나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 중국과학기술대학교의 위수훙 교수 연구팀이 우주탐사선 보호를 위한 폴리이미드-운모(mica) 나노복합(Nanocomposite) 필름 소재를 개발

● 폴리이미드 필름은 우수한 열 안정성 및 뛰어난 내화학성을 보유하고 있어 우주탐사선 보호용 소재로 각광을 받고 있지만, 다른 탄화수소 폴리머와 마찬가지로 우주 환경에서 산소에 취약하여 물리적‧기계적 특성이 크게 저하됨.

● 연구팀은 천연 진주의 ‘벽돌-진흙’ 층상 구조에 착안하여 이중 진주층(Double-Layer Nacre) 구조를 보유한 폴리이미드-운모 나노복합막을 설계

● 연구팀은 복합막 최상층에 밀도가 높은 운모가 분포되도록 하여 나노미터(nm) 크기의 운모가 보유하고 있는 고유한 특성과 구조화된 장점으로 인해 역학 성능과 산소‧ 자외선에 대한 저항 능력을 향상시킴.

● 연구팀은 이전 연구를 통해 역학 성능과 자외선 차단 기능이 우수하면서 양산이 가능한 운모 나노시트를 개발하였으며 이를 기반으로 폴리이미드의 단점을 운모로써 보완한 폴리이미드-운모 나노복합막을 개발

● 연구진이 개발한 나노복합막의 인장강도, 탄성계수, 표면 경도는 각각 125MPa, 2.2GPa, 0.37GPa 수준으로 순수한 폴리이미드 막보다 각각 45%, 100%, 68% 이상 우수

● 특히, 독특한 이중 진주층 구조와 운모 나노시트의 고유한 성능으로 인해 우수한 산소 저항성(침식 비율≈0.17×10-24/cm‧atom)을 보유하였으며, 나노복합막의 자외선 방지(313nm) 특성과 고온 안정성(380oC)은 순수한 폴리이미드 필름에 비해 뚜렷이 향상됨.

※ Advanced Materials 게재(2021.11.21.), “Double-Layer Nacre-Inspired Polyimide-Mica Nanocomposite Films with Excellent Mechanical Stability for LEO Environmental Conditions”