실리콘 기반의 고분자(Silicon-based polymers)들이 다양한 산업적 응용 가능성을 보여주는 뛰어난 유연성(flexibility), 안정성과 열전도성(thermal conductivity)들을 가진 벌집 모양의 필름(honeycomb films)으로 조립될 수 있다는 사실이 최근 한 연구진에 의해 보고되었다. 벌집 모양의 구조(honeycomb structure)를 지닌 얇은 필름은 응축 현상 기술(breath figure technique)*이라고 불리는 방법으로 준비되었고 여기서, 물-고분자 용액의 표면에 응축되어 있으며 육각형의 모양으로 배열되어 있는-은 필름의 형성을 위한 주형 역할을 담당한다.
이러한 속성을 지니는 필름들은 화학자들이나 재료 과학자들에게 대단히 매력적인데, 그것은 그것들의 두께나 표면, 기공(pore)의 크기 등의 조절이 용이하기 때문이다. 그러나 이러한 필름을 만드는 것은 대량 생산이 어렵고, 만들어진 필름들은 안정성에 문제 있다는 단점이 있었다. 이 문제를 해결하기 위해 호주 시드니의 뉴사우스웨일즈대(University of New South Wales)의 Koh Hou Wong과 동료 연구자들은 두 개의 실리콘 기반의 고분자들과 그것들의 연속적인 결합(subsequently crosslinking)을 기반으로 보다 향상된 기계적 속성을 지닌 필름들을 만들어 낼 수 있었다[Wong, K. H., Stenzel, M. H., Duvall, S. & Ladouceur, F. Exploitable flexible honeycomb structured porous films from sol-gel cross-linkable silicone based random branched copolymers. Chem. Mater. doi:10.1021/cm9034165 (2010)].
두 개의 실리콘 기반의 고분자들은 가격이 저렴하고, 쉽게 대량생산이 가능하며 생성된 구조에 대한 훌륭한 조절성을 가능하게 하는 자유라디칼 중합반응(free radical polymerization)을 이용해 제조할 수 있었다. 만들어진 고분자들은 응축 현상 기술(breath figure technique)을 이용해 다공성 구조를 지닌 벌집모양의 필름으로 조립되었다. 그 다음 알콕시실란(alkoxysilane) 기능성 분자단들이 연속적으로 졸-겔 과정을 통해 연결되어 다기공성의 안정하고 유연한 필름으로 제작될 수 있었다. 그 결과 연구진은 많은 기공을 지닌 열에 민감한 고분자들은 가시광선 파장대에서 다양한 색깔을 보여주는 반면, 일반적인 다공성 필름은 투명한 색깔을 띠는 차이점을 발견할 수 있었다.
열을 가했을 때, 벌집 모양의 필름(honeycomb films)은 훌륭한 열전도성, 열 안정성을 보여주었으며 뛰어난 유연성을 보여주었다. 이러한 특성들은 이들 필름들이 다양한 산업 분야에서 효과적으로 이용될 수 있음을 의미한다.
그림: 실리콘 기반의 고분자(Silicon-based polymers)로 이루어진 벌집 모양의 필름(honeycomb films)
응축현상기술(Breath figure)*: 액체방울의 자발적 정렬 메카니즘을 이용하여 대면적에서 결함없이 균일한 기공 크기를 가지는 다공성 고분자 필름을 만드는 기술. 이 제조기술은 다습한 조건 하에 고분자 용액을 노출시킴으로써 용액 위에 응축된 수㎛ 크기의 액체방울 자국을 다공성 구조의 기공으로 활용한 방법으로, 비교적 간단하고 빠른 공정을 통해 2차원 혹은 3차원의 배열된 다공성 구조를 얻을 수 있다.
출처 :
http://www.nature.com/nchem/reshigh/2010/0210/full/nchem.583.html
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