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나노 복합 소재 및 그 제조 방법
Nanocomposites and method of fabricating of the same
소 속
한양대 에리카
연구책임자
좌용호
기술분류
나노 복합 재료
키워드
나노 복합 재료, 셀룰로오스, 붕화질소
 
기술개발 단계(TRL 9단계)
기초연구단계 실험단계 시작품단계 제품화단계 사업화
1. 기초이론/실험   3. 실험실 규모의
기본성능 검증
V 5. 확정된 시작품
제작 및 성능평가
  7. 신뢰성 평가 및
수요기업 평가
  9. 사업화  
2. 실용목적의
아이디어,
특허등 개념 정립
  4. 실험실 규모의
평가
  6. 파일롯 규모
시작품 제작 및
성능 평가
  8. 시제품 인증 및
표준화
   
- [나노 복합 소재 및 그 제조방법] 
   특허 출원/등록번호 : 10-2016-0080537, 출원일 : 2016.06.28, 특허 공개 여부 : 무
- [열전도성 세라믹-폴리머 복합체 및 그 제조방법] 
   특허 등록번호 : 10-1493781, 등록일 : 2015.02.10, 특허 공개 여부 : 무
 
- 현재 플라스틱 소재로 가장 광범위하게 사용되고 있는 폴리올레핀계 합성 수지는, 기존의 석유계 합성 수지보다 가볍고, 투명하고, 흡습성이 거의 없으며, 친환경 물질이라는 장점이 있지만, 내열성 및 기계적 강도가 높지 않아 내열성 및 기계적 강도가 요구되는 소재로써의 이용에는 한계가 있다. 본 연구의 주요 목표는 폐기 용지와 열가소성 수지인 폴리프로필렌(polypropylene) 을 재활용 하여 bio-compatible 고분자 나노복합소재를 제조하는 것이다. 세부적으로, 공해 환경관리와 온실효과를 예방하기 위해 폐지와 폐기된 고분자 수지를 이용하고, 셀룰로오스 섬유를 사용한 바이오 나노복합재료 응용분야에 초점을 맞추고 있다. 

- 또한 열전도성 세라믹-폴리머 복합소재의 경우 전자 소재의 소형화 및 집적화에 따라, 열에 의한 소재의 손상과 밀접한 관련이 있다. 고분자 복합소재는 높은 성형성과 충진제에 따라 절연성 및 열전도도 조절이 용이한 점에 있어 기존 금속 및 알루미늄 기반의 방열소재를 대체할 수 있다. 본 연구의 주요 목표는 세라믹 소재인 질화붕소를 이용하여 고분자 복합소재의 전기절연성 및 열 전도성을 높이고, 나아가 충진제의 분산 구조의 조절을 통해 낮은 충진률에서도 높은 열전도성을 가지게 함에 있다. 

 
- 나노 복합물의 충전제로, 기존의 폴리올레핀계 물질을 포함하는 경우, 내열성, 굴곡 강도, 및 굴곡 탄성율 등의 기계적 특성 및 열적 특성이 저하될 수 있다. 또한, 기존의 폴리올레핀계 물질은 생분해성이 낮아 환경 오염을 야기할 수 있다. 이로 인해, 내구성 및 내연성이 요구되는 전지, 디스플레이, 센서, 도어 트림 및 자동차 부품으로써의 적용이 제한될 수 있고, 장기적으로는 환경 문제를 유발할 수 있다. 하지만, 셀룰로오스 파우더 및 상기 유기화된 층상 점토가 혼합된 나노 복합 소재의 경우, 나노 복합물의 기계적 특성 및 열적 특성이 향상되며, 생분해성이 높아 환경 오염을 방지할 수 있고, 기존의 합성 수지에 비해 제조 비용이 감소될 수 있다. 

- Heat sink와 전자 소재 사이에 방열판으로 쓰이는 Thermal interface material (TIM)의 경우, 상대적으로 수직방향의 열전도도가 중요한 반면, 2차원 형상의 충진제들은 이방성의 열전도도를 보이기 때문에 이에 따라 고분자 수지 내에 충진제 배열에 관한 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 고분자 비드의 표면에 질화붕소를 코팅시켜 복합소재를 제조하는 방식을 통해 구조적 이점을 취하고, 저 충진률에서도 높은 수직방향 열전도성을 가질 수 있게 됨으로써, 제조 비용이 감소될 수 있다.
 
- 세계 복합소재 규모는 현재 200억 달러에 달할 것으로 추산되며, 나노필러, 하이브리드, 등 새로운 개념으로 재정의된 복합소재 시장은 기술 발전과 수요 증가에 힘입어 지속적인 성장이 기대되는 분야이다. 
- 고분자 나노복합소재는 각종 응용분야에서 강도, 전기 전도도 및 열전도도의 향상을 통해 기존에 사용되는 금속과 세라믹을 대체하여 경량화 및 성형성을 갖추는데 있다. 특히, 고분자 복합소재 시장에서 충진제의 비용을 절감하거나 충진률을 최소화 시켜 결과적으로 완성 제품의 비용 절감을 이루는 것이 중요한데, 상기와 같은 연구들을 통해 고분자 복합소재의 구조를 최적화 개발이나 친환경 충진제의 투입을 통해 원가 절감을 이루낼 수 있을 것이라 사료된다.   

 
- 공동연구(Joint R&D), 기술이전(매각) 
 
- 한양대학교 ERICA 산학협력단 곽태영 매니저 (031-400-4983/ khsty19@hanyang.ac.kr)
 
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