투명 전도성 필름과 생체 스캐폴드 응용을 위한 전기방사 방식으로 제조된 나노섬유 구조체의 특성 평가

[카리]

전기방사법은 간단한 실험 장치로 수 nm에서 ㎛의 직경을 갖는 구조체를 손쉽게 제작할 수 있다는 장점이 있다. 전기방사 된 나노섬유는 넓은 표면적, 높은 공극률의 특성을 나타내며, 전기방사 방법을 이용하여 적용할 수 있는 분야로는 유/무기 재료 코팅, 필터, 나노/바이오 센서, 나노 복합재, 전기/화학 공학용 다공성 구조체 분야로 다양하게 응용될 수 있으며 현재 활발하게 연구가 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 전기방사를 이용하여 생체모방성 및 기계적, 전기적 특성이 향상된 스캐폴드(bioscaffold)와 투명 전도성 필름으로의 응용을 위하여 나노섬유 구조체를 제작하는 것이다.
먼저 생체 스캐폴드용 나노섬유 구조체를 제작하기 위하여 생체적합성이 뛰어난 고분자 polycaprolactone(PCL)에 multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs)를 첨가한 용액을 제조하여 이를 전기방사에 이용하였다. 이때 첨가하는 MWCNTs의 양, 전기방사 시 전압의 세기를 조절하여 이에 따른 나노섬유의 형태학적 특성 및 전기적 특성을 평가하였다. MWCNTs 첨가를 통해 전기적 특성이 향상되고 전압 조절을 통하여 나노섬유의 직경을 조절할 수 있음을 확인하였다. 전기방사는 섬유의 직경을 조절할 수 있고 부피에 비하여 넓은 표면적을 지니게 되어 용매의 휘발성이 잘 일어나므로 생체 모방성 나노 섬유를 제조할 수 있는 가장 효율적인 방법이라고 판단된다.
두 번째, 투명 전도성 필름의 적용을 위하여 Silver가 첨가된 polyvinyl alcohol(PVA)/silver nitrate(AgNO3) 용액을 전기방사를 이용하여 나노섬유 구조체를 제작하였다. Polymer matrix인 PVA와 AgNO3를 졸겔 방식으로 섞은 용액을 전기방사한 후 200℃, 2 h 열처리를 통하여 PVA를 제거한다. 열처리 후 나노섬유의 형태학적, 전기적 및 광학적 특성을 평가하였다. 제조한 나노 섬유가 큰 종횡비 및 균일한 직경 분포와 우수한 전기적 특성을 가지고 있기 때문에 투명전극으로 사용되었을 때 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수한 투명전극을 제조할 수 있다고 판단된다. 이 뿐만 아니라 향후 플렉서블한 기판 적용 시에도 유용할 것으로 기대된다.

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