Self-healing polymer & Super hydrophobic coating 자가치유고분자와 초발수 표면 최근 동향

목차

1. Self-repair and healing coating
1-1. 수소결합을 이용한 자가치유 고분자.
1-2. π-π상호작용을 이용한 자가치유 초분자
1-3. 정전기적 인력을 이용한 초분자형 자가치유 고분자
1-4. 동적 배위결합을 이용한 자가치유 초분자

2. Super hydrophobic coating
2-1. 나노 구조 표면의 젖음성에 대한 이론적 고찰
2-2. 나노 구조를 이용한 초발수 표면
2-3. 하향식(Top-Down) 방법
1) 포토리소그래피(photolithography)
2) 전자빔(e-beam) 리소그래피
2-4. 상향식(Bottom-Up) 방법
1) 다층 침지법(layer-by-layer deposition)
2) 졸-젤법 (sol-gel)
3) 전기방사법(electrospinning)
2-5. 새로운 적용 분야
1) 반도체 분야
2) 광학렌즈 분야
3) 디스플레이 분야

본문내용

1. Self-repair and healing coating

서론

자가치유(self-healing) 고분자는 “외부 환경에 의해 손상을 입은 고분자가 스스로 결함을 감지하여 자신의 구조를 복구함은 물론 원래의 기능을 회복할 수 있는 지능형 재료”로 최초 자연계 생체 시스템이 스스로 복구되고 치유되는 것을 모방한 대표적 생체 모사 시스템 중 하나이다. 이런 자가복구 시스템을 적용하면 소재/소자의 수명을 늘릴 수 있고 그로 인해 비용절감 등 큰 경제적, 산업적 파급효과를 기대할수 있다.

초창기 자가치유 재료는 주로 열가소성 고분자의 사슬 간 열적 확산 (thermal interdiffusion) 혹은 용매 매개 확산(solvent-mediated interdiffusion)을 통해 손상 부위가 복구되는 방식으로 치유가 이루어져 왔으나 고분자 사슬의 운동성 부족 혹은 용매 이용에 대한 제약으로 인해 지속적 관심이 이루어지지 못하여 왔다. 그러다 2000년대 초반, 미국 일리노이 주립대학 S.R. White 그룹에 의해 단량체를 함유한 마이크로 캡슐을 이용, 열경화성 재료의 손상을 치유하는 자가치유 시스템(그림 1)이 선보인 바 있다.
하지만 이 방식은 사용되는 촉매 가격이 비싸고 치유 부위에서의 계면간 이질성으로 물성 회복력이 75% 정도 밖에 이르지 못하며, 무엇보다도 한번 치유된 부분은 재치유가 불가능하다는 한계를 극복하기 위해 여러 가지 형태의 초분자 네트워크형 자가치유 고분자가 2006년부터 보고되어 왔다.

1-1. 수소결합을 이용한 자가치유 고분자.
가장 대표적 수소결합형 자가치유 고분자는 L. Leibler et.al이 2008년 Nature에 발표한 지방산 수소 결합가교체이다. 이들 지방산 수소 결합 가교체는 재생 가능한 천연 소재로부터 diethylene triamine과의 축합반응 및 urea와의 반응을 통해 손쉽게 만들 수 있다. 이를 통해 세 가지 형태의 수소결합 분자체, 즉 amidoethyl imidazolidone,diurea, diamido tetraethyl triurea가 형성될 수 있으며 (그림 2) 이들 간의 수소결합 네트워크 형성으로 결정성을 지니지 않은 고무상의 초분자가 제조된다.

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