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May 26, 2023

마이크로파에 의해 경화된 자성 고분자 소재

호주 연구진이 다양한 기능을 갖춘 새로운 폴리머 소재를 개발했습니다.

호주 연구자들이 물을 정화하거나 재활용 가능한 건축 자재로 사용할 수 있으며 심지어 경량 기계 부품으로도 사용할 수 있는 다용도의 새로운 폴리머 소재를 개발했습니다.

Polymer Chemistry에 발표된 연구에 따르면, 이 소재는 자성 철 나노입자와 카놀라유와 황 원소로 만든 황이 풍부한 폴리머를 함께 열간 압착하여 만들어졌습니다.

철 입자를 사용하면 재료를 자석으로 조작할 수 있고 마이크로파로 매우 빠르게 가열할 수 있어 몇 초 내에 고체 형태로 경화될 수 있습니다.

이 다용도 소재는 여러 번 갈아서 모양을 바꿀 수 있기 때문에 재활용이 가능하고 쉽게 재활용할 수 있습니다.

이번 연구의 수석 저자이자 플린더스 대학교 화학과 교수인 Justin Chalker는 이번 새로운 연구가 황이 풍부한 폴리머의 잠재력과 다양성에 대한 중요한 추가 증거를 제공한다고 말했습니다.

"이 연구는 황이 풍부한 폴리머의 확장된 유용성과 범위를 보여줍니다"라고 Chalker는 말했습니다. "중금속 복원, 새로운 건축 자재, 가볍고 재활용 가능한 기계 부품이 모두 이 다용도 단일 재료로 만들어졌습니다."

황이 풍부한 폴리머는 석유 정제 과정에서 발생하는 황 부산물과 불포화 식물유를 결합한 후 직경 약 0.5mm~3mm의 입자로 분쇄하여 만들어집니다. 수백 킬로그램을 산업적으로 만들 수 있으므로 새로운 기술에 쉽게 통합할 수 있습니다.

산화철인 마그헤마이트(γ-Fe2O3)의 자성 나노입자는 열간 압착되어 100°C에서 폴리머에 통합된 다음, 재료 전체에 보다 균일한 분포를 위해 반복적으로 밀링 및 열간 압착되었습니다.

연구진은 자기 반응 물질을 사용하여 오염된 물에서 수은을 제거할 수 있음을 입증했습니다. 폴리머의 황이 중금속과 결합하기 때문에 독성 금속을 흡수합니다.

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그리고 혼합물을 여과할 필요 없이 자성 나노입자를 사용하면 자석을 사용해 물질을 쉽게 집어낼 수 있습니다. 그들은 물 속의 수은 농도를 7ppb 미만으로 줄일 수 있었습니다. 이는 원래 혼합물에서 수은이 99.9% 감소한 것입니다.

"이것은 복잡한 혼합물에서 독성 금속을 제거하는 간단한 방법입니다."라고 플린더스 대학교 화학 연구원이자 수석 저자인 Nic Lundquist 박사는 말합니다.

이 물질은 또한 마이크로파 경화를 통해 고체 물체로 제조될 수 있으며, 팀은 솔레노이드 밸브를 만들어 시연했습니다.

합성물의 철 나노입자 함량을 높임으로써 전류가 솔레노이드 코일을 통과하여 자기력을 생성할 때 열릴 수 있는 밸브를 만들 수 있었습니다.

자성 황이 풍부한 폴리머 버전은 원래 상용 금속 부품 질량의 10분의 1에 불과했습니다.

"이것은 폴리머 기반 복합재가 전통적으로 전체가 금속으로 구성된 기계 구성 요소를 어떻게 경량으로 대체할 수 있는지를 보여줍니다. 이러한 기능은 소프트 로봇 공학뿐만 ​​아니라 보다 효율적인 운송을 위해 더 가벼운 무게가 필요한 기계에서도 중요합니다."라고 저자는 썼습니다. 그들의 연구에서.

자기 반응성 재료는 또한 새로운 건축 자재를 위한 효과적인 바인더임이 입증되어 폐기물을 전환하는 새로운 경로를 제시합니다.

Lundquist 박사는 “이러한 폴리머의 새로운 응용 가능성에 대해 매우 기대하고 있으며 환경 개선부터 로봇 공학까지 다양한 분야에서의 활용을 구상할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

원래 Cosmos에서 자석으로 조작하고 마이크로파로 모양을 경화할 수 있는 다목적 폴리머로 출판되었습니다.

임마 퍼페토(Imma Perfetto)는 코스모스(Cosmos)의 과학 저널리스트입니다. 그녀는 애들레이드 대학교에서 과학 커뮤니케이션 분야 우등 학사 학위를 취득했습니다.

사실을 설명하고 증거 기반 지식을 소중히 여기며 최신 과학, 기술 및 엔지니어링 혁신을 선보이는 데 이보다 더 중요한 시간은 없었습니다. 코스모스(Cosmos)는 사람들과 과학의 세계를 연결하는 데 전념하는 자선단체인 호주왕립연구소(The Royal Institution of Australia)에서 출판합니다. 크든 작든 재정적 기여는 세계가 가장 필요로 하는 시기에 신뢰할 수 있는 과학 정보에 대한 접근을 제공하는 데 도움이 됩니다. 오늘 기부하거나 구독권을 구매하여 우리를 지원해 주세요.