플라스틱 업사이클링 탄소나노소재와 황-풍부 공중합체의 구조·광특성 제어

Structural control of upcycled carbon nanotubes and sulfur-rich copolymers for optical/energy applications

연구 내용

폐플라스틱 기반 탄소나노튜브와 황-풍부 고분자 공중합체의 구조를 공정으로 제어해 배터리 첨가제 및 적외선 기능 소재로 구현하는 연구

본 연구는 공정 기반 구조 제어를 통해 폐자원 및 황계 고분자에서 기능성을 확보하는 데 초점을 둡니다. 첫째, waste face mask 및 재활용 불가 혼합 플라스틱을 pyrolysis-chemical vapor deposition 조건에서 처리하여 carbon nanotubes(CNTs)를 합성하고, 이를 배터리 첨가제로 적용합니다. 공정 중 열분해 거동과 CVD 성장 조건이 CNT 특성에 영향을 주는 점을 고려하여 제조 변수를 다룹니다. 둘째, inverse vulcanized copolymer에서 sulfur-rich 조성의 infrared 투명성과 thermomechanical property의 상충을 해결하기 위해 in situ microphase separation 전략을 적용합니다. self-crosslinkable 1,3,5-trivinylbenzene을 이용해 TVB-rich 도메인을 형성하고, 구조-물성 관계를 기반으로 적외선 광학 특성과 기계적 물성을 함께 확보합니다.

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연구 흐름

2023년에는 폐플라스틱을 원료로 pyrolysis-CVD 기반 CNT 제조 공정을 확립하고, 합성 CNT를 배터리 첨가제로 연결하는 연구를 수행했습니다. 같은 해 다른 축에서는 sulfur-rich 공중합체에서 inverse vulcanization 과정의 IR 광학-열역학적 물성 트레이드오프를 in situ microphase separation으로 풀기 위한 전략을 제시했습니다. TVB 도메인의 형성과 자기보강 효과를 통해 고조성에서도 thermomechanical 특성을 유지하면서 IR 투명성을 확보하는 방향으로 구조 제어를 구체화했습니다. 두 흐름은 모두 공정-구조-성능의 연결을 공통 목표로 합니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

폐플라스틱 기반 CNT 배터리 첨가제
탄소나노튜브 성장 공정 최적화
황-풍부 고분자 IR 투명 소재
inverse vulcanized copolymer 설계
microphase separation 기반 구조 제어
TVB 도메인 자기보강 구조
적외선 광학 부품용 고분자
에너지 저장용 복합 기능성 소재
구조-물성 모델링 기반 조성 설계
탄소·황계 복합 원천소재 개발