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Boulder 콜로라도 대학: 자가 치유, 재생산 가능한 ‘프랑켄슈타인’ 재료
손희상 한국공업화학회 2020 공업화학전망 Vol.23 No.1
콜로라도 대학의 Wil Srubar 그룹은 살아있는 생물체에서 나올 수 있을 뿐만 아니라 외부입력을 통해 여러 개로 바꿀 수 있는 콘크리트 형태를 만들었다. 새로운 재료는 조만간 자체 조립 주택을 지을 수는 없지만 손상되면 스스로 치유할 수 있는 구성 요소를 만들 수 있다. 새로운 콘크리트는 유기 박테리아가 무생물 재료에 추가돼 환경을 감지해, 반응할 수 있는 급격한 엔지니어링 생명 물질(engineering living material: ELM) 분야에 최근 추가됐다. 최근 연구자들은 압력을 감지하고 위험한 박테리아를 죽이며 빛을 감지하는 ELM을 만들었다. 그러나 이러한 재료는 일반적으로 구조적 지지대 위에 성장한 박막이다. 이 프로젝트를 위해 Wil Srubar 그룹은 생명체를 벌크 구조 재료로 설계하기 위해 Synechococcus 속의 광합성을 모래와 물과 영양분을 유지하는 데 도움이 되는 하이드로겔과 혼합해 제작했다. 이 혼합물은 박테리아가 구조적으로 지탱할 수 있게 했고, 박테리아가 자라면서 일부 해양생물이 조개를 만드는 방식과 비슷하게 탄산칼슘을 분해했다. 건조될 때, 생성된 물질은 시멘트계 모르타르만큼 강했다. 습도가 비교적 높은 올바른 조건에서 Srubar의 살아있는 재료는 생존할 뿐만 아니라 재생산되었다. 연구원들이 원래 벽돌을 반으로 나누고 여분의 모래, 하이드로겔 및 영양분을 첨가 후, 시아노 박테리아는 6 h 안에 2개의 벽돌로 자랐고, 다시 벽돌을 나눈 후, 8개의 벽돌이 제작되었다. 이러한 생체 콘크리트는 화성에 현지 재료와 몇 가지 미생물로 구조물을 건축법을 제공할 수 있다. 연구성과는 엘세비어 출판 그룹의 Matter 온라인판에 게재되었다.
전기투석/용매추출 공정에서 멤브레인 표면 개질을 통한 구리 이온의 회수 효율 향상
손희상,김민석,박중원,김리나,이현주 한국막학회 2022 멤브레인 Vol.32 No.6
본 연구는 전기투석과 용매추출을 융합한 희유금속 회수 공정에서 분리막과 음이온교환막의 개질을 통해 유기상과 수상에 대한 분리막의 낮은 젖음성 및 AEM을 통한 수소이온 투과로 인한 금속이온의 회수 효율 감소를 개선하였다. 구체적으로, 분리막 표면 중 한면은 polydopamine (PDA) 통한 친수성 개질, 다른 면은 SiO2 또는 graphene oxide를 통한 친유성개질을 함으로써 분리막의 젖음성을 개선하였다. 또한, 음이온교환막의 표면을 polyethyleneimine, PDA, poly(vinylidene fluoride) 등을 이용, 개질해 수분 흡수(Water uptake) 감소 및 기공구조 변화를 통해 수소이온 수송을 억제해 수소이온 투과를 억제할 수 있다. 개질된 막 표면 형상과 화학적 특성 및 조성은 주사전자현미경과 푸리에변환 적외선 분광법을 통해 확인되었고, 이를 구리 이온 회수 시스템에 적용해 향상된 추출 및 탈거 효율과 수소이온 수송 억제능을 확인하였다.