나노소재 공급망 성숙, 첨단 복합재 기술 가능하게 해

나노소재가 전례 없는 기계적 특성과 함께 복합재에 맞춤형 전기 및 열전도성을 제공할 것이라는 약속은 수십 년 동안 선전되어 왔습니다. 독특한 특성과 엄청난 표면적 덕분에 나노소재는 현재 매크로스케일 복합재를 넘어 제품 성능을 밀어올릴 잠재력을 가지고 있습니다. 그래핀과 탄소 나노튜브(CNT) 같은 나노소재가 여러 회사와 웹사이트에서 상업적으로 구매 가능하지만, 복합재에서의 광범위한 적용은 그만큼 뚜렷하지 않습니다.

한편, 소재와 용어는 빠르게 진화하고 있습니다. CW는 현재 나노소재에 대한 입문서와 새로운 소재 및 공급망의 중요한 발전을 제공합니다.

복합재를 위한 나노 환경

나노소재는 금속, 세라믹, 폴리머, 탄소 기반 또는 셀룰로오스 같은 천연 소스에서 올 수 있습니다. 나노소재는 폴리머, 세라믹 또는 금속 매트릭스를 강화하는 데 사용될 때 복합재를 형성하며, 일반적으로 형태(형태학)에 따라 입자, 섬유 또는 플레이트렛으로 분류됩니다(아래 '나노소재 유형과 정의' 참조). 소재 크기가 마이크로미터(10^-6 미터)에서 나노미터(10^-9 미터)로 감소함에 따라 표면적이 증가하여 나노소재-매트릭스 인터페이스가 복합재 부피의 더 큰 부분을 차지하게 됩니다. 이것이 탄소 블랙과 밀드 파이버 같은 마이크로 소재 대비 1-2 자릿수 적은 로딩으로 완제품 특성 개선 20-50%를 달성할 수 있는 이유입니다. 또한 매크로복합재의 특성이 섬유-레진 인터페이스의 역학에 달려 있는 것처럼, 나노복합재의 인터페이스를 이해하고 제어하는 것이 소재 특성과 성능 관리에 훨씬 더 중요합니다.

그러나 나노소재의 약속은 결함이 최소화된 고품질 소재의 비용 효율적인 제조 공정을 스케일업하는 어려움으로 인해 방해받아 왔습니다. 또한 나노소재가 응집되는 경향 때문에 매트릭스 내에서 나노소재의 균일한 분산을 달성하는 것이 과제였습니다. 후자는 나노소재 표면의 기능화로 극복할 수 있습니다. 종종 결합되는 일반적인 기술로는 나노소재나 매트릭스의 전기적 전하 수정, pH 수정, 계면활성제 첨가 등이 있습니다.

복합재 산업은 일반적으로 나노복합재를 나노소재가 분산된 매트릭스로 생각합니다. 그러나 마이크로복합재와 나노복합재는 인터페이스의 주요 규모에 따라 구별될 수 있습니다. 그림 1은 다양한 마이크로/나노 복합재 조합과 인터페이스의 예를 제공합니다. 마이크로 스케일(마이크로닉) 매트릭스가 나노입자, 나노파이버, 나노플레이트렛으로 강화된 경우는 각각 A, B, C에서 볼 수 있는 반면, 나노복합재는 나노소재와 동일한 스케일에서 혼합된 매트릭스 위상으로 E와 F에서 보여주는 것처럼 구별됩니다.

그림 1 세라믹 소재의 일반적인 마이크로/나노 복합재 구조. (A) 구형 나노입자, (B) 높은 종횡비 나노보강재, (C) 플레이트렛형 나노보강재, (D) 구형과 길쭉한 나노보강재 모두를 가진 마이크로닉 매트릭스의 마이크로/나노 복합재; (E) 두 개의 비혼화성 초미세 위상으로 만들어진 이상 복합재; (F) 세 개(또는 그 이상)의 비혼화성 나노 위상으로 만들어진 다상 복합재. 출처 | "Structural Ceramic Nanocomposites: A Review of Properties and Powders' Synthesis Methods" by Paola Palmero, Nanomaterials (Basel). Jun 2015

