나노기술 및 정책 정보

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일본원자력연구개발기구(JAEA) 물질과학연구센터, 도쿄(東京)도립산업기술연구센터 등의 공동 연구그룹이 중성자 빔을 이용하여 규명한 고분자-물 구조 연구에 관한 지식을 활용하여, 목재에서 얻을 수 있는 셀룰로오스 나노 섬유와 레몬에 함유된 구연산 및 물로 구성된 친환경 고강도 겔 재료인 ‘동결 가교 셀룰로오스 나노 섬유 겔’을 개발함. 식물의 세포벽 등에 함유된 셀룰로오스 등과 같은 바이오매스 소재를 활용한 재료는 플라스틱이 원인이 되어 발생하는 환경 문제에 대한 해결책으로 주목을 받고 있음. 그 중에서도 바이오매스 소재를 원료로 하는 생분해성 겔은 환경 정화 재료 및 의료 소재 등 다양한 응용이 기대되고 있지만, 일반적으로 바이오매스 소재를 원료로 하는 재료는 강도와 성형성에 약점이 있어 용도 범위가 한정적이었음. 연구진은 얼음의 동결 현상에 따른 물질의 구조 변화를 이용하여 높은 강도와 성형성을 갖는 셀룰로오스 나노 섬유 겔을 생성하는 데 성공함. 셀룰로오스 나노 섬유를 동결시키고, 구연산 용액을 혼합하고, 용해시키는 아주 간단한 공정으로 제작된 젤은 수소 결합에 의한 강력한 3차원 네트워크 구조를 형성하며, 2톤의 압축 부하도 견뎌내는 높은 강도 및 다양한 입체 형상으로 성형할 수 있는 높은 성형성을 나타냄. 또한 환경 정화 흡착제로도 유용할 것으로 예상됨. 이 새로운 생분해성 겔 재료는 이러한 특징을 살려 자연 유래 소재만을 이용한 친환경 플라스틱 대체 물질 및 환경 정화 재료, 체내에서 일정 기간이 지나면 분해되는 재생 의료용 재료 등 기능성 재료 등에 응용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘ACS Applied Polymer Materials’ (“Eco-friendly carboxymethyl cellulose nanofiber hydrogels prepared via freeze crosslinking and their applications”) 지에 게재됨.