초록 ▼

본 연구의 최종 목표는 다공성 MOF (Metal-Organic Framework) 입자를 합성하고, 입자 표면에 경화가 가능한 고분자를 도입하여 3D 프린팅을 이용해 MOF의 기공 구조가 유지된 3차원 구조체를 형성하는 것이다.

○ MOF는 대표적인 다공성 물질로 금속이온에 유기리간드가 배위되어 1D, 2D, 또는 3D의 무한한 구조를 가지는 배위고분자 화합물임. 원하는 기능기를 유기리간드 또는 금속이온에 부여할 수 있다는 장점과 큰 비표면적을 활용해 촉매, 가스저장, 분리 및 정제, 센서, 광학 분야 등 다양한 곳에

본 연구의 최종 목표는 다공성 MOF (Metal-Organic Framework) 입자를 합성하고, 입자 표면에 경화가 가능한 고분자를 도입하여 3D 프린팅을 이용해 MOF의 기공 구조가 유지된 3차원 구조체를 형성하는 것이다.

○ MOF는 대표적인 다공성 물질로 금속이온에 유기리간드가 배위되어 1D, 2D, 또는 3D의 무한한 구조를 가지는 배위고분자 화합물임. 원하는 기능기를 유기리간드 또는 금속이온에 부여할 수 있다는 장점과 큰 비표면적을 활용해 촉매, 가스저장, 분리 및 정제, 센서, 광학 분야 등 다양한 곳에 응용되고 있는 차세대 물질임.
○ 응용성이 다양한 MOF를 산업에 이용하기 위해서 합성된 분말 형태로는 사용이 매우 제한적임. MOF를 3차원 구조체로 제작할 수 있다면 기존 실험실 규모에 제안된 연구를 실생활에 적용 가능한 연구 기반을 마련할 것임. 다공성 입자를 합성하고, 입자 표면에 경화가 가능한 고분자를 도입하여 3D 프린팅을 이용해 MOF의 기공 구조가 유지된 3차원 구조체를 형성하는 것임.
○ 본 연구에서는 3D 프린팅용 고농도 잉크 제작을 위한 MOF 분말의 크기 및 모양 조절 방법 확보 및 MOF 표면의 경화성 모노머 기능화 방법 확보를 통한 고로딩 잉크를 제작함.
○ 다공성 재료인 MOF의 3D 프린팅 적용을 통해 기존 공정으로는 어려운 기공 크기 및 분포 조절이 가능한 3차원 구조체 제조 가능성을 제시함.
○ 본 연구를 통해 개발된 MOF 3차원 구조체는 미세먼지 필터, 화학 촉매, 센서, 가스 및 분자의 저장 및 분리 등 다양한 분야에 적용 가능할 것임.

(출처 : 보고서(초록) 3p)

Abstract ▼

The final goal of this study is to synthesize porous MOF (Metal-Organic Framework) particles and introduce curable polymers on the surface of the MOF particles to form a 3D structure that maintains the pore structure of the MOF using 3D printing. Through this technology, it will be possible to secur

The final goal of this study is to synthesize porous MOF (Metal-Organic Framework) particles and introduce curable polymers on the surface of the MOF particles to form a 3D structure that maintains the pore structure of the MOF using 3D printing. Through this technology, it will be possible to secure the source technology that can be applied to various kinds of porous materials, and the MOFmaterial, which has been synthesized in the form of powder and proposed for industrial application, can be used for various purposes such as micro dust filter, catalyst, adsorbent, sensor, etc. It is expected to have a ripple effect in the field.

Research on the synthesis of MOF Particle - MOF must be synthesized in nano or micro size to apply to 3D printing. To that end, studies on the regulation ofgrowth mechanisms of MOF have established the conditions under which MOFs ofappropriate size and shape are synthesized.

O Functionalization of MOF particle surfaces - The degree of cure will be increased by functionalizing the surface of MOF particles with curable monomers through a secondary chemical reaction. The monomers used are selected in various lengths and shapes to control the rate and property of polymer formation for each monomer.

O Fabrication of MOF ink - Development of optimum ink by mixing curing initiator and solvent with surface functionalized MOF particles then understanding inkcharacteristics through viscosity analysis.

O Fabrication of 3D structured MOF - Fabricate 3D structures in various forms by optimizing the printing process by adjusting the nozzle size, printing pressure and printing speed using an extruded 3D printer.

O A high loading ink was prepared by securing a method for controlling the size and shape of the MOF powder for producing a highly concentrated ink for 3D printing and securing a method for functionalizing a curable monomer on thesurface of the MOF.

O The application of 3D printing of MOF, a porous material, suggests the possibility of manufacturing 3D structures that can control pore size and distribution that are difficult with existing processes.

O The feasibility of the first implementation of a high-loading MOF complex applicable to micro dust filters or heterogeneous chemical catalysts is presented.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 5
• C O N T E N T S ... 6
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1절. 연구개발의 목적 ... 8
• 제 2절. 연구개발의 필요성 ... 8
• 제 3절. 연구개발의 범위 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제1절. 국내외 기술 및 연구동향 ... 15
• 제2절. 국내외 산업동향 ... 22
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제1절. 2차 화학 반응이 가능한 MOF 설계 및 합성 ... 23
• 제2절. MOF 표면 기능화를 위한 최적 모노머 설계 및 기능화 ... 30
• 제3절. MOF 표면 기능화 및 비표면적 분석 ... 37
• 제4절. MOF 3D 프린팅 적용을 위한 잉크 특성 연구 ... 40
• 제5절. MOF 3D 프린팅 적용 테스트 ... 42
• 제6절. MOF 3차원 구조체의 비표면적 분석 ... 46
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 48
• 제1절. 기술적 성과 ... 48
• 제2절. 사회·경제적 성과 ... 48
• 제3절. 국가발전의 기여도 ... 48
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 50
• 제 1절. 추가 연구의 필요성 ... 50
• 제 6 장 참고문헌 ... 51
• 끝페이지 ... 52