나노기술 및 정책 정보

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● 중국과학원 나노 기술 및 나노 바이오닉스 연구소 연구팀은 높은 전도성, 높은 분자 배향 특성을 보유한 동시에 우수한 전기 열-광 이중 응답성을 보유하고 있는 Ti3C2Tx 맥신(MXene) 에어로젤 섬유(MAF)를 개발

● 정적 용접제-겔 전환 전략에 비해 동적 용접제-겔 방사 전략은 맥신 에어로젤 제조 과정에서 연속성과 대량 생산의 이점을 가지고 있으며, MAF의 전기 전도율은 104S/m 수준에 달하여 그래핀 에어로젤 섬유보다 높은 것으로 나타났으며, 타 맥신 에어로젤보다 2∼3배 더 높은 것으로 확인 

● 낮은 입력 전압(4.5V)에서 단일 MAF 응답 속도는 0.4s 수준에 달하고 표면 온도는 178℃ 수준까지 올라갈 수 있는 것으로 나타났는데, 이런 특성은 플렉시블 웨어러블 설비, 스마트 직물(織物) 등의 분야에서 응용 잠재력을 보유

● MAF 내부 형태는 연속적으로 균일한 다공성 네트워크 구조를 나타내고 표면 형태는 치밀한 것으로 나타났으며, 초기 농도가 낮아짐에 따라 MAF의 비표 면적은 65m2/g 수준에서 142m2/g 수준으로 증가했고, 공극 용적은 0.197cm3/g 수준에서 0.342cm3/g 수준으로 증가

● 이산화탄소 건조 작업은 에어로젤 섬유의 공극 구조에 대한 손상이 가장 적으며, 맥신 폼, 맥신 멤브레인에 비해 비표 면적은 더욱 큰 우세하고, 공극률은 99.3% 수준. 밀도는 0.035g/cm3 수준까지 낮아질 수 있는 것으로 확인 

● 해당 연구는 높은 전기전도성 에어로젤 소재 제조를 위한 새로운 방향을 제시하였으며, 맥신 에어로젤 섬유는 스마트 섬유로서 플렉시블 웨어러블 설비와 전기 가열 등의 분야에서 응용을 기대 

※ 용어설명

- 맥신(MXene): 2차원 평면구조를 가지는 세라믹 물질로, 전이 금속에 탄소 또는 질소가 결합되어 있는 나노미터(nm) 두께의 층으로 구성된 신물질 

- 에어로젤(aerogel, 气凝胶): 고체 상태의 물질로 젤에서 액체 대신 기체로 채워져 있는 형태이며, 초저밀도특성과 우수한 단열 효과를 가짐  

※ Advanced Functional Materials 게재(2021.10.08.), “Electrically Conductive, Optically Responsive, and Highly Orientated Ti3C2Tx MXene Aerogel Fibers”