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Patent Searching and Data


Title:
AEROGEL SURFACE-MODIFIED WITH CATECHOL-BASED COMPOUND, AND PREPARATION METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/151438
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are aerogel surface-modified with a catechol-based compound, and a preparation method therefor, the aerogel having a large surface area, high porosity, and low thermal conductivity, and being economical and eco-friendly.

Inventors:
PARK JONGNAM (KR)
KIM HYUN-HONG (KR)
KIM HYEONJUNG (KR)
KIM KANG YONG (KR)
AN BYEONG UK (KR)
NOH DONG KYUN (KR)
Application Number:
PCT/KR2018/001122
Publication Date:
August 23, 2018
Filing Date:
January 25, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SKC CO LTD (KR)
ULSAN NATIONAL INSTITUTE OF SCIENCE AND TECH (KR)
International Classes:
C01B33/158; C01B33/159
Foreign References:
CN105038500A2015-11-11
JP2012172378A2012-09-10
KR20150118248A2015-10-22
Other References:
LI, F.: "Dopamine/Silica Nanoparticle Assembled, Microscale Porous Structure for Versatile Superamphiphobic Coating", ACS NANO, vol. 10, no. 2, 5 February 2016 (2016-02-05), pages 2910 - 2921, XP055536989
LEWANDOWSKI, D.: "SBA-15 Mesoporous Silica Modified with Gallic Acid and Evaluation of Its Cytotoxic Activity", PLOS ONE, vol. 10, no. 7, 7 July 2015 (2015-07-07), pages e0132541, XP055536992
Attorney, Agent or Firm:
FIRSTLAW P.C. (KR)
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Claims:
【청구범위】

【청구항 1】

카테콜 (catechol) 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤.

【청구항 2】

거 U항에 있어서,

상기 개질된 에어로젤의 표면이 소수성 (hydrophobic)인, o에어로젤.

【청구항 3】

제 1항에 있어서,

상기 카테콜 계열 화합물이 카테콜기를 갖는 화합물인, 에어로젤.

【청구항 4】

제 1항에 있어서,

상기 카테콜 계열 화합물이 카테콜, 4-tert-부틸카테콜 (4-tert- butylcatechol; TBC), 우루시올 (urushiol), 도파민 (dopamine), 알리자린 (alizarin), 타 닌산 (tannic acid), 파이로갈를 (pyrogallol), 갈산 (gallic acid), 에피갈로카테킨 (epigallocatechin), 에피카테킨 갈레이트 (epicatechin gallate) 및 에피갈로카테킨 갈레이트 (epigallocatechin gallate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함 하는, 에어로젤. 【청구항 5】

제 1항에 있어서,

상기 에어로젤이 실리카, 티타니아 (titania) 및 알루미나로 이루어진 군으로부 터 선택된 1종 이상을 포함하는, 에어로젤.

【청구항 6】

제 1항에 있어서,

상기 에어로젤의 표면적이 300 내지 1,500 m2/g인, 에어로젤.

【청구항 7】

제 1항에 있어서,

상기 에어로젤에 형성된 공극의 평균 직경이 12 내지 100 nm인, 에어로젤. 【청구항 8】

나노 골격 전구체의 졸-젤 반웅을 이용하여 습윤 젤을 제조하는 단계;

상기 습윤 젤과 극성 용매를 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 상기 극성 용매로 치환하는 단계;

상기 극성 용매로 치환된 상기 습윤 젤과 카테콜 계열 화합물을 흔합하여 나 노 골격의 표면을 개질하는 단계;

상기 표면 개질된 습윤 젤을 제 1 유기 용매로 세척하는 단계;

상기 세척된 습윤 젤 내의 용매를 제 2 유기 용매로 치환하는 단계; 및 상기 제 2 유기 용매로 치환된 상기 습윤 젤을 0°C 내지 200°C에서 건조시키 는 단계;를 포함하는, 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤의 제조방법.

