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셀룰로스 나노종이 (CNP)는 전자기기 및 영상 모니터의 기판, 배터리 및 절연재로서 쓰일 수 있다. 이러한 응용에 CNP가 쓰일 수 있는 것은 재생원료라는 장점, 경량, 낮은 열팽창, 우수한 기계적 광학적 성질 등의 성질 때문이다. 그러나 CNP는 습기에 취약한데 이는 셀룰로스의 친수성 때문이다. 습기를 흡수하게 되면 강도가 떨어지고 내구성도 저하된다. 이러한 단점으로 인해 CNP를 습기가 높은 환경에서 사용할 때 제약이 따르게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 비싼 화학 물질을 사용하거나 복잡한 공정이 수반되어 CNP의 제조에 비용을 추가하게 된다. 최근 중국과학원 청도 바이오에너지 생물공정기술 연구원은 리그닌을 함유한 셀룰로스 나노섬유(CNF)를 개발하였다. 이 공정은 회수가 가능한 유기산에 의한 가수분해와 dimethylacetamid용매에서 균일화 공정을 포함하고 있다. 이 기술은 얻어진 CNF를 통해 직접 강하고 유연하며 물에 저항성을 보이는 CNP를 특별하고 복잡한 화학적 수식이 없이 제조할 수 있는 기술이다. 얻어진 CNP는 잔류 리그닌이 CNF들 사이에 강화하는 역할을 하는 것으로 보인다. 리그닌이 포함된 CNP의 인장강도와 인성(toughness)이 각각 255Mpa과 19.7MJ/m3 에 달해서 리그닌이 없을 때의 179MPa와 12.8MJ/m3보다 우수하였다. 물에도 안정도에 있어서도 CNP는 매우 우수하였고 습윤인장강도도 83MPa로 지금까지 보고된 것 가운데 가장 높은 것이다. 더구나 제조된 CNP는 우수한 UV차단 능력을 갖고 있는데 잔류 리그닌의 작용기들이 UV를 흡수하기 때문인 것으로 보인다. 이 연구는 Journal of Materials Chemistry에 발표되었는데 이 기술은 저가의 청정한 지속가능한 경로로서 리그닌 함유의 CNP를 제조할 수 있으며 매우 우수한 성질을 가지는 CNP를 생산하여 다양한 응용 분야에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 이 연구는 중국자연과학기금, 중국과학기술 기둥 프로그램, 산동성 연구 개발 계획, 산동성 자연과학재단의 지원으로 이루어졌다. |
