialization stage. Thus simply nanofibers with a large specific surface area and flexibility, which can be applied in various fields of functional nanofibers that can take place in a wide range of research. Several ways to impose a functional of the current interest is nano-pores in the fiber formation. Nanofibers basically a fibrous material with a diameter of a few nanometers into the voids between the polymer chains and polymer chains together generated a large specific surface area, but a greater surface area than conventional nanofibers can be obtained by forming pore nanofibers itself. It can be expected the greater the potential for the application of porous nanofibers as catalysts and nano-sized particles can be stored in the pores. But until now only focused manufacturing steps that form the nano-pores of the fiber, is the absence of systematic cleanup. In this study, the literature surveys for porous nanofibers were investigated and uniform porous nano-fiber manufacturing will be carried out according to the pore characterization. Manufacturing nanofibers were prepared using the electrospinning and porous nanofibers was fabricated by three principles. The first method is using pore forming material, PEO. It help to make pores and these pore formation make change of surface roughness and the presence of pores with a hydrophobic base polymer and this characteristic that can be controlled. As a results, porous nanofibers successfully manufactured pore formation and can get surface roughness and increased hydrophobic characteristics. It can be prepared superhydrophobic membrane using a simple additive without chemical treatment and these porous superhydrophobic features are able to area of self cleaning. The second method is to manufacture nanofibers catalysts supported on porous nanoparticles. It has showed convenience in using a catalyst to promote and nano-fibers could be prepared in stable condition. It is more convenient in termes of use as nanofiber than pure nanoparticles. Finally, Using two kind of solvents, I manufactured porous nanofiber when more high volatile solvent was evaporation during electrospinning. Thus, this study was successful in a variety of ways porous nano-fiber manufacturing. As a result, the pore-forming gained better performance related to textile, energy storage media and catalyst.
Nanofibers have nanoscale fiber diameter and 1,000 tims the ratio of the surface area compared to micron fiber. Due to these characteristics, nano-fibers in the textile industry is not only limited but spotlighted as next generation smart materials in the field of the environment, energy, chemical, biological, and medical materials. Nanofiber applications have been actively researched and moving into the commercialization stage. Thus simply nanofibers with a large specific surface area and flexibility, which can be applied in various fields of functional nanofibers that can take place in a wide range of research. Several ways to impose a functional of the current interest is nano-pores in the fiber formation. Nanofibers basically a fibrous material with a diameter of a few nanometers into the voids between the polymer chains and polymer chains together generated a large specific surface area, but a greater surface area than conventional nanofibers can be obtained by forming pore nanofibers itself. It can be expected the greater the potential for the application of porous nanofibers as catalysts and nano-sized particles can be stored in the pores. But until now only focused manufacturing steps that form the nano-pores of the fiber, is the absence of systematic cleanup. In this study, the literature surveys for porous nanofibers were investigated and uniform porous nano-fiber manufacturing will be carried out according to the pore characterization. Manufacturing nanofibers were prepared using the electrospinning and porous nanofibers was fabricated by three principles. The first method is using pore forming material, PEO. It help to make pores and these pore formation make change of surface roughness and the presence of pores with a hydrophobic base polymer and this characteristic that can be controlled. As a results, porous nanofibers successfully manufactured pore formation and can get surface roughness and increased hydrophobic characteristics. It can be prepared superhydrophobic membrane using a simple additive without chemical treatment and these porous superhydrophobic features are able to area of self cleaning. The second method is to manufacture nanofibers catalysts supported on porous nanoparticles. It has showed convenience in using a catalyst to promote and nano-fibers could be prepared in stable condition. It is more convenient in termes of use as nanofiber than pure nanoparticles. Finally, Using two kind of solvents, I manufactured porous nanofiber when more high volatile solvent was evaporation during electrospinning. Thus, this study was successful in a variety of ways porous nano-fiber manufacturing. As a result, the pore-forming gained better performance related to textile, energy storage media and catalyst.
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