나노기술 및 정책 정보

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● 미국 Rice University의 Matteo Pasquali 교수 연구팀이 용액 내에서 나노튜브를 분리하여 박막, 섬유 또는 다른 형태의 소재로 변화시키는 과정을 용이하게 하는 독특한 산성 용매 조합을 발견

● 발연황산과 클로로설폰산은 나노튜브의 구조를 수정하지 않고 녹이는 데 오랫동안 사용됐지만, 둘 다 매우 부식성이 강함

● 이에 연구팀은 발연황산에 두 종류의 약한 산을 혼합하여, 나노튜브 기반 제품의 새로운 제조를 가능하게 하는 공정을 개발

● 연구에 활용된 용매는 메탄술폰(MSA), p-톨루엔설포닉(p-ToS) 및 발연황산을 기반으로 하며, 혼합하여 사용하면 부식성을 줄임

● 먼저, 발연황산이 나노튜브를 둘러싸며, 이 과정에서 매우 국부적인 양전하를 제공하고, 이를 통해 동일한 극성으로 대전된 나노튜브는 서로를 밀어내게 되며, 산성이 약한 용매를 첨가하여 나노튜브를 더욱 분리

● 연구팀은 메탄술폰(MSA)이 섬유 방사와 롤투롤 필름 제작에 가장 적합하며, 40°C에서 녹는 고체인 p-ToS는 나노튜브를 적당한 온도에서 처리한 다음 냉각을 통해 고체화할 수 있기 때문에 3D 프린팅 기술에 유용하다는 것을 발견

● 연구에 활용된 산성 용액은 부식성이 덜하므로 해로운 가스를 방출하지 않고 생산 후에 청소하기가 더욱 쉬우며, 재활용이 가능하여 환경에 미치는 영향과 에너지 처리 비용을 낮추는 것이 가능

※ Science Advances 게재(2022.04.27.), “Versatile acid solvents for pristine carbon nanotube assembly”