탄소 계열의 물질 외 신소재로써 미래유망한 물질이 있을까요?

Question

신소재 분야에 대한 강의를 들으면서 탄소나노튜브, 풀러렌, 그래핀 등에 대해 자세히 배울 수 있었는데 배운 기간이 5년 전이라 현재 다른 핫한 물질이 있는지 궁금합니다.

하얀도화지113 · Accepted Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.탄소를 포함하지 않는 신소재로서 미래에 유망한 물질들이 많이 연구되고 있습니다. 몇 가지 예를 들면 다음과 같습니다:그래프엔(Graphene): 그래프엔은 단일 원자 두께의 탄소 원자로 이루어진 2차원 물질로, 높은 전도성, 열전도성, 인장 강도, 높은 표면적 등의 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성을 기반으로 그래프엔은 다양한 분야에서 활용 가능한 재료로 각광받고 있습니다. 예를 들어, 전자기기, 에너지 저장장치, 필터링 재료, 의료용 소재 등 다양한 응용 분야에서의 활용이 연구되고 있습니다.메탈-오르가닉 프레임워크(Metal-Organic Frameworks, MOFs): MOFs는 금속 이온과 유기 리간드 사이의 네트워크로 이루어진 다공성 물질로, 매우 높은 표면적, 기체 흡착 능력, 분자 분리, 의료용 재료 등의 다양한 응용 분야에서의 잠재력을 가지고 있습니다. MOFs는 에너지, 환경, 의료, 화학 등 다양한 분야에서의 응용 가능성이 연구되고 있습니다.나노 섬유 (Nanofibers): 나노 섬유는 지름이 나노미터 크기인 섬유로, 높은 표면적, 뛰어난 기계적 특성, 높은 특정 표면적 등의 특성을 가지고 있습니다. 나노 섬유는 필터링, 의료용 재료, 에너지 저장장치, 의류, 에어로젤 등 다양한 분야에서의 응용이 연구되고 있습니다.생분해성 폴리머 (Biodegradable Polymers): 생분해성 폴리머는 환경에 친화적으로 분해되는 폴리머로, 일회용 플라스틱 대체, 의료용 재료, 포장재, 농업용 필름 등 다양한 분야에서의 응용이 기대되고 있습니다.

멋진크낙새45 · Answer

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.다양한 탄소없는 신소재들이 연구 및 개발되고 있으며, 그 중 몇 가지 대표적인 예는 다음과 같습니다.바이오 기반 소재: 식물, 미생물 등 자연의 생물들을 원료로 사용하여 생산되는 소재입니다. 예를 들어, 생분해성 플라스틱이나 바이오 컴포지트 소재 등이 있습니다.금속 가공 소재의 대체 소재: 예를 들어, 알루미늄이나 철강 등의 대체 소재로서 친환경적이고 에너지 효율적인 소재들이 연구되고 있습니다. 예를 들어, 마그네슘 합금이나 고성능 금속 컴포지트 소재 등이 있습니다.콘크리트 대체 소재: 콘크리트는 대기 중의 CO2를 흡수하는 과정에서 배출되는 탄소를 많이 발생시키기 때문에, 콘크리트 대체 소재가 활발히 연구되고 있습니다. 예를 들어, 고성능 콘크리트 대체 소재로서 자기치유 콘크리트, 섬유 콘크리트, 고성능 포즈론 콘크리트 등이 있습니다.나노소재: 나노 기술을 활용하여 소재의 성능을 향상시키고 환경 친화적인 소재를 개발하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 나노셀룰로오스, 나노 섬유소재, 나노 입자 제어 소재 등이 있습니다.탄소 포집 및 저장 소재: 탄소 포집 기술을 통해 대기 중의 CO2를 포집하고 저장하는 소재들이 연구되고 있습니다. 예를 들어, 포집된 CO2를 저장하는 카본 캡처 소재나 이를 활용하는 카본 뉴트럴 소재 등이 있습니다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.최근 몇 년간, 신소재 분야에서 다양한 핫한 물질들이 연구되고 있습니다. 이 중 일부는 다음과 같습니다.페로브스카이트: 태양 전지에 사용되는 실리콘 기술을 대체하기 위한 신소재입니다. 페로브스카이트는 우수한 전기적 특성을 가지며, 비용이 저렴하고 생산하기 쉽습니다.이온성 액체: 액체 상태에서 이온을 포함하는 화합물로, 전기적으로 안정적이며 높은 전도성을 가지며, 산화나환원반응과 같은 다양한 화학반응에 적합합니다. 따라서 전기 저장 장치 및 촉매제로 사용되고 있습니다.메탈-유기 프레임워크(MOFs): 기공성이 높은 화합물로, 분자를 효과적으로 저장하고 분리할 수 있습니다. MOFs는 분리막, 가스 저장, 촉매 및 분자인식 등 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.바이오물질 대체 소재: 기존에 화학적 방법으로 생산되던 화학소재 대신 바이오매스를 이용한 바이오물질 대체 소재가 연구되고 있습니다. 이러한 소재는 친환경적이며 생분해성이 우수하며 산업적으로 대량 생산할 수 있습니다.형광 나노다이아몬드: 나노다이아몬드의 표면에 형광체를 부착하여, 바이오의료 분야에서 생체 내에서 다양한 화합물을 탐지하거나 약물 전달체로 사용될 수 있습니다.위의 물질들은 신소재 분야에서 가장 핫하게 연구되고 있는 물질 중 일부입니다. 더불어, 그래핀과 같은 기존의 물질들도 계속해서 발전하고 있으며, 신기술 및 응용 분야에서 계속해서 사용되고 있습니다.

작은말벌290 · Answer

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.탄소 계열의 물질은 이미 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 그 중에서도 그래핀과 탄소나노튜브는 미래 유망한 물질로 꼽힙니다. 그래핀은 2차원 탄소 구조물로, 강한 기계적 특성, 전기 및 열 전도성 등이 뛰어나며, 센서, 전자기기, 에너지 저장장치, 의학 분야 등에서의 응용 가능성이 크게 평가되고 있습니다.또한 탄소나노튜브는 그래핀과 유사한 특성을 가지고 있으며, 다양한 분야에서 응용 가능성이 평가되고 있습니다. 전자기기, 산업용 분말, 의료용 분말 등에서의 응용 가능성이 큽니다.또한, 신소재 분야에서는 금속계 조직구조, 나노결정, 나노복합재료 등도 많은 연구가 이루어지고 있으며, 각종 산업 분야에서 응용 가능성이 높은 물질들입니다. 예를 들면, 금속계 조직구조는 고강도 및 고인성으로 인해 항공 및 우주산업, 자동차 산업, 건설 산업 등에서 응용 가능성이 높습니다. 나노복합재료는 내마모성, 내열성, 내약품성 등의 특성으로 인해 화학 산업, 전자 산업, 에너지 산업 등에서 폭넓게 사용될 것으로 기대됩니다.따라서, 탄소 계열의 물질 외에도 다양한 신소재 분야에서 미래 유망한 물질들이 연구되고 있으며, 적극적인 연구 및 개발이 필요합니다