단층 카본나노튜브로 고강도 섬유의 방사(紡絲)에 성공
(독)産業技術總合硏究所(이사장 吉川弘之)(이하 ‘産總硏’으로 함) 나노카본 연구센터(센터장 飯島澄男) 齊藤毅 연구원 등은 나노테크놀로지의 중핵 소재로서 기대되는 단층 카본나노튜브(SWNT)의 획기적인 합성법을 개발했다. 이것은 직분열분해합성법(直噴熱分解合成法, DIPS법)이라는 합성법을 개량하여 생성물의 순도 및 결정성의 비약적인 개선에 성공한 것이다. 이 초고품질 SWNT을 이용하여 표면개질과 바인더 첨가 없이 고강도 섬유의 방사, 세포배양 용도의 메쉬상 시트의 제작 등에도 성공했다. 종래 SWNT의 양산기술에서는 생성물 속의 불순물이 많아서 용도개발을 하는 사용자 측에서 정제·개량 등의 처리를 해야만 했기 때문에 큰 수고와 시간이 요구되었다. 또 정제 등의 과정에서의 SWNT의 품질 열화 등 품질관리 상의 문제도 산업응용을 꾀하는 데 큰 장애였다.
齊藤毅 연구원 등은 SWNT의 DIPS법에 의한 양산기술개발에 있어 반응장을 정밀하게 제어하기 위한 중요한 포인트를 발견하고, 거기에 기초하여 종래의 DIPS법을 개량했다. 그 결과 순도 97.5%이상이며, 동시에 구조결함양이 종래의 10분의 1이하로 낮아진 초고품질 SWNT의 양산기술개발에 성공했다. 이것은 종래의 양산 SWNT의 품질(순도 약 50%)을 크게 상회하는 것으로 또 촉매이용효율(양산성)에서도 종래법의 약 100배를 달성했다.
초고품질 SWNT의 특징으로서 나노사이즈의 균일한 구조를 가진 극히 경량의 스폰지 상태의 형태를 하고 있으며, 이 특성으로 초고품질 SWNT는 종래 SWNT의 구조재료로 응용하는 데 있어서 필수로 생각되어 왔던 표면개질이나 바인더 사용을 하지 않고 미정제 그대로 고강도 섬유의 방사 등을 할 수 있다는 상당히 우수한 가공성을 갖는다. 위에 기술한 것처럼 이 초고품질 SWNT양산기술의 개발은 단순히 SWNT 품질향상을 달성한 것 뿐 아니라 가공 프로세스에 있어 지금까지 없었던 획기적인 이점을 갖는다는 점에서 이 합성기술을 이용해서 앞으로의 SWNT의 산업응용(의료, 생물, 화학, 복합재료, 나노테크놀로지 등)의 여러 분야에서 큰 장애 극복과 획기적인 성능을 가진 신제품의 개발을 가져올 것이고 특히 나노테크놀로지를 응용한 복합재료 등 벌크 재료 개발에 있어서 응용연구가 가속되리라 기대된다. (CJ)