KR100760652B1 - 은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법 - Google Patents

은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 나노입자를 함유하는 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 제조방법은 (S1) 폴리우레탄 및 질산은을 DMAc와 THF로 된 혼합용매에 용해시키는 단계; (S2) 상기 (S1)의 결과물을 소정 기간동안 교반하여 상기 혼합용매에 용해된 은 이온을 환원시키므로서 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액을 제조하는 단계; 및 (S3) 상기 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액을 전기방사하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 간단한 공정만으로 미세하며 균일한 크기를 갖는 은 나노입자들이 적용된 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제조할 수 있다.

Description

은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법{A manufacturing method of polyurethane nanofiber mats containing silver nanoparticles}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 폴리우레탄과 질산은을 DMAc/THF 혼합용매에 용해시킨 용액의 시간 경과에 따른 UV-vis 흡수 스펙트럼이다.
도 2는 폴리우레탄과 질산은을 DMAc에 용해시킨 용액을 소정기간 동안 교반하여 제조한 은 나노입자 함유 폴리우레탄 용액에 있어서, 공용매인 THF의 첨가 유무에 따른 용액의 UV-vis 흡수 스펙트럼이다.
도 3은 폴리우레탄과 질산은을 DMAc에 용해시킨 용액을 소정기간 동안 교반하여 제조한 은 나노입자 함유 폴리우레탄 용액에 있어서, 환원제인 하이드라진 첨가 유무에 따른 용액의 UV-vis 흡수 스펙트럼이다.
도 4의 (a) ~ (c)는 전기방사에 의해 형성된 폴리우레탄 나노섬유의 SEM 사진 이다.
도 5의 (a) ~ (b)는 본 발명의 제조방법에 따라 형성된 은 나노입자 함유 폴 리우레탄 나노섬유 매트를 구성하는 폴리우레탄 나노섬유의 TEM 사진이다.
도 6은 비교예 2에 따라 형성된 은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트를 구성하는 폴리우레탄 나노섬유의 TEM 사진이다.
본 발명은 항균력이 뛰어난 은 나노입자를 함유하는 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법에 관한 것이다.
나노섬유 매트(nanofiber mat)는 고분자 용액이나 용융물을 전기방사(electrospinning)하여 형성한 가는 직경을 갖는 섬유로 이루어진 매트이다. 나노섬유 매트는 기존의 매트에 비해 부피에 대한 표면적의 비가 매우 크고 나노 크기의 기공을 갖고 있으므로, 미세먼지 제거 필터, 생화학전에 대한 군인의 보호 장비, 생체재료, 투습방수용 필름 등으로 폭넓게 이용된다. 특히, 폴리우레탄(polyurethane)으로 제조된 나노섬유 매트는 다른 고분자로 제조한 나노섬유 매트에 비하여 우수한 물리적 특성을 보인다.
한편, 은은 예로부터 은식기 등을 통하여 독이나 세균에 대한 항성이 있는 것으로 인식되어 있으며, 단세포 동물(박테리아, 바이러스, 진균류 등)이 산소 및 소화대사 작용을 하는 특수한 효소에 작용하여 무력화시킴으로서 균들을 질식 또는 아사하게 하는 촉매작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 은 이온은 전기적 충격에 의해 대부분의 병원세포의 원형질이나 세포분열이 일어나는 생식기관을 파괴하 는 것으로 알려져 있다. 따라서, 세균, 곰팡이, 효모 등의 증식을 억제할 뿐만 아니라, 체내로부터 쉽게 배출되고, 인체에 대한 안정성도 우수하다. 은을 나노입자화하게 되면 전술한 은의 효과는 더욱 향상된다.
최근에는 전술한 나노섬유 매트에 은 나노입자를 적용하여 서로의 성능을 극대화시키려는 노력이 계속되고 있다.
