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모직물의 성능을 향상시키는 나노기술
중국 과학 아카데미(Chinese Academy of Sciences)의 물리화학 기술연구소(Technical Institute of Physics and Chemistry)와 홍콩 폴리테크닉 대학(Hong Kong Polytechnic University)의 연구진은 모직물에 나노기술을 적용시켜서 향상된 특성을 가진 새로운 직물을 개발했다.
나노기술은 의료, 군사, 스포츠, 의복 등과 같은 다양한 분야에 적용되는데 큰 잠재력을 보여주고 있다. 특히 이런 나노기술은 형상과 감촉을 그대로 유지하면서 직물의 기능성에만 영향을 끼칠 수 있었다. 예를 들어 모직물 산업에서 나노기술이 빠른 흡수와 빠른 건조 특성을 가진 직물을 개발하는데 이용되고 있다. 이것은 열 및 습기의 전달을 조절함으로써 편안한 착용감을 가진 의복을 개발하는데 중요한 역할을 한다.
나노기술을 더 많이 적용시키기 위해서는 나노코팅이 충분한 내구성을 가지고 나노입자에 의해 발생되는 다양한 성질들을 안정적으로 유지하는 것이다. 간단하게 설명하면, ‘스마트’ 특성은 세척하는 동안 사라지기 때문에 이런 특성이 유지되는 기술을 개발해야 한다. 그러나 양모 섬유 표면 위에 기능성 무기 나노입자를 합체시키는 것은 어렵다고 연구진은 말했다. 따라서 나노입자와 양모 섬유 사이의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과적인 방법을 개발하는 것이 나노기술로 기능성 직물을 만드는데 매우 중요하다.
이번 연구진은 이전 연구에서 세척 후에 개질된 양모 섬유의 안정성을 향상시키는 연구를 했지만 기대에 못 미치는 결과를 도출했다. 이번 연구에서, 연구진은 화학적 결합을 통해 양모 섬유 표면 위에 반응성 실란 층을 기능화하고 원위치 성장 방법(in situ growth method)에 의해서 초박막 실리카 나노입자 층을 합체시킬 수 있는 간단하면서 효과적인 방법을 개발했다. 이 연구결과는 저널 ChemSusChem에 “Fabrication of Fast-Absorbing and Quick-Drying Wool Fabrics with Good Washing Durability”라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/cssc.201000176).
제조된 양모 섬유는 뛰어난 빠른 흡수력과 빠른 건조 특성을 보였다. 더 중요한 것은 이런 성질이 20번의 세척 후에도 여전히 남아 있을 수 있다는 것인데, 이것은 큰 편안함과 기능성을 주면서 세탁기 세척이 가능한 모직물을 개발할 수 있는 길을 열어준다.
실록산(siloxane) 결합을 통한 강한 고정화 때문에, 이런 실란 개질 반응성 층은 다른 기능성 나노입자와의 결합으로 확대된 적용을 가질 수 있다. 더 나아가, 이런 원위치 성장 방법은 편안한 착용감뿐만 아니라 우수한 세척 내구성을 가진 스마트 직물을 달성하기 위해서 섬유 위에 기능성 작용제로 화학적으로 개질하는데 큰 잠재력을 보여주고 있다.
이 제조 방법은 상당히 간단한 2단계로 구성되었다. 첫 번째 단계는 실란 용액 속에 깨끗한 섬유를 침적함으로써 양모 섬유를 기능화시키고 그 후에 20분 동안 건조시킨다. 이렇게 형성된 실란 층은 나노입자를 고정시키는데 사용된다. 두 번째 단계는 실란화 양모 섬유 표면 위의 알킬실란(alkylsilane)의 기능성과 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane) 사이의 가수분해 반응에 의해 실리카 나노입자를 융합시킨다. 나노입자의 적용과 양모 섬유의 표면 개질이 동일한 프로세스로 수행되기 때문에, 마무리 공정은 간단하다.
빠른 흡수와 빠른 건조 특성을 가진 이 모직물은 피부에 들러붙지 않으면서 피부 표면을 보호할 수 있을 것이다. 이 기능성 물모직은 운동복, 여행복, 속옷, 침대보, 여름 의류 등에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
연구진은 현재 두 개 분야를 집중적으로 연구하고 있다. 한 개는 실란 융합과 원위치 성장 방법을 기반으로 하는 단일 직물 시스템 속에 다중 기능을 통합시킬 수 있는 실용적인 플랫폼을 수립하는 것이고, 다른 한 개는 이런 개질 직물의 생물학적 안정성을 평가하는 것이다.
※출처: NDSL 해외과학기술동향
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