KR101413095B1 - 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법 - Google Patents

투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명성 및 유명성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 관한 것으로서, (ⅰ) 천연 단백질 수용성 용액 및 저분자화된 키토산 수용성 용액 중에서 선택된 1종의 수용성 용액을 제조하는 공정; (ⅱ) 상기 1종의 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액 및 글리옥살을 첨가하여 방사용액을 제조하는 공정; (ⅲ) 상기 방사용액으로 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; (ⅳ) 상기 나노섬유 멤브레인을 알칼리 분위기하에 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; 및 (ⅴ) 상기 수불용성 나노섬유를 물속에 침지한 후 건조하는 공정; 을 포함한다.
본 발명은 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인 제조시 자원의 재활용으로 환경오염을 방지할 수 있고, 제조비용과 에너지도 절약할 수 있고, 제조공정도 간소화할 수 있다.
본 발명으로 제조된 나노섬유 멤브레인은 투명하고 유연성이 뛰어나 태양전지, 트랜지스터, 디스플레이, 바이오 센서, 가스센스 등의 전자소재나 기능성 의류소재 등으로 유용하다. 본 발명으로 제조된 나노섬유 멤브레인에 은 나노섬유 또는 탄소나노섬유를 코팅하여 전자기판 등으로 사용이 가능하다.

Description

투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법{Method of manufacturing membranes comprising nano fiber with excellent transparency and flexibility}
본 발명은 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 자원의 재활용으로 환경오염을 최소화하고, 제조비용과 에너지를 절감하고, 제조공정도 간소화하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 있어서는 나노섬유 멤브레인이란 나노섬유로 구성된 멤브레인을 의미하고, 투명 나노섬유 멤브레인이란 투명한 나노섬유로 구성된 멤브레인을 의미한다.
태양전지, 터치스크린, 피부를 닮은 센서, 디스플레이, 스마트 윈도우와 같은 고성능 차세대 장치에서 기존의 소재들을 대체하는데 평면이 아닌 와이어 형태의 이상적인 새로운 종류의 섬유형태의 재료로 네트워크를 형성하고자 많은 노력들이 진행 중이지만, 투명한 나노섬유로 구성된 매트를 제조하기란 쉽지 않은 현실이다.
나노섬유(nanofibers)를 기반으로 하는 전자소자는 아직 개념적인 단계이지만, 넓은 표면적, 표면처리의 다양성, 복합재료의 구성의 용이성과 또한 접힘이 가능한 전자 재료를 만들기 위해서는 필름 형태로는 한계가 있는 유연성을 극복하기 위해서는 반드시 섬유상의 구조를 만들어서 유연성을 부여할 필요가 있다. 따라서 유연성이 우수한 나노섬유로 구성된 투명한 매트의 제조는 전자성능을 부여하기 용이하고 또한 다양한 장점으로 인하여 많은 전자소자 시장을 대체할 가능성이 높다. 가능한 섬유 기반의 전자소자로서 텍스타일 태양전지, 유연성 있는 트랜지스터, 유연성이 있는 디스플레이, 외부 자극형 약물전달, 바이오센서 및 가스센서, 광조절 기능성 텍스타일, 기능성 의류 및 방위산업용 기능성 제품 등을 예로 들 수 있다.
Masaya Nogi 등[Advanced Materials, Vol. 21, 1595-1598, 2009]은 셀룰로오스 분말로부터 톨루엔/에탄올 혼합 용매를 사용하여 왁스를 추출하고 그런 다음에 리근인을 소디움 클로라이드(sodium chloride)를 통하여 제거하고, 헤미셀룰로오스(hemicellulose)는 알카리를 사용하여 제거하였다. 이렇게 하여 알파셀룰로오스만을 추출하고 이를 분말화하고 물에 0.1 중량부로 분산하여 0.1마이크론 필터를 사용하여 나노섬유로 구성된 매트를 제조하고 이 매트와 광학적으로 투명한 폴리카보네이트 필름과 라미네이팅을 통하여 하이브리드 복합 필름을 제조하였다. 이와 같은 필름은 투명도가 낮아서 잘 보이지 않는다. 그러나 셀룰로오스 나노섬유 시트에 트리싸이클로데칸 디메탄올 디메트아크릴레이트(tricyclodecane dimethanol dimethacrylate)인 아크릴 수지를 투입하고 자외선 하에서 큐어링(curing)을 행하여 투명한 필름을 제조하였다. 아크릴 수지를 코팅하지 않을 경우에는 투명하지 않지만 아크릴 수지로 코팅할 경우에만 투명하게 된다. 이와 같은 나노섬유가 보강된 필름상 구조를 제조하여 투명하고 유연성이 우수하며 열적 성질이 우수한 하이브리드 투명한 필름을 제조하였다.
