KR102412426B1 - 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체 - Google Patents

성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체 Download PDF

Info

Publication number
KR102412426B1
KR102412426B1 KR1020200142306A KR20200142306A KR102412426B1 KR 102412426 B1 KR102412426 B1 KR 102412426B1 KR 1020200142306 A KR1020200142306 A KR 1020200142306A KR 20200142306 A KR20200142306 A KR 20200142306A KR 102412426 B1 KR102412426 B1 KR 102412426B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
growth body
growth
polymer solution
producing
fluid
Prior art date
Application number
KR1020200142306A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220057247A (ko
Inventor
김호영
박찬진
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020200142306A priority Critical patent/KR102412426B1/ko
Publication of KR20220057247A publication Critical patent/KR20220057247A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102412426B1 publication Critical patent/KR102412426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08—Cellulose derivatives
    • C08L1/10—Esters of organic acids, i.e. acylates
    • C08L1/12—Cellulose acetate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/18—Applications used for pipes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

본 발명은 비용매 유도 상분리법 또는 기상 유도 상분리법을 이용한 성장체의 제조방법에 관한 것으로서, 토출부를 제1 유체 내에 위치시키고 상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하여 성장체를 제조하는 방법을 제공한다. 한편, 상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대하여 비용매 또는 기체인 것일 수 있다.

