광기능성 실리카유리 전구체용 매크로 다공질 실리카겔의 졸겔합성

  ○ 졸-겔법은 유리를 비롯한 세라믹 재료의 새로운 제조방법이며, 액상에서 출발하는 금속화합물(alkoxide)을 상온에서 고화(겔)시킨다. 이것을 비교적 저온에서 열처리하여 유리 등을 제조할 수 있다. 유리의 경우 기존의 용융법에 비해 온도가 낮으며 재료의 균질성, 고순도와 상분리가 용이한 유리를 제조할 수 있다.   ○ 졸-겔법에 의한 실리카유리 제조에서 중요한 점은 용액합성, 건조된 겔의 미세구조 조정과 적합한 열처리 공정이다. 겔의 미세구조는 상호연결된 기공으로 둘러싸인 silanol기로 연결된 일종의 산화물 골격구조를 하고 있다. 이 미세구조에 영향을 미치는 요인으로는 산성촉매와 염기성 촉매의 역할을 들 수 있다. 일반적으로 소량의 산성촉매 첨가는 치밀한 구조의 겔을 형성하나, 염기성 촉매는 큰 입자로 구성된 조직을 나타낸다. 그러나 겔은 건조 시에 균열발생과 소성에서 발포하거나 유리 중에 수분이 잔류하는 문제를 가지고 있다.   ○ 이 문제는 전구체가 되는 실리카겔의 작은 세공지름을 크게 할 수 있으면 경감할 수 있다. 또한 실리카겔의 졸-겔 합성에서 필수 원료는 실리카 알콕사이드와 물이며, 그 외 알코올 등의 여러 가지 재료가 첨가된다. 이 연구에서는 알코올을 사용하지 않는 실리카유리 전구체용 매크로 다공질 실리카겔의 합성과 이을 이용하여 광기능성 유리를 합성하는 연구에 대한 것이다.   ○ 국내에서도 졸겔법에 대한 연구는 상당히 많이 수행되었고, 실리카겔의 합성에 관한 것이 주류를 이루고 있다. 또한 국책연구 과제도 2000년 이후 40여건이 진행되었으며, 주로 실리카겔의 이용에 것이 많다. 졸-겔공정을 이용하면 SiO2를 중심으로 하는 2성분계 외에 다성분계 겔도 제조할 수 있다. 또한 희토류 원소를 첨가한 광학재료, 유기재료와 복합화한 유기무기 복합재료를 제조할 수 있다. 향후 실리카 에어로졸과의 하이브리드화에 대한 연구나 특수 광학재료에 대한 실용화 연구로 제품화가 이루어지기를 기대한다.