초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 바이오 기반 탄소 하이브리드 소재를 제조하기 위해 공정, 원료 측면에서 경제적이고 친환경적인 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 소재를 적용한다.
▶ 하이브리드화 방법의 연구를 통해 리그닌-점토 광물 하이브리드 전구체를 제조. 하이브리드 전구체를 적합한 탄화 조건 설정을 통해 탄화한 후 그 구조적, 화학적 특성 등을 분석.
▶ 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 나노분말을 나노보강제로 이용하여 자동 차용 엔지니어링 플라스틱(예: PPS)의 전도성과 열적 안정성을 강화
▶ 리그닌-점

□ 연구개요
본 연구는 바이오 기반 탄소 하이브리드 소재를 제조하기 위해 공정, 원료 측면에서 경제적이고 친환경적인 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 소재를 적용한다.
▶ 하이브리드화 방법의 연구를 통해 리그닌-점토 광물 하이브리드 전구체를 제조. 하이브리드 전구체를 적합한 탄화 조건 설정을 통해 탄화한 후 그 구조적, 화학적 특성 등을 분석.
▶ 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 나노분말을 나노보강제로 이용하여 자동 차용 엔지니어링 플라스틱(예: PPS)의 전도성과 열적 안정성을 강화
▶ 리그닌-점토 하이브리드 에어로겔을 제조 후 이를 전구체로 이용하여 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 에어로겔을 제조. 모폴로지, 물리적 특성, 화학적 특성, 기계적 물성 등을 평가.
▶ 신개발 하이브리드 소재를 이용하여 염료 또는 중금속에 대한 흡착제를 개발하고 그 흡착성을 평가.
▶ 신개발 하이브리드 소재를 슈퍼캐퍼시터 전극소재로 적용해보고 그 성능을 평가.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 리그닌 기반-점토 광물 하이브리드 나노분말은 성공적인 하이브리드화를 하여 탄화온도 700도 수준에서 탄화 성공. D/G비 분석은 D를 세분화하는 방식으로 전환함.
- 나노보강재로 이용한 자동차용 엔지니어링 플라스틱의 물성 강화를 시도하여 기계적 성질인 모듈러스 강화를 성공함. 바이오플라스틱인 PLA에 적용하여 기계적물성과 열적 성질을 강화함.
- 리그닌-점토 광물 하이브리드 에어로겔 및 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 에어로겔은 50nm 이하의 공극 크기가 대부분을 차지하고 85% 이상의 다공성(porosity) 등의 물성 제조에 성공. 비표면적은 다공성 물질에는 다소 부적합한 BET가 아닌 BJH 법으로 대체해 분석함. LiC monolith 가능성은 모색해봤으나 보류함.
- 에어로겔을 흡착제와 슈퍼캐퍼시터 전극소재로 응용하는 방안을 실험하고 시도함. 흡착제의 경우 폐수처리용 염료 흡착제로서 응용하고자 메틸렌 블루에 시도하였음. 900mg/g의 흡착용량은 에어로겔 형태에 대한 단기실험에 부적합하고, 초기농도를 크게 올릴 시 가능할 수도 있으나 무의미하여 논외로 함. 슈퍼캐퍼시터 전극소재는 LCSH 에어로겔 한 종에 대하여 그 가능성을 시험함.

□ 연구개발결과의 중요성
▶ 기존에 없던 리그닌 기반 탄소-세피올라이트 하이브리드 소재를 나노분말과 에어로겔이라는 두 가지 형태와 고분자복합재료의 보강재, 흡착제, 슈퍼캐퍼시터의 가능성이라는 세 가지 응용분야의 가능성에 대해서 논할 수 있었음.
▶특히 특성 분석을 통해 세피올라이트 하이브리드화 조건에서의 탄화에서 sp2 탄소의 증가라는 특별한 결과를 얻을 수 있었음.
▶보강재로서 이용하여 엔지니어링 플라스틱인 PPS에서는 다소 아쉬운 결과를 얻었지만 바이오플라스틱인 PLA의 보강재로서 기계적 강도와 열적 물성의 향상을 확인할 수 있었음.
▶리그닌 기반 탄소-세피올라이트 하이브리드 에어로겔은 리그닌으로 기계적 물성과 구조안정성을 더한, 세피올라이트 골격구조의 특질을 가지는 에어로겔로 제조됨.
▶리그닌 기반 탄소-세피올라이트 하이브리드 에어로겔을 흡착제로서 응용하여 그 염료흡착성능을 확인할 수 있었고 전기화학 분야에 대한 응용가능성도 확인할 수 있었음. 추후 금속이온 흡착이나 전기화학 분야에 추가 응용가능성이 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 3
• ◎ 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 나노분말 소재의 개발 ... 3
• ◎ 신개발 하이브리드 나노분말의 EP 보강재 활용 ... 5
• ◎ 리그닌 기반 탄소-점토 광물 하이브리드 에어로겔(LCSH 에어로겔)의 개발 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 16