농업 폐기물의 고부가가치 실리콘 카바이드 전환
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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-11-24

전 세계에 걸쳐 수 억 파운트의 농업 폐기물이 해마다 발생된다. 미국 해군 연구소 (NRL) 과학자들은 이 폐기물을 다양한 전자 및 구조 응용들에 이용될 수 있는 고가치 실리콘 카바이드로 전환시키는 방법들을 조사하고 있다.

왕겨, 옥수수자루, 옥수수대, 사탕수수잎, 밀짚, 땅콩껍질, 다른 껍질들과 잔여물은 가치가 없다고 고려되어 들판에 뿌려진다. 이런 것들은 때때로 재, CO2, 나노입자들을 공기 중으로 방출하여 환경 위험을 만드는 소각에 의해 폐기된다.

과학자들은 이 공업 폐기물들이 탄화수소와 비슷한 분자 상태에서 매우 높은 실리콘 성분을 가진다는 것을 알아냈다. 이런 지식을 이용하여 NRL 사이드 B. 카드리 박사와 그의 연구팀은 이 농업 폐기 부산물들이 다양한 폴리타이프 내 나노구조들과 나노로드들로 구성되는 실리콘 카바이드 (SiC)로 경제적으로 변형될 수 있다는 것을 발견했다.

NRL 연구팀은 다양한 모양의 나노결정, 나노로드, 나노와이어들로 매우 안정한 화합물인 실리콘 카바이드의 결정 상들을 제조하도록 농업 폐기물을 열분해하였다. 농업 폐기 부산물들을 선택적으로 가열하고 냉각하여 그들은 온도 상승과 냉각 비율의 역할을 시스템적으로 조사할 수 있었다. 그들은 이 가열과 냉각 과정이 이 나노입자들의 광학, 전기, 구조적인 특성을 개선하는데 도움을 주는 확장 결함 형성 메커니즘에 직접적으로 영향을 준다는 것을 관찰했다.

높은 파괴 전압, 화학적인 불활성, 높은 열 전도성, 차원 안정성, 넓은 밴드갭, 높은 방사 저항성, 기계적인 내구성 등 우수한 특성들로 인해 SiC는 많은 상용 전자소자와 구조 소자들에서 유용하게 사용된다. 최근, SiC 나노입자들은 중간 적외선 나노크기 광학, 화학 센싱, 광학 메타물질에서 플라즈몬 금속의 주요 대체물질로 시험되고 있다. 농업 폐기 부산물들에서 제조된 이 SiC 나노와이어들과 나노튜브들은 많은 산업적이며 잠재적인 나노기술 응용들을 가지고 있을 것이라고 카드리 박사가 설명했다.

NRL 연구팀은 화학 센싱, 광학 메타물질, 구조 합성물질, 나노크기 전자소자에 대한 SiC 이용에 잠재성을 조사하고 있다. 향후, SiC 나노입자들은 IR 분광기에서 확연한 개선을 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

그림 설명: 미국 해국 연구소 과학자들에 의해 쌀 껍질들의 고부가가치 SiC 나노와이어들로의 전환은 전자적이고 구조적인 응용들을 위해 새로운 물질들을 제공할 수 있다.

출처 : http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=38169.php