본 연구에서는 판상의 그래핀 옥사이드 물질을 합성한 후, 생분해성 고분자를 matrix로 사용하여 다양한 조성의 나노복합재료를 합성하였다. 탄소기반의 물질인 그래핀 옥사이드를 필러로 사용함으로써, 종래의 생분해성 고분자의 취약점인 열적, 기계적 물성을 향상시키는 것을 목표로 연구를 진행하였으며 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구에서 사용한 고분자는 Poly(D,L-lactide-co-glycolide) 50:50 (...
본 연구에서는 판상의 그래핀 옥사이드 물질을 합성한 후, 생분해성 고분자를 matrix로 사용하여 다양한 조성의 나노복합재료를 합성하였다. 탄소기반의 물질인 그래핀 옥사이드를 필러로 사용함으로써, 종래의 생분해성 고분자의 취약점인 열적, 기계적 물성을 향상시키는 것을 목표로 연구를 진행하였으며 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구에서 사용한 고분자는 Poly(D,L-lactide-co-glycolide) 50:50 (PLGA) 고분자이며, 사용된 그래핀 옥사이드는 modified Hummers method로 직접 합성하여 사용하였다. 투입하는 그래핀 옥사이드의 함량이 증가할수록 복합체의 열적, 기계적 물성이 증가하여, 5 wt % 의 그래핀 옥사이드를 포함하는 복합체의 경우에는 그래핀 옥사이드를 포함하지 않는 본래의 PLGA 고분자에 비해 인장 강도가 2.5 배, 영률이 4.7 배 증가한 결과를 보였으며, DMA 및 UTM 측정을 통해 알아본 복합체의 기계적 물성 또한 본래의 PLGA 고분자에 비해 매우 향상된 결과를 보였다. 또한, 제조된 복합체는 판상 구조의 그래핀 옥사이드 필러에 의해 산소 투과도가 감소한 결과를 보이기도 했다. 본 결과는, 제조된 복합체가 산소 투과도가 낮은 필름을 요하는 곳에도 응용할 수 있다는 가능성을 보여준다. 복합체의 생분해 테스트는 pH 7.4 의 buffer solution을 이용하여 37 ℃의 생체 조건에서 시행되었으며, 약 50 일에 걸쳐 실험이 이루어졌다. 기간별로 SEM 측정을 통해 표면의 생분해 정도를 확인하였고, 무게 변화와 buffer solution의 pH 변화도 확인하였다. 생분해 테스트를 통해 그래핀 옥사이드의 함량이 증가할수록 복합체의 분해는 천천히 일어난다는 것을 알 수 있으며, 이는 그래핀 소재가 가지는 안티박테리아 효과에 의한 것으로 생각된다. 한편, 그래핀과 폴리벤조옥사진 고분자의 복합체의 연구를 통해서는 폴리벤조옥사진 본연의 우수한 열적, 기계적 물성을 더 향상시키고 폴리벤조옥사진 고분자가 가지고 있지않은 전기적 특성과 발수 특성을 향상시키는 것을 목표로 연구가 진행되었다. 본 연구에서 사용된 그래핀은 산화흑연을 전기로 장치를 통해 환원시켜 직접 제조하여 사용하였으며, 폴리벤조옥사진 고분자 또한 열개환중합을 통해 직접 중합하여 사용하였다. 고분자의 중합 중에 필러로 그래핀을 투입하여 in-situ polymerization 방법을 사용하여 그래핀/폴리벤조옥사진 복합체를 제조하여, 고분자 내의 그래핀 분산도를 높였다. 제조된 복합체는 DSC, TGA 분석을 통해 그 열적 안정성을 확인한 결과, 3 phr의 그래핀을 함유하는 복합체의 경우 그 Tg가 본래의 폴리벤조옥사진 고분자에 비해 47 ℃ 나 향상한 결과를 보였다. 또한, 물방울접촉각 측정을 통해 복합체의 젖음 특성을 확인해 본 결과, 본래의 폴리벤조옥사진의 경우 84 ± 2.1 °에 지나지 않았던 물방울 접촉각 수치가 7 phr의 그래핀을 함유하는 복합체의 경우 150 ± 1.2 ° 에 이르러, 2 배 가량 향상된 수치를 보였다. 또한, 본래 전도성을 가지고 있지 않는 고분자의 폴리벤조옥사진에 전기전도성이 우수한 그래핀을 투입하여, 복합체가 전도성을 띄게 하는 연구도 성공적으로 이루어져, 7 phr의 그래핀을 함유하는 복합체의 경우 104.3Ω/□ 에 이르는 매우 낮은 표면 저항 수치를 보이는 것을 확인 하였다. 본 연구를 통해 개발된 그래핀/폴리벤조옥사진 복합체의 경우에는 그 우수한 기계적, 열적 물성뿐 만 아니라 젖음 특성, 전도성을 요하는 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