고분자 나노섬유 매트에 은 나노입자를 함유시키는 방법으로는 질산은과 같은 은 나노입자의 전구체를 고분자 용액에 용해시킨 다음, 녹아 있는 Ag+ 이온을 자외선이나 감마선 조사, 초음파 처리, 환원제 첨가, 열처리 등의 방법을 통하여 환원시켜 은 나노입자를 생성시킨 후 전기방사하는 방법이 선호되고 있다. 이 방법은 미리 제조된 은 나노입자를 고분자 용액에 넣어 전기방사를 실시하는 방법에 비하여 보다 작고 균일한 은 나노입자를 나노섬유 안에 생성시킬 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이 방법에 따르면 고분자 용액에 용해된 은 이온을 환원시키기 위해 환원제 첨가 등 별도의 처리공정이 필요할 뿐만 아니라, 고분자 나노섬유 매트 내에 생성된 은 나노입자의 입경이 비교적 크다. 따라서, 나노섬유 매트 내에 생성되는 은 나노입자의 크기를 보다 미세화하여 은 나노입자 첨가에 따른 효과를 극대화하면서, 보다 간단한 공정으로 은 나노입자 함유 나노섬유 매트를 제조할 수 있는 방법에 대한 필요성은 계속되고 있다. 이러한 필요성은 폴리우레탄으로 이루어진 나노섬유 매트에 있어서도 예외가 아니다.
본 발명의 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 간단한 공정만으로 미세하며 균일한 크기를 갖는 은 나노입자들이 적용된 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 전술한 목적 외에, 보다 가늘고 섬세한 나노섬유로 이루어진 은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라 은 나노입자를 함유하는 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제조하는 방법은 (S1) 폴리우레탄 및 질산은을 DMAc와 THF로 된 혼합용매에 용해시키는 단계; (S2) 상기 (S1)의 결과물을 소정 기간동안 교반하여 상기 혼합용매에 용해된 은 이온을 환원시키므로서 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액을 제조하는 단계; 및 (S3) 상기 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액을 전기방사하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 간단한 공정만으로 미세하며 균일한 크기를 갖는 은 나노입자들이 적용된 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제조할 수 있다. 또한 제조된 매트를 구성하는 폴리우레탄 나노섬유들은 보다 가는 직경을 갖게 되어 나노섬유 매트로서의 장점이 극대화된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 먼저 폴리우레탄 및 질산은을 DMAc와 THF로 된 혼합용매에 용해시킨다(S1 단계). 즉, 본 발명은 은 나노입자를 폴리우레탄 나노섬유 매트에 적용하는 방법으로서, 은 나노입자의 전구체인 질산은(AgNO3)을 사용하며, 이를 DMAc(N,N-dimethylacetamide)와 THF(Tetrahydrofuran)의 혼합용매에 용해시킨 후 다시 은 이온을 환원시키는 방법을 채택하였다. 전술한 바와 같이, 이 방법은 은 나노입자를 직접 첨가하는 방법보다 보다 작고 균일한 은 나노입자를 나노섬유 안에 생성시킬 수 있다. 폴리우레탄과 질산은은 용매에 동시에 또는 순차적으로 첨가하여 용해시켜도 되며, 이들을 먼저 DMAc에 용해시킨 다음 THF를 첨가하는 것도 가능하다.
이어서, (S1) 단계의 결과물, 즉 폴리우레탄과 질산은을 혼합용매에 완전히 용해시킨 용액을 소정 기간 예를 들어 24시간동안 교반하여 상기 혼합용매에 용해된 은 이온을 환원시킨다. 이에 따라 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액이 제조된다(S2 단계). 전술한 바와 같이, 고분자 용액 내에 용해되어 있는 은 이온은 자외선이나 감마선 조사, 초음파 처리, 환원제 첨가, 열처리 등을 해야만 환원되어 은 나노입자로 생성된다. 그런데, 놀랍게도 본 발명에서 사용된 혼합용매 중 DMAc 는 용매인 동시에 환원제로서의 성질을 나타낸다. 