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중국과학원 닝보(寧波) 재료기술 및 공정 연구소 산하 고분자 사업부 연구팀은 밀짚을 이용한 전자기 차폐 재료 디자인 및 제조와 관련 성능 분석 분야에서 혁신성과를 취득함.

연구팀은 밀짚을 탄소 소스로 사용하고, 직접 탄화와 순서적인 조립 방식을 사용하여 새로운 중공 다공성 탄소튜브 배열(SCAs)을 디자인 및 제조하여 높은 효율성을 보유한 전자기 차폐에 응용하는데 성공함.

연구팀의 연구개발 결과에 따르면, 외부 직경이 1.7-3.3m에 달하고, 표면 관찰 밀도가 약 72-33mg/cm3 수준밖에 되지 않는 우수한 전자기 차폐 효과(약 57.7-44dB)를 보유한 것으로 나타났는데, 이런 상황은 주로 재료가 전자기파에 대한 강한 반사 손실, 유전 손실(Dielectric loss) 및 내부 다층 다공성 구조 중의 다중 반사 손실에 의존함. 연구팀은 한 단계 더 나아가 산화 그래핀 에어로겔(aerogel)을 중공 밀짚의 빈 속 내에 구축하여 그래핀 에어로겔을 보유하고 있는 다공성 탄소 튜브 배열(GA/SCAs) 복합 재료를 개발하는데 성공하였음.

순수 SCAs와 비교해 보면, GA/SCAs의 밀도는 약 78-39mg/cm3 수준까지 증가한 상황이지만 전자기 차폐 효율성은 약 66.1-70.6dB 수준까지 증가한 것으로 나타났음.

연구팀이 개발한 SCA 혹은 CCB 전자기 차폐 재료와 과거 보도된 기타 탄소 포말 재료를 비교해 보면, 더욱 우수한 차폐 성능을 나타내고 있는데 이런 상황은 SCA 혹은 CCB 전자기 차폐 재료 구조는 경량 및 고성능 전자기 차폐 재료 제조를 위한 중요한 기반을 구축하였음. 연구팀의 연구는 한 단계 더 나아가 CCB 표면에서 초박(超薄) 그래핀 피층(皮層)을 구축하여 탄화 온도를 감소시키고 전자기 차폐 성능을 유지하는 효과에 도달시키고, 에너지 절약을 위해 효과적이고 간편한 방법을 제공하였다고 평가됨.

본 연구 성과는 ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering’ 지에 게재됨