2D 나노에서 3D 다기능 복합재로

나노 환경 내에서, 아마도 가장 활발한 영역은 2D 나노소재를 포함하는 영역입니다. 이들 중 가장 인기 있는 것은 그래핀으로, 놀라운 특성 덕분에 상당한 인기를 얻었습니다. 그래핀은 가장 가벼운 무게(0.77 mg/m²)와 가장 강한 알려진 소재(강철의 100-300배), 다이아몬드보다 단단하면서 고무보다 탄력적이며, 전자 이동도가 실리콘보다 100배 빠르고, 전기 전도도가 구리보다 13배 우수하며, 매우 높은 표면적을 가집니다. 그래핀은 특정 기존 특성 제약의 격차를 메울 수 있는 것으로 보입니다. 예를 들어 고무에 첨가하면 그래핀은 타이어 그립을 동시에 증가시키고 마모를 줄일 수 있습니다. 포뮬러 1 팬들은 레이스카가 소프트 타이어(높은 그립, 낮은 내마모성)와 하드 타이어(낮은 그립, 높은 내마모성) 사이를 전환하는 것을 보며, 이 두 특성이 보통 공존하지 않는다는 것을 압니다. "카본 블랙이 타이어 고무의 일반적인 필러였지만, 그래핀은 훨씬 낮은 로드 팩터로 훨씬 높은 성능을 제공하여 1-2% 카본 블랙을 단지 0.01% 그래핀으로 대체합니다."라고 그래핀 카운슬(The Graphene Council, 미국 노스캐롤라이나주 뉴번)의 전무이사 테런스 바르칸(Terrance Barkan)은 설명합니다. 이는 산업 자원 및 지원 조직입니다.

연구자들은 이러한 소재를 진화시키는 데 전념해 왔으며, 지난 10년간 폴리머, 금속, 그래핀 같은 탄소 동소체로부터 수백 개의 2D 층상 나노소재를 합성했습니다( '나노소재 유형과 정의' 참조). 이러한 2D 나노소재는 결합, 스티칭, 적층, 배열되어 거의 무한한 다양한 3D 구조를 형성하여 새로운 다기능 소재를 창출할 수 있습니다. 그래핀과 다른 2D 나노소재는 큰 기공 부피, 낮은 밀도, 향상된 기계적 특성, 높은 비표면적, 빠른 전자 및 질량 수송(매우 뜨거운 표면 냉각에 사용), 독특한 광학 특성 및 포토닉스 능력을 가진 3D 구조로 결합되었습니다.

초기 진입자들의 전진

N12 테크놀로지스(미국 매사추세츠주 서머빌)의 나노스티치(NanoStitch) 수직 정렬 CNT 필름 제품은 2015년에 소개되었습니다. 복합재 라미네이트에 인터리빙될 때, 나노스티치는 층간 전단 강도(ILSS)를 30% 이상, 충격 후 압축 강도(CAI)를 15% 향상시킵니다. CW는 2018년 N12 테크놀로지스가 60인치 폭 연속 CNT 필름 생산 라인을 데이턴 연구소(UDRI, 미국 오하이오주 데이턴)에 두 번째 제조 시설로 통합하기로 합의했다고 보도했습니다. "우리는 이제 오하이오주 케터링 시설에서 생산 운영을 완전히 검증했습니다."라고 N12 생산 개발 이사 크리스토퍼 굴드스톤(Christopher Gouldstone)은 말하며, 회사는 여전히 서머빌에 본사와 애플리케이션 본부를 유지하고 있다고 덧붙입니다. 그는 2019년 나노스티치의 가장 큰 애플리케이션 하이라이트 중 하나로 산타 크루즈 신디케이트 월드컵 산악 자전거 팀의 공식 복합재 기술 파트너가 된 것을 꼽습니다. "산타 크루즈 바이시클 설계에 나노스티치를 구현하기 위한 협력 개발 과정을 거쳐, 신디케이트는 이번 시즌 충격 저항 나노스티치 강화 휠로 경주하고 있습니다."라고 굴드스톤은 말합니다. "N12는 항공우주와 소비재를 포함한 여러 시장에서 복합재의 충격, 압축, 전단, 피로 특성 개선을 위해 나노스티치를 계속 적용하고 있습니다. 또한 수직 정렬 CNT의 높은 전도성을 정전기 접지, 변형 민감도, 표면 가열을 위한 다기능성 개발도 가속화하고 있습니다."