Description

성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체 {MANUFACTURING METHOD OF GROWTH BODY AND THE GROWTH BODY MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체에 관한 것이다.
비용매 유도 상분리법(Non-solvent induced phase separation)이란 고분자를 용해시킬 수 있는 적절한 용매에 고분자를 용해시키고, 비용매와 용액을 접촉시켜 용액 내 용매와 비용매의 교환을 유도하여 상분리를 이끌어내는 기술이다. 이 때, 용액은 고분자 농도가 높은 상과 농도가 낮은 상으로 상분리가 되며, 고분자 농도가 높은 상이 고체가 되며 고분자 농도가 낮은 상은 고체 내 포어를 형성하게 된다.
한편, 기상 유도 상분리법(Vapor induced phase separation)이란 고분자 용액과 기체를 접촉시켜 용액 내 용매와 기체의 교환을 유도하여 상분리를 이끌어내는 기술이다.
종래, 이러한 유도 상분리법을 이용한 대부분의 발명들은 고분자 용액을 판 위에 배치한 뒤 비용매와 접촉시켜 다공성 막을 제조하는 분야에 국한되었다. 이에, 본 발명자는 비용매 유도 상분리법 또는 기상 유도 상분리법에 따라 고분자 용액이 비용매 또는 기체와 접촉 시 용매가 비용매로 확산을 통해 빠져나가며 고분자의 농도가 올라가며 고화되는 특징을 이용하여 종횡비가 긴 고분자 성장체를 제조하여 관련 기술분야에서 새로운 지평을 개척하고자 한다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 일 말단에서 성장이 진행되는 고분자 성장체를 제조하는 것이다.
또한, 본 발명은 즉각적으로 성장 방향 또는 굵기가 변화하는 성장체를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 성장체의 제조방법은, 토출부를 제1 유체 내에 위치시키는 단계; 및 상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 형성 과정 중 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단은 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단에서 성장하여 연장 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리아마이드(Polyamide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은, 아세톤, 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액의 농도는, 10 질량% 내지 30 질량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 유체는, 물 또는 공기인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액을 1 mL/h 내지 30 mL/h로 토출하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체의 단면은, 직경 1 ㎜ 내지 1 ㎝의 원형인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액의 토출 속도(u [㎜/s])와 상기 성장체의 반지름(R [㎜])은, 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[수학식 1]
R = kun
(단, k는 150 내지 400의 상수, n은 2.5 내지 3.5의 수이다.)
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 성장 과정에 있어 자기장을 인가하여 성장 방향을 제어 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 선(線)이거나 튜브인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는 튜브이고, 상기 튜브는 그 내부에 중공이 형성되어 제2 유체 또는 액체금속을 전달 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 유체는, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 액체금속은, EGaIn, 수은, 갈륨 및 전도성 고분자 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 성장체는, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 제조방법에 의해 제조된 것이다.
본 발명은 일 말단에서 성장이 진행되는 고분자 성장체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 즉각적으로 성장 방향 또는 굵기가 변화하는 성장체를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 성장체는, 유체 이송 튜브 또는 성장식 전선 등으로 다양한 활용이 가능한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 제조 형상을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 3은 시간에 따른 셀룰로오스 아세테이트 성장체의 제조 과정을 촬영한 이미지이다.
도 4는 고분자 용액의 농도 및 토출 속도에 따른 성장체 단면적의 반지름을 측정한 것이다.
도 5는 토출 유량에 따른 성장체의 성장 시작 단계를 촬영한 이미지이다.
도 6은 성장 과정 중 토출 유량을 변화시킨 경우의 성장체의 성장 과정을 촬영한 이미지이다.
도 7은 고분자 용액을 토출시켜 성장체를 형성하는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 8은 성장체 내부로 유체를 전달하는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 9는 성장체 내부의 액체금속 운반에 따른 LED 작동 여부를 나타낸 개념도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성 요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 성장체의 제조방법은, 토출부를 제1 유체 내에 위치시키는 단계; 및 상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 유체는 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것으로서, 고분자 용액이 비용매 또는 기체와 접촉할 때 고분자 용액 내의 용매가 확산하면서 고분자가 석출된다. 고분자 용액 내 용해되어 있던 고분자가 석출됨에 따라 투명한 고분자 용액이 탁한 색깔로 변할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 토출부는 토출 장치의 일 말단에 연결되는 것으로서 상기 토출 장치는 펌프를 포함하고, 상기 펌프를 이용하여 토출부에서 고분자 용액이 토출되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 토출부의 직경에 따라 성장체의 직경을 조절할 수 있는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체는 성장 과정에서 단면적의 직경 및 성장 방향을 자유로이 바꿀 수 있는 것으로서 장애물이 있어도 이를 피해 성장체를 형성할 수 있는 장점이 있다.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 제1 유체 내에서의 부력에 의해 성장체는 위로 성장하는 것일 수 있다.
