고분자가공/복합재료/재활용: 가공·복합재료·재활용의 지속가능한 융합소재 기술 (2)
[2L6-5]
임베디드 용매 교환 기반 연속 고분자 섬유의 고속 3D 가공
발표자엄원식 (단국대학교 융합소재공학과)
연구책임자엄원식 (단국대학교 융합소재공학과)
Abstract
본 연구는 embedded solvent exchange를 이용해 연속 고분자 섬유를 고속으로 제조하는 3D polymer processing 공정을 제시합니다. high yield-stress micro granular gel 기반 support bath에서 압출된 polymer filament의 형상을 유지한 채 solvent–nonsolvent exchange로 radial solidification을 유도하며, solidification front는 2.33 µm/s로 진행됩니다. rapid solidification이 capillarity-induced fiber breakage를 억제해 연속 섬유 형성을 가능하게 합니다.
본 공정은 filament extrusion speed 5 mm/s에서 동작하고, meniscus printing 대비 약 500,000배 높은 processing speed를 달성합니다. 또한 multi-nozzle printing으로 freeform trajectories의 3D fiber architectures를 구현하며, fiber diameter 1.5 µm 및 continuous length 수십 cm까지 확보됩니다. 적용 재료는 elastic modulus 5–3500 MPa 범위의 polymer materials로 확장 가능합니다.
결과적으로, 본 공정은 rheological confinement과 고화 kinetics를 결합해 미세 직경, 연속성, 생산성을 동시에 만족하는 scalable polymer processing route를 제공합니다.