열가소성 나노복합재, 알루미늄 대체

한편, 최초의 상업용 열가소성 나노복합재 중 하나가 2019년 초 알파인 어드밴스드 머티리얼즈 LLC(Alpine Advanced Materials LLC, 미국 텍사스주 댈러스)에 의해 출시되었습니다. HX5는 6061 T6 항공우주 등급 알루미늄을 대체하도록 설계된 고성능 소재로, 성능을 개선하면서 중량을 최대 50%까지 줄입니다. HX5는 록히드 마틴(Lockheed Martin Corp., 미국 메릴랜드주 베데스다)에서 APEX(Advanced Polymers Engineered for the Extreme)로 개발되어 항공기, 헬리콥터, 수륙양용 수송차, 미사일, 로켓, 위성 부품에서 테스트되고 입증되었습니다.

"알파인 어드밴스드 머티리얼즈는 APEX 기술에 대한 군사 및 상업적 응용 모두에 대한 독점 라이선스와 전 세계 권리를 보유하고 있습니다."라고 알파인 어드밴스드 머티리얼즈의 기업 개발 부사장 존 베넷(Jon Bennett)은 말합니다. "HX5는 금속처럼 가공, 코팅, 도장, 용접, 접착 접합이 가능하면서도 사출 성형으로 가공할 수 있습니다." 알파인이 현재 많은 세부 사항을 공유할 수 없기 때문에, CW는 공개 정보로부터 이 소재의 개발 역사를 정리했습니다.

그림 2 열가소성 나노복합재 브라켓. 이 미사일 전방 파괴 브라켓의 정면도는 HX5 열가소성 나노복합재 사출 성형의 이점을 보여주며, 알루미늄 기준선 대비 비용 93%, 중량 15% 감소. 출처 | Alpine Advanced Materials LLC

록히드 마틴의 2013년 APEX 브로셔에 따르면, HX5는 압축 성형, 압출, 열성형, 자동 섬유 배치, 필라멘트 와인딩, 3D 프린팅을 포함한 열가소성 복합재 공정의 전체 팔레트와 호환됩니다. 또한 용접과 오버몰딩 같은 결합 방법도 가능합니다. 2011-2016년 발표된 기사들에 따르면, 열가소성 나노복합재 개발은 현재 알파인 어드밴스드 머티리얼즈의 최고 기술 고문이자 이전 록히드 마틴 펠로우인 슬레이드 가드너(Dr. Slade Gardner) 박사가 감독했습니다. 가드너는 2008년까지 APEX 제형을 개발한 연구원 팀을 구성했고 2009년까지 고객을 위한 프로토타입 부품을 제작했습니다. 팀은 2010년 프로토타입 우주선 하드웨어 생산을 시작했으며, 알루미늄 기준선보다 93% 저렴하고 15% 더 가벼운 미사일용 전방 파괴 브라켓을 포함했습니다(그림 2). "알루미늄 부품은 28일의 생산 리드 타임이 있었던 반면, 우리는 하루 만에 300개의 APEX 부품을 성형했습니다."라고 가드너는 2014년 록히드 뉴스 기사에서 말했습니다.

열가소성 나노복합재 브라켓의 후면. 출처 | Alpine Advanced Materials LLC

팀은 사출 성형 APEX를 장섬유 복합재와 결합하여 최대 경제성과 고성능을 제공하는 하이브리드 구조를 제작하는 작업을 시작했습니다. 한 응용 분야인 차세대 저비용 고체 로켓 모터 케이스에서, 40개의 로켓 노즈 콘이 두 근무 교대 만에 사출 성형되어 대형 부품 능력을 시연했습니다. "우리 노즈 콘은 98% 비용 절감과 99% 리드 타임 개선을 나타냅니다."라고 가드너는 말했습니다. 2011년, APEX는 F-35 전투기의 윙팁 페어링에서 더 비싼 연속 섬유 강화 복합재를 대체하도록 승인되었습니다. 이 소재는 A2100 위성 주 구조를 안정화하는 1,000개 이상의 클립과 다른 록히드 미사일 방어 제품의 클립, 브라켓, 케이블 트레이에도 사용되었습니다.