다만, 고분자 용액이 제1 유체 내에서 가라앉는 특징을 가지는 경우 성장체는 아래로 성장하는 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 제조 형상을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체(100)는, 토출부(200)를 제1 유체내에 위치시킨 후 고분자 용액을 제1 유체 내로 토출하여 형성되는 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체는, 특히, 여러 장애물을 피하거나 슬릿 형태의 틈 사이로 단면의 면적을 조절하여 성장하는 것일 수 있고, 원하는 모양, 형태 및 크기로 조절할 수 있다는 장점이 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 형성 과정 중 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단은 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태인 것일 수 있다.
도 1을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 성장체(100)의 형성 과정 중에는 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단(110)이 액체 상태인 것일 수 있다. 도 1에 따르면, 성장체(100)는 성장하면서 토출된 고분자 용액이 고분자로 굳어진 기성장부(120) 및 아직 고분자로 굳어지지 않은 반대쪽 말단(110)을 포함하는 것이다. 기성장부(120)는 토출된 고분자 용액 내의 용매가 제1 유체 내로 확산하면서 고분자가 석출되어 형성된다. 한편, 아직 고분자 용액과 제1 유체와의 접촉 시간이 길지 않은 성장체(100)의 반대쪽 말단(110)부는 용매의 확산이 아직 발생하지 않아 일부 액체 상태로 유지되며 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태로 형성되는 특징이 있다.
상기 특징을 활용하면, 고분자 용액의 토출하는 양을 제어하는 등으로 성장체의 말단(110)에서의 단면적의 직경을 조절할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단에서 성장하여 연장 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 성장체(100)의 말단(110)에서 고분자가 석출되어 성장하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액은, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리아마이드(Polyamide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있다.
일 예시로서, 고분자 용액은 셀룰로오스 아세테이트를 고분자로서 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액은, 아세톤, 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 예시로서, 상기 고분자 용액은, 아세톤을 용매로서 포함하는 것으로서, 셀룰로오스 아세테이트가 용해된 아세톤 용액인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액의 농도는, 10 질량% 내지 30 질량%인 것일 수 있다.
고분자 용액의 농도는 전체 용액 중 고분자의 질량 분율을 의미하는 것일 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 농도가 10 질량%보다 낮으면 용매의 제1 유체 내 확산 이후 석출되는 고분자의 양이 너무 적어 견고한 성장체를 만들 수 없고 크랙이 발생할 가능성이 있으며, 고분자 용액의 농도가 30 질량%보다 높으면 고분자 용액의 상분리가 너무 빨리 일어나 토출되는 즉시 굳어서 말단에서 성장이 일어날 수 없는 단점이 있다.
바람직하게는, 고분자 용액의 농도는, 15 질량% 내지 30 질량%, 10 질량% 내지 25 질량%인 것일 수 있고, 더 바람직하게는, 고분자 용액의 농도는, 15 질량% 내지 25 질량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제1 유체는, 물 또는 공기인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액을 1 mL/h 내지 30 mL/h로 토출하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 토출 유량은 성장체의 두께를 결정하는 중요한 요인일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 토출 유량이 1 mL/h보다 낮으면 성장체의 말단의 크기가 너무 작아 토출 중에 말단이 굳어버려 성장이 원활하지 않은 단점이 있을 수 있고, 고분자 용액의 토출 유량이 30 mL/h보다 크면 성장체 내부의 압력이 너무 강해 말단이 견디지 못하고 터지는 문제점이 발생할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체의 단면은, 직경 1 ㎜ 내지 1 ㎝의 원형인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 성장체의 단면을 조절하여 좁은 틈을 지나갈 수 있는 성장체를 형성하거나 상대적으로 두꺼워 내부에 큰 중공을 통해 제2 유체를 단위 시간 당 많은 양을 전달할 수 있는 성장체를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체의 단면 직경이 1 ㎜ 보다 작게 형성되면 성장체의 물리적 강성이 약해 크랙이 쉽게 발생할 수 있는 단점이 있으며, 상기 성장체의 단면 직경이 1 ㎝ 보다 크면 지나치게 많은 고분자 용액을 토출하여야 하여 성장체 내부의 압력이 너무 강해져 성장체 또는 성장체의 말단이 터지는 문제가 발생할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액의 토출 속도(u [㎜/s])와 상기 성장체의 반지름(R [㎜])은, 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[수학식 1]
R = kun
(단, k는 150 내지 400의 상수, n은 2.5 내지 3.5의 수이다.)