【청구항 9】

제 8항에 있어서,

상기 나노 골격 전구체는 d-Czo 금속 알콕시화물 및 실리케이트계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 10】

제 8항에 있어서,

상기 나노 골격 전구체는 테트라메틸오르쏘실리케이트 (tetramethyl orthosilicate; TMOS), 테트라에틸오르쏘실리케이트 (tetraethyl orthosilicate; TEOS), 티타늄 테트라이소프로폭사이드 (titanium tetraisopropoxide; TTIP), 티타늄 테트라부록사이드 (titanium tetrabutoxide), 알루미늄 트리 -sec-부특사이드 (aluminum tri— sec— butoxide) 및 소듐 실리케이트 (sodium silicate)로 이루어진 군 으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 11】

제 8항에 있어서,

상기 극성 용매는 극성 양성자성 용매 또는 극성 비양성자성 용매이고, 상기 극성 양성자성 용매는 물, 에탄올, 메탄올 및 이소프로판올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 극성 비양성자성 용매는 아세톤, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세 테이트 (propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 테트라하이드로퓨란 (THF), 에틸 아세테이트, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디메틸포름아마이드 및 디메틸설폭사이드 (DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 에 어로젤의 제조방법.

【청구항 12]

제 8항에 있어서,

상기 카테콜 계열 화합물이 카테콜기를 갖는 화합물인, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 13]

제 8항에 있어서,

상기 카테콜 계열 화합물이 카테콜, 4-tert-부틸카테콜 (4-tert- butylcatechol; TBC), 우루시올 (urushiol), 도파민 (dopamine), 알리자린 (alizarin), 타 닌산 (tannic acid), 파이로갈를 (pyrogallol), 갈산 (gallic acid), 에피갈로카테킨 (epigallocatechin), 에피카테킨 갈레이트 (epicatechin gallate) 및 에피갈로카테킨 갈레이트 (epigallocatechin gallate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함 하는, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 14]

거 18항에 있어서,

상기 게 1 유기 용매가 에탄올, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 테트라하이드로퓨란 (THF), 아세톤, 에틸 아세테이트, 이소프로판올, 메탄올, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디 메틸포름아마이드 및 디메틸설폭사이드 (DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 15]

제 8항에 있어서,

상기 제 2 유기 용매의 표면 장력이 50 dyn/cm 이하인, 에어로젤의 제조방

【청구항 16]

거 115항에 있어서,

상기 제 2 유기 용매가 핵산, 펜탄, 헵탄, 이소프로판올, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 에테르, 아세톤 및 테트라하이드로퓨란 (THF)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 17】

거 18항에 있어서,

상기 에어로젤의 표면적이 300 내지 1,500 m2/g인, 에어로젤의 제조방법.

【청구항 18】

제 8항에 있어서, 상기 에어로젤에 형성된 공극의 평균 직경이 12 내지 100 nm인, 에어로젤의 제조방법.

Description:
【명세세

【발명의 설명】 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤 및 이의 제조방법 【기술분야】 이하 구현예들은 표면적이 넓고 공극률이 높으며 열전도율이 낮을 뿐만 아니 라 경제적이며 친환경적인, 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤 및 이의 제 조방법에 관한 것이다. 【배경기술】

에어로젤 (aerogel)은 3차원의 망상형 나노 골격을 가진 구조로서, 낮은 유전 율, 낮은 열전도율 및 높은 표면적의 특성으로 인하여, 반사 방지 코팅막, 평판 디스 플레이 패널, 센서 등으로 다양하게 웅용될 것으로 기대되고 있다.

에어로젤은 전구체의 졸―젤 반응 (sol-gel reaction)을 통해 합성된 습윤 젤에 서 내부 용매를 제거함으로써 제조되는데, 이때 용매를 제거하는 방법은 초임계적 조건에서 제거하는 방법과 상압 조건에서 제거하는 방법으로 구분된다. 그러나 초 임계적 조건에서 용매를 제거하는 방법은 고온 고압의 공정에 따른 높은 비용으로 인해 그 용도가 제한되므로 상압 조건에서 용매를 제거하는 방법에 대한 연구가 진 행되어 왔다.

일례로, 대한민국 공개특허 제 2009-0053348 호는 트리메틸클로로실란

(trimethylchlorosilane; TMCS)과 같은 실릴화제를 이용하예 나노—기능성 실리카 에어로젤 박막을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법은 실릴화제의 반웅성이 높아 위험하며, 반웅할 때 유독한 가스가 발생하는 문제가 있다.

따라서 에어로젤의 특성을 유지하면서도 나노 구조체의 골격을 유지하여 작 업성과 물성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 코팅법을 이용한 에어로젤의 개발 이 요구되고 있다.

【발명의 내용】

【해결하고자하는과제】

에어로젤의 제조시에 트리메틸클로로실란 (TMCS)과 같은 실릴화제를 이용하 는 경우, 값비싼 실릴화제가 과량으로 사용될 뿐만 아니라, 표면 개질시 염소 가스 및 그에 따른 부식이 발생하기 때문에 위험하며, 반웅기를 설계함에 있어 추가적인 비용이 들고, 부반웅 발생율이 높다는 문제가 있다.

따라서 이하 구현예들을 통해, 상압 조건에서 합성 가능하고 경제적이고 친 환경적이면서도 표면적이 넓고 공극률이 높으며 열전도율이 낮은, 카테콜 계열 화합 물로 표면 개질된 에어로젤 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

【과제의 해결 수단】

일 구현예에 따르면, 카테콜 (catechol) 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤 이 제공된다.

또한, 일 구현예 따르면, 나노 골격 전구체의 졸-젤 반웅을 이용하여 습윤 젤을 제조하는 단계; 상기 습윤 젤과 극성 용매를 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매 를 상기 극성 용매로 치환하는 단계; 상기 극성 용매로 치환된 상기 습윤 젤과 카테 콜 계열 화합물을 흔합하여 나노 골격의 표면을 개질하는 단계; 상기 표면 개질된 습윤 젤을 게 1 유기 용매로 세척하는 단계; 상기 세척된 습윤 젤 내의 용매를 계 2 유기 용매로 치환하는 단계; 및 상기 제 2 유기 용매로 치환된 상기 습윤 젤을 0 ° C 내지 20C C에서 건조시키는 단계;를 포함하는, 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤의 제조방법이 제공된다.

【발명의 효과】

상기 일 구현예에 따른 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤은, 친환 경적이면서도 넓은 표면적, 높은 공극률 및 낮은 열전도율을 가지며, 또한 비교적 저렴한 카테콜 계열 화합물을사용함으로써 제조 단가를 낮출 수 있다.

나아가, 상기 에어로젤의 제조방법에 따르면, 종래의 초임계 조건이 아닌 상 압 조건에서 에어로졸을 합성 가능하므로 안전하면서도 경제적으로 에어로젤을 제 조할 수 있다.

【도면의 간단한설명】

도 1은 실시예 1에서 제조된 우루시올로 표면 개질된 실리카 에어로젤의 SEM사진이다.

도 2는 실시예 2에서 제조된 TBC로 표면 개질된 실리카 에어로젤의 SEM 사진이다.

도 3은 실시예 3에서 제조된 도파민과 TBC로 표면 개질된 실리카 에어로젤 의 SEM사진이다.

도 4는 실시예 4에서 제조된 도파민, TBC 및 핵실아민 (hexylamine)으로 표 면 개질된 실리카 에어로젤의 SEM사진이다. 【발명을실시하기 위한구체적인 내용】 이하 일 구현예에 따른 에어로젤 및 이의 제조방법을 구체적으로 설명한다. 에어로젤 일 구현예에 따른 에어로젤은, 카테콜 (catechol) 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤이다.

상기 개질된 에어로젤의 표면은 소수성 (hydrophobic)일 수 있다. 상기 카테콜 계열 화합물은 카테콜기를 갖는 화합물일 수 있다. 즉, 상기 카 테콜 계열 화합물은 카테콜 및 이의 유도체를 포함할 수 있다.

상기 카테콜기는 벤젠고리의 오르쏘 (ortho) 위치에 각각 하이드록실기 (-OH) 가 치환된 그룹을 의미한다. 예를 들어, 상기 카테콜기는 1,2-다이하이드록시벤젠 그룹일 수 있다.

구체적으로, 상기 카테콜 계열 화합물은 카테콜, 4-tert-부틸카테콜 (4-tert- butylcatechol; TBC), 우루시을 (urushiol), 도파민 (dopamine), 알리자린 (alizarin), 타 닌산 (tannic acid), 파이로갈를 (pyrogallol), 갈산 (gallic acid), 에피갈로카테킨 (epigallocatechin), 에피카테킨 갈레이트 (epicatechin gallate) 및 에피갈로카테킨 갈레이트 (epigallocatechin gallate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 카테콜 계열 화합물로 에어로젤의 표면이 개질됨으로써, 상기 에어로젤 의 표면이 소수성을 띄게 되어 상압 건조시 나노 골격체의 구조를 유지시켜 줌으로 써, 높은 공극를, 낮은 밀도 및 낮은 열전도율의 효과를 가질 수 있다. 상기 에어로젤은 실리카, 티타니아 (titania) 및 알루미나로 이루어진 군으로부 터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 에어로젤은 실리카 에어로 젤일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤은 다공성 물질로서, 망상 형 골격 구조를 가진다. 상기 에어로젤의 표면적은 300 내지 l,500 m 2 /g이다. 구체적으로, 상기 에어 로젤의 표면적은 300 내지 1,200 m 2 /g, 300 내지 1,000 m 2 /g, 또는 300 내지 600 m 2 /g일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에어로젤의 표면적이 상기 범 위일 때, 높은 공극률, 낮은 밀도 및 낮은 열전도율을 나타내는데 유리하다. 상기 에어로젤에 형성된 공극의 부피는 0.01 내지 lO cmVg일 수 있다. 구체 적으로, 상기 에어로젤에 형성된 공극의 부피는 0.1 내지 5 cm 3 /g 일 수 있으나, 이 에 한정되는 것은 아니다. 상기 에어로젤에 형성된 공극의 부피가 상기 범위일 때, 높은 공극률, 낮은 밀도 및 낮은 열전도율을 나타내는데 유리하다. 상기 에어로젤에 형성된 공극의 평균 직경은 12 내지 100 nm일 수 있다. 구 체적으로, 상기 에어로젤에 형성된 공극의 평균 직경은 12 내지 70 nm, 12 내지 50 nm, 또는 15 내지 100 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에어로 젤에 형성된 공극의 평균 직경이 상기 범위일 때, 높은 공극률, 낮은 밀도 및 낮은 열전도율을 나타내는데 유리하다. 상기 에어로젤의 공극률은 60% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 에어로젤 의 공극를은 70% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에어로젤의 공극률이 상기 범위일 때, 낮은 밀도 및 낮은 열전도율의 효과를 나타내는데 유리하 다. 상기 에어로젤의 열전도율은 15 내지 65 mW/m. K일 수 있다. 구체적으로, 상기 에어로젤의 열전도율은 15 내지 60 mW/m . K일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상 기 에어로젤의 열전도율은 15 내지 50 mW/m. K일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다ᅳ 상기 에어로젤의 열전도율이 상기 범위일 때, 우수한 단열 효과를 나타내는 데 유리하다. 또한, 상기 에어로젤은 트리메틸클로로실란과 같은 실릴화제를 사용하지 않 고 카테콜 계열 화합물로 표면 개질되어 나노 구조체의 골격을 유지할 수 있다. 즉 상기 에어로젤은 카테콜 계열 화합물의 나노 코팅층을 가질 수 있으며, 이때 상기 나노코팅층의 평균 두께는 1 내지 100 nm, 또는 1 내지 50 nm일 수 있다. 에어로젤의 제조방법 일 구현예에 따른 카테콜 계열 화합물로 표면 개질된 에어로젤을 제조하는 방법은, 나노 골격 전구체의 졸-젤 반응을 이용하여 습윤 젤을 제조하는 단계; 상기 습윤 젤과 극성 용매를 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 상기 극성 용매로 치환 하는 단계; 상기 극성 용매로 치환된 상기 습윤 젤과 카테콜 계열 화합물을 흔합하 여 나노 골격의 표면을 개질하는 단계; 상기 표면 개질된 습윤 젤을 게 1 유기 용매 로 세척하는 단계; 상기 세척된 습윤 젤 내의 용매를 제 2 유기 용매로 치환하는 단 계; 및 상기 제 2 유기 용매로 치환된 상기 습윤 젤을 0 ° C 내지 200 ° C에서 건조시키 는 단계;를 포함한다. 먼저, 상기 나노 골격 전구체의 졸-젤 반웅을 이용하여 습윤 젤을 제조한다. 이때, 나노 골격 전구체를 포함한 용액을 25 ° C 내지 60 ° C에서 6 내지 48 시간 동안 숙성시키는 단계를 포함할 수 있다. 이는 상기 나노 골격 전구체의 졸-젤 반웅을 이용하여 망상형의 골격 구조를 가진 습윤 젤을 합성하는 단계이다.

상기 졸-젤 반웅은 금속 알콕사이드 전구체의 촉매에 의한 가수분해, 축합 및 성장한 입자의 웅집에 의해 일어나며, 숙성 과정을 통해 다공성의 골격 구조를 가진 젤을 형성하는 반웅이다.

상기 나노 골격 전구체는 d-Cso 금속 알콕시화물 및 실리케이트계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 나노 골격 전구체는 테트라메틸오르쏘실리케이트 (tetramethyl orthosilicate; TMOS), 테트라에틸오르쏘실리케이트 (tetraethyl orthosilicate; TEOS), 티타늄 테트라이소프로폭사이드 (titanium tetraisopropoxide; TTIP), 티타늄 테트라부톡사이드 (titanium tetrabutoxide), 알루미늄 트리 -sec-부특 사이드 (aluminum tri-sec-butoxide) 및 소듐 실리케이트 (sodium silicate)로 이루어 진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다음으로, 상기 습윤 젤과 극성 용매를 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 상기 극성 용매로 치환한다. 이는 카테콜 표면 처리를 위한 전단계로서, 잔여 전구 체와 촉매를 제거하며, 젤 내외부의 표면 처리를 위한 용매 조건으로 치환하는 것이 다.

상기 극성 용매는 극성 양성자성 용매 또는 극성 비양성자성 용매일 수 있 다.

구체적으로, 상기 극성 양성자성 용매는 물, 에탄올, 메탄올 및 이소프로판올 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 극성 비양성자성 용매는 아세톤, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 테트라하이드로 퓨란 (THF), 에틸 아세테이트, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디메틸포름아마이드 및 디메틸설폭사이드 (DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 상기 극성 용매로 치환된 상기 습윤 젤과 카테콜 계열 화합물을 흔 합하여 나노 골격의 표면을 개질한다. 이는 망상형의 골격 구조를 가진 습윤 젤의 표면이 카테콜 계열 화합물로 개질되는 단계이다. 이때, 개질된 에어로젤의 표면은 소수성 (hydrophobic)을 띄게 된다.

상기 카테콜 계열 화합물의 구체적인 종류 및 특성은 앞서 에어로젤에서 설 명한 바와 같다.

상기 카테콜 계열 화합물은 0.005 내지 5 mmol/ml, 보다 구체적으로, 0.01 내지 2 mmol/ml 함량으로 첨가될 수 있다.

상기 카테콜 계열 화합물의 함량이 상기 범위일 경우, 다공성 에어로젤의 표 면이 소수성을 띄고, 물리적 강도를 증대시키는데 유리할 수 있다. 상기 카테콜 계열 화합물 첨가시, 아민 계열 화합물을 함께 첨가할 수 있다. 구체적으로, 상기 아민 계열 화합물은 1차 아민 계열 화합물 및 다이아민 계열 화합 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것 은 아니다.

더욱 구체적으로, 상기 아민 계열 화합물은 핵실아민, 옥틸아민 (1- octylamine), 도데실아민 (dodecylamine), 핵사데실아민 (hexadecylamine), 옥타데실 아민 (Octadecylamine), 올레일아민 (Oleylamine), -트리옥사트리데케인다이아민 (4,7,10-Trioxa-l,13-tridecanediamine) 및 핵사메틸렌다이아민

(hexamethylenediamine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 카테콜 계열 화합물에 아민 계열 화합물을 함께 첨가할 경우, 소수성의 얇은 개질 막을 형성하고, 카테콜 계열 화합물과의 고분자화를 통하여 개질 막의 내 구성을 높이는데 유리하다. 다음으로, 상기 표면 개질된 습윤 젤을 게 1 유기 용매로 세척한다. 이는 미 반웅 개질제와 그 밖의 유기물을 제거하는 단계이다.

상기 제 1 유기 용매는, 에탄올, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 테트라하이드로퓨란 (THF), 아세톤, 에틸 아세테이트, 이소프로판올, 메탄을, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 디 메틸포름아마이드 및 디메틸설폭사이드 (DMSO)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이어서, 상기 세척된 습윤 젤 내의 용매를 제 2 유기 용매로 치환한다. 이는 낮은 표면 장력을 갖는 제 2 유기 용매로 습윤 젤 내의 용매를 치환함으로써, 상압 건조시 모세압으로 인한 골격의 수축을 최소화하기 위함이다.

상기 제 2 유기 용매는 표면장력이 낮은 유기 용매일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 유기 용매의 표면 장력은 50 dyn/cm 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제 2 유기 용매의 표면 장력은 10 내지 35 dyn/cm일 수 있다. 보다 더 구체적 으로, 상기 제 2 유기 용매의 표면 장력은 10 내지 20 dyn/cm일 수 있다.

상기 제 2 유기 용매의 표면장력이 상기 범위일 때, 상압 건조시 모세압으로 인한 골격의 수축을 최소화하는데 유리하다.

예를 들어, 상기 제 2 유기 용매는 핵산, 펜탄, 헵탄, 이소프로판올, 클로로포 름, 메틸렌 클로라이드, 에테르, 아세톤 및 테트라하이드로퓨란 (THF)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 마지막으로, 상기 제 2 유기 용매로 치환된 상기 습윤 젤을 0 ° C 내지 200 ° C 에서 건조시킨다.

상기 건조를 통해 상기 습윤 젤에서 내부 용매를 제거함으로써 최종 에어로 젤을 얻을 수 있다. 상기 용매의 제거는 종래에 수행하였던 초임계 조건이 아닌 상 압조건에서 가능하다. 상기 방법으로 수득된 최종 에어로젤의 구성 성분, 표면적, 공극의 부피, 공 극의 평균 직경, 공극률 및 열전도율은, 앞서의 에어로젤에서 설명된 바와 같다. 이상의 표면 개질된 에어로젤의 제조방법에 따르면, 상압 조건에서 합성이 가능하고, 비교적 저렴한 카테콜 계열 화합물을 사용하므로 비용이 절감되며, 안전 하게 제조할 수 있다. 또한, 상기 표면 개질된 에어로젤의 제조방법은 카테콜 계열 화합물을사용하므로 친환경적인 에어로젤의 제조가 가능하다. 특히, 상기 표면 개질된 에어로젤의 제조방법은 트리메틸클로로실란 (TMCS) 과 같은 실릴화제를 사용하지 않는다는 점에 특징이 있다. 만약 상기 표면 개질된 에어로젤을 제조하는 방법에 실릴화제를 사용하는 경우, 실릴화제의 반웅성이 높아 위험하고 반웅할 때 염소 가스 등 유독한 가스가 발생하기 때문에, 반웅기를 설계함 에 있어 추가적인 비용이 발생할 수 있다. 그러나 상기 구현예에 따른 표면 개질된 에어로젤의 제조방법은 친환경적이고 경제적이며, 부반웅이 일어나지 않는다는 이점 을 가질 수 있다. 【실시예】 이하, 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하나, 이들 범위로 한정되는 것은 아니다. 실시예 1: 우루시올로표면 개질된실리카에어로젤의 제조

테트라에틸오르쏘실리케이트 (TEOS) 4.7 g, 에탄을 10 ml, 물 1.3 ml 및 36% 염산 2.8 ! 흔합하고, 10분간 가수분해 과정을 거친 후, 30% 수산화암모늄 수용 액 를 첨가하여, 습윤 젤을 제조하였다. 제조된 습윤 젤을 50 ° C에서 48시간 동 안 숙성시키고 파쇄한 다음, 소량의 에탄올을 이용하여 세척하였다. 상기 습윤 젤과 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (PGMEA)를 흔합하여, 상기 습윤 젤 내 의 용매를 PGMEA로 치환하였다. 상기 PGMEA로 치환된 습윤 젤을, 우루시올과 PGMEA의 흔합 용액 20 ml에 넣고, 24시간 동안 나노 골격의 표면을 개질하였다. 상기 표면 개질된 습윤 젤을 PGMEA로 세척하고, 10CTC에서 12시간 동안 열처리하 였다. 상기 습윤 젤 내의 용매를 핵산으로 치환하고, 60 ° C에서 건조시켜, 표면 개질 된 실리카 에어로젤을 얻었다. 실시예 2: TBC로표면 개질된실리카에어로젤의 제조

TEOS 4.7 g, 에탄올 10 ml, 물 1.3 ml 및 36% 염산 2.8 ^를 흔합하고, 10 분간 가수분해 과정을 거친 후, 30% 수산화암모늄 수용액 를 첨가하여, 습윤 젤을 제조하였다. 제조된 습윤 젤을 50 ° C에서 48시간 동안 숙성시키고 파쇄한 다음ᅳ 소량의 에탄올을 이용하여 세척하였다. 상기 습윤 젤과 PGMEA를 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 PGMEA로 치환하였다. 상기 PGMEA로 치환된 습윤 젤을, pH 8의 4-tert-부틸카테콜 (TBC)과 PGMEA의 흔합 용액 20 ml에 넣고, 24시간 동안 나노 골격의 표면을 개질하였다. 상기 표면 개질된 습윤 젤을 PGMEA로 세척하고, 세척된 습윤 젤 내의 용매를 핵산으로 치환하였다. 이후 60 ° C에서 건조시켜 표면 개질된 실리카 에어로젤을 얻었다. 실시예 3: 도파민과 TBC로표면 개질된실리카에어로젤의 제조

실리카 함량이 5 중량 «¾인 소듐 실리케이트 용액 6.6 ml와 산촉매로서 1.15 M 염산 3.3 ^를 흔합한 후, 50 ° C에서 48시간 동안 숙성시켜 습윤 젤을 제조하였 다. 상기 습윤 젤을 파쇄한 후, 물과 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 물로 치환 하였다. 상기 물로 치환된 습윤 젤을, 도파민 4 mg과 TBC 3.5 mg이 녹아 있는 에 탄을 40 ml에 넣고, 12시간 동안 표면 개질올 진행하였다. 상기 표면 개질된 습윤 젤을 에탄을로 세척하고, 이소프로판올과 핵산을 이용하여 상기 습윤 젤 내의 용매 를 치환하였다. 이후 60 ° C에서 건조시켜 표면 개질된 실리카 에어로젤을 얻었다. 실시예 4 : 도파민, TBC 및 핵실아민으로 표면 개질된 실리카 에어로젤의 제 조

실리카 함량이 5 중량 %인 소듐 실리케이트 용액 6.6 ml와 산촉매로서 1.15 M 염산 3.3 ^를 흔합한 후, 50 ° C에서 48시간 동안 숙성시켜 습윤 젤을 제조하였 다. 상기 습윤 젤을 파쇄한 후, 물과 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 물로 치환 하였다. 상기 물로 치환된 습윤 젤을, 도파민 1.3 mg과 TBC 5.8 mg이 녹아 있는 에탄을 40 ml 및 핵실아민 0.11 ml의 흔합 용액에 넣고, 12시간동안 표면 개질을 진행하였다. 상기 표면 개질된 습윤 젤을 에탄을로 세척하고, 이소프로판올과 핵산 을 이용하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 치환하였다. 이후 60 ° C에서 건조시켜 표면 개질된 실리카 에어로젤을 얻었다. 비교예 1: 카테콜 계열 화합물로표면 개질되지 않은실리카에어로젤의 제조 실리카 함량이 5 중량 %인 소듐 실리케이트 용액 6.6 ml와 산촉매로서 1.15 M 염산 3.3 峰 흔합한 후, 50 ° C에서 48시간 동안 숙성시켜 습윤 젤을 제조하였 다. 상기 습윤 젤을 파쇄한 후, 물과 흔합하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 물로 치환 하였다. 상기 표면 개질된 습윤 젤을 에탄올로 세척하고, 이소프로판올과 핵산을 이 용하여 상기 습윤 젤 내의 용매를 치환하였다. 이후 6CTC에서 건조시켜 최종 에어 로젤을 얻었다. 평가예 1: 에어로젤의 표면적

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 에어로젤의 표면적을 BET(Brunauer, Emmett and Teller) 방법을 통해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 에 나타내었다. 평가예 2: 에어로젤에 형성된 공극의 부피

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 에어로젤에 형성된 공극의 부피를 BET 방법을 통해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 평가예 3: 에어로젤에 형성된 공극의 평균직경 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 에어로젤에 형성된 공극의 평균 직경을 BET 방법을 통해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 평가예 4: 에어로젤의 열전도율

상기 실시예 4 및 비교예 1에서 제조된 에어로젤의 열전도율을 MTPS(Modified Transient Plane Source) 방법에 기반한 기기 (C— Therm Thermal Conductivity Analyzer)를 통해 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

【표 1】

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 4는 비교예 1에 비해 표면적 이 넓고, 공극의 부피가 크고 공극의 평균 직경이 길어서 공극률이 높으며, 열전도 율 또한 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1 내지 4의 SEM 사진을 나타낸 도 1 내지 4를 통해 공극이 존재하는 표면 개질된 에어로젤을 확인할 수 있었다.