가드너는 APEX 소재를 "울트라폴리머(ultrapolymer)"의 단섬유 및 나노섬유 강화 블렌드로 설명했습니다. 또한 단일 폴리머에 국한되지 않는 플랫폼으로 설명되어 맞춤형, 제조 가능한 제형을 가능하게 하며, 연속 직물 및 단방향 섬유 강화재 사용도 포함합니다. HX5는 항공기 인테리어용 화재, 연기, 독성(FST) 테스트와 520°F/270°C 고온 성능 테스트를 통과했습니다.

"알파인은 다양한 스페셜티 소재를 상용화할 계획이지만, 당분간 HX5가 우리의 주력 제품입니다."라고 베넷은 말합니다. 회사는 HX5 소재를 판매하지 않고 맞춤형 부품을 설계 및 제조합니다. "우리는 많은 산업에 배치될 HX5 부품을 프로토타이핑하고 있습니다."라고 그는 덧붙이며, 상업용 항공기와 회전익기의 알루미늄 교체에 중점을 두고, 특히 경량화를 위한 인테리어와 피스 파트에 초점을 맞추고, 이는 탄소 배출 감소로 이어진다고 말합니다. HX5는 알루미늄이나 기존 복합재 어셈블리를 재설계하여 부품 수를 줄이는 데 적합합니다.

첫 HX5 부품은 사출 성형될 예정이지만, 알파인은 오버몰딩 같은 다른 첨단 제조 공정도 활용할 계획입니다. "알파인은 수많은 국방 개발 프로그램 참여를 통해 미국의 경쟁력 향상에도 계속 전념하고 있습니다."라고 베넷은 말합니다.

초음속용 나노-CMC

더 높은 고도와 훨씬 더 빠른 속도에서, 나노소재의 또 다른 신흥 응용 분야는 초음속용 나노 세라믹 매트릭스 복합재(CMC)입니다. 초음속은 음속보다 훨씬 빠른 속도에 대한 공기역학적 용어로, 일반적으로 마하 5 미만입니다. 더 넓게는 초음속 속도로 이동하도록 설계된 군사 무기와 차량의 범주입니다. 이러한 기술은 미국을 포함하여 전 세계에서 개발 중입니다.

마하 5 이상의 속도는 녹거나 변형되지 않고 2480°C 온도를 견디면서 침식과 발사체에 저항하는 경량 구조 소재를 요구합니다. 이는 단단하고 기계적으로 강하며 파손 저항성이 있어야 함을 의미합니다. 이러한 차량은 또한 전기를 전도하고/또는 내부 구성요소를 차폐하기 위한 특정 전기적 및 열적 특성을 요구합니다. 최신 금속 기술조차도 이 모든 요구를 충족하기 어렵습니다.

내열 세라믹(금속 카바이드, 금속 나이트라이드, 금속 보라이드 포함)은 이러한 극한 환경을 처리할 수 있는 경량 내구성을 가지지만, 합성과 치밀화에는 1980°C 이상의 고온과 고압이 필요하여 에너지 집약적이고 비쌉니다. 순수 내열 세라믹은 너무 취약합니다.

미국 해군 연구소(NRL, 미국 워싱턴 D.C.)는 새로운 고온 및 내화 프탈로니트릴 레진 개발 전문성을 활용하여 나노결정 형상 내열 세라믹의 직접 제조를 위한 잠재적으로 저렴한 방법을 발전시키고 있습니다. 이 기술은 새로운 폴리머 화합물을 사용하여 이러한 세라믹을 원위치에서, 세라믹 분말을 고온 고압에서 소결할 필요 없이 단일 단계로 합성하고 치밀화합니다. 이 개발은 NRL 연구 화학자이자 첨단 소재 섹션 책임자 대행인 매튜 라스코스키(Dr. Matthew Laskoski) 박사가 주도하며, 그의 2018년 기사 "Naval Research Lab designs composites for new platforms"에 개요가 나와 있습니다(Vol. 5, No. 2 Naval Science and Technology Future Force 잡지 게재).

