초록 ▼

본 출원은 가요성 세라믹 섬유(FlexiramicsTM) 및 폴리머 복합체의 제조 방법을 개시하고 청구한다. 형성된 복합체는 FlexiramicsTM 각 나노섬유 단독과 비교하였을 때 향상된 기계적 강도(인장)를 갖는다. 추가적으로, 복합체는 폴리머 단독보다 더 낮은 난연성, 더 높은 열 전도성 및 더 낮은 열 팽창 등의 더 우수한 특성을 갖는다. 몇몇 상이한 폴리머, 예컨대 열경화성 물질 및 열가소성 물질이 사용될 수 있다. FlexiramicsTM은 고유의 물리적 특성을 갖고 복합재는 다양한 산업 및 실험실 분야에 사용될 수 있

본 출원은 가요성 세라믹 섬유(FlexiramicsTM) 및 폴리머 복합체의 제조 방법을 개시하고 청구한다. 형성된 복합체는 FlexiramicsTM 각 나노섬유 단독과 비교하였을 때 향상된 기계적 강도(인장)를 갖는다. 추가적으로, 복합체는 폴리머 단독보다 더 낮은 난연성, 더 높은 열 전도성 및 더 낮은 열 팽창 등의 더 우수한 특성을 갖는다. 몇몇 상이한 폴리머, 예컨대 열경화성 물질 및 열가소성 물질이 사용될 수 있다. FlexiramicsTM은 고유의 물리적 특성을 갖고 복합재는 다양한 산업 및 실험실 분야에 사용될 수 있다.

대표청구항 ▼

가요성 세라믹 나노섬유 및 폴리머를 포함하는 가요성 복합재를 제조하는 방법으로서, 가요성 세라믹 나노섬유를 제조하는 방법은a. 세라믹 섬유의 전구체 용액을 제조하는 단계로서, 전구체 용액은 (i) 금속 이온 및 금속 함유 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 세라믹용 용해된 금속의 전구체로서, 금속은 Si4+, Zr4+, Ti4+, Y3+, Al3+, Zn2+, Mg2+, Pb4+, Ni2+, Sr2+, Ca2+, La3+로 이루어진 군에서 선택되는 것인 용해된 금속의 전구체; (ii) 전구체 용액의 고체 함량(폴리머 + 전구체)이 5

가요성 세라믹 나노섬유 및 폴리머를 포함하는 가요성 복합재를 제조하는 방법으로서, 가요성 세라믹 나노섬유를 제조하는 방법은a. 세라믹 섬유의 전구체 용액을 제조하는 단계로서, 전구체 용액은 (i) 금속 이온 및 금속 함유 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 세라믹용 용해된 금속의 전구체로서, 금속은 Si4+, Zr4+, Ti4+, Y3+, Al3+, Zn2+, Mg2+, Pb4+, Ni2+, Sr2+, Ca2+, La3+로 이루어진 군에서 선택되는 것인 용해된 금속의 전구체; (ii) 전구체 용액의 고체 함량(폴리머 + 전구체)이 5 중량% 초과가 되도록, 전구체 용액의 점도를 증가시키는 폴리머, 및 (iii) 용매를 포함하는 것인 단계;b. 세라믹용 용해된 금속의 전구체를 세라믹으로도 공지된 최종 금속 산화물로 형성시키는 단계;c. 사용가능한 섬유를 방사하기 위해, 0.01-1 s-1의 전단 속도에서 0.01-1000 파스칼-초(Pa·s)의 전구체 용액의 점도를 유지하는 단계;d. 강제 방사(forcespinning), 전기 방사(electrospinning) 및 송풍 방사(blowspinning)로 이루어진 군에서 선택된 방사 공정을 이용하여 전구체 용액을 방사하는 단계로서, 방사 파라미터는 방사 단계가 폴리머 섬유를 형성할 수 있도록 조정가능한 것인 단계;e. 모든 유기 내용물이 연소되며, 그리고 금속 이온이 산화되어 세라믹을 형성할 때까지, 방사 공정으로부터 수득한 폴리머 섬유를 어닐링하는 단계로서, 폴리머 섬유는 세라믹용 금속 전구체를 포함하는 것인 단계;f. 어닐링 파라미터를 조정 및 보정하는 단계로서, 어닐링 파라미터는, 형성된 20-10000 nm 두께 섬유의 결정 크기 1-100 nm 및 평활도(Rq) 0.05-5 nm를 포함하는 결정도가 수득되도록, 사다리꼴 형상의 온도 프로파일과 일치하는 가열 및 냉각 속도, 어닐링 온도, 및 체류 시간을 포함하고, 각 재료 조성에 대하여 어닐링 파라미터는 구별되고 특정적인 것인 단계;g. 세라믹 재료의 형성을 유도하는 세라믹 섬유의 결정화점을 초과하는 어닐링 온도를 설정하는 단계; 및h. 0-5시간의 체류 시간을 설정하는 단계를 포함하고, a. 0.1-5.0 밀리미터의 두께로, 편평 및 경질 표면 상의 세라믹 나노섬유 상에 비희석되거나 희석된 폴리머 용액을 캐스팅하는 단계;b. 그 캐스팅된 용액의 상부 상에 세라믹 나노 섬유를 침착시켜 용액이 모세관력을 통해 전체 샘플을 침투하도록 하는 단계;c. 20℃-300℃의 온도에서 오븐 내에 형성된 용액 침투된 샘플을 배치함으로써 소정의 경화 시간에 걸쳐 상기 샘플을 열경화시키는 단계로서, 경화된 샘플은 복합체의 한면 또는 양면 상에 1 μm-5　mm 범위의 통상의 두께를 갖는 폴리머 층을 포함하는 것인 단계; 및d. 다공도가 없는 조밀 복합체를 얻는 단계를 추가로 포함하는 가요성 복합재의 제조 방법.