또 다른 예는 Hui Wui 등[Nano Letters, Vol. 10, 4242-4248, 2010]은 투명한 구리 아세테이트(cupper acetate)와 폴리비닐알콜(poly(vinyl alcohol)의 혼합 용액을 사용하여 전기방사를 통하여 하이브리드 나노섬유를 제조하고 소결처리를 행하여 순수한 CuO 나노섬유를 제조한 다음, 산화 구리 나노섬유를 수소분위기 하에서 300에서 1시간 처리하여 순수한 구리나노섬유를 제조하였다. 상기 종래 문헌에는 상호 용융되어 서로 결합이 형성되어 투명하고 순수한 구리 나노섬유로 구성된 전도성이 우수한 나노섬유 멤브레인이 제조된다고 기재되어있다.
Po-Chun Hsu 등[ACS Nano, Vol 6, 5150-5156]은 앞에서 언급한 구리 나노섬유가 산화성 강하므로 이를 방지하기 위하여 구리 나노섬유를 알루미늄-도프드-산화아연(aluminium-doped zinc oxide) 층으로 감싸서 구리의 산화성을 방지하여 안정하게 유지하게 하여 고전도성을 유지하여 안정한 투명 전극 활용성을 제안하고 있다.
하이브리드 투명 필름 또는 전도성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 상기 종래 제조방법들은 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라, 투명성 및 유연성이 동시에 충분히 달성되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 상기 종래방법들의 문제점들을 해결함으로써 자원의 재활용으로 환경오염이 최소화될수 있고, 제조비용과 에너지도 절감되며, 제조공정도 간소화될 수 있는 투명한 나노섬유 멤브레인의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 투명성과 동시에 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인을 간소한 공정으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 (ⅰ) 천연 단백질 수용성 용액 및 저분자화된 키토산 수용성 용액 중에서 선택된 1종의 수용성 용액을 제조하는 공정; (ⅱ) 상기 1종의 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액 및 글리옥살을 첨가하여 방사용액을 제조하는 공정; (ⅲ) 상기 방사용액으로 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; (ⅳ) 상기 나노섬유 멤브레인을 알칼리 분위기하에 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; 및 (ⅴ) 상기 수불용성 나노섬유를 물속에 침지한 후 건조하는 공정;들을 거쳐 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인을 제조한다.
본 발명은 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인 제조시 자원의 재활용으로 환경오염을 방지할 수 있고, 제조비용과 에너지도 절약할 수 있고, 제조공정도 간소화할 수 있다.
본 발명으로 제조된 나노섬유 멤브레인은 투명하고 유연성이 뛰어나 태양전지, 트랜지스터, 디스플레이, 바이오 센서, 가스센스 등의 전자소재나 기능성 의류소재 등으로 유용하다. 본 발명으로 제조된 나노섬유 멤브레인에 은 나노섬유 또는 탄소나노섬유를 코팅하여 전자기판 등으로 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제조공정 흐름을 나타내는 개략도.