이 공정에서 폴리페놀 유형 화학을 가진 새로운 탄소 풍부 레진이 볼 밀링(나노소재 가공에 사용되는 일반적인 기술)을 통해 금속 분말과 혼합됩니다. 결과적인 세라믹 전구체는 디스크, 콘, 구 또는 기타 애플리케이션별 형상으로 압축될 수 있습니다. 반응성 용융 침투 공정(이러한 공정은 일반적으로 CMC 생산에 사용됨)은 1370°C, 무압, 아르곤 충전로에서 치밀화된 카바이드를 생성합니다. 따라서 치밀화된 카바이드는 기존 소결 및 열간 프레싱 기술보다 낮은 온도에서, 압력 없이 단일 단계 반응으로 형성됩니다. 카바이드의 결정 크기가 40나노미터 미만이기 때문에, 결과적인 나노세라믹은 더 거친 입자 소재만큼 취약하지 않습니다.

또 다른 장점은 열경화성 폴리머가 금속 분말 입자와 반응하는 녹을 수 있는 탄소 공급원으로 작용한다는 것입니다. 또한 금속, 탄소 섬유, 2차 세라믹으로 세라믹을 강화하는 것을 용이하게 합니다. (2차 세라믹의 예는 그림 1 (E)에서 볼 수 있습니다. 여기서 이상 복합재는 1차 세라믹 매트릭스와 2차 세라믹 보강재로 구성됩니다.) 결과적인 CMC는 기계적, 열적, 전기적, 소모적 특성을 추가로 제어할 수 있는 길을 제공합니다.

라스코스키에 따르면, 지르코늄 카바이드와 티타늄 카바이드 같은 내열 카바이드는 극한의 고온에 영향을 받지 않으며 초음속 이동 중 화재, 플라즈마, 대기 가열에 불침투입니다. 그러나 NRL의 폴리머 유래 나노결정 세라믹은 카바이드를 넘어 질소 풍부 레진이 금속과 반응하여 금속 나이트라이드를 형성할 수 있도록 확장됩니다. NRL은 실리콘 나이트라이드, 지르코늄 나이트라이드, 티타늄 디보라이드 복합재와 결과적인 CMC를 강한 섬유로 강화하는 방법도 개발했습니다. 이러한 내열 세라믹은 초음속 차량 구성요소의 요구를 충족하는 높은 강도, 열 안정성, 가변 전기적 및 열전도성을 나타냅니다.

그러한 차량의 엔진은 대량의 열을 흡수하고 효과적으로 발산해야 하는데, 가장 진보된 금속 합금조차도 강도와 구조적 무결성 손실 없이는 할 수 없습니다. 라스코스키는 금속 나이트라이드와 보라이드 구성요소가 이 과제를 해결하는 데 더 적합하다고 주장하며, 실리콘 나이트라이드 복합재가 고강도, 산화 저항성 통신 레이돔에 잠재력을 제공한다고 말합니다. NRL은 이러한 소재에 나노구조를 통합하고 현재 사용 가능한 소재보다 더 높은 해상도에서 유전체, 열, 전자기 차폐 특성을 추가로 조정할 적층 제조 기술을 개발하고 있습니다.

나노복합재 독성 및 안전한 취급

나노소재가 인체 세포와 혈액 세포보다 작기 때문에, 소재 제조 및 가공 중 작업자 노출뿐만 아니라 부품 가공, 샌딩, 재활용 시에도 독성에 대한 우려가 있습니다. 그래핀 카운슬은 최근 국립산업안전보건연구원(NIOSH, 미국 워싱턴 D.C.)이 이러한 문제를 논의하고 리소스를 나열한 웨비나를 게시했습니다. 여기에는 2018년 세 가지 출판물이 포함됩니다: "나노소재 반응기 작업 중 작업자 보호", "나노소재 취급 중 작업자 보호", "나노소재 중간 및 다운스트림 가공 중 작업자 보호".

