Transparent laminate nanocomposite films fabricated from chitin nanofiber networks and siloxane hybrid materials키틴 나노섬유 네트워크-실록산 하이브리드 재료를 이용한 투명 라미네이트 복합체 필름

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본 연구에서는 고속균질기나 반용매의 사용을 포함하는 일체의 추가적인 물리적/화학적 공정의 도입이 없이 단일 용액공정을 통해 대면적의 자기조립 키틴 나노섬유 기반 투명나노복합체 필름을 제작하고, 키틴 용액에서부터 키틴 나노섬유 투명필름 및 키틴 나노섬유 기반 나노복합소재 제작에 이르기까지의 구조-공정-물성 관계(structure-processing-property relation)에 대한 체계적인 연구를 수행하여서 차기 단계 연구(플렉시블 광전소자 및 에너지 소자용 구조용/기능성 플렛폼)를 위한 기반을 구축함을 목표로 하였다. 본 연구에서는 강한 수소결합주개(hydrogen bond donor) 특성을 갖는 불화용매인 HFIP(hexafluoro isopropanol)를 사용하였다. HFIP는 키틴 고분자의 아세틸아미노(acetylamino) 측쇄기 간의 치밀한 수소결합을 단절시켜 용해를 일으킬 수 있으며, 낮은 비점 및 높은 증기압으로 인해 휘발성이 매우 강한 HFIP의 특성 상 용매의 휘발 시 키틴 고분자의 분자 간 수소결합을 재활성화 시켜 키틴 나노섬유의 자기조립(self-assembly)를 용이하게 유도할 수 있다 (Evaporation-Induced Self-Assembly, EISA). 따라서 본 연구에서는 EISA를 통해 키틴 나노섬유 투명필름을 제작 하였다. 구체적인 방법으로는 Simple Casting과 Cold Pressing을 적용 하였다. Simple Casting은 고분자/용매 용액으로부터 필름을 형성할 수 있는 가장 간단한 방식. 하지만 EISA로 인한 나노섬유 형성으로 인해 발생하는 capillary stress가 필름의 균일성에 부정적인 영향을 끼침; Cold Pressing은 SC 방식에서 문제가 되는 응력 형성에 의한 필름의 불균일성 문제를 보완할 수 있는 방식으로서, 키틴 용액을 우선 젤化(gelation)하여 평판유리 두 장 사이에서 압력을 가한 상태에서 진공을 뽑아 필름을 형성하는 방법이다. 필름 제작 후, 키틴 나노섬유 투명필름의 다양한 기초 물성 및 구조 분석을 통한 구조-공정-물성 관계 분석 하였다. 구조적 특성으로는 AFM(atomic force microscopy)으로 자기조립 키틴 나노섬유의 존재 여부; TEM(transmission electron microscopy) 및 SEM(scanning electron microscopy)으로 미세구조; XRD(x-ray diffraction)로 키틴 나노섬유 및 키틴 나노섬유 투명필름의 결정성; 그리고 FTIR(fourier transform infrared spectrometer)로 키틴 나노섬유 투명필름의 조성을 분석하였다. 기초 물성으로는 UV-Vis spectrometer로 키틴 나노섬유 투명필름의 광투과도; Haze-meter로 키틴 나노섬유 투명필름의 haze; TGA(thermogravimetric analysis)로 키틴 나노섬유 열분해거동 및 열안정성; TMA(thermomechanical analysis)로 키틴 나노섬유 투명필름의 열팽창계수(CTE); DMA(dynamic mechanical analysis)로 키틴 나노섬유 투명필름의 열기계거동을 측정 및 분석하였다. 마지막으로 키틴 나노섬유 투명필름에 유기-실록산 기반 나노 하이브리드 소재인 솔-젤 공정으로 합성되는 실록산 기반 하이브리드 광경화성 수지를 기지소재(matrix)로 사용하여 라미네이트(laminate) 형태의 투명 나노복합소재를 제작하였다.
Advisors
Bae, Byeong Sooresearcher배병수researcher
Description
한국과학기술원 :신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
eng
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2015.8 ,[ix, 71 :]

Keywords

Chitin; Nanofiber; Nanocomposite; Laminate; Transparent film; 키틴; 나노섬유; 나노복합체; 라미네이트; 투명필름

URI
http://hdl.handle.net/10203/206242
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=628783&flag=dissertation
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MS-Theses_Master(석사논문)
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