도 2(a)는 실시예 1로 제조한 양모/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하기 전에 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 2(b)는 실시예 1로 제조한 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후에 알카리로 처리하고 그런 다음에 건조한 후의 시료(양모/폴리비닐알콜)를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 3(a)는 실시예 2로 제조한 키토산/폴리비닐알콜 나노섬유나노섬유 멤브레인을 물속에서 침지하기 전에 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 3(b)는 실시예 2로 제조한 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후에 알카리로 처리하고 그런 다음에 건조한 후의 시료(키토산/폴리비닐알콜)를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 4(a)는 실시예 3으로 제조한 머리카락/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하기 전에 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 4(b)는 실시예 3으로 제조한 머리카락/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후에 알카리로 처리하고 그런 다음에 건조한 후의 시료(머리카락/폴릴비닐알코올)를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 5(a)는 실시예 4로 제조한 키토산/폴리비닐알콜 멤브레인을 물속에 침지하기 전에 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 5(b) 실시예 4로 제조한 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후에 알카리로 처리하고 그런 다음에 건조한 후의 시료(머리카락/폴릴비닐알코올)를 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 6은 적외선 분광 광도계(Ultraviolet spectrometer)로 측정한 유리판 및 각종 나노섬유 멤브레인들의 파장별 투과율 그래프.
도 7은 유리판의 투명성을 보여주는 사진.
도 8(a)는 실시예 1로 제조한 양모/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하기 전인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 8(b)는 실시예 1로 제조한 양모/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후에 알카리로 처리하고 그런 다음에 건조한 후의 시료(양모/폴리비닐알콜) 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 8(c)는 실시예 1로 제조한 양모/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하고 그런 다음에 알카리하에서 처리하고 120℃에서 건조한 시료의 투명성을 보여주는 사진.
도 9(a)는 실시예 2로 제조한 난각막/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하기 전인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 9(b)는 실시예 2로 제조한 난각막/키토산/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 9(c)는 실시예 2로 제조한 난각막/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하고 그런 다음에 알카리하에서 처리하고 120℃에서 건조한 시료의 투명성을 보여주는 사진.
도 10(a)는 실시예 3으로 제조한 머리카락/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하기 전인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 10(b) 실시예 3으로 제조한 머리카락/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 10(c) 실시예 3으로 제조한 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후에 그런 다음에 머리카락/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 알카리하에서 처리하고 120℃에서 건조한 시료의 투명성을 보여주는 사진.
도 11(a) 실시예 4로 제조한 키토선/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지하기 전인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 11(b) 실시예 4로 제조한 키토선/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후인 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 11(c) 실시예 4로 제조한 나노섬유 멤브레인을 키토선/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인물속에 침지한 후 건조한 상태에서의 투명성을 보여주는 사진.
도 12는 실시예 1 내지 실시예 4로 제조되 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본 나노튜브를 프린트한 뒤 4-포인트 프로브 타입(4-Point probe type) Versa STAT로 측정한 전류와 전압의 상관관계를 나타내는 그래프.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인을 제조하기 위해서 (ⅰ) 천연 단백질 수용성 용액 및 저분자화된 키토산 수용성 용액 중에서 선택된 1종의 수용성 용액을 제조하는 공정; (ⅱ) 상기 1종의 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액 및 글리옥살을 첨가하여 방사용액을 제조하는 공정; (ⅲ) 상기 방사용액으로 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; (ⅳ) 상기 나노섬유 멤브레인을 알칼리 분위기하에 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; 및 (ⅴ) 상기 수불용성 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후 건조하는 공정;들을 차례로 실시한다.
구체적으로, 본 발명에서는 먼저 천연 단백질 수용성 용액 및 저분자화된 키토산 수용성 용액 중에서 선택된 1종의 수용성 용액을 제조하는 공정을 실시한다.
상기 천연 단백질 수용액은 양모, 실크 등과 같은 천연 단백질 섬유, 머리카락, 동물의 털 또는 난간막으로부터 추출하며 일례로는 케라틴 유도체 수용액이다.
상기의 저분자화된 키토산 수용성 용액은 키토산에 방사선을 조사하여 제조한다.
이때, 방사선으로는 감마선, 전자선, 이온빔, 중성자 빔 또는 전자선 등을 사용하고, 방사선의 총조사선량은 1~500kGy인 것이 바람직하다.
다음으로는, 상기와 같이 제조된 천연 단백질 수용액 또는 저분자화된 키토산 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액 및 글리옥살을 첨가하여 방사용액을 제조하는 공정을 실시한다.
