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[국내논문] 콘크리트 보호코팅재의 자기치유 기능의 시각화
Visualization of Self-Healing Function of Protective Coating for Concrete 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.9 no.10, 2019년, pp.87 - 93  

김동민 (연세대학교 화학과) ,  최주영 (연세대학교 화학과) ,  진승원 (연세대학교 화학과) ,  남경남 (연세대학교 화학과) ,  박형주 (연세대학교 화학과) ,  정찬문 (연세대학교 화학 및 의화학과)

초록
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치유 물질인 아마인유형광 물질을 소량 혼합한 혼합물을 코어 성분으로 하여 마이크로캡슐을 제조하였다. 이 마이크로캡슐을 코팅재 조성물에 균일하게 분산시켜 모르타르 표면에 도포함으로써 지기치유 보호코팅재를 제작하였다. 이 코팅재에 약 $100{\mu}m$ 폭의 스크래치 또는 균열 손상을 발생시킨 후 자외선을 조사하면서 관찰한 결과, 캡슐 함량이 증가할수록 형광 발광의 범위가 증가하였고, 20wt% 이상의 캡슐을 함유한 코팅재에서는 손상 부위가 치유물질로 거의 채워진 모습을 나타내었다. 물흡수도 시험 결과 20wt% 이상의 캡슐을 함유한 코팅재는 약 85%의 치유효율을 보였다. 손상 부위에서 나타나는 형광은 3m의 거리에서도 용이하게 식별되었다. 본 연구결과는 콘크리트 보호를 위한 마이크로캡슐형 자기치유 코팅재의 치유기능을 육안으로 용이하게 확인하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

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Microcapsules were prepared by using a mixture of linseed oil and a small amount of fluorescent fluid as a core material. Self-healing protective coatings were prepared by applying coating formulations containing varying amounts of microcapsules on mortar surface. After scratch or crack was generate...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 이들 시험은 자기치유 성능 평가용으로 제작한 소규모 시편에 대해서만 가능하고, 자기치유 코팅재를 실제 구조물에 적용했을 경우에는 자기치유가 일어났는지의 여부를 상기와 같은 방법으로 확인하기는 어렵다. 본 연구에서는 콘크리트 보호를 목적으로, 아마인유를 치유물질로 사용한 마이크로캡슐형 자기치유 코팅재에 대하여 자기치유 기능이 정상적으로 작용하는지 여부를 육안으로 용이하게 관찰할 수 있는 방법을 개발하였다.

가설 설정

  • 1. The concept of visualization of self-healing function.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
마이크로캡슐형 자기치유 소재는 무엇인가? 자기치유 소재는 교량, 터널, 건물, 운송수단 등의 공공 안전성을 향상시키고 유지보수 비용을 절감할 수 있으며 소재의 수명이 증가하기 때문에 폐기물이 감소하여 친환경적이다. 최근 관심이 집중되고 있는 마이크로캡슐형 자기치유 소재는, 액체 치유물질을 코어 성분으로 함유한 마이크로캡슐이 분산되어 있는 소재로서, 소재에 손상이 발생하면 손상 부위에 존재하는 마이크로캡슐이 깨지면서 치유물질이 흘러나와 손상 부위를 채운 후 화학반응을 일으켜 치유된다[1,2].
마이크로캡슐형 자기치유 보호코팅재가 자기치유를 하는 과정은 어떻게 되는가? 아마인유 치유 물질과 소량의 형광 염료의 혼합물을 마이크로캡슐화하여 코팅재에 분산시키고 이 코팅재 조성물을 콘크리트에 도포한다. 코팅에 스크래치, 균열 등의 손상이 발생하면 손상이 지나가는 위치의 캡슐이 깨지면서 코어 물질이 흘러나와 손상 부위를 채워주고, 손상 부위에 자외선을 조사하면 형광 물질이 발광함으로써 손상 부위가 치유물질로 채워졌음을 육안으로 확인할 수 있다.
보호코팅재(protective coating)의 기능은 무엇인가? 보호코팅재(protective coating)는 콘크리트나 금속 구조재의 표면에 도포되어 수분, 염소 이온, 이산화탄소 등의 열화 인자로부터 구조재를 보호한다. 그런데 이 보호코팅재에 손상이 발생하면 손상 부위를 통하여 열화 인자가 침투하여 내부의 구조물을 부식시킬 수 있다.
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참고문헌 (10)

  1. B. J. Blaiszik, S. L. B. Kramer, S. C. Olugebefola, J. S. Moore, N. R. Sottos & S. R. White (2010). Self-Healing Polymers and Composites. Annu. Rev. Mater. Res. 40, 179-211. 35, 263-269. DOI : 10.1016/0263-8223(96)00033-5 

  2. L. L. Hia, V. Vahedi & P. (2016). Pasbakhsh, Self-Healing Polymer Composites: Prospects, Challenges, and Applications. Polym. Rev. 56, 225-261. 

  3. M. Samadzadeh, S. H. Boura, M. Peikan, S. M. Kasiriha & Ashraf., (2010). A review on self-healing coatings based on micro/nanocapsules. Prog. Org. Coat. 68, 159-164. 

  4. H. Wei, Y. Wang, J. Guo, N. Z. Shen, D. Jiang, X. Zhang, X. Yan, J. Zhu, Q. Wang, L. Shao, H. Lin, S. Wei & Z. Guo. (2015). Advanced micro/nanocapsules for self-healing smart anticorrosion coatings. J. Mater. Chem. A 3, 469-480. 

  5. D. G. Shchukin, (2013). Container-based multifunctional self-healing polymer coatings. Polym. Chem. 4, 4871-4877. 

  6. M. Hasanzadeh, M. Shahidi & M. Kazemipour, (2015). Application of EIS and EN techniques to investigate the self-healing ability of coatings based on microcapsules filled with linseed oil and CeO2 nanoparticles. Prog. Org. Coatings 80, 106-119. 

  7. S. Lang & Q. Zhou. (2017). Synthesis and characterization of poly (urea-formaldehyde) microcapsules containing linseed oil for self-healing coating development. Prog. Org. Coatings 105, 99-110. 

  8. M. Behzadnasab, S. M. Mirabedini, M. Esfandeh, & R. R. Farnood. (2017). Evaluation of corrosion performance of a self-healing epoxy-based coating containing linseed oil-filled microcapsules via electrochemical impedance spectroscopy. Prog. Org. Coatings 105, 212-224. 

  9. D. M. Kim, I. H. Song, J. Y. Choi, S. W. Jin, K. N. Nam & C. M. Chung. (2018). Self-healing coatings based on linseed-oil-loaded microcapsules for protection of cementitious materials. Coatings 8, 404. 

  10. H. I. Yang, D. M. Kim, H. C. Yu & C. M. Chung. (2016). Microcapsule-type organogel-based self-healing system having secondary damage preventing capability. ACS Appl. Mater. & Interfaces 8, 11070-11075. 

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