초발수성섬유 레포트
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hwp발수성이란 물에 젖기 어려운 성질이며, 발수 현상은 고체 표면에서의 고-액-기체의 3상 현상이라고 할 수 있다. 발수에 대한 연구는 학술적인 표면 과학 분야뿐만 아니라 건축 자재, 화장품, 섬유 처리, 전기전자용 부품재료 등 다양한 산업분야에서도 주목을 끌고 있다.
고체 표면의 물방울 접촉각 θ가 발수성의 지표가 되는데, 일반적으로는 θ값이 90도 이상의 경우를 발수성(소수성), 110도~150도면 고발수성, 150도 이상이면 초발수성으로 여겨진다.
독립 행정법인 일본 물질재료 연구 기구(NIMS) 나노 유기 센터에서는 탄소계 나노 재료인 풀러렌을 이용해 표면에 나노 사이즈의 플레이크 구조를 가지는 미립자를 생성시키면, 물을 튕겨내는 초발수 기능을 발현한다는 것을 발견했다. 풀러렌은 전자 재료, 의료 재료, 경지라렌은, 전자 재료, 의료재료, 경질 첨가제 등 여러가지 응용이 기대되고 있는 나노계 탄소 소재이다. 하지만, 현시점에서 실제 응용 재료로서의 용도는 경질 폴리마 첨가제나 윤활유 첨가제 등 매우 한정된 선례밖에 없고, 새로운 재료 용도의 개발이 절실이 요구되고 있었다. 한편, 자연계의 연꽃잎에서 나타나는 자기 세정 기능은 표면에서 물을 튕겨내는 초발수성에 근거하는 것으로서, 이 기능을 모방한 인공 초발수막을 만들기 위해 불소계 폴리머 등을 이용해 많은 연구가 진행되고 있다. 풀러렌은 불소계 소재와 유사해 표면 자유에너지가 작다는 것이 알려져 있었음에도 불구하고 지금까지 초발수성 재료로 응용된 선례가 없었다. 3개의 알킬 체인을 치환기로 도입한 풀러렌 화합물을 용매 중에서 자기조직화시키는 방법으로 표면에 나노 미터 사이즈의 플레이크 구조를 가지는 구상 미립자(마이크로 미터 사이즈의 직경)를 만드는 데 성공했다. 이 미립자를 기판 위에 도포해 박막화 시키면 프랙탈(fractal) 형상의 표면이 구축되어 이 표면과 물의 접촉각이 152도의 초반발성을 나타낸다는 것을 알아냈다. 이 초발수막은, 100℃에 36시간 이상 노출되어도 프랙탈 형상, 초반발에는 변화가 없고, 극성유기용매(아세톤, 에탄올)나 산성, 염기성 수용액에 대해서도 매우 뛰어난 내구성을 나타냈다. 이 기술은 풀러렌을 소재로 하는 첫번째 초발수막의 제조법일 뿐만 아니라, 유기 분자의 자기 조직화, 계층화만으로 자연계의 연꽃잎 표면 시스템을 모방할 수 있다는 것을 나타낸 귀중한 선례라 할 수 있다. 이번 발명에 있어서 풀러렌을 소재로 하는 초발수막의 제조 기술은 방법의 간편함, 기판의 특성을 타지 않고 뛰어난 환경성 등의 장점으로부터 새로운 초발수 소재 및 풀러렌의 새로운 용도로서도 매우 유용하다.
또, 이 풀러렌 화합물은 비극성 유기 용매(톨루엔이나 클로로포름)를 이용해 재회수/재이용
