금속–유기 골격체(MOF) 소재로 열가소성 폴리머를 기능화하여 3D 프린팅 재료에 흡착 특성을 부여하는 것은 융합 적층 제조(fused deposition modeling, FDM) 3D 프린팅을 위한 길을 열어준다. 그러나 프린팅을 위해 필라멘트의 유연성을 유지하려면 낮은 MOF 로딩 질량(<10 wt %)을 유지해야 하며, 이로 인해 인쇄된 재료의 흡착 능력이 바람직하지 않게 감소한다. 본 연구에서는 50 wt% HKUST-1 MOF를 폴리에틸렌 글리콜 디메틸 에터(polyethylene glycol dimethyl ether, PEGDME) 가소화 폴리락트산(polylactic acid, PLA)에 적재하여 복합체(HK@PLA–PEG-50)를 형성하였다. 높은 질량 로딩은 가소화제인 PEGDME의 도입과 균질한 복합 슬러리의 제조를 통해 달성되었다. 후처리 공정 없이도, 표면적이 547 m2 g–1 (처음 제조된 HKUST-1의 49%에 해당)인 인쇄 흡착제 재료는 1 atm 및 298 K에서 CO2 흡착 용량 37.7 cm3 g–1을 보이며, 18 mg L–1 메틸렌 블루(methylene blue, MB) 용액에 대해 93.4%의 제거 효율을 나타냈다. 이러한 결과는 필라멘트 내 HKUST-1이 폴리머 부분의 방해 없이 흡착 능력을 발휘함을 입증한다. 이는 HKUST-1의 높은 질량 로딩으로 인해 입자 간 연결이 형성되어 PLA 폴리머의 차단 효과를 회피한 데서 비롯되었다. 본 연구는 FDM 3D 프린팅을 위한 고질량 로딩 HKUST-1 복합 재료를 제조하는 유망한 방법을 제시하며, 다양한 응용을 위해 고유한 특성을 지닌 다른 MOF 소재를 폴리머에 적재할 수 있는 가능성을 연다.

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