나노기술 및 정책 정보

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● 중국 하얼빈공업대학교 Bojing Sun 교수 연구팀은 무용제(無溶劑)로 합성된 탄화텅스텐/탄소 나노 복합 소재를 태양열 흡수 소재로 선택하고 면직물 표면에 균일하게 부착하는 방법으로 물 증발용 박막을 개발하는데 성공

● 태양열로 작동하는 물 증발 박막은 전 세계 담수 부족을 극복하는 지속 가능한 방법으로 평가를 받고 있는데 견고한 태양열 흡수 소재와 효과적인 증발 구조가 필요한 상황

● 탄화텅스텐-나노 입자는 탄소 나노시트 상에서 초미세 크기와 양호한 분산성을 보유하고 있어 전체 태양광 스펙트럼(200-2,500nm)에서 탄화텅스텐 나노 입자 이용을 실현할 수 있는 것으로 확인

● 중요한 점은 연구팀이 개발한 박막은 박막의 양측에서 완전히 다른 특성을 나타내는 것으로 나타났는데 그 중에서 탄화텅스텐/탄소 나노 복합 소재의 한 개 면은 고도의 소수성을 보유하고 있어 수증기를 제거하여 응결을 완화시킬 수 있으며, 다른 한 개 면은 어떠한 수정도 거치지 않아도 친수성과 저-열전도성을 보유하여 소금 결정체를 다시 용해하는 동시에 열량 손실을 방지하는데 도움

● 탄화텅스텐-탄소 나노 복합 소재와 면직물의 호환성 장점으로 인해 제일 이상적인 박막 증발 비율은 한 번의 태양광 조사 하에서 1.58kg·m-2h-1 수준에 달하는데 박막을 피라미드 구조로 접으면 박막 증발 비율을 2.53kg m-2h –1 수준으로 한층 더 향상시킬 수 있는 것으로 확인 

● 연구팀이 개발한 박막은 원가가 저렴할 뿐만 아니라 자체 청결(self-cleaning) 특성을 보유하고 있는 동시에 소금물과 유기 폐수 등 실제 물 시스템 속에서 관련 성능을 유지

● 본 통해 효율적인 물 증발 박막 디자인을 위한 새로운 루트를 제공하였으며, 촉매 및 에너지 저장 분야에서 폭넓게 응용될 것으로 전망

※ 용어설명

- 나노시트(nanosheet): 나노미터(nm) 수준의 두께를 갖는 시트형 나노 재료 

※ J. Mater. Chem. A 게재(2021.09.24.), “Cotton cloth supported tungsten carbide/carbon nanocomposites as a Janus film for solar driven interfacial water evaporation”