이때, 천연 단백질 수용성 용액 : 폴리비닐알콜 수용액의 중량비율이 5:95~95:5가 되도록 천연 단백질 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 첨가하는 것이 나노섬유 멤브레인의 투명성 및 유연성 향상에 바람직하다.
또한, 저분자화된 키토산 수용성 용액 : 폴리비닐알콜 수용액의 중량비율이 5:95~95:5가 되도록 저분자화된 키토산 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 첨가 하는 것이 나노섬유 멤브레인의 투명성 및 유연성 향상에 바람직하다.
다음으로는, 상기 방사용액으로 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정을 실시한다.
방사용액을 방사하는 방법으로는 전기방사방식 또는 원심력을 이용한 방사방식이 사용될 수 있다.
다음으로는, 상기 나노섬유 멤브레인을 알칼리 분위기하에 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정을 실시한다.
이때, 나노섬유 멤브레인을 먼저 열처리한 다음 알칼리 분위기하에서 방치할 수도 있고, 알칼리 분위기하에서 열처리할 수도 있다. 일반적으로 전기방사나 고원심력을 이용하여 나노섬유로 구성된 웹을 제조하고 물속에 침지할 경우에 곧바로 물에 용해되어 나노섬유 형상을 잃어버리고 필름으로 변화는 것이 일반적이다. 그러나 본 발명에서는 나노섬유의 형상을 유지함과 동시에 고투명성을 확보하기 위하여 제조된 나노섬유를 물속에 매우 짧은 시간 동안 침지하여 팽윤을 시키고 그런 다음에 팽윤된 상태로 알코올 분위기 하에서 열처리를 행하여 수분을 제거함과 동시에 수소결합을 유도하여 확실하게 불용성이면서 열적으로 안정한 나노섬유 형상을 유지하면서 나노섬유 웹의 공간을 나노섬유가 팽윤하여 빈공간을 메우고 나노섬유 멤브레인의 빈간을 채움으로서 고투명성 나노섬유 웹의 제조가 가능하게 된다.
다음으로, 상기 수불용성 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후 건조하는 공정을 실시한다.
상기 물속 침지공정에 의해 나노섬유는 팽윤되어 투명해지고 그 결과 나노섬유 멤브레인은 투명성이 크게 향상된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나 본 발명의 보호범위는 후술하는 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
양모로부터 천연 단백질(케라틴 유도체)를 추출한 후 이를 물에 녹여 천연 단백질(케라틴 유도체) 수용성 용액을 제조하였다.
다음으로, 상기 천연 단백질 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 50:50의 중량비율로 투입한 후 여기에 글리옥산을 전체중량대비 1.5중량부 첨가하여 방사용액을 제조하였다.
다음으로는, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 멤브레인을 제조한 다음, 계속해서 제조된 나노섬유 멤브레인을 50℃의 알칼리 분위기(에탄올 분위기) 하에서 24시간 동안 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
다음으로는, 상기 수불용성 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후 건조하여 투명한 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 2(a)와 같았고, 물속에 침지하고 알칼리 분위기 한 후에 건조한 상태인 상기 나노 섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 2(b)와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 f 그래프와 같았고, 물속에 침지한 후에 알칼리 분위기 하에서 처리 하고서 건조한 양모/폴리비닐알콜 나노 섬유 멤브레인의 한 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 e 그래프와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 8(a)와 같았고, 물속에 침지하고 알카리 분위기하에서 처리하고 건조한 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 8(b)와 같았고, 물속에 침지후 건조한 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 8(c)와 같았다.
상기 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린터한 후 4-포인트 프로브 타입(4-point prove type) VersaSTAT으로 측정한 전류-전압 상관 그래프는 도 12의 C그래프와 같았다. 도 12 (C)로부터 계산한 결과 저항값은 157 오옴이었다.
실시예 2
난각막으로부터 천연 단백질(케라틴 유도체)를 추출한 후 이를 물에 녹여 천연 단백질(케라틴 유도체) 수용성 용액을 제조하였다.
다음으로, 상기 천연 단백질 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 80:20의 중량비율로 투입한 후 여기에 글리옥산을 전체중량대비 1.5중량부 첨가하여 방사용액을 제조하였다.
