나노기술 및 정책 정보

• 목록

미국 메릴랜드 대학 연구진은 80% 이상의 높은 리그닌 함량을 유지하는 '포토닉 우드'을 제작하기 위해 간단하고 빠르며 확장 가능한 UV를 이용한 광촉매 산화 방법을 통해 나무에서 천연 리그닌을 화학적으로 개선함.

생성된 포토닉 우드는 원래의 리그닌 함량의 ~80%를 유지하며, 이는 강력한 바인더 및 방수제 역할을 계속함. 결과적으로 포토닉 우드는 습한 환경에서 훨씬 더 높은 기계적 강도(인장 강도 20배, 압축 저항 12배)와 상당한 확장성(~ 2m 샘플 길이)과 함께 가공 시간(1 ~ 6.5 시간)을 크게 줄임.

또한, 이 현장 리그닌 개질 목재 구조는 광촉매 산화 공정을 통해 쉽게 패턴화됨.

재생 가능하고 지구에 풍부한 자원인 목재는 계층적 다공성 구조와 셀룰로스, 헤미 셀룰로스 및 리그닌을 포함한 고유의 화학 성분으로 인해 지속 가능한 기능성 생체 복합재 개발에 중요한 역할을 함.

특히 구조적 용도의 경우 리그닌은 재료의 기계적 특성에 기여하는 강력한 목재 매트릭스를 형성하는 데 필요한 바인더 역할을 함. 따라서 현장 리그닌 엔지니어링은 목재의 기능을 확장하는 매력적인 방법임.

불행히도 리그닌의 발색단 그룹은 천연 목재를 강한 빛 흡수와 함께 단조로운 갈색으로 만들어 광학 관리에 바람직하지 않고, 발색단 그룹의 본질적인 광학적 불안정성으로 인해 목재가 시간이 지남에 따라 열화되기 쉬워져 에너지 효율적인 건물뿐만 아니라 광학 장치에서의 적용이 제한될 수 있음.

그러나 이 광촉매 생산은 에너지 효율적인 건물을 포함하여 다양한 응용 분야에서 지속 가능한 생물 공급 기능성 재료를 대규모로 제조할 수 있는 길을 열어줌.

연구진은 개발된 리그닌 개질 포토닉 우드가 더 높은 습윤 기계적 강도, 우수한 물 안정성, 우수한 확장성, 패터닝 기능 등 구조 재료로서 더 많은 장점을 가지고 있다고 설명함.

본 연구 성과는 Advanced Materials ("In Situ Lignin Modification toward Photonic Wood")에 게재됨.