나노기술 및 정책 정보

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그래핀 응용은 높은 생산량, 저렴한 원가, 확장 가능한 생산 방법이 동시에 필요하기 때문에 큰 도전에 직면하여 있는 상황임.

중국 푸단(復旦) 대학교 고분자과학 학부 산하 "폴리머 분자 공정 국가 중점 실험실" 루훙빈(盧紅斌) 교수 연구팀은 최근 일종의 수상(水相, aqueous phase) 기술을 이용하여 초고(超高) 비표면적을 가지고 있는 화학 팽창 흑연을 기반으로 하여 높은 박리(剝離) 비율(92%)을 보이며 극소(極少) 부분의 결함 만을 가지고 있는 그래핀 나노 시트(FGS)를 개발하여 그래핀 폴리머 나노 복합 소재로 응용하는데 성공함.

박리한 FGS는 비교적 낮은 산화 정도를 보이고 있는 동시에 우수한 기계 및 전기 성능을 가지고 있어 폴리머 복합 소재 종합 성능 잠재력을 나타냄. 0.5 wt％의 FGS를 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA) 속에 섞어 넣었을 때 순수 폴리머에 비해 5%의 유리화 온도와 에너지 저장 모듈은 각각 87°C와 21％ 증가하는 것으로 나타났음.

FGS 함유량을 4.6 wt％ 증가시킬 때 복합 소재의 유리화 전환 온도는 25°C 향상되는 것으로 나타났으며, 그 외 동 복합 소재의 침투 문턱 수치가 0.25 vol％로 낮아지는 동시에 우수한 전기 전도성(2.7 vol％의 FGS-PMMA 복합소재에 대해 침투 비율이 50S/m에 달함)을 가지는 것으로 나타났음.

표면 활성제인 OP-15가 존재하는 상황에서 물속의 경미한 산화 CEG는 1시간의 첨단 초음파 처리를 실행한 후 연구팀은 높은 생산성을 보이는 몇 개 층의 그래핀 시트를 개발하였음.

연구팀이 개발한 간단하고 효율적인 수상(水相, aqueous phase) 박리를 통해 그래핀 나노 시트를 제조하는 방법은 고성능 폴리머 복합 소재의 공업 응용을 추진하는 데에 매우 큰 잠재력을 보유하고 있음.

본 연구 성과는 ‘J. Appl. Polym. Sci’ ("High yield water phase exfoliated few defect graphene for high performance polymer nanocomposites") 지에 게재됨.