Magnetic Nanofiber with Shape Memory Properties by Coaxial Electrospinning of Core/Sheath Structure

Abstract

본 연구에서는 동축 전기방사 방법을 통해, 자기장에 반응하여 물성이 향상되고, 열에 반응하여 형상기억성질을 보이는 이중 구조(core/sheath)의 웹을 제작하였다. Core로는 N,N-dimethylformamide(DMF)와 tetrahydrofuran (THF)를 혼합한 용매에 폴리우레탄을 녹인 용액에, 오일 기반의 magnetorheological fluid(MRF)인 EFH-1을 혼합해서 사용하였다. THF는 DMF에 비해서 폴리우레탄을 녹이는 성능이 뛰어나지만 방사과정에서 증발이 원활하게 일어나지 않는다. 이를 보완하기 위해 DMF와 THF를 혼합하여 사용하였다. Sheath 물질로는 DMF와 THF를 혼합한 용매에 폴리우레탄만을 녹여 만든 용액을 사용하였다. Core 물질의 경우, 15 wt% 폴리우레탄용액과 MRF의 비율이 10 wt%, 20 wt%인 sample이 방사에 가장 적합하였고, sheath 물질은 DMF와 THF의 비율이 5:5에서 6:4 사이인 경우가 가장 방사에 적합하였다. Sheath 물질인 폴리우레탄용액은 농도가 14 wt%에서 22 wt%까지 방사 가능했는데, 그 중에서도 17 wt%일 경우에 가장 방사에 적합하였다. 이렇게 만들어진 이중 구조의 web은 scanning electron microscope(SEM)과 transmission electron microscope(TEM)을 통해 안정적인 core/sheath 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, dynamic mechanical analyzer(DMA)를 통해 열에 의한 형상기억 성질을, 그리고 전자석을 이용한 universal testing machine(UTM)과 atomic force microscope(AFM)을 이용해 자기장에 의한 물성의 향상을 확인할 수 있었다.