| 초록 |
FDM 방식 3D 프린터의 재료인 필라멘트 소재로 가장 많이 사용되고 있는 PLA 고분자는 생체친화적인 친환경소재로서 의료, 완구 등의 다양한 산업분야에 관심을 받고 있지만, 낮은 강도 및 내구성으로 사용에 제약이 따르고 있다. 이를 해결하고자 필라멘트 제조 시 탄소나노튜브, 세라믹 등을 필러로써 첨가하여 강도 및 내구성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있지만, 고분자 기지 내에서 필러의 분산문제가 해결되지 않아 일정수준 이상의 강도를 가지는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 PLA 고분자 기지 내에 그래핀으로 코팅된 금속나노입자와 탄소나노튜브를 첨가하여 이종 물질간의 네트워크 형성을 통한 분산성을 향상시켰고, 3D 프린터용 필라멘트 압출기를 이용해 강도 및 내구성이 향상된 고강도 PLA 필라멘트를 개발하였다. 제조된 PLA 필라멘트 내의 그래핀으로 코팅된 금속나노입자와 탄소나노튜브의 분산성은 투과전자현미경(Transmission electron microscopy, TEM)과 3차원 엑스레이 이미징 시스템(3D X-ray tomography microscope system, XRM)을 이용해 확인하였다. 또한 기계적 물성을 확인하기 위해 만능시험기(Universal test machine, UTM)을 이용하여 분석하였으며, 제조된 PLA 필라멘트의 인장강도는 기존 필라멘트 대비 30% 증가하였고, 3D 프린팅 후에는 약 80%의 인장강도가 증가하고 열적변형에 대한 안정성을 나타내는 것을 확인하였다. |