즉, 폴리우레탄과 질산은을 혼합용매에 완전히 용해시킨 용액을 소정기간 동안 균일한 은 나노입자가 생성되도록 교반하면, 환원제 첨가 등 별도의 환원처리 없이도 DMAc의 환원력에 의해 혼합용매 내에 용해되어 있는 은 이온이 환원되면서 용액 내에 은 나노입자가 생성된다. 따라서, 본 발명에 따라 용매로서 DMAc를 사용하면, 별도의 환원처리 없이도 간단한 공정으로 미세하며 균일한 크기를 갖는 은 나노입자들을 생성시킬 수 있다. DMAc는 은 이온에 대한 충분한 환원력을 갖는다. 대안적으로, DMAc는 폴리우레탄과 질산은을 용해시킬 수 있는 용매로서 은 이온을 환원시킬 수 있는 용매(예를 들어, DMF)로 대체될 수 있다. 이는 폴리우레탄과 질산은을 DMAc/THF 혼합용매에 용해시킨 용액을 소정기간 동안 교반하여 제조한 은 나노입자 함유 폴리우레탄 용액에 있어서, 환원제인 하이드라진 첨가 유무에 따른 용액의 UV-vis 흡수 스펙트럼(도 3 참조)을 살펴 보면 확인할 수 있다. 12 wt%의 폴리우레탄을 DMAc만으로 녹이고 0.5 wt%의 AgNO3를 첨가한 후, 24 시간 동안 교반하여 은 나노입자를 생성시켰다. 이 용액에 환원제로 하이드라진을 첨가하여 남아 있는 Ag+ 이온을 환원시켜 은 나노입자를 더 생성시켰다. 분석을 위하여 두 용액에 DMAc를 첨가하여 각각 50배로 희석시켰다. 도 3을 참조하면, 환원제로 하이드라진을 사용하여 남은 Ag+ 이온을 환원시킨 경우에도 UV-vis 흡수 피크의 강도는 약간 증가하였음을 알 수 있는데, 이는 남아있는 Ag+ 이온의 환원이 이루어졌으나 그 양이 그리 많지는 않다는 것을 의미한다. 또한, 장파장 영역의 흡수도 역시 증가하였음을 알 수 있는데, 이는 이미 생성되었던 은 나노입자의 크기가 증가하여, 평균 은 나노입자의 크기가 증가됨을 의미한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, DMAc/THF 혼합용매를 사용한 이유는 DMAc만을 폴리우레탄의 용매로 사용하여 후술하는 전기방사를 실시할 경우, 용매의 증발이 느려서 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제조하기 어렵기 때문이다. 따라서, 방사용매의 휘발성을 향상시키기 위하여 THF를 공용매로서 사용하였다.
도 1은 4 wt% 폴리우레탄을 DMAc/THF 혼합용매(7:3)에 녹이고 0.05 wt%의 AgNO3를 첨가한 후, 시간에 따른 UV-vis 흡수 피크의 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 은 나노입자의 표면 플라즈몬 공명현상(surface plasmon resonance)에 의한 흡수 피크는 약 425 nm에서 나타났는데, 이 흡수 피크는 시간에 따라서 증가하였고 피크의 위치는 장파장 쪽으로 약간 이동하였다. 이는 DMAc가 Ag+ 이온의 환원제로 작용하여 은 나노입자가 시간이 경과함에 따라 계속 생성되었고, 생성된 은 나노입자는 더욱 큰 입자로 성장하였음을 의미한다.
전기방사를 돕기 위하여 첨가된 공용매인 THF는 은 나노입자의 생성에는 거의 영향을 미치지 않는다. 도 2는 12 wt%의 폴리우레탄을 DMAc로 녹이고 0.5 wt%의 AgNO3를 첨가한 다음, 24 시간 동안 교반하여 폴리우레탄 용액에서 은 나노입자를 생성시킨 용액(DMAc 용매)과, 이 용액에 30 wt%의 THF를 다시 첨가한 용액(DMAc/THF=7/3 용매)에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼이다. 두 용액 모두 분석을 위하여 같은 용매로 각각 50배 희석시켰다. 도 2를 참조하면, 두 용액의 UV-vis 흡수 피크는 그 강도만 조금 다를 뿐 그 분포나 최대 흡수 파장은 거의 같았다. DMAc/THF 용매계에서 흡수 피크의 강도가 조금 약한 것은 30 wt%의 THF를 첨가하여 은 나노입자의 농도가 낮아졌기 때문이다. 결론적으로, 전기방사를 위하여 DMAc에 THF를 첨가한 혼합용매계에 있어서, THF는 은 나노입자의 크기와 분포에는 거의 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 사용되는 혼합용매에 있어서, 첨가되는 THF의 첨가량은 폴리우레탄과 질산은을 충분히 용해시킬 수 있으면서 전기방사가 가능한 범위 내에서 조절할 수 있는데, 예를 들어 DMAc와 THF 혼합비(w/w)를 9:1 내지 5:5, 가장 바람직하게는 7:3(w/w)으로 조정할 수 있다.
