나노기술 및 정책 정보

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● 중국 지린대학교의 Ji Da Wang Je 교수 연구팀이 전기방사, 용매열 합성법, 무전해도금으로 적외선 보호, 항균과 자가 세정 기능을 보유하고 있는 나노섬유 복합 소재를 개발

● 현재 적외선 탐사 측정 시스템이 발전함에 따라 군사 기밀이 노출될 가능성은 커지고 있어 적외선 스텔스(stealth) 기능을 보유하고 있는 섬유 소재 연구가 시급한 상황

● 하지만 응용 과정에서 특수한 환경을 고려해야 하는데 병사가 부상을 당했을 때 입는 방호복은 항균 방호복으로서 상처의 감염을 막아야 하며, 정글, 늪 등 야외 환경 속에서는 습한 환경의 침입에 저항하기 위해 방수가 필요한 상황

● 연구팀은 ZAO 나노 시트와 Ag 나노입자를 직접 접촉하여 쇼트키(Schottky) 접합을 형성하고, 캐리어 농도를 증가시켜 소재에 근적외선을 흡수하는 특성을 부여

● 8~14μm(마이크로미터)의 열적외선 대역에서 해당 소재의 적외선 방사율은 0.39 정도로 열복사를 효과적으로 차단하고 있으며, ZAO 나노 시트와 Ag 나노입자는 대장균에 대한 항균 효율을 100% 수준에 도달시켜 대장균의 성장 활성을 차단시킴

● 특히, ZAO 나노 시트와 Ag 나노입자가 형성한 다층 구조는 표면의 거친 정도가 커 소수성 특성을 가지고, 물 접촉각은 최대 131.5°에 달하기 때문에 표면의 물방울이 미끄러져 내리게끔 하여 자가 세정 효과를 보유

● 해당 연구는 다양한 응용 환경에서 다기능 적외선 보호 재료를 개발하기 위한 새로운 방향을 제시

※ 용어설명

- 전기방사: 고분자, 금속 전구체가 포함된 용액을 전기적 인력으로 연신시켜 수십에서 수백 나노미터(nm) 지름을 갖는 나노섬유를 얻을 수 있는 기술

용매열합성법(solvothermal synthesis): 주로 전이금속 전구물질과 유기 리간드 및 유기용매를 밀폐된 용기에 넣고 가열하는 방안

- 무전해 도금(electroless plating): 전기에너지를 공급받지 않고 환원제의 힘으로 금속의 석출을 이루게 하는 방법

- 쇼트키 접합(schottky contact): 저농도 도핑 반도체와 금속간의 접합

- 캐리어(carrier): 전하를 옮기는 물질을 의미하며, 종류는 전자(-), 정공(+)

※ ACS Applied Nano Materials 게재(2021.12.21.), “Multi–Functional PAN/Al-ZnO/Ag Nanofibers for Infrared Stealth, Self–Cleaning and Antibacterial Applications”