다음으로는, 상기 방사용액을 원심력을 이용하여 방사해서 나노섬유 멤브레인을 제조한 다음, 계속해서 제조된 나노섬유 멤브레인을 120℃에서 5분간 열처리한 후 알칼리 분위기(에탄올 분위기) 하에서 24시간 동안 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
다음으로는, 상기 난각막/폴리비닐알콜 수불용성 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후 건조하여 투명한 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
물속에 침지하기전 상태인 나노섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 3(a)와 같았고, 물속에 침지하고 알칼리 분위기 하에서 처리한 후에 건조한 난각막/폴리비닐알콜 나노 섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 3(b)와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 g 그래프와 같았고, 물속에 침지하고 물속에 침지하고 알칼리 분위기 하에서 처리한 후에 건조한 난각막/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 d 그래프와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 9(a)와 같았고, 물속에 침지한 후 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 9(b)와 같았고, 물속에 침지하고 알칼리 분위기 하에서 처리한 후에 건조한 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 9(c)와 같았다.
상기 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린터한 후 4-포인트 프로브 타입(4-point prove type) VersaSTAT으로 측정한 전류-전압 상관 그래프는 도 12의 D그래프와 같았다. 도 12 (D)로부터 계산한 결과 저항값은 173 오옴이었다.
실시예 3
머리카락으로부터 천연 단백질(케라틴 유도체)를 추출한 후 이를 물에 녹여 천연 단백질(케라틴 유도체) 수용성 용액을 제조하였다.
다음으로, 상기 천연 단백질 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 50:50의 중량비율로 투입한 후 여기에 글리옥산을 전체중량대비 1.5중량부 첨가하여 방사용액을 제조하였다.
다음으로는, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 멤브레인을 제조한 다음, 계속해서 제조된 나노섬유 멤브레인을 50℃의 알칼리 분위기(에탄올 분위기) 하에서 24시간 동안 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
다음으로는, 상기 수불용성 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후 건조하여 투명한 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
물속에 침지하기전 상태인 머리카락/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 4(a)와 같았고, 물속에 침지한 후 상태인 상기 나노 섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 4(b)와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 h 그래프와 같았고, 물속에 침지하고 알칼리 분위기 하에서 처리한 후에 건조한 머리카락/폴리비닐알코올 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 c 그래프와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 10(a)와 같았고, 물속에 침지한 후 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 10(b)와 같았고, 물속에 침지하고 알커리 분위기 하에서 처리후에 건조한 상태인 머리카락/폴리비닐알코올 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 10(c)와 같았다.
상기 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린터한 후 4-포인트 프로브 타입(4-point prove type) VersaSTAT으로 측정한 전류-전압 상관 그래프는 도 12의 A그래프와 같았다. 도 12 (A)로부터 계산한 결과 저항값은 121 오옴이었다.
실시예 4
초산 수용액에 키토산 8중량%를 침지시킨 후 전자선 가속기를 사용하여 10kGy의 총조사선량의 전자선을 조사하여 키토산 수용액을 제조하였다.
다음으로, 상기 키토산 수용액에 폴리비닐알콜 수용액을 50:50의 중량비율로 투입한 후 여기에 글리옥산을 전체중량대비 1.5중량부 첨가하여 방사용액을 제조하였다.
다음으로는, 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 멤브레인을 제조한 다음, 계속해서 제조된 나노섬유 멤브레인을 50℃의 알칼리 분위기(에탄올 분위기) 하에서 24시간 방치한 후 120℃에서 5분간 열처리하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
다음으로는, 상기 수불용성 나노섬유 멤브레인을 물속에 침지한 후 건조하여 투명한 나노섬유 멤브레인을 제조하였다.
물속에 침지하기전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 5(a)와 같았고, 물속에 침지한 후 알칼리 분위기 하에서 처리하고 건조한 키토산/폴리비닐알콜 나노 섬유 멤브레인의 주사전자현미경(SEM) 사진은 도 5(b)와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 i 그래프와 같았고, 물속에 침지한 후에 알칼리 분위기 처리하고 건조한 키토산/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프(적외선 분광 광도계로 측정)는 도 6의 b 그래프와 같았다.
