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문제 정의

  • 다양한 조합으로 원하는 특성을 크게 향상 시킬 수 있기 때문에 연구가 활발히 이루어지고 있는 분야이기도 하다. 본론에서는 자가치유 기능을 가지는 복합소재의 연구 동향과 가능한 응용성 등에 대해 논하고자 한다. 특히, 그래핀, 탄소나노튜브, 그래핀옥사이드 같은 나노카본물질을 이용한 자가치유 복합소재에서 나노카본물질의 자가치유 과정에서의 역할 등에 대해 논의함으로써 이를 이용한 다른 자가치유 복합소재의 개발을 기대해본다.
  • 이에 본 특집에서는 고분자 기반 자가치유 복합소재의 최근 연구 개발 동향에 대해 소개하고자 한다. 특히, 나노카본 연구가 활발한 국내 상황을 비추어 보았을 때 나노카본을 이용한 자가치유 복합소재 분야에 대해 더 중점적으로 다루고자 한다.
  • 지금까지 고분자기반 자가치유 기능을 가지는 복합소재와 소자에 대해 소개하였다. 자가치유가 응용될 수 있는 분야는 아주 폭 넓기 때문에 그 응용 분야에 맞추어 자가치유 시스템을 디자인하고 적용해야 한다.
  • 이에 본 특집에서는 고분자 기반 자가치유 복합소재의 최근 연구 개발 동향에 대해 소개하고자 한다. 특히, 나노카본 연구가 활발한 국내 상황을 비추어 보았을 때 나노카본을 이용한 자가치유 복합소재 분야에 대해 더 중점적으로 다루고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
복합소재에 자가치유의 기능이 도입되면 어떤 이점이 있는가? 복합소재는 전자소자의 한 부분으로써 쓰여질 수 있는데 자가치유의 기능이 도입되면 플렉서블한 소자에서 생길 수 있는 작은 손상들을 복구함으로써 수명을 늘리고 그 응용분야를 확대시킬 수 있다. 스탠포드 대학의 Zhenan Bao 연구팀에서는 반복적이고 상온에서 자가치유가 일어나는 복합소재를 이용하여 전자피부에 응용할 수 있다고 발표 하였다.
그래핀 옥사이드는 무엇인가? 그래핀 옥사이드(GO)는 그래파이트를 산화시켜서 그래핀의 층과 층사이의 강한 상호작용을 없애는 용액공정을 통해서 얻어지는 물질을 말한다. 그래핀이 산화됨으로써 에폭시(C-O-C), 하이드록시(-OH), 카르복실산(-COOH) 등의 기능기가 끝단이나 표면 위에 생성되기 때문에 GO는 물에도 분산이 잘 될 정도로 hydrophilic한 성질을 가지게 된다.
전자기파 자가치유 공정의 메커니즘은 무엇인가? 전자기파 자가치유 공정은 폴리우레탄에 1 wt% 이상의 다층 그래핀을 첨가한 것 만으로도 98% 이상의 균열을 회복할 수 있음을 확인하였고, 첨가량을 증가할 경우 공정시간 또한 줄일 수 있음을 확인하였다. 이러한 자가치유 공정은 넓은 면적의 파이전자 공액 구조를 가지는 그래핀이 전자기파를 흡수할 경우에 생성되는 쌍극자의 일그러짐 현상에 의해 발생되는 열을 이용해 고분자 복합체가 자가치유되는 메커니즘을 가진다.10
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