인체에 무해한 비불소계 소수성 세라믹 코팅 기술 개발

- 메조다공성 실리카 제조 기술 개발
- 1톤급 규모의 대량생산 장비구축 운영중

한국세라믹기술원(원장 유광수)은 융합바이오세라믹소재센터 장정호 박사 연구팀이 인체 유해성이 없는 비불소계 소수성¹) 세라믹 코팅 기술을 이용하여 ‘메조다공성 실리카 제조 기술’을 개발했다고 지난달 1일 밝혔다.
  메조다공성 실리카 소재는 유리나 모래의 주성분인 산화규소(SiO₂)가 무수히 많은 미세 기공으로 이루어져 있어 약물, 단백질 등의 기능성 바이오 물질의 담체 및 약물전달체 등으로 바이오 의학 분야에서 많이 연구되고 있다. 또한, 각종 오염원의 흡착제 및 촉매 등 산업적으로도 활용이 가능한 소재이지만 친수성을 갖고 있어 발수 성능이 필요한 산업의 적용은 어려웠다.
  현재 많이 활용되는 소수성 코팅기술은 테프론²)과 같은 다양한 불소계 소재들을 사용하여 왔으나 최근 갑상선질환, 암, 알츠하이머 등 인체에 유해하다고 보고되고 있다. 이에 연구팀은 인체에 무해한 비불소계 알킬실란³) 소재를 이용하여 소수성을 갖는 메조다공성 실리카 소재를 제조하는 기술을 개발 하였다. 반응 시간, 온도, 농도변화에 따라 비불소계 소수성 알킬실란의 메조다공성 실리카 표면 코팅 조건을 최적화하였고, 소수성 원료인 레시틴⁴)을 봉입하여 소수성 메조다공성 실리카의 소수성 정도를 평가하였다. 특히, 소수성 메조다공성 실리카 소재에 알킬실란의 길이가 가장 긴 실란(옥타데실실란)을 코팅하면 접촉각이 25도에서 102도로 약 4배 증가되어 소수성의 성능이 향상된다.
  이번에 개발한 기술은 약물전달 및 화장품 분야의 제품 개발, 세라믹 타일, 촉매 등의 다양한 세라믹 산업에 적용이 가능한 원천특허도 확보하였다. 대량 생산 및 공급을 위해 한국세라믹기술원 오송 융합바이오세라믹소재센터에 1톤급 규모의 양산화 장비를 구축하여 운영하고 있다. 현재 국내 기업들과 기술이전 및 상용화를 협의 중에 있다.
  이번 연구결과는 ‘비불소계 알킬실란을 이용한 소수성 메조다공성 실리카 소재’라는 제목으로 미국화학회의 ‘에이씨에스 오메가(ACS Omega)’ 6월호 표지논문으로 게재됐다.

비불소계 실란이 코팅된 소수성  메조다공성 실리카 소재의 접촉각 이미지

메조다공성 실리카 소재의 비불소계 소수성 코팅 공정

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