NIOSH는 탄소 나노튜브(CNTs)를 포함한 몇 가지 나노소재에 대해서만 광범위한 독성학 연구를 완료했다고 밝혔습니다. 쥐와 생쥐가 CNTs와 탄소 나노파이버(CNFs)에 노출되었을 때 지속적인 폐 염증, 종양, 섬유증(호흡을 어렵게 만드는 진행성 폐 흉터)을 보였기 때문에, NIOSH는 나노소재 생산 전반에 걸쳐 작업자 노출을 통제하는 것이 중요하다고 강조합니다. 반응기에서 나노소재 수확과 반응기 세척은 잠재적으로 높은 노출을 초래합니다. 작업자는 스프레이와 가공(예: 볼 밀링) 중뿐만 아니라 나노소재 계량, 포장, 혼합/컴파운딩 취급 중에도 노출될 수 있습니다. NIOSH는 표준 기술인 소스 인클로저, 국소 배기 환기, 개인 보호 장비(PPE), 미세 입자에 대한 청소 및 하우스키핑 모범 사례를 통해 작업자 노출 통제가 가능해 보인다고 밝혔습니다.

NIOSH 권장 노출 한도(REL)는 8시간 시간 가중 평균(TWA) 기준으로 CNT/CNF에 대해 1 µg/m³ 미만입니다. 주사 및 투과 전자 현미경(SEM, TEM) 같은 분석 기술을 사용하여 이 임계값이 유지되는지 확인할 수 있습니다. NIOSH는 흑연에 대한 OSHA 허용 노출 한도(PEL)(5,000 µg/m³)나 카본 블랙(3,500 µg/m³)을 사용하는 것은 안전하지 않다고 구체적으로 조언하며, CNTs와 CNFs의 건강 위험을 완전히 특성화하기 위해 장기 동물 연구와 작업자 역학 연구를 포함한 더 많은 연구가 필요하다고 말합니다.

"CNTs는 꽤 잘 연구되었습니다."라고 비레오 어드바이저(Vireo Advisors LLC, 미국 매사추세츠주 보스턴)의 대표 조 앤 섀트킨(Jo Anne Shatkin)은 말합니다. "10년 전에는 몰랐지만, 이제 연구들이 우리가 두려워했던 더 극적인 독성이 실제로 구체화되지 않았음을 보여줍니다." 그녀는 높은 종횡비 나노소재인 CNTs가 발암성 실리카와 석면 섬유처럼 행동한다는 우려가 있다고 지적합니다. "하지만 현재까지 연구된 CNT 소재 중 거의 그 섬유 패러다임을 충족하는 것은 없습니다."라고 그녀는 설명합니다. "그러나 여전히 많은 과제가 있습니다. 우리는 대부분 원시 나노소재를 테스트했고, 사용 중인 기능화된 것은 아닙니다. 구성, 형태, 기능화에서 나노소재가 매우 다양하기 때문에 불확실성이 남아 있습니다." 이 모든 요소가 독성에 영향을 미칠 수 있으며, 사용된 기능화 방법과 화학도 포함됩니다. "폴리머와 더 잘 반응하도록 CNT 특성을 만들고 있지만, 그것이 혈액이나 신체 세포와의 소재 상호작용에 어떻게 영향을 미치는지 모릅니다."라고 그녀는 말합니다. 우리는 아직 예측 단계에 있지 않습니다. 그것이 우리가 지금 탐구하는 것입니다. 이러한 모든 변수를 고려하는 노출 및 독성 평가 표준화 모델을 만들 수 있을까요?"

섀트킨은 미국 시험 재료 학회(ASTM, 미국 펜실베이니아주 콘쇼호켄)와 미국 국가 표준 협회(ANSI, 미국 워싱턴 D.C.)에서 개발 중인 여러 표준 테스트 방법과 진행 중인 작업을 설명합니다. "ISO/ANSI TC 229 나노기술 표준 개발 그룹에는 나노소재 테스트에 대한 수십 개의 표준이 있으며, SEM과 TEM을 PEL과 REL 상대적 입자 분포 측정을 위해 수행하는 방법 같은 산업 보건 및 안전 방법도 있습니다."라고 그녀는 말합니다. 섀트킨은 ISO와 ASTM 모두 가공, 샌딩 및 기타 2차 작업을 통한 복합재로부터의 나노소재 방출 위험을 살펴보는 개발 중인 표준이 있다고 지적합니다. 여기서는 적어도 예비 녹색 신호가 주어졌습니다. 섀트킨은 나노릴리스(NanoRelease) 산업 컨소시엄이 완료한 작업에 따르면 나노소재를 포함하는 부품을 샌딩하고 가공해도 새로운 보건 안전 위협은 없다고 말합니다. "나노소재 방출이 있지만, 자유 나노스케일 입자가 아니라 폴리머에 결합되어 있습니다."라고 그녀는 설명합니다. "따라서 복합재 가공으로부터의 입자에 대한 현재 가이드라인이 충분합니다." 그러나 회사들, 특히 제한된 작업자와 자원을 가진 회사들은 가공 분진을 심각한 건강 위협으로 보지 않을 수 있습니다. 따라서 PPE와 호흡기, 인클로저, 환기 장비에 대한 가이드라인과 모범 사례를 항상 따르지 않을 수 있습니다. 그러나 여전히 불확실성이 있기 때문에, 나노소재 작업 시 그런 안일함은 선택 사항이 될 수 없습니다.

