중국 홍콩 폴리테크 대학(The Hong Kong Polytechnic University)의 라우(Kin-tak 

Lau) 교수팀은 ''Composites Science and Technology'' 65(2005) pp. 719~725에 

단일벽 탄소 나노튜브 다발(single walled carbon nanotube bundle)이 보강재로 사

용된 에폭시 나노복합재료의 열적, 기계적 특성, 특히 나노튜브 분산용매의 영향에 

대한 연구결과를 게재했다.

 

에폭시를 이용한 복합재료(epoxy-based composite)는 우수한 접착성, 경량성, 화

학 및 부식에 대한 우수한 저항성으로 항공산업과 자동차산업에 많이 사용되고 있

다. 그러나 에폭시 재료의 상대적으로 약한 기계적인 특성에 의해 다양한 용도에서

의 사용이 어려우며 따라서 보강재를 첨가하여 이러한 단점을 개선하기 위한 많은 

연구가 진행되고 있다.

 

최근에 단일벽 탄소 나노튜브를 보강재로 사용한 복합재료의 우수한 기계적, 열적, 

전기적 특성에 대한 많은 연구결과가 보고되고 있다. 그러나 탄소 나노튜브/에폭시 

복합재료는 순수한 에폭시 매트릭스에 비해 비슷하거나 약간 우수한 특성을 보이는

데, 이는 에폭시 수지 내에서의 탄소 나노튜브의 분산이 좋지 않기 때문으로 분석됐

다. 따라서 탄소 나노튜브의 분산을 좋게 하기 위해 여러 용매가 사용되는데 본 논문

은 이들 분산용매와 나노복합재료 특성 사이의 관계를 분석했다.

 

단일벽 나노튜브는 다양한 용매에 분산되어 초음파 처리와 함께 에폭시 매트릭스에 

첨가됐다. 동적 미분주사열량계(dynamic differential scanning calorimetry)로 분

석한 결과에 따르면, 복합재료 제조공정 중에 아주 미량이라도 용매가 남아있으면 

경화반응에 큰 영향을 주며 결과적으로 나노복합재료의 흡열거동에 영향을 준다. 

 

연구결과에 따르면, 나노튜브의 분산을 위해 사용한 용매는 나노복합재료의 Vicker 

경도와 굴곡강도에 큰 영향을 주는 것으로 분석됐다. 용매의 영향은 DMF>에탄올>

아세톤 순으로 나타났다. 나노복합재료의 절단단면을 전자주사현미경으로 분석한 

결과는 나노복합재료의 특성 변화에 대한 설명을 제공하지는 않았다.

 

나노복합재료의 열적, 기계적 변화 특성 추이는 사용된 용매의 비등점(boiling point)

과 관계가 있는 것으로 나타났다. 열중량 분석(thermogravimetric analysis) 결과

는 용매 잔류량이 나노복합재료 안에 존재한다는 증거를 나타냈다. 

 

또한 용매의 영향에 대한 정보를 FTIR 스펙트럼 분석에 의해 얻을 수 있었으며, 스펙

트럼 분석 결과에 따르면 사용된 용매의 종류에 따라 나노복합재료의 구조에 차이

가 나타났다. 용매의 영향은 반응하지 않은 에폭시 그룹의 양과 제조공정에서 경화

반응의 정도에 기인하는 것으로 분석됐다.

 

  정보출처   Composites Science and Technology 65(2005) 719-725  

  원문언어   영어 

  출판날짜   2005년 03월 00일 

  국      가   중국 

  주제분야   복합재료(K14) 

  원본파일    http://techtrend.kisti.re.kr/down.jsp?

gubun=trend&down_url=/upload/sohankier/17단일벽나노튜브보강에폭시복합재료의특성_분산용매영향_20050307.pdf