나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)대학 대학원 농학생명과학연구소 등의 연구그룹이 목재로부터 고강도·광투과성·단열성·자기 소화성을 겸비한 다공성 물질을 개발함.

목재 등으로부터 얻을 수 있는 셀룰로오스 나노 섬유 (CNF)를 골격으로 한 에어로겔은 초저밀도 및 미세한 그물형 구조를 특징으로 하는 다공체임. 높은 투명성과 우수한 단열성을 나타내기 때문에, 투명 단열재로의 응용이 기대되고 있지만, 특수 건조 공정이 실용화를 위해 해결해야 하는 과제였음. 　

연구진은 간편한 증발 건조법에 의해 CNF 다공체를 제작하는 데 성공함. 건조 전 그물 구조와 건조 온도를 제어함으로써, 건조 수축을 억제하고 에어로겔과 유사한 그물형 구조를 가진 다공체를 제작함. 제작된 CNF 다공체는 광투과성을 나타내고, 목재보다 높은 단열 성능을 보였으며, 붙이 붙어도 타지 않는 자기 소화성을 갖춘 목재에는 없는 새로운 기능을 갖추고 있음. 또한, 체적의 80%가 공기이기 때문에 불과 2mm의 두께로 10kg의 추를 들어 올리는 높은 역학 강도를 나타냄.

이러한 다기능성을 활용하여 광투과성 벽 부재로의 응용을 제안할 수 있음. 벽 부재에 요구되는 인성, 단열성, 내연소성, 채광성을 부여하고 있기 때문에 높은 부가가치 재료로서 이용될 것으로 기대됨. 증발 건조에 의한 CNF 다공체의 형성은 아직 보고된 예가 적으며, 이런 상황에서 본 연구는 에너지 문제 해결에 공헌하는‘바이오매스 유래 투명 단열재’실용화를 위한 큰 진보라 여겨짐.

본 연구 성과는 ACS Nano(Mechanically Strong, Scalable, Mesoporous Xerogels of Nanocellulose Featuring Light Permeability, Thermal Insulation and Flame Self-Extinction)에 게재됨.