복잡한 나노구조의 대량 나노제조는 실험실 설계에서 산업 응용으로의 전환을 제한하는 중요한 과제입니다. 본 연구는 새로운 “니들-제한 영역 자유 표면” 삼축 전기방사 공정을 개발하여 개념적 및 방법론적 진보를 보고합니다. 폐 PET 음료병을 다유체 방사구로 혁신적으로 전환하는 독특한 폐기물-자원 개념을 제시합니다.
이 확장 가능한 장치는 폐 PS 폼을 주 매트릭스로 사용하여 표면 다공성 코어-쉘 나노섬유를 대량 제조하는 데 활용되었습니다. 이 나노섬유는 촉매 노출을 극대화하기 위한 다공성 PS/TiO2 외피와 견고한 기계적 특성을 부여하는 PAN 코어로 구성됩니다.
제조 접근 방식의 개념 증명으로, 결과 멤브레인은 항생제 폐수 처리에 적용되어 우수한 친수성, 향상된 기계적 특성, 높은 비표면적 및 뚜렷한 표면 다공성을 나타냈습니다. 모의 테트라사이클린 폐수 용액(pH 8)에서 2시간 이내에 광촉매 분해 효율이 70.05%에 도달했으며, 4회 재사용 후에도 66.74%로 유지되었습니다.
이 니들 기반 및 자유 표면 전기방사 통합은 다양한 다중 챔버 나노구조의 원스텝 확장 가능한 배치 생산을 위한 간단한 플랫폼을 구축하여 첨단 나노물질 제조에 강력한 지원을 제공합니다.
시멘트 산업은 인프라 발전에 필수적이지만, 막대한 이산화탄소 배출의 주범이기에 산업 폐기물을 활용한 저탄소 바인더 개발이 시급합니다. 본 연구는 적니(Red Mud, RM) 기반 바인더 시스템의 공학적 성능을 검토하며, 혼합물 설계, 가공, 초기 특성, 기계적 물성, 내구성 및 미세구조 진화 간의 관계를 조명합니다.
특히, 적니의 입자 특성과 광물학적·화학적 조성이 지오폴리머화 반응성에 미치는 영향과 이로 인한 강도 발현 및 공극 구조 변화에 주목했습니다. 적니의 반응성을 높이기 위한 열 활성화 및 고로슬래그, 인산석고 등 보조 시멘트 재료와의 시너지 혼합 전략이 반응 정도를 향상시키고 겔 매트릭스를 치밀화하며 공극 구조를 미세화하여 장기 내구성을 개선하는 것으로 나타났습니다.
문헌 분석 결과, 적절한 적니 함량(일반적으로 15~20% 이하)은 작업성과 압축 강도를 유지하는 반면, 30% 이상의 고함량은 총 공극률과 공극 연결성을 증가시켜 강도와 내구성을 저하시키는 경향을 보였습니다.
종합적으로, 적니 기반 시멘트 바인더는 구조 및 비구조적 응용 분야 모두에서 상당한 잠재력을 가집니다. 그러나 실제 노출 조건에서의 장기 성능, 적니의 가변성에 대응하는 스케일업 및 품질 관리, 그리고 신뢰성 있는 현장 적용을 위한 성능 기반 배합 설계 지침에 대한 추가 연구가 필요합니다.
