다공성 탄산 칼슘 (CaCO3) 입자는 크로마토그래피, 생체 분자 적재, 그리고 의약품 방출에 사용되면서 주목을 받고 있습니다. 또한 생체모방 광물 및 초소수성 표면 구조에도 응용되고 있습니다.
준비 다공성 기술 탄산 칼슘
템플릿 방법은 다공성 제조를 위한 주요 접근 방식이 되었습니다. 탄산 칼슘.
계면활성제, 고분자, 그리고 천연 식물 성분이 주형으로 사용됩니다. 연구가 진전됨에 따라 공침법, 에멀젼 막법, 용매/수열법과 같은 방법들이 개발되었습니다. 이러한 방법들은 제조 기술을 크게 향상시킵니다.
다양한 제조 기술 중 템플릿 방법이 널리 사용되고 잘 정립되어 있습니다. 주요 원리는 선택한 템플릿을 탄산칼슘으로 코팅하여 코어-쉘 구조를 형성하는 것입니다. 그런 다음 용매 용해, 고온 소성 또는 화학적인 반응. 이 과정으로 인해 속이 빈 구조의 입자가 생성됩니다.
템플릿법은 크게 연성 템플릿법과 경성 템플릿법으로 나뉘며, 연성 템플릿법은 다공성 탄산칼슘 제조에 주로 사용됩니다. 템플릿법에서는 분자량이 작은 계면활성제와 유기 용매를 사용하고, 분자량이 큰(고분자량) 유기 화합물이나 고분자를 템플릿으로 사용합니다.
연성 템플릿법을 사용하여 제조된 다공성 탄산칼슘은 일반적으로 입방체 또는 구형을 띱니다. 이러한 입자는 종종 웜홀 구조를 포함하며, 표면에는 소량의 템플릿 작용제 또는 분해 생성물이 존재할 수 있습니다.
탄산 칼슘 기공 및 형태 제어 기술
다공성 CaCO3 입자 제조에서는 형태 제어와 핵 생성 메커니즘에 중점을 둡니다. 다공성 CaCO3의 형태 제어는 주로 계면활성제를 사용하여 이루어지며, 제조 공정 또한 중요한 역할을 합니다. 음이온성 L-아스파르트산과 같은 저분자 계면활성제를 포함한 다양한 계면활성제가 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 음이온성 폴리스티렌 설포네이트(PSS), 비이온성 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리에틸렌옥사이드(PEO)와 같은 고분자 기반 첨가제입니다. 양친매성 블록 공중합체(DHBC)와 SDS 및 PEO-PPO-PEO 삼중 블록 공중합체 혼합물과 같은 2성분 계면활성제 시스템도 사용됩니다.
다공성 탄산칼슘의 응용 분야
다공성 탄산칼슘의 적용은 주로 그 구조와 결정 형태에 따라 달라집니다.
따라서 그 제조 방법과 메커니즘을 연구하는 것이 개발에 있어서 중요한 주제가 되었습니다.
제약 담체
다공성 탄산칼슘은 약물 운반체로 사용되어 높은 약물 담지 용량과 우수한 지속 방출 성능을 제공합니다. 특히 반응성 쉘 소재로 포장하면 갑작스러운 살충제 방출을 방지하고 약물 전달 시스템의 반응 기능을 향상시킬 수 있습니다. 결과적으로 다중 반응성 제어 방출 특성을 가진 시스템이 구현됩니다.
배터리 재료
연구진은 나노 크기의 탄산칼슘을 리튬 금속 전지의 고체 전해질 첨가제로 최초로 사용했습니다. 이 첨가제는 전해질 내 불산(HF)과 같은 부산물을 결합하여 산성도를 억제하고 더 조밀하고 견고한 SEI 층을 형성합니다. EC/DEC에서 방출된 Ca2+ 이온은 금속 표면에 흡착되어 정전기 차폐 효과를 제공합니다.
