초친수성 모직 직물

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2009-12-23

중국의 과학자들은 가볍고 부드러운 특성, 젖었을 때조차도 따뜻한 특성 및 다른 여러 특성들에 의해 “놀라운 직물”로 이미 간주되고 있는 모직의 특성을 보다 향상시킬 수 있는 기술을 발표하였다. 이 기술은 모직을 주름이 없고 숨쉴 수 있는 직물로도 만들 수 있는 것으로 보고되고 있다. 이 연구결과는 미국화학학회의 Langmuir지에 게재되었다. 홍콩대학 및 중국과학아카데미의 Fangqiong Tang, Yi Li과 그의 동료들은 모직은 천연적으로 소수성을 가지기 때문에 주름 방지, 수축 방지 마감 및 염색과 같이 성능을 향상시키는 방법을 적용하기 어렵게 한다고 지적하였다. 모직 섬유는 주로 케라틴으로 구성되어 있으며 섬유의 맨 바깥 부분은 표피세포로 되어 있다. 표면은 thioester 결합을 통해 모직 표피의 단백질 층에 연결되어 있는18-methyl eicosanoic 산 지방층이 위치하고 있다. 이 지방층에 의해 모직섬유는 소수성을 가지며 수분 흡수 및 땀 배출 기능이 좋지 않다. 그 동안 과학자들이 모직을 보다 친수성으로 만드는 방법이나 수분을 흡수하는 능력을 향상시키는 방법을 개발하기는 하였으나 오래 지속되지 못하고 직물을 손상시키거나 친환경적이지 못했다. 이번에 과학자들은 이들 문제점을 쉽게 해결할 수 있는 새로운 코팅방법을 개발하였다. 머리카락 1/50,000의 크기인 실리카 나노입자를 모직 섬유에 코팅시키면 많은 수분을 흡수할 수 있고 친수성을 부여할 수가 있다. 실리카 나노입자로 코팅된 층은 섬유 표면에 아주 얇게 코팅되며 섬유의 표면 거칠기와 표면에너지를 변화시켜 모직 직물이 우수한 수분 흡수 특성을 가지게 한다. 실리카 졸로 코팅하는 과정은 용액의 산성도에 따라 영향을 받으며 산성도는 나노입자들과 모직 직물 사이의 정전기적 상호반응에 영향을 주게 된다. 실리카 졸이 코팅된 모직 직물의 형태와 조성은 SEM, TEM, EDX, FTIR, 및 XPS에 의해 분석되었다. 연구원들은 모직 직물의 친수성에 대한 실리카 나노입자의 크기 영향과 가능한 메커니즘을 제안하고 과염화에틸렌 및 물 내에서 모직 직물의 초친수성에 의한 세척 효과도 분석하였다. 연구결과에 의하면 실리카 나노입자로 모직 직물을 코팅하면 모직의 색상이나 직물 특성에 영향을 주지 않으며 드라이크리닝을 하여도 아무 문제가 없는 것으로 나타났다. 또한, 모직 직물의 광학적인 투명성, 화학안정성을 조절할 수 있고 비독성인 실리카 졸은 스마트 직물을 만드는데 유용한 것으로 분석되었다. <그림> 모직의 특성을 향상시키기 위해 실리카 나노입자들로 코팅된 모직 섬유의 전자주사현미경 사진 20091223_wool.JPG 20091222_wool1.JPG 출처 : http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/la903562h