< Figure 1>                                             <Figure 2> 

Figure 1. Fraction of  phase as a function of the average diameter for electrospun PVDF fibers.
Figure 2. Fraction of  phase as a function of the electrospinning voltage for PVDF fibers.

 

Polyvinylidene fluoride (PVDF)는 압전성 (piezoelectricity) 및 강유전성 (ferroelectricity)와 같은 매우 흥미로운 물리적 성질을 가지고 있다. 이러한 물성들은 PVDF의 결정구조에 의해 나타난다. PVDF는 사슬의 conformation에 따라 최소한 세 종류의 결정구조를 갖는데 (β, γ, and α phase) 특히 β-phase의 결정구조가 많을수록 강유전성이 증가하게 된다. 일반적으로 β-phase의 결정구조는 PVDF 용융체를 고압 quenching을 하거나 dimethylacetamide와 같은 매우 극성이 큰 용매를 사용하여 캐스팅함으로써 얻을 수 있다. 또한 γ, 또는 α phase의 결정구조를 전기장으로 poling하여 얻을 수 있다.
본 연구에서는 전기방사를 이용하여 용액으로부터 강유전성의 β-phase를 쉽게 얻는 방법을 제시하고 있다. 이는 방사 도중 전기장에 의한 PVDF의 연신이 일어나기 때문이다. 결과에 의하면 결정구조 중 최대 75%의 β-phase를 갖는 PVDF를 얻을 수 있다.
전기방사에 이용되는 전기자의 세기 및 용액의 점도를 조절함으로써, 결정구조, 섬유의 직경등을 조절할 수 있음을 보였다.

 

한국화학연구원 바이오리파이너리연구센터 하종욱박사 제공