일 실시예에 따르면, 성장체의 단면적 반지름은 고분자 용액의 토출부에서의 토출 속도의 세제곱에 비례하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 성장 과정에 있어 자기장을 인가하여 성장 방향을 제어 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 성장체는 성장 방향을 자기장에 의해 제어할 수 있는 것인데, 고분자 용액은 자기장에 민감한 물질을 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 선(線)이거나 튜브인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 토출 속도 및 토출부의 변경을 통해 성장체의 형태를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 성장체는 내부의 중공을 가지는 튜브 형태인 것일 수 있고, 이를 통해 제1 유체에 용해되는 물질을 용이하게 전달시키는 것일 수 있다.
기성장부(120)는, 토출부에서 고분자 용액이 토출될 때 상대적으로 제1 유체와 많이 접촉하는 표면에서의 고분자 석출 속도가 더 빠르고, 상대적으로 기성장부(120)의 내부는 제1 유체와 접촉이 원활하지 않아 용액 상태로 존재할 수 있다. 따라서, 성장체(100)의 반대쪽 말단(110) 및 기성장부(120)의 내부도 성장 과정에 있어서 용액 상태인 것일 수 있고, 고분자 용액의 토출을 멈추고 시간이 경과하면 고분자 용액의 용매가 확산하며 고분자가 석출하며 선형의 성장체(100)가 형성되는 것일 수 있다.
한편, 성장체(100)의 성장 과정 중에 토출되는 물질을 고분자 용액에서 다른 물질로 변경함으로써 내부의 중공이 형성된 튜브 형태의 성장체(100)가 형성되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는 튜브이고, 상기 튜브는 그 내부에 중공이 형성되어 제2 유체 또는 액체금속을 전달 가능한 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 유체 또는 액체금속은 제1 유체에 용해 가능한 물질인 것으로서, 고분자를 포함하는 성장체가 제1 유체와 제2 유체의 접촉을 막아 제1 유체에 용해되지 않고 성장체를 따라 전달되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 유체는, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 액체금속은, EGaIn, 수은, 갈륨 및 전도성 고분자 용액로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 성장체는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 성장체의 제조방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실험예 1
셀룰로오스 아세테이트를 아세톤에 첨가하여 20 질량% 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다. 토출 장치의 토출부를 물 내에 위치시킨 뒤 상기 셀룰로오스 아세테이트 용액을 토출부를 통해 토출하였다. 이 때, 토출 유량은 3 mL/h로 하였다.
도 3은 시간에 따른 셀룰로오스 아세테이트 성장체의 제조 과정을 촬영한 이미지이다.
도 3을 참조하면, 3분 동안 성장한 셀룰로오스 아세테이트 성장체의 성장 과정을 확인할 수 있으며, 성장 과정에 있어서 성장체의 토출부와 연결된 말단의 반대쪽 말단의 색이 투명한 것을 확인할 수 있다. 이는 성장체의 말단에서 고분자가 석출되어 성장하기 때문이다.
실험예 2
셀룰로오스 아세테이트 용액의 농도를 달리하여 토출 속도에 따른 단면적의 반지름을 측정하였다. 셀룰로오스 아세테이트 용액의 농도는 15 질량%, 20 질량% 및 25 질량%의 세 가지로 준비하였으며, 토출 속도는 0.1 ㎜/s 내지 0.25 ㎜/s의 범위에서 단면적의 반지름을 측정하였다.
도 4는 고분자 용액의 농도 및 토출 속도에 따른 성장체 단면적의 반지름을 측정한 것이다.
도 4를 참조하면, 고분자 용액의 농도가 높을수록 높은 토출 속도에서도 성장체가 잘 형성되는 것을 확인할 수 있고, 성장체 단면적의 반지름[㎜]은 토출 속도[㎜/s]의 세제곱에 비례하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 3
20 질량% 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액을 준비하였다. 토출부를 물에 위치시킨 뒤 고분자 용액을 토출시키면서 단위시간 당 토출 유량에 따른 성장체 단면적의 직경 변화를 관찰하였다.
도 5는 토출 유량에 따른 성장체의 성장 시작 단계를 촬영한 이미지이다.
도 5를 참조하면, 단위시간 당 토출 유량이 커질수록 성장체 단면적의 직경이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
도 6은 성장 과정 중 토출 유량을 변화시킨 경우의 성장체의 성장 과정을 촬영한 이미지이다.
도 6을 참조하면, 단위시간 당 토출 유량을 순서대로 2 mL/h, 5 mL/h, 2 mL/h, 6 mL/h로 변화시키면서 셀룰로오스 아세테이트 용액을 토출시켰을 때 성장체가 즉각적으로 단면체의 직경 변화를 보이며 성장하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 4
20 질량% 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액을 준비하였다. 토출부를 물에 위치시키고 물 밖으로 연결된 관을 배치하여 토출부에서 토출되어 성장된 고분자 성장체가 튜브 내로 관입되도록 성장체를 성장시켰다. 이후, 토출부로 아세톤을 토출하여 성장체 내로 아세톤을 흘려주었다.
도 7은 고분자 용액을 토출시켜 성장체를 형성하는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 8은 성장체 내부로 유체를 전달하는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 물 밖으로 연결된 관 내부로 관입된 성장체 내부로 아세톤을 이동시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 아세톤은 물에 용해되는 것으로서, 셀룰로오스 아세테이트로 형성된 고분자 성장체가 없었으면, 토출부에서 물 밖으로 연결된 관으로 아세톤을 운반할 수 없었을 것으로 보인다.
실험예 5
20 질량% 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액을 준비하였다. 토출부를 물에 위치시키고 물 표면에 LED를 배치한 뒤 전선 중 한쪽은 물 내부로 배치하였다. 토출부에서 고분자 용액을 토출시켜 성장체를 형성하고 성장체가 상기 LED 전선의 높이까지 자라도록 하였다.
이후, 토출부에서 액체금속으로서 EGaIn을 토출하여 LED 전선이 상기 액체금속에 잠기도록 하였다. 이후 액체금속에 전압을 인가하여 LED의 작동 여부를 확인하였다.
도 9는 성장체 내부의 액체금속 운반에 따른 LED 작동 여부를 나타낸 개념도이다.
도 9를 참조하면, 성장체 내부로 액체금속을 토출하여 LED 전선이 상기 액체금속에 닿고, 액체금속에 전기가 통하면 회로가 연결되어 LED가 작동할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100: 성장체
110: 말단
120: 기성장부
200: 토출부

