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문제 정의
- home page)의 제품으로 출시되고 있다. 고기능성 유기실리콘 중심으로 자세히 살펴보겠다. 유기실리콘 소재는 직접법, 수소규소화반응법, 유기금속시약법 등을 통해서 단량체가 제조된다.
- 그러므로 1 단계 연구에서는 최종목표는 고기능성 실리콘/불소 소재 기술의 기초소재인 기능성 단량체(구축단위, 기능성 분자)에 관련된 설계 및 제조 기술(제조 및 물성 제어) 개발과 이들 기초소재들을 복합화하는데 필요한 공통 핵심 기술을 개발하고자 한다.
- 선진국에서 초발수 표면기술이 응용된 제품은 앞의 예와 같이 상당 부분 상용화되어 있으나, 사용환경에 따라 박막의 파괴 등이 원인이 되어 초발수 성능이 지속적으로 유지되지 못하는 단점이 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 azosilane계 개시제를 사용한 표면중 합법 혹은 isocyanate계 가교결합제를 활용해 기능성 박막을 표면에 화학적으로 결합시키는 표면반응기술을 중점적으로 연구하고 있다. 불소계 발수 도료는 전품목에 걸쳐 불소수지를 미분하여 도료에 단순히 섞는 형태의 발수 도료를 만들고 있으며, 초발수도료는 실리콘계를 사용하여 독일의 Sto사가 유일하게 Lutusan이라는 상품명으로 상업화하고 있다.
- 고성능 실리콘/불소 화합물의 단량체 설계/합성으로부터 고분자 합성 및 적용기술에 이르는 체계적인 핵심기술 확보가 절실히 요구된다. 따라서, 고기능성을 띠는 실리콘/ 불소 화합물 소재 기술을 개발하기 위해 필요한 핵심기술 요소들을 분석하여 이를 해결하는데 필요한 원천기술을 확보하고 최종적으로는 원천기술을 활용한 응용 소재(목표 사양 이상을 충족하는)를 실제로 제조하는 것을 목표로 하고 있다.
- 본 연구에서는 100 ℃ 이하의 저온 및 120 ℃ 고온/저가습과 같은 극심한 환경조건에서 이온전도도를 확보하기 위해 이온전달 능력을 갖는 active silane precusor를 탄화수소계 고분자에 도입하는 내용으로 즉 100 ℃ 이하 저온에서는 탄화수소계 고분자 내에 존재하는 물을 활용한 vehicle transport를 활용하여 이온 전도도를 확보하고, 고온/저가습 조건에서는 active silane network의 Grotthus transport를 함께 활용하여 이온전도도 향상을 유도하고자 한다. active silane network는 그 자체로서 Grotthus transport에 기여하며 또한 hygroscopic한 특성을 갖도록 화학구조를 조절함으로써, 고온/저가습과 같은 극한 환경 속에서 탄화수소계 고분자 내의 물 보지력(water retention)에도 크게 기여를 할 수 있으며 단순한 고분자로만 구성된 이온전도체보다도 내열성, 내화학성, 기계적 물성이 우수한 무기물 성분이 함께 존재함으로써 내구성과 관련된 추가적인 물성 향상을 기대할 수 있다.
- 타이어 고무의 제조 시 실리카를 단독 보강제로 사용할 경우, 실리카 표면의 친수성기(Si-OH)에 의해 타이어 고무의 주성분인 소수성 SBR(styrene butadiene rubber)과의 친화도가 좋지 않아 분산이 어려우며, 이로 인해 실리카 타이어의 물리적 특성 및 동적 특성이 크게 상승하지 못하는 원인이 된다. 이것을 해결하고자 본 연구에서는 다양한 실란-커플링제를 합성하고, 이 실란-커플링제를 사용하여 표면 개질된 실리카를 이용하여 고무를 제조하여 변화된 특성을 연구하고 있다. 일반적으로 고기능성 실리카 타이어는 기존 탄소 타이어에 비교했을 때, 타이어의 magic triangle에서 구름저항(rolling resistance), 제동성(wet traction), 내마모성(tread wear)을 동시에 증가시킬 수 있는 것으로 알려져 있다(그림 5).
- 디스플레이의 반사방지, 광기억매체 표면코팅, 반도체의 페리클, 전자산업의 광섬유, 하드디스크의 표면윤활, 연료전지 격리막 등 첨단 고부가가치 산업에 적용 가능한 화학구조가 C,O,F로 구성된 과불화이써 보유 박막소재의 상용화를 최종 목표로 하고 있으며, 구체적으로는 IT 산업에 사용할 수 있는 내오염성, 투명성, 저굴절률 복합 보유 불소계 박막 소재를 개발하고 있다. 주요성능 목표로는 저표면에너지, 저흐름각, 고투명성, 저굴절률을 동시에 보유하는 불소계 박막소재를 개발하고자 한다(그림 6).
- 실리콘/불소 소재는 공통된 특징으로 “고기능성”이라는 단량체를 기반으로 중간체 및 이들을 이용한 타소재의 기능부여 및 성능 향상에 필요한 분자의 구조 제어설계 및 제조공정을 확립하며, 제조된 소재의 융합화를 위하여 표면을 제어(개질)하여 분산성(이종 간), 소수성/친수성, 반응성 등을 다양하게 제어할 수 있는 공통 핵심기술을 개발한다. 최종적으로는 융합소재가 응용될 분야(결과물 예시)에 개별적으로 필요한 고기능화, 복합기능화, 표면 특성 제어, 배향 제어 등에 필요한 핵심기술을 개발하고 적용가능성을 확인하고자 한다.
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