본 연구에서는 판상의 그래핀 옥사이드 물질을 합성한 후, 생분해성 고분자를 matrix로 사용하여 다양한 조성의 나노복합재료를 합성하였다. 탄소기반의 물질인 그래핀 옥사이드를 필러로 사용함으로써, 종래의 생분해성 고분자의 취약점인 열적, 기계적 물성을 향상시키는 것을 목표로 연구를 진행하였으며 만족할만한 결과를 얻었다. 본 연구에서 사용한 고분자는 Poly(D,L-lactide-co-glycolide) 50:50 (PLGA) 고분자이며, 사용된 그래핀 옥사이드는 modified Hummers method로 직접 합성하여 사용하였다. 투입하는 그래핀 옥사이드의 함량이 증가할수록 복합체의 열적, 기계적 물성이 증가하여, 5 wt % 의 그래핀 옥사이드를 포함하는 복합체의 경우에는 그래핀 옥사이드를 포함하지 않는 본래의 PLGA 고분자에 비해 인장 강도가 2.5 배, 영률이 4.7 배 증가한 결과를 보였으며, DMA 및 UTM 측정을 통해 알아본 복합체의 기계적 물성 또한 본래의 PLGA 고분자에 비해 매우 향상된 결과를 보였다. 또한, 제조된 복합체는 판상 구조의 그래핀 옥사이드 필러에 의해 산소 투과도가 감소한 결과를 보이기도 했다. 본 결과는, 제조된 복합체가 산소 투과도가 낮은 필름을 요하는 곳에도 응용할 수 있다는 가능성을 보여준다. 복합체의 생분해 테스트는 pH 7.4 의 buffer solution을 이용하여 37 ℃의 생체 조건에서 시행되었으며, 약 50 일에 걸쳐 실험이 이루어졌다. 기간별로 SEM 측정을 통해 표면의 생분해 정도를 확인하였고, 무게 변화와 buffer solution의 pH 변화도 확인하였다. 생분해 테스트를 통해 그래핀 옥사이드의 함량이 증가할수록 복합체의 분해는 천천히 일어난다는 것을 알 수 있으며, 이는 그래핀 소재가 가지는 안티박테리아 효과에 의한 것으로 생각된다. 한편, 그래핀과 폴리벤조옥사진 고분자의 복합체의 연구를 통해서는 폴리벤조옥사진 본연의 우수한 열적, 기계적 물성을 더 향상시키고 폴리벤조옥사진 고분자가 가지고 있지않은 전기적 특성과 발수 특성을 향상시키는 것을 목표로 연구가 진행되었다. 본 연구에서 사용된 그래핀은 산화흑연을 전기로 장치를 통해 환원시켜 직접 제조하여 사용하였으며, 폴리벤조옥사진 고분자 또한 열개환중합을 통해 직접 중합하여 사용하였다. 고분자의 중합 중에 필러로 그래핀을 투입하여 in-situ polymerization 방법을 사용하여 그래핀/폴리벤조옥사진 복합체를 제조하여, 고분자 내의 그래핀 분산도를 높였다. 제조된 복합체는 DSC, TGA 분석을 통해 그 열적 안정성을 확인한 결과, 3 phr의 그래핀을 함유하는 복합체의 경우 그 Tg가 본래의 폴리벤조옥사진 고분자에 비해 47 ℃ 나 향상한 결과를 보였다. 또한, 물방울접촉각 측정을 통해 복합체의 젖음 특성을 확인해 본 결과, 본래의 폴리벤조옥사진의 경우 84 ± 2.1 °에 지나지 않았던 물방울 접촉각 수치가 7 phr의 그래핀을 함유하는 복합체의 경우 150 ± 1.2 ° 에 이르러, 2 배 가량 향상된 수치를 보였다. 또한, 본래 전도성을 가지고 있지 않는 고분자의 폴리벤조옥사진에 전기전도성이 우수한 그래핀을 투입하여, 복합체가 전도성을 띄게 하는 연구도 성공적으로 이루어져, 7 phr의 그래핀을 함유하는 복합체의 경우 104.3Ω/□ 에 이르는 매우 낮은 표면 저항 수치를 보이는 것을 확인 하였다. 본 연구를 통해 개발된 그래핀/폴리벤조옥사진 복합체의 경우에는 그 우수한 기계적, 열적 물성뿐 만 아니라 젖음 특성, 전도성을 요하는 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
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