Performance Enhancement of Silica Nanomaterials-Based Smart Fluids Responsive to Electric Field, Magnetic Field, and Light

Abstract

지능형 유체는 외부 자극에 감응할 수 있는 분산물질이 용매에 분산되어 이루어져 있다. 이러한 지능형 유체는 다양한 외부 자극에 감응하여 유변적/물성적 변화를 일으킬 수 있다. 지능형 유체는 빠른 반응성, 낮은 소비전력, 그리고 가역성 등의 다양한 장점으로 인해 학계와 산업분야에서 큰 관심을 받고 있다. 지능형 유체 중에서도 인가된 전기장, 자기장, 빛 하에서 반응할 수 있는 전기반응형, 자기반응형, 광반응형 유체들이 매우 많은 관심을 받고 있다. 근래에는 나노 기술의 발전과 함께 종래의 마이크로 크기 지능형 유체 분산물질이 나노 물질로 점점 대체 되고 있다. 다양한 나노 물질 중에서도 실리카 나노 물질은 대량 생산의 용이성, 균일성, 열 안정성, 크기 조절, 혼합의 용이성 등의 장점으로 인해 지능형 유체의 분산물질로써 적합하다. 하지만, 외부 자극에 더욱 감응성이 높은 실리카 나노 물질 개발의 필요성은 여전히 대두 되고 있다.<br/> 본 논문에서는 전기장, 자기장, 빛에 효과적으로 반응할 수 있는 실리카 나노 물질을 기반으로 한 지능형 유체의 효과적인 제조 방법에 대한 접근법과 유변적/물성적 변화의 성능 향상에 관한 방법을 제시한다. 첫 번째로, 실리카 나노 막대를 다공성 및 다양한 종횡비로 제조하여서 지능형 유체의 분산물질로 활용하였다. 그 결과, 다공성 실리카 나노 막대는 향상된 유전율과 분산성으로 인해 높은 전기반응성을 보여주었다. 두 번째로, 다층 구조의 산화철이 도입된 실리카 나노 물질을 순차적인 방법으로 제조하였다. 다양한 물질의 성공적인 혼합을 통해 다층 구조의 산화철이 도입된 실리카 나노 물질은 전기장과 자기장에 동시에 반응하는 특성을 보여주었다. 마지막으로, 간단한 실란 처리를 통해서 감광성의 스피로피란을 도입한 실리카 나노 물질을 제조하였다. 스피로피란이 도입된 실리카 나노 물질은 전기장과 빛에 우수한 동시 반응성을 보여주었다. 본 논문은 전기장, 자기장, 빛에 감응하는 실리카 나노물질을 기반으로 하는 지능형 유체들의 제조법과 함께 다양한 외부 자극으로의 감응성 향상에 대한 높은 잠재성을 시사한다.<br/>