우수한 단열재를 만들 수 있게 하는 '나노우드' VIDEO: ‘Nanowood’ makes a super thermal insulator

우수한 단열재를 만들 수 있게 하는 '나노우드'  

‘Nanowood’ makes a super thermal insulator

  미국 메릴랜드 대학(University of Maryland)과 콜로라도 대학(University of Colorado)의 연구진은 우수한 단열 특성을 가진 새로운 나노우드(nanowood)를 만들었다. 이 나노우드는 나노셀룰로오스 섬유로 구성되었고, 주거용 및 상업용 건물을 위한 우수한 단열재로 사용되어서 에너지 효율성을 높일 수 있다.

가볍고 기계적으로 강한 이 재료는 간단한 화학 처리를 통해서 쉽게 제조될 수 있다. 이 재료는 셀룰로오스 나노섬유를 포함되어 있어서 이방성을 가진다. 즉, 섬유의 방향을 따라서 열을 더 효율적으로 전도하여 국부적인 열 축적을 줄 수 있다

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목재 기반의 재료는 우수한 단열 및 기계적 강도, 낮은 질량 밀도, 높은 비용 효율성을 가지고 있다. 그래서 이번 연구진은 나무의 셀룰로오스 성분만을 남기고 리그닌과 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 제거하기 위해서 화학 공정을 이용했다. 리그닌 제거 단계는 제지 업계에서 일반적으로 사용되는 프로세스와 호환될 수 있기 때문에 기존의 산업 인프라에 쉽게 적용될 수 있다.

나노우드의 기계적 강도는 셀룰로오스 발포체의 50배이고 실리카, 폴리머 에어로젤, 스티로폼, 양모와 같은 가장 일반적으로 사용되는 단열재에 비해서 30배 더 높다. 이런 높은 강도는 13 MPa의 축 방향 압축 강도와 20 MPa의 가로 방향 압축 강도를 갖는 정렬된 셀룰로오스 나노피브릴(nanofibril) 간의 효율적인 결합 때문이다.

이 재료는 매우 가볍고 전체 질량 밀도는 0.13 g/cm3으로 매우 낮다. 이것은 통기성을 가지고 있기 때문에 실내용으로 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

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마지막으로, 나노우드는 태양열 에너지를 효과적으로 거부할 수 있다. 이것은 건축물 단열 이외에도 열 전달 및 폐열 전달이 엄격하게 규제되어야 하는 전기, 광학, 우주 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있게 할 것이다.

이 연구결과는 저널 Science Advances에 “Anisotropic, lightweight, strong, and super thermally insulating nanowood with naturally aligned nanocellulose” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1126/sciadv.aar3724).

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