물속에 침지하기 전 상태인 상기 나노섬유 멤브fp인의 투명성을 나타내는 사진은 도 11(a)와 같았고, 물속에 침지한 후 상태인 상기 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 11(b)와 같았고, 물속에 침지하고 알칼리 분위기 하에서 건조한 상태인 키토산/폴리비닐알콜 나노섬유 멤브레인의 투명성을 나타내는 사진은 도 11(c)와 같았다.
상기 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린터한 후 4-포인트 프로브 타입(4-point prove type) VersaSTAT으로 측정한 전류-전압 상관 그래프는 도 12의 B그래프와 같았다. 도 12 (B)로부터 계산한 결과 저항값은 145 오옴이었다.
a : 유리판의 파장별 투과율 그래프.
b : 실시예 4로 제조한 나노섬유 멤브레인(물속 침지로 팽윤된 상태)의 파장별 투과율 그래프.
c : 실시예 3으로 제조한 나노섬유 멤브레인(물속 침지로 팽윤된 상태)의 파장별 투과율 그래프.
d : 실시예 2로 제조한 나노섬유 멤브레인(물속 침지로 팽윤된 상태)의 파장별 투과율 그래프.
e : 실시예 1로 제조한 나노섬유 멤브레인(물속 침지로 팽윤된 상태)의 파장별 투과율 그래프.
f : 실시예 1에 있어서 물속에 침지 처리전인 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프.
g : 실시예 2에 있어서 물속에 침지 처리전인 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프.
h : 실시예 3에 있어서 물속에 침지 처리전인 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프.
i : 실시예 4에 있어서 물속에 침지 처리전인 나노섬유 멤브레인의 파장별 투과율 그래프.
A : 실시예 3으로 제조된 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린트한 뒤 측정한 전류-전압 상관그래프.
B : 실시예 4로 제조된 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린트한 뒤 측정한 전류-전압 상관그래프.
C : 실시예 1로 제조된 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린트한 뒤 측정한 전류-전압 상관그래프.
D : 실시예 2로제조된 나노섬유 멤브레인에 실버나노와이어와 카본나노튜브를 프린트한 뒤 측정한 전류-전압 상관그래프.

Claims (12)

  1. (ⅰ) 천연 단백질 수용성 용액 및 저분자화된 키토산 수용성 용액 중에서 선택된 1종의 수용성 용액을 제조하는 공정;
    (ⅱ) 상기 1종의 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액 및 글리옥살을 첨가하여 방사용액을 제조하는 공정;
    (ⅲ) 상기 방사용액으로 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정;
    (ⅳ) 상기 나노섬유 멤브레인을 알칼리 분위기하에 방치하여 수불용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 공정; 및
    (ⅴ) 상기 수불용성 나노섬유를 물속에 침지한 후 건조하는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 천연 단백질 수용액은 천연 단백질 섬유, 머리카락, 동물의 털 및 난각막 중에서 선택된 하나로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 저분자화된 키토산 수용성 용액은 키토산에 방사선을 조사하여 제조하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 방사선은 감마선, 전자선, 이온빔, 중성자 빔 및 자외선 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 방사선의 총조사선량은 1~500kGy인 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 천연 단백질 수용성 용액이 케라틴 유도체 수용액인 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 천연 단백질 수용성 용액 : 폴리비닐알콜 수용액의 중량비율이 5:95~95:5가 되도록 천연 단백질 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 저분자화된 키토산 수용성 용액 : 폴리비닐알콜 수용액의 중량비율이 5:95~95:5가 되도록 저분자화된 키토산 수용성 용액에 폴리비닐알콜 수용액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 멤브레인을 제조하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 방사용액을 원심력을 이용하는 방사방법으로 방사하여 나노섬유 멤브레인을 제조하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 나노섬유 멤브레인을 알칼리 분위기 하에서 열처리하여 수용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 나노섬유 멤브레인을 열처리 한후 알칼리 분위기하에서 방치하여 수용성 나노섬유 멤브레인을 제조하는 것을 특징으로 하는 투명성 및 유연성이 우수한 나노섬유 멤브레인의 제조방법.
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