플라스틱 소재
다공성 탄산칼슘은 플라스틱에 다양하게 활용됩니다. 한편으로는 기계적 및 광학적 특성을 향상시키는 충전제 역할을 하며, 다른 한편으로는 가공성을 향상시키는 핵제 역할을 합니다.
흡착 물질
다공성 탄산칼슘은 높은 비표면적과 기공률을 가지고 있어 우수한 흡착 특성을 보입니다. 한 연구기관에서 침전제와 흡착 교란제를 포함하는 탈불소제를 사용하여 리튬 마이카 부유 폐수를 탈불소화하는 방법을 개발했습니다. 흡착 교란제는 NaOH와 AlCl3가 함유된 다공성 탄산칼슘입니다. 흡착 교란제를 탈불소제에 첨가함으로써 불소규산 착물에서 불소를 제거하는 과제를 해결했습니다.
접착 재료
한 회사가 고접착성, 내용제성 접착제와 그 제조 방법, 그리고 폴리이미드 복합 필름과 스크린 인쇄 스텐실을 개발했습니다. 이 접착제는 페닐실란 커플링제로 개질되고 경화제가 18~30 중량부 첨가됩니다. 높은 경화제 함량은 제품에 높은 접착력과 내용제성을 부여하여, 특히 스크린 인쇄 스텐실용 폴리이미드 필름과 금속 메시 접착에 적합합니다.
종이 기반 표면재
한 회사가 자외선 차단 기능이 있는 종이 기반 장식재를 발명했습니다. 이 소재에는 다공성 탄산칼슘 필러에 이산화티타늄을 충전하여 자외선 차단 기능이 뛰어난 종이 기반 표면을 성공적으로 구현했습니다.
바이오센서
바이오센서는 분자 수준에서 미량 원소를 빠르게 분석하는 방법입니다. 임상 진단, 산업 제어, 식품 및 의약품 분석, 환경 보호, 생명공학 연구 등 다양한 분야에서 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다.
아스팔트 포장재 혼화제
한 회사가 아스팔트 포장재 첨가제, 자가치유형 아스팔트 포장재 및 그 제조 방법을 개발했습니다. 이 첨가제는 은 나노와이어 개질 마이크로캡슐, 아스팔트 재생제, 그리고 다공성 탄산칼슘으로 구성된 복합 소재입니다. 이 복합 소재는 아스팔트 포장재가 형성됨에 따라 아스팔트 재생제를 천천히 그리고 효과적으로 방출하여 아스팔트의 방향족 성분 손실을 보완합니다. 이를 통해 아스팔트의 노화 및 균열 과정을 지연시킵니다. 두 성분의 시너지 효과는 아스팔트 포장재의 내구성과 자가치유 능력을 향상시켜 매우 실용적입니다.
바이오세라믹
탄산칼슘은 뛰어난 골전도성, 생체적합성, 그리고 분해성으로 인해 생물학과 의학 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 1990년대 초, 다공성 탄산칼슘은 이미 인간 골수 세포, 섬유아세포, 치은 섬유아세포, 그리고 태아 쥐 골아세포의 체외 배양에 사용되었습니다. 다른 재료에 비해 다공성 탄산칼슘은 우수한 다공성, 기공 크기, 그리고 기공 연결성을 가질 뿐만 아니라 생체적합성도 우수합니다. 이는 골 재생 및 복구를 유도하는 데 도움을 줍니다. 임상적으로는 정형외과 및 구강악안면외과에서 다공성 탄산칼슘이 골 결손 복구에 사용되어 좋은 결과를 얻고 있습니다.
결론
현재 다공성 탄산칼슘 연구는 고급 응용 분야에 집중되어 있습니다. 다공성 구조, 높은 비표면적, 그리고 기공률 덕분에 다공성 탄산칼슘은 수중 용존 물질과 콜로이드 물질을 흡착하는 수처리제로 사용됩니다. 그러나 다공성 탄산칼슘의 가스 오염 물질, 미세 입자 물질, 그리고 중금속 흡착 연구는 아직 더 많은 발전이 필요합니다.
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