| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (04/14 ~ 04/15, 전경련회관) |
| 권호 | 30권 1호, p.54 |
| 발표분야 | 고분자 구조 및 물성 |
| 제목 | Biomimetic Morphosynthesis of CaCO3 Particles by Poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) |
| 초록 | 생물학적으로 생성되는 무기물들의 결정은 대부분 CaCO3로 이루어졌으며 다양한 성장환경과 유기물에 의하여 결정구조, 형태 및 기계적 성질 등이 조절된다. 이는 결정 형성과정에서 유기 첨가물의 acidic한 부분이 임의의 결정면과 선택적으로 상호작용을 하게 되어 핵 생성과 성장을 저해하면서 결정형태가 조절되는 것이다.1,2 따라서 CaCO3 결정화에서 유기 첨가물의 역할에 대한 연구는 biomineralization 과정을 이해하는 것뿐만 아니라 산업적인 측면에서도 물성을 개선시키는 충진재로서의 활용을 증대시킬 수 있다.3 따라서 본 연구에서는 32℃ 이상에서 친수성이 소수성으로 변하는 온도자극응답성 N-isopropylacrylamide (NIPAM)과 CaCO3 결정화에 영향을 미치는 acrylic acid (AAc)의 공중합체를 합성하여 다양한 조건에서 CaCO3 결정구조와 형태를 조절하고자 하였다. 생성된 결정의 morphology와 크기는 Optical Microscopy와 Scanning Electron Microscopy를 이용하여 조사하였고, 결정의 구조와 배향에 대한 정보는 FT-IR과 X-ray를 통해서 알 수 있었다. 또한 온도에 따른 poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) (P(NIPAM-co-AAc)) 사슬의 구조적 변화에 의한 CaCO3의 결정구조와 형태 변화를 관찰함으로써 CaCO3 결정화 과정에서 유기 첨가물인 P(NIPAM-co-AAc)가 어떠한 역할을 하는지 살펴보았다. LCST 이하인 25℃에서 다양한 AAc 양을 가지는 P(NIPAM-co-AAc)를 유기 첨가물로 사용하였을 때 전형적인 calcite 형태인 rhombohedral (그림 1a)이 아닌 c축 방향으로 elongation 되면서 {104} 표면이 새롭게 형성되는 pine-cone 모양의 결정이 나타나게 된다 (그림 1b). 하지만 LCST 이상인 40℃일 때는 끝 면에는 {104} 표면을 가지면서 c축 방향으로 prism 모양의 {1-10} hexagonal elongation 되는 결정이 형성된다 (그림 1c). 이러한 결과는 CaCO3의 결정화에서 P(NIPAM-co-AAc)의 카르복실기가 열역학적으로 안정한 (001) 평면에 위치한 Ca 이온과 상호작용을 이루며 rhombohedral 결정 성장과정에서 c축의 수직방향으로의 결정 성장을 저해하기 때문에 prismatic hexagonal rhombohedron 형태의 결정이 나타남을 보여준다.4 (a) (b) (c) Figure 1. SEM micrographs of CaCO3 crystal particles in the presence of (a) PNIPAM, (b) P(NIPAM-co-AAc) at 25℃, and (c) P(NIPAM-co-AAc) at 40℃. 참고문헌 1. K. Naka, and Y. Chujo, Chem. Mater., 13, 3245 (2001). 2. X. Xu, J. T. Han, and K. Cho, Chem. Mater., 16, 1740 (2004). 3. B. L. Smith, Nature, 399, 761 (1999). 4. S. Mann et al., J. Chem. Soc., Faraday Trans., 86, 1873 (1990). |
| 저자 | 이지황, 한중탁, 조길원 |
| 소속 | 포항공과대 |
| 키워드 | calcium carbonate; biomimetic; Poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid); crystallization |
