용어의 정의

• 목록

             <자료> http://www.synkera.com/pdf/TechProfileMembranes.pdf


나노 기공물질은 나노수준 크기의 기공과 기공율(porosity)이 0.2~0.95의 기공도를 갖는 분말, 박막, 후막물질 및 벌크 형태의 다공성 물질을 의미한다. IUPAC 기준에 따라 기공의 크기가 2 nm 이하를 미세기공(micropore), 2~50 nm의 범위를 메조기공 (mesoporous), 그리고 50 nm 이상을 거대기공(Macropore)으로 구분하고 있다. 일반적으로 나노기공물질은 기공크기가 0.4~100 nm 범위에 있는 다공성 물질을 통칭한다.
기공이 발달된 물질은 기공이 갖고 있는 흡착 및 분리기능을 이용하여 다양한 산업분야에서 전통적으로 사용되고 있다. 최근 환경과 관련하여 원하는 물질의 분리 및 제거를 위해 선택적으로 흡착 및 분리를 할 수 있도록 나노크기의 기공이 매우 중요해지고 있다. 미세기공이 발달된 대표적인 소재가 제올라이트이며, 대부분의 기공직경이 1 nm 미만으로 분자의 크기가 큰 화합물을 흡착 혹은 분리해야 하는 활용 분야에서는 크게 제한을 받고 있지만, 제올라이트 막의 나노기공을 이용한 분자인식 능력은 분자크기에 있어서 0.1 nm 정도가 서로 다른 혼합물들을 각각 분리할 수 있다.
최근에 개발되고 있는 메조기공이 발달된 나노 기공성 물질의 합성기술은 에너지절약, 에너지저장, 에너지 변환소재, 화학적/전기화학적 활성소재, 정보전자용 소재의 개발을 위한 핵심기술로 중요하게 인식되고 있다. 예를 들어 탄소막대가 규칙적인 골격을 이루고 있으면서 메조기공이 발달된 나노 기공성 탄소담지체는 백금촉매를 효율적으로 담지시킬 뿐 아니라 연료기체가 백금촉매에 쉽게 접근할 수 있도록 하여 소형 연료전지의 성능을 크게 개선시키고 있다. 이와 같이 원하는 다양한 응용목적에 부합되도록 나노 기공크기와 형태를 조절하는 기술이 아주 중요해지고 있다. 기공크기와 형태를 동시에 조절하는 기술은 크게 자기조립공정 및 미세 주형(template)을 이용하는 기술, 솔-젤 기술에 의한 초임계 건조기술, 알루미늄 양극산화에 의한 벌크상 주형기술 등이 있다.
최근 나노 기공물질을 활용하여 주목받고 있는 응용분야는 특정물질만의 선택적 분리 및 흡착반응을 통해 분자인식기능을 갖는 환경오염 측정분야, 생화학 반응검출 등의 화학/바이오 센서분야, 메조기공과 높은 비표면적을 최대한 활용할 수 있는 초고용량 캐패시터 및 휴대용 연료전지 분야, 정보/전자용 소재의 고집적 소자용 저유전 박막 등이 있다.