Claims (15)

  1. 토출부를 제1 유체 내에 위치시키는 단계; 및
    상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것이고,
    상기 성장체는, 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단에서 성장하여 연장 형성되는 것인,
    성장체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성장체는, 형성 과정 중 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단은 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태인 것인,
    성장체의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 용액은, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리아마이드(Polyamide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것인,
    성장체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 용액은, 아세톤, 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    성장체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 용액의 농도는, 10 질량% 내지 30 질량%인 것인,
    성장체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유체는, 물 또는 공기인 것인,
    성장체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 용액을 1 mL/h 내지 30 mL/h로 토출하는 것인,
    성장체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 성장체의 단면은, 직경 1 ㎜ 내지 1 ㎝의 원형인 것인,
    성장체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 용액의 토출 속도(u [㎜/s])와 상기 성장체의 반지름(R [㎜])은, 하기 수학식 1을 만족하는 것인,
    성장체의 제조방법:
    [수학식 1]
    R = kun
    (단, k는 150 내지 400의 상수, n은 2.5 내지 3.5의 수이다).
  11. 제1항에 있어서,
    상기 성장체는, 성장 과정에 있어 자기장을 인가하여 성장 방향을 제어 가능한 것인,
    성장체의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 성장체는, 선(線)이거나 튜브인 것인,
    성장체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 성장체는 튜브이고,
    상기 튜브는 그 내부에 중공이 형성되어 제2 유체 또는 액체금속을 전달 가능한 것인,
    성장체의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 유체는, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 액체금속은, EGaIn, 수은, 갈륨 및 전도성 고분자 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    성장체의 제조방법.
  15. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항의 성장체의 제조방법에 의해 제조된,
    성장체.
KR1020200142306A 2020-10-29 2020-10-29 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체 KR102412426B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200142306A KR102412426B1 (ko) 2020-10-29 2020-10-29 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200142306A KR102412426B1 (ko) 2020-10-29 2020-10-29 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220057247A KR20220057247A (ko) 2022-05-09
KR102412426B1 true KR102412426B1 (ko) 2022-06-23

Family

ID=81582515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200142306A KR102412426B1 (ko) 2020-10-29 2020-10-29 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102412426B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100750289B1 (ko) 2006-06-26 2007-08-20 한국화학연구원 다중채널을 갖는 고강도 내오염성 중공사막의 제조방법
JP2014136183A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Sekisui Chem Co Ltd 中空糸膜の製造方法
WO2015041286A1 (ja) 2013-09-18 2015-03-26 三菱レイヨン株式会社 多孔質中空糸膜及びその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0829240B2 (ja) * 1988-01-13 1996-03-27 ダイセル化学工業株式会社 ポリスルホン系中空糸膜の製造法
KR102173175B1 (ko) * 2018-11-28 2020-11-02 대구대학교 산학협력단 강섬유보강 시멘트 복합재료의 방향성 제어 및 분산성 향상을 위한 탈부착식 마그네틱 타설 노즐

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100750289B1 (ko) 2006-06-26 2007-08-20 한국화학연구원 다중채널을 갖는 고강도 내오염성 중공사막의 제조방법
JP2014136183A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Sekisui Chem Co Ltd 中空糸膜の製造方法
WO2015041286A1 (ja) 2013-09-18 2015-03-26 三菱レイヨン株式会社 多孔質中空糸膜及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220057247A (ko) 2022-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Arthanareeswaran et al. Preparation, characterization and performance studies of ultrafiltration membranes with polymeric additive
US11090615B2 (en) Smooth polymer membranes and electrospray printing methods of making thereof
US4163725A (en) Process for preparing of semipermeable membranes
JP5707596B2 (ja) 非対称性膜
EP1321178B1 (en) A braid-reinforced hollow fiber membrane
JP5613911B2 (ja) 多層精密ろ過膜
KR101240953B1 (ko) 다공성 멤브레인의 제조방법 및 그로부터 제조된 비대칭 다공성 멤브레인
TW201341045A (zh) 具局部不對稱性的薄膜
WO2017043233A1 (ja) 非溶剤誘起相分離法用製膜原液およびこれを用いた多孔質中空糸膜の製造方法
KR20160026070A (ko) 기체분리막의 제조 방법
CN112044291A (zh) 一种致密分离膜
CN112044290A (zh) 一种聚砜基嵌段共聚物分离膜
KR102412426B1 (ko) 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체
JPS6214916A (ja) ガスを互いに分離するための複合非対称膜の製法
CN112619446A (zh) 一种聚乙烯基底耐酸碱水处理膜
JPH0453573B2 (ko)
KR20090049122A (ko) 비대칭 폴리에테르술폰 멤브레인의 제조방법 및 그로부터제조된 멤브레인
KR101002597B1 (ko) 다공성 멤브레인의 제조 방법
EP0242209B1 (en) Composite membranes
WO1993012868A1 (en) Spinning of asymmetric hollow fibre membranes which have a dense, non-porous top layer and a porous under layer or have both a porous top layer and a porous under layer
JP2004105804A (ja) ポリスルホン微孔性膜及びその製法
Lee et al. Preparation and gas separation properties of asymmetric polysulfone membranes by a dual bath method
KR101198646B1 (ko) 비대칭 다공성 멤브레인의 제조방법 및 그로부터 제조되는 비대칭 다공성 멤브레인
KR101296110B1 (ko) 폴리술폰계 다공성 비대칭 멤브레인의 제조방법 및 그로부터 제조된 멤브레인
Pagliero et al. Effect of coating procedure on composite gas separation membrane performance

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant