나노소재를 이용한 기능성 필름의 제조 및 평가

Abstract

나노 소재란 100 nm 이하의 크기를 가지는 나노 물질 또는 다른 물질과의 복합체를 통하여 만들어진 소재를 의미한다. 이러한 나노 소재는 기존의 물질과는 다른 다양한 물리, 화학, 광학적인 성질을 나타내며 특히 나노 소재만이 갖는 넓은 비표면적을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노 소재의 다양한 응용분야 중에서 최근 친환경, 저 에너지 관련 기술에 대한 관심이 고조되면서, 나노 소재를 이용한 항균 및 자정기술이 주목 받기 시작하고 있으며 산업적 응용을 위한 투명한 박막 제조 기술이 필요로 하여진다. 본 연구에서는 silver nanoparticles (AgNPs)가 함유된 polymethyl methacrylate (PMMA)와 silver phosphate / titania nanosheet (TNS)의 제조에 관한 연구를 진행하였다. 첫 째, 항균성과 투명성이 우수한 AgNPs가 함유된 PMMA 필름에 대한 연구를 하였다. 먼저, 1-hexadecanethiol로 AgNPs의 표면을 개질 하여 클로로포름에서 분산성을 향상시켰으며, PMMA와의 복합소재 필름을 제조하였다. 상기의 제작된 필름에서 AgNPs가 균일하게 분산되었음을 UV-Vis. 분광광도계와 particle size analyzer를 이용하여 확인하였다. 다양한 농도의 AgNPs / PMMA 복합소재 필름에서 항균성과 투명성에 대한 평가를 하였으며, 항균 특성 평가는 대장균을 이용하였다. 314 ppm 농도의 개질된 AgNPs / PMMA 복합소재 필름에서 항균성이 있었고, 미개질의 경우에는 3,140 ppm 부터 균이 사멸함을 확인 하였다. 투과도는 UV / Vis. 분광광도계를 이용하여 측정하였는데, 미개질된 AgNPs / PMMA 복합소재 필름의 투과도가 30-60 % 인데 반해, 개질의 경우 100 %임을 확인하였다. 둘 째, 자외선과 가시선 영역에서도 광촉매 특성을 갖는 반도체성 광촉매인 silver phosphate와 titania nanosheet (TNS) 필름에 대한 연구를 하였다. 광촉매로 알려진 silver phosphate는 가시광에서 그리고 TNS 는 자외선에서 활성화 되는 것으로 알려져 있는데, 이 두 가지 특성 모두를 적용하여 광촉매 효율을 증가시키고자 silver phosphate / TNS 하이브리드 구조를 제작하였다. 하이브리드 구조의 균일성과 충전밀도를 조절하기 위해 Langmuir-Blodgett (LB) 기술을 사용하였으며, 에탄올 / 클로로포름 용매를 silver phosphate의 안정적인 분산을 위한 분산액으로 사용하였다. 제작한 silver phosphate / TNS 하이브리드 LB 필름은 UV / Vis. 분광광도계를 이용한 흡광도 값 측정을 통해, 가시선 및 자외선 모든 영역에서 흡광도 값이 증가함을 확인하였다. 광촉매 효과는 광에 의한 메틸렌블루의 색 변화로 확인하였다. 또한, 하이브리드 구조의 LB 필름은 아민기로 개질된 유리기판 위에 안정적으로 코팅되며 광원이 없이도 항균효과가 있음을 확인하였다.