이제는 인간은 무엇이든 만들 수 있게되었다. 강철보다 200배강한 그래핀을 이용한 케블라 섬유 개발에 성공

 

 

이제는 인간은 무엇이든 만들 수 있게되었다.

 강철보다 200배강한 그래핀을 이용한 케블라 섬유 개발에 성공.   

미래유망기술

박경식

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2014.06.27 09:59

펜실베니아주립대학과 일본의 신슈대학 공동연구로 개발된 아주간단해보이는 실을 스크롤로 감은 케블라섬유는 방탄복으로 강점을 자랑한다. 강력한 신축성 그래핀 산화물 섬유를 연구원들이 개발해 낸 것이다.

케블라섬유는 미국의 듀폰(Dupont)이 개발한 인조섬유로 1971년시제품이 출시되었다. 아마이드기(基)를 제외한 모든 주사슬에 페닐기(基)가 파라(para) 형태로 결합된 방향족 폴리아마이드 섬유를 말한다. 황산용액에서 액정방사한 고강력섬유로, 강도·탄성·진동흡수력 등이 뛰어나 진동흡수장치나 보강재·방탄재 등으로 사용된다. 인장강도가 높아 쉽게 끊어지지 않고, 열에 의한 수축률도 적다. 벤젠 등에 의해 쉽게 녹지 않는 내화학성 물질이며, 전기절연성·내화성 등의 성질이 있다.

강철과 같은 굵기의 섬유로 만들었을 때 강철보다 5배나 강도가 높다. 하지만 물에 젖으면 강도가 눈에 띄게 줄어들어 별도의 방수처리가 필요하다. 듀폰은 케블라 출시 초기에 주로 자동차 타이어 제조업체에 타이어 코드용으로 제품을 공급했는데, 철보다 가벼운 데다 타이어 고무와 결합이 잘되기 때문이다. 케블라는 벨트(belt), 방화복, 콘크리트 건조물 보강재 등으로 폭넓게 사용되고 있다. 특히 방탄성능이 우수해 방탄복이나 방탄모 등에 사용되는 것으로 유명하다. 최신형 케블라는 새로 개발된 방적 공정에 의해 에너지 흡수율을 향상시킴으로써 더 가볍고 유연성을 높이는 방향으로 개선되고 있다.

그런데 이번에 나온 새로운 케블라섬유는 그래핀 산화물 섬유로 다른 탄소섬유보다 훨씬 질이 좋고 아주 강하다. 그래핀은 강철보다 200배로 강하기 때문이다. 펜실베니아주립대학교 마우 테로네스 교수는 물리학, 화학, 재료공학 교수이다. " 우리는 섬유 내부의 공기주머니를 넣어서 그 취성 때문에 강도를 유지하는 것으로 알고있다."고 설명하였다.

이 방법은 테로네스와 그의 동료에 따르면 다양한 유용한 제품을 만들 수 있는데, 높은 전도성을갖는 섬유로 그래핀 산화물 섬유는 산소를 제거하여 녹이쓸지않고 방수가 된다.

그래핀필름에 은나노 막대를 추가하면 구리 전송선보다 훨씬 경량의 전송가능한 구리의 전도성을 가지며, 재료가 고감도 센서를 만드는데 아주 적합하다고 말한다.

연구원은 화학적으로 물과 혼합한 후 슬러리를 원심분리하여 농축한 그래핀 조각으로 만든 흑연을 박리시켜 그래핀 산화물 박막을 만든다. 슬러리가 건조 할 때 찢김없이 넓은 면적의 투명 필름이된다. 이어서 필름을 파쇄하지 않고 연결을 하게되면 섬유로 먼들어진다고 연구원 ACSNano저널에 결과를 게재하였다.

"이 기술의 중요성은 이제 인간은 거의 모든 재료를 그래핀을 이용하여 만들 수 있다는 것이다. 많은 길을 열어주는 연구이다. 강한 다기능성과 경량의 그래핀 소재이다."라고 테로네스교수는 말했다. "주요 원료로는 흑연이며 흑연은 여러 곳에서 수천톤씩 채굴되어 판매되고 있다."고 말한다.

펜실베니아주립대와 신슈대학은 이 케블라 섬유 프로세스에 대한 공동 특허를 출원하였다.
연구원은 일본의 나노카본연구센터, 펜실베니아주립대학 나노스케일과학연구센타의 지원을 받았다.

* 출처 : http://www.kurzweilai.net/a-super-stretchable-yarn-made-of-graphene