초록 ▼

표면 나노구조와 젖음 특성과의 상관관계를 명확히 이해하는 것은 첨단 디스플레이 소자 및 광학기기, 그 밖의 일상생활에 적용하기 위한 기능성 나노 표면을 설계하는데 매우 중요하다. 따라서 나노 구조를 정교하게 제어하기 위한 연구와 이를 통해 다기능성 표면을 제조하는 기술은 새로운 첨단 산업과 기술을 융합할 수 있는 기반 기술로서 신개념의 소재산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 나노구조 제어 기술 및 기능성 나노 표면 제조 기술은 첨단 소재산업의 국내 관련 기업체가 가장 필요로 하는 핵심 기술이며 세계 시장을 주도할 성장 동력이

표면 나노구조와 젖음 특성과의 상관관계를 명확히 이해하는 것은 첨단 디스플레이 소자 및 광학기기, 그 밖의 일상생활에 적용하기 위한 기능성 나노 표면을 설계하는데 매우 중요하다. 따라서 나노 구조를 정교하게 제어하기 위한 연구와 이를 통해 다기능성 표면을 제조하는 기술은 새로운 첨단 산업과 기술을 융합할 수 있는 기반 기술로서 신개념의 소재산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 나노구조 제어 기술 및 기능성 나노 표면 제조 기술은 첨단 소재산업의 국내 관련 기업체가 가장 필요로 하는 핵심 기술이며 세계 시장을 주도할 성장 동력이 될 것이다.
본 연구과제의 내용은 이온 교환성 고분자를 이용한 고기능성 나노섬유 표면의 제조 및 특성 평가에 관한 것이다. 다양한 음이온을 가지는 이온 교환성 고분자를 합성하고, 전기방사 조건을 제어해 다양한 표면 나노구조를 가지는 나노섬유를 제작하였으며 이를 기반으로 나노 섬유의 표면 극성과 나노구조의 변화가 표면 젖음 특성에 미치는 영향에 관한 체계적인 연구를 수행하였다.
본 연구에서 개발한 이온 교환성 고분자 나노 섬유의 이온 교환을 통한 자극응답성 표면은 전해질 고분자를 이용한 연구로서, 섬유 구조의 변화 없이 초발수-초친수 전이 거동이 가능하며 표면 에너지를 조절함으로서 알케인 오일에 대해 발유-친유 전이 거동을 보이는 재료를 제조하였다. 화학적 구조 변화에 따른 발유-친유 거동은 기존의 연구에서는 볼 수 없었던 시스템이며 본 연구를 통해 그 가능성 및 현실성을 제시하였다.
산업적 응용 가능성이 높아 최근 많은 관심을 받고 있는 기능성 표면은 자기 세정기능을 갖는 연꽃잎을 모사한 초발수 표면이다. 다기능성 초발수 표면에 대한 연구는 대학과 기업체 연구소를 중심으로 활발히 진행되고 있으나 리소그래피 공정이나 나노파티클 어셈블리와 같은 복잡한 공정을 사용하며 대부분 실험실 수준의 기초 연구에 치중되고 있다. 본 연구에서는 보다 간편한 공정을 통해 초발수성을 구현할 뿐만 아니라 열적으로 안정하고 용매 저항성이 우수한 자체 가교가 가능한 고분자 나노섬유를 제조하였다. 이는 오일/물 분리막 및 자동차용 에어필터등 다양한 분야로의 적용이 가능할 것으로 기대된다.
pH 변화에 따른 젖음성이 제어되는 고기능성 스마트 섬유 역시 간편한 공정으로 초발수 거동이 가능하며 뿐만 아니라 외부 환경에 의해 반응하여 초친수 상태로 가역적으로 변화한다. 제조된 고기능성 스마트 표면은 전기방사와 스프레이 코팅법을 사용하기 때문에 대면적 생산을 필요로 하는 분야에 응용이 가능할 것으로 기대되며, 아울러 센서, 디스플레이 뿐만 아니라 필터, 건축, 의류, 자동차 등의 기능성 표면소재 분야에 있어서 산업적으로 큰 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 본 연구에서 개발한 이온 교환을 통한 자극응답성 나노 표면 기술은 에너지 부족과 그에 따른 에너지 비용의 상승으로 인해 환경에 대한 관심이 높아지고 있는 현 시점에 급속한 시장 확대가 가능할 것이라 전망하고 있다. 자발적인 모폴로지의 변화로 인환 광 투과율의 변화는 약 97.3%에서 약 0%로 선택적 조절이 가능하며, 광 투과율 변화에 대해 매우 빠른 응답 속도를 가지는 것으로 확인되어 기존에는 보고되지 않은 새로운 형태의 스마트 윈도우의 제조가 가능하였다.
이렇게 본 연구자는 이온 교환성 고분자를 이용하여 고기능성 나노섬유 표면 기술을 개발하였으며, 이는 나노 표면 제조 기술 분야에 있어 한단계 발전을 이룬 성과라고 할 수 있다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 17
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 17
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 18
• Ⅲ. 연구성과 ... 19