마지막으로, 전술한 제조공정에 따라 제조된 은 나노입자 함유 폴리우레탄 용액을 전기방사한다(S3 단계). 전기방사공정과 후공정을 통하여 DMAc/THF의 혼합용매는 모두 휘발되며, 최종적으로 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 나노섬유 매트가 얻어진다. 나노섬유 매트에 함유된 은 나노입자는 미세하고 균일한 크기를 나타낸다. 또한, 폴리우레탄 나노섬유 또한 은 나노입자가 함유되지 않은 통상적인 폴리우레탄 나노섬유보다 직경이 1/2 정도로 가늘어진다. 이는 방사용액에 함유된 은 나노입자와 잔량의 은 이온이 방사용액의 전하농도를 증가시키기 때문으로 생각된다. 전기방사법 및 이후의 후가공법은 폴리우레탄 나노섬유 매트에 사용되는 통상적인 방법을 적용할 수 있으므로, 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발 명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.
시료 및 시약
본 발명의 상세한 설명 및 실시예 등에서 언급한 폴리우레탄(Mw = 150,000, PDI = 3.0, Tg = - 50 oC)은 (주)효성에서 공급받아 사용하였고, 이는 poly(tetramethylene oxide) (PTMO, Mn = 1,800)와 4,4'-diphenylmethylene diisocyanate(MDI)를 기본으로 하는 poly(urea urethane)이다. AgNO3(99.998%), DMAc, tetrahydrofuran(THF), 하이드라진(hydrazine, 1.0 M solution in THF)은 Aldrich에서 구입하여 별도의 정제과정 없이 그대로 사용하였다.
분석방법
폴리우레탄 용액에서 은 나노입자의 생성은 자외선-가시광선 분광분석기(UV-vis spectrophotometer, UV-1601PC, Shimadzu Corp.)를 이용하여 확인하였다. 폴리우레탄 용액의 전기전도도는 전기 전도도 측정기(Conductivity meter, Isteck Model 455C)를 이용하여 25 oC에서 측정하였다. 폴리우레탄 나노섬유의 특성은 주사전자현미경(SEM, Hitach S-4200)을 이용하여 분석하였으며, 폴리우레탄 나노섬유 매트에 함유된 은 나노입자의 크기 및 분산도는 투과전자현미경(TEM, Philips CM 200)으로 분석하였다.
실시예 1
12 wt% 폴리우레탄을 DMAc/THF(7/3, 중량비) 혼합용매에 용해시킨 다음, 0.2 wt% (AgNO3의 함량은 고분자에 대한 질량비)의 AgNO3를 첨가하여 용해시켰다. 이어서, 24 시간 동안 교반하여 DMAc에 의해서 Ag+ 이온이 환원되어 용액 중에 은 나노입자가 생성되도록 하였다. 이렇게 제조된 은 나노입자를 함유한 폴리우레탄 용액을 고전압 공급장치(CPS-40K03, Chungpa EMT Co.)를 이용, 14 kV에서 전기방사를 실시하였다. 전기방사에 이용한 노즐의 지름은 1.0 mm 였으며 전기방사 거리는 20 cm, 방사원액은 0.3 mL/h의 속도로 공급되었다.
실시예 2
질산은의 첨가량을 0.5 wt%로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1
질산은을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2
12 wt% 폴리우레탄을 DMAc/THF(7/3 w/w) 혼합용매에 용해시킨 다음, 0.5 wt% (AgNO3의 함량은 고분자에 대한 질량비)의 AgNO3를 첨가하여 용해시켰다.. 이어서, 하이드라진을 첨가하여 은 나노입자를 생성시킨 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.