나노복합재는 실제로 수많은 응용 분야와 시장에서 더 높은 성능, 더 큰 다기능 능력, 잠재적으로 더 저렴하고 가벼운 구조물을 가능하게 하고 있습니다. "나노소재로 엄청난 혜택의 기회가 있고, 우리는 많은 것을 배웠습니다."라고 섀트킨은 말합니다. "하지만 여전히 많은 불확실성이 있습니다. 우리의 최선의 전진 경로는 신중하고, 노출을 최소화하고, 제조, 취급, 사용을 가능한 한 안전하게 만드는 것입니다."

생산자 검증 및 개발자 지원

역동적이고 빠르게 성숙하는 기술이 직면한 과제 중 하나는 공급망에 신뢰를 구축하는 것입니다. 이를 위해 그래핀 카운슬은 검증된 그래핀 생산자 프로그램을 통해 글로벌 공급망 성숙을 위해 노력하고 있습니다. 버사리엔 plc(Versarien plc, 영국 첼트넘)가 이 독립적인 제3자 검증 시스템을 성공적으로 완료한 최초의 그래핀 공급업체입니다. 이 시스템은 생산 시설의 물리적 검사와 전체 생산 공정 및 안전 절차 검토를 포함합니다. "우리는 또한 그들의 제품 무작위 샘플을 채취하여 국립물리연구소(NPL, 영국 테딩턴)에서 블라인드 테스트를 위해 제출합니다. 이는 ISO/TR 19733:2019 나노기술을 따르는 세계적 수준의 기관입니다."라고 그래핀 카운슬의 바르칸은 말합니다. NADCAP은 항공우주 산업에서 같은 목적으로 오랫동안 사용되어 온 유사한 감사 프로그램입니다. "이런 유형의 프로그램이 없으면, 고객은 그래핀 제품을 구매하고 받을 때 무엇을 얻는지 알 수 없습니다."라고 바르칸은 말합니다. "우리의 검증된 그래핀 생산자 프로그램은 전 세계 제품과 생산자에 대한 신뢰 수준을 제공하는 중요한 단계입니다."

그래핀 카운슬은 또한 그래핀 애플리케이션 개발 개선을 위해 노력합니다. "우리는 회사들이 제품, 생산자, 소재 과학, 테스트를 빠르게 탐색하여 더 빠르고 성공적인 개발을 할 수 있도록 리소스와 연결합니다."라고 바르칸은 말합니다. "우리는 또한 그래핀을 사용하고 싶지만 어디서 시작해야 할지 모르는 회사들을 돕기 위해 독립적인 제3자 자문 서비스를 제공합니다. 우리는 공식 회원들에게만 도달하는 것이 아니라 전 세계적으로 그래핀에 관여하는 200개 이상의 회사를 추적합니다. 무엇이 개발되고 있는지, 최신 과학 및 연구 결과가 무엇인지 모니터링하여 어떤 유형의 그래핀을 사용해야 할지, 어떻게 기능화하고 분산시킬지, 성능을 위해 어떻게 테스트할지 이해하는 데 도움을 줍니다." 그는 그래핀이 처음 발견된 맨체스터 대학(영국 맨체스터)의 그래핀 엔지니어링 및 혁신 센터(GEIC)와의 긴밀한 관계를 언급합니다. "이것은 신속한 프로토타이핑 센터이며, 그래핀이 무엇을 할 수 있는지 활용하는 데 도움을 줍니다."라고 바르칸은 말합니다.