(Credit: EMPA) 에폭시는 경화제와 섞어 굳히면 단단해지는 성능이 뛰어난 열경화성 플라스틱으로 금속, 나무, 콘크리트 등 어떤 소재에도 단단히 결합하고 물, 화학 약품, 열에 강합니다. 때문에 서로 다른 재료를 결합하여 개별 구성 요소의 특성을 뛰어넘는 복합 재료를 만드는 데 유용하게 쓰입니다. 그런데 기존 에폭시가 일단 경화되면 결과적으로 생성된 결합이 사실상 영구적이라는 점에 재활용할 때 큰 장애물이 됩니다. 일단 에폭시 소재로 단단히 결합한 후에는 재활용을 위해 구성 재료를 분리하는 것이 매우 어렵습니다. 스위스 연방 재료과학기술연구소(Empa)의 연구진은 특수화학 기업 엘란타스(Elantas)와 협력하여 이 문제를 극복한 에폭시 기반 복합재를 개발했습니다. 핵심 기술은 Empa가 개발한 인 (phosphate) 함유 첨가제로, 생산 과정에서 에폭시에 혼합됩니다. 이 첨가제는 경화된 재료에 불에 잘 타지 않는 난연성을 부여하는 동시에 적절한 조건에서 분해되는 특징을 제공합니다. 연구팀의 일차 목표는 항공기용 복합 소재를 재활용할 수 있게 만드는 것입니다. 항공기는 무게는 줄이고 강도는 유지하기 위해 복합 소재를 많이 사용합니다. 예를 들어 케블라와 같은 내열성 고분자 계열인 아라미드로 만든 경량 벌집 구조의 경우 중심부 위아래로 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 여러 겹으로 평평하게 엮어 배치한 다음 에폭시 수지가 보강재 층에 스며들게 결합합니다. 결과적으로 분리된 섬유층과 벌집 구조를 엑폭시가 하나의 견고하고 가벼운 구조로 만들어 줍니다. 문제는 분해해서 에폭시는 열경화성 고분자이기 때문에 재활용이 사실상 불가능에 가깝다는 것입니다. 경화 과정에서 화학 반응을 통해 단단하게 결합된 영구적인 분자 네트워크가 형성되는데, 덕분에 내구성이 매우 우수하지만, 탄소나 유리섬유, 아라미드 섬유는 분리해서 재활용 할 수 없습니다. 그래서 대부분 쓰레기 매립장으로 보내집니다. 연구팀은 이전에 발표한 연구에서 경화 전에...
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