근적외선 차단용 금-알루미늄-이산화티타늄-폴리 메틸 메타크릴레이트 중공성 마이크로 입자의 대용량 합성

Abstract

본 연구에서는 근적외선 영역의 빛을 효과적으로 차단할 수 있는 금-알루미늄-이산화티타늄입자와 이를 중공성 폴리 메틸 메타크릴레이트 입자에 도입한 고분자-무기 복합 소재를 개발하였다. 금-알루미늄-이산화티타늄 입자는 아스코르브산을 이용해 금 전구체를 환원시켜, 알루미늄-이산화티타늄의 표면에 금 나노 구조를 코팅하는 방법으로 제조되었다. 제조된 금-알루미늄-이산화티타늄 무기입자의 표면에는 20-30 nm 크기의 금 나노입자들이 부착되어 있으며, 알루미늄-이산화티타늄 무기입자와 비교하여 1200 nm 파장에서 1.47배 높은 근적외선 차단 능력을 나타냈다. 금-알루미늄-이산화티타늄 무기입자의 색상은 알루미늄-이산화티타늄 입자가 흰색의 색상을 지닌 것에 반해 청회색을 띠었다. 상업적으로 중요한 사실은 아스코르브산을 이용하여 금 전구체를 환원시키는 쉽고 친환경적인 방법으로 무기입자의 근적외선 차단 능력을 향상시켰다는 점이다. 다음으로 현탁중합 방법을 통해 금-알루미늄-이산화티타늄 나노입자가 폴리 메틸 메타크릴레이트 마이크로 입자 내외부에 분포돼있는 복합 중공성 마이크로입자를 제조하였다. 또한 개발된 소재의 상용화를 위해 복합 중공성 마이크로 입자의 대용량 합성 공정을 진행하였다. 제조된 금-알루미늄-이산화티타늄-폴리 메틸 메타크릴레이트 복합입자는 연보라색을 나타내며, 알루미늄-이산화티타늄 무기입자와 폴리 메틸 메타크릴레이트 중공성 입자를 단순 혼합하였을 때보다 근적외선 영역에서의 차단 성능이 최대 57% 향상되었다. 본 연구에서 제조한 복합입자는 선행 연구를 통해 제조된 알루미늄-이산화티타늄-폴리 메틸 메타크릴레이트 복합입자에 비해 5%의 성능 향상을 보였으며, 광 변색 현상 염려가 없는 빛 차단용 조색 소재로의 활용이 예상된다.