라미드 나노섬유 기반 마스터배치 복합소재 제조 및 성능 요약 / 폴리설폰(PSU)과 아라미드 나노섬유 마스터배치를 용융 혼련해 난연성과 기계적 강도가 향상된 복합소재를 제조하는 과정을 나타냄. 우측 확대도는 PSU 고분자와 ANF가 얽힌 나노구조를 시각화하였고, 하단은 복합소재의 난연성 개선, 충격강도 강화, 응용 분야(헬멧, 항공, 전자부품 등)를 실제 이미지와 SEM 분석으로 설명함.(그림 및 설명=서강대 박제영 부교수)

불이 붙어도 화염을 제거하면 3초 안에 꺼지는 투명 플라스틱이 개발됐다. 단 0.04wt%의 나노섬유로 난연성은 최고 등급을 달성하고, 기계적 강도는 2.4배 향상됐다. 친환경성과 성능을 모두 잡은 이 고기능 복합소재는 전자기기, 소방장비, 항공우주 부품 등 극한 환경에서도 안전하게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

PSU는 내열성과 투명성이 뛰어난 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이지만, 난연성과 충격 저항성이 떨어져 고위험 산업에 사용이 제한됐다. 연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 용매 공용성을 활용해 PSU와 아라미드 나노섬유를 단일 공정으로 결합하고, 마스터배치 방식으로 나노섬유의 균일한 분산을 유도했다. 

그 결과, 0.04wt%의 아라미드 나노섬유가 포함된 복합소재는 ▲기존 대비 인성 2.4배 증가 ▲투명성 87% 이상 유지 ▲산소지수(LOI) 31.5 달성 ▲가장 높은 난연등급인 UL94 V-0 등급 달성 등 기계적 강도와 난연성을 동시에 획기적으로 끌어올렸다.

특히 화재 실험에서는 1300도씨 화염에 노출된 후 불꽃 제거 3초 이내 바로 불이 꺼졌고, 콘-칼로리미터 실험에서도 불이 붙지 않아 극한 상황에서도 안정성을 입증했다.

출처(원문보러가기) : https://www.e-patentnews.com/13195