일반기술

인산화 전분을 전도성 입자로 구성한 전기유변유체 및 그의 제조방법

비전도성 용매에 인산화전분의 전도성 입자가 분산된 전기유변유체(Electrorheological Fluid)에 관한 기술이다. 전기유변유체는 절연성의 유체(비전도성 용매)에 분극성이 강한 미립자(전도성 입자)를 분산시킨 현탁액으로서, 외부로부터 제공되는 전기장에 따라 기계 및 물리적 특성이 변하는 전기유변(ER)효과를 나타낸다. 통상적인 유체는 온도, 압력이 일정하면 물성 정수가 일정한데 비하여, 전기유변유체는 외부로부터 인가되는 전기장의 크기에 따라 유체특성이 달라지므로 전기장의 제어함으로써 유도특성 제어도 가능해진다. 일반적으로, ER 효과의 발생은 전기장의 인가에 의해 분산매중의 분산입자가 유전분극을 함으로써 입자사이에 상호인력이 발생하여 분산된 입자 분말이 인가된 전기장 방향으로 사슬과 같은 구조를 형성하게 되고, 이 사슬구조들은 유체의 흐름이나 외부에서 가해지는 전단력에 저항하게 되어 점도가 상승하게 된다. 이러한 전기유변유체가 외력에 의해 흐르는 경우 입자간의 사슬모양구조가 파괴되지만, 전기장이 유지되는 한 다시 형성되고 유속이 작을수록 더 많은 입자가 사슬모양을 형성하고 외력이 없는 정지상태에서는 사슬이 파괴되지 않고 잘 발달되어 있기 때문에 초기흐름을 유도하기 위해서는 더 많은 전단응력, 즉 항복응력이 필요하다. 여기서 항복응력이란 물질 내에 유동을 일으키기 위해서 가해져야 하는 최소 응력을 말한다. 유체의 전기유변활성은 수분함량의 변화에 크게 의존한다. 수분이 제거된 경우에는 전기유변활성이 상실되어 고온에서는 사용이 불가능하며, 엔지니어링 관점에서도 기계의 마모가 크고 작동온도범위가 제한되는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 수분을 필요로 하지 않는 건조형 전기유변유체의 개발이 활발하다. 본 기술은 전도성 입자와 비전도성 용매로 구성되는 전기유변유체의 시스템으로서, 수분에 대한 필요성을 최소화하고 별도의 첨가제 없이 전기유변효과를 갖는 전도성 입자의 개발을 통해 신규한 전기유변유체용 인산화 전분을 제조하고, 이를 비전도성 용매에 분산시켜 전기유변유체를 제조하고, 본 기술의 전기유변유체가 최적의 전기유변효과를 보임을 확인하였다.전기장의 증가 뿐만 아니라 입자 중량비가 증가