‘마리모 같은 나노탄소재료’를 물질·재료연구기구 물질연구소의 安藤壽浩 주간연구원와 中川淸晴 특별연구원 등이 개발하여 ‘마리모카본’이라고 명명했다. 다이아몬드를 핵으로 사용했다는 것이 포인트. 촉매를 바꿈으로써 카본나노튜브 이외에 컵이나 코인이 적층한 듯한 형상의 나노필라멘트를 고밀도로 공 모양으로 생성할 수 있다. 불순물이 적다는 것이 이점이다. 젠테크(橫浜市 港南區, 사장 石田俊之)에 위탁하여 제조 장치를 제작하고, 항공기 재료와 캐퍼시터에 대한 실용화를 목적으로 한다.
마리모는 작은 실 모양의 말(藻)로서 물의 흐름 등으로 뒤엉켜서 공처럼 된다. 안에 돌이 들어가 있는 케이스가 많고, 돌에 붙어서 오랜 세월에 걸쳐 20센티~30센티미터의 공 모양이 된다. 마리모 카본도 나노튜브나 나노필라멘트가 뒤엉켜서 공이 된 것인데, 이것의 크기는 1마이크로~10마이크로미터. 돌의 역할을 하고 있는 것이 10나노~100나노미터의 다이아몬드로, 표면을 산소로 수식한 산화 다이아몬드를 촉매담체로 이용한다.
여기에 철과 니켈을 담지, 탄화수소계 가스 속에서 500도~700도의 열화학기상성장(CVD)법으로 반응시키면 카본나노튜브와 컵 적층혈 카본나노필라멘트가 산화다이아몬드 표면에 성장한다. 파라듐을 사용하면 코인이 겹쳐진 듯한 나노필라멘트가 된다.
튜브와 필라멘트의 직경은 1나노~10나노미터, 길이는 50마이크로미터 정도로, 일반 CVD장치로는 공 모양이 되기 어렵기 때문에 마리모 카본이 부유하기 쉽도록 연구했다. 그 결과 전체의 약 90%가 거의 공 모양이 되었고, 나머지도 타원이나 삼각형이 많아, 부반응(副反應)인 주석이 거의 나오지 않았다. 주석이 적으면 수고스러운 정제과정이 불필요하여 실용면에서의 메리트가 크다. 반응조건 등에 따라 지름의 제어와 대량합성도 가능하며, 전기가 통한다는 점에서 금속적인 성질을 갖추고 있다는 것도 확인했다.
따라서 다른 재료와 섞어서 항공기나 자동차 부재에 사용하거나, 연료전지용 전극과 캐퍼시터 재료에 대한 응용을 기대할 수 있다는 점에서 진공시작기 벤처인 젠테크에 위탁하여 하루 생산 100그램의 생산 장치 제작을 검토. “3년 정도 안에 실용화하여 희망자에게 재료를 제공할 수 있도록 하고 싶다”(安藤 주간연구원)고 한다. (NK)
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