도 4의 (a)는 전술한 비교예 1에 따라 얻어진 순수한 폴리우레탄 나노섬유 매트(질산은 첨가량 0%)의 SEM 사진이고, 도 4의 (b) 및 (c)는 각각 전술한 실시예 1 및 2에 따라 얻어진 은 나노입자를 함유한 폴리우레탄 나노섬유 매트의 SEM 사진이다. 도 4의 (b) 및 (c)를 참조하면, 은 나노입자를 함유한 폴리우레탄 용액도 전기방사가 성공적으로 이루어져 폴리우레탄 나노섬유 매트가 잘 만들어진 것을 알 수 있다. 순수 폴리우레탄 용액을 방사하여 얻어진 나노섬유의 평균지름은 510 nm였으나, 0.2 wt% AgNO3를 첨가한 경우에 얻어진 나노섬유의 평균지름은 300nm, 0.5 wt% AgNO3를 첨가한 경우에는 240nm로서, 나노섬유의 직경이 크게 감소되었음을 알 수 있다. 폴리우레탄 용액의 전기전도를 측정한 결과, 순수 폴리우레탄 용액은 0.95 μS/cm, 0.2 wt% AgNO3를 첨가한 후에는 38 μS/cm, 0.5 wt% AgNO3를 첨가한 경우에는 51 μS/cm였다. 전술한 제조예와 달리, 하이드라진을 사용하여 Ag+ 이온을 환원시켜 전기방사한 경우는 50 μS/cm의 전기전도도를 보였다.
도 5의 (a) 및 (b)는 각각 전술한 실시예 1 및 2에 따라 얻어진 은 나노입자를 함유한 폴리우레탄 나노섬유 매트(질산은 첨가량이 각각 0.2 Wt% 및 0.5 wt%)의 TEM 사진이다. 도 5를 참조하면, 폴리우레탄 나노섬유에 매우 작은 은 나노입자들이 존재하고 있음을 확인할 수 있다. 0.2 wt%의 AgNO3를 첨가한 실시예 1에 있어서 은 나노입자의 평균지름은 3.6 nm, 0.5 wt%의 AgNO3를 첨가한 실시예 2에 있어서 은 나노입자의 평균지름은 4.0 nm였다. AgNO3의 첨가량이 증가했을 때에는 은 나노입자의 지름이 다소 증가하였으나, 은 나노입자의 입경이 미세하며 분산성 또한 우수함 을 확인할 수 있다.
도 6은 전술한 비교예 2에 따라 얻어진 은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트의 TEM 사진이다. 비교예 2 역시 성공적으로 나노섬유 매트를 제조할 수 있었으며, 얻어진 폴리우레탄 나노섬유의 평균지름 역시 실시예 2와 비슷하였다. 그러나, 생성된 은 나노입자의 평균지름은 11.0 nm로서 본 발명의 제조방법에 따라 별도의 환원제 첨가없이 은 나노입자를 생성시킨 경우보다 더 큰 은 나노입자가 생성되었다. 이 결과는 도 3의 UV-vis 분광분석 결과와 일치한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의하면 별도의 환원제 첨가 없이 은 나노입자들이 적용된 폴리우레탄 나노섬유 매트를 제조할 수 있다. 제조된 나노섬유 매트에 함유된 은 나노입자들은 입경이 작고 균일한 크기를 가지므로, 은 나노입자 첨가에 따른 효과가 향상된다. 더불어, 매트를 구성하는 폴리우레탄 나노섬유의 직경이 보다 가늘고 섬세해지므로, 항균성 필터, 거즈, 투습방수 의복 등의 소재로서 이용시 그 효과가 극대화될 수 있다.

Claims (2)

  1. (S1) 폴리우레탄 및 질산은을 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)와 테트라하이드로퓨란(THF)으로 된 혼합용매에 용해시키는 단계;
    (S2) 상기 (S1)의 결과물을 소정 기간동안 교반하여 상기 혼합용매에 용해된 은 이온을 환원시키므로서 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액을 제조하는 단계; 및
    (S3) 상기 은 나노입자가 함유된 폴리우레탄 용액을 전기방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합용매는 N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)와 테트라하이드로퓨란(THF)의 혼합비(w/w)가 9:1 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 은 나노입자 함유 폴리우레탄 나노섬유 매트의 제조방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011787B1 (ko) * 2008-10-31 2011-02-07 서울대학교산학협력단 형상기억 폴리우레탄 전기방사 웹 및 이의 제조 방법
KR101144170B1 (ko) 2009-04-10 2012-05-10 서울대학교산학협력단 형상기억 폴리우레탄 폼의 제조 방법 및 이로부터 제조된 형상기억 폴리우레탄 폼
EP3553023A1 (en) 2018-04-10 2019-10-16 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Stretchable conductive fiber and method of manufacturing the same

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837834B1 (ko) * 2008-01-11 2008-06-13 주식회사 폴리사이언텍 생분해성 나노입자계 수지조성물 및 이를 이용한 필름
CZ306779B6 (cs) * 2011-07-19 2017-07-07 Spur A.S. Morfologicky optimalizované netkané textilie na bázi nanovláken
KR101902927B1 (ko) 2011-08-10 2018-10-02 삼성전자주식회사 신축가능한 전도성 나노섬유, 이를 포함하는 신축가능한 전극 및 그 제조방법
CZ307996B6 (cs) * 2016-01-27 2019-10-09 Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci Polymerní substrát s imobilizovanými nanočásticemi stříbra a způsob jeho přípravy
CN108385183A (zh) * 2018-02-10 2018-08-10 海盐县硕创服装研究所 亲水聚丙烯纤维及其制备方法
CN109338717B (zh) * 2018-09-28 2021-04-06 西安理工大学 基于银纳米线的柔性导电纤维及其制备方法
KR102231426B1 (ko) * 2019-11-11 2021-03-23 중앙대학교 산학협력단 코어-쉘 구조의 광촉매 섬유 복합체, 이의 제조방법
CN114150499A (zh) * 2021-12-14 2022-03-08 南通大学 一种抗菌织物的制备方法
CN114164566A (zh) * 2021-12-14 2022-03-11 南通大学 一种抗菌纳米纤维膜的制备方法
CN114960036A (zh) * 2022-04-07 2022-08-30 苏州大学 一种超疏水复合膜及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010068275A (ko) * 2000-01-03 2001-07-23 김원배 은계 항균세라믹 분말을 함유한 섬유원사
KR20040043920A (ko) * 2002-11-20 2004-05-27 (주)나눅스 은 콜로이드 및 그 제조 방법
KR20050077304A (ko) * 2004-01-27 2005-08-02 박원호 은이 함유된 셀룰로오스 아세테이트의 나노섬유 웹
KR20060036972A (ko) * 2004-10-27 2006-05-03 주식회사 코오롱 항균방취성이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법
KR20060062661A (ko) * 2004-12-06 2006-06-12 박원호 은을 함유하는 실리카 나노섬유 및 제조 방법
KR20060063214A (ko) * 2004-12-07 2006-06-12 도레이새한 주식회사 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및그 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010068275A (ko) * 2000-01-03 2001-07-23 김원배 은계 항균세라믹 분말을 함유한 섬유원사
KR20040043920A (ko) * 2002-11-20 2004-05-27 (주)나눅스 은 콜로이드 및 그 제조 방법
KR20050077304A (ko) * 2004-01-27 2005-08-02 박원호 은이 함유된 셀룰로오스 아세테이트의 나노섬유 웹
KR20060036972A (ko) * 2004-10-27 2006-05-03 주식회사 코오롱 항균방취성이 우수한 폴리우레탄우레아 탄성사의 제조방법
KR20060062661A (ko) * 2004-12-06 2006-06-12 박원호 은을 함유하는 실리카 나노섬유 및 제조 방법
KR20060063214A (ko) * 2004-12-07 2006-06-12 도레이새한 주식회사 항균 방취성이 우수한 폴리프로필렌 스판본드 부직포 및그 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011787B1 (ko) * 2008-10-31 2011-02-07 서울대학교산학협력단 형상기억 폴리우레탄 전기방사 웹 및 이의 제조 방법
KR101144170B1 (ko) 2009-04-10 2012-05-10 서울대학교산학협력단 형상기억 폴리우레탄 폼의 제조 방법 및 이로부터 제조된 형상기억 폴리우레탄 폼
EP3553023A1 (en) 2018-04-10 2019-10-16 Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University Stretchable conductive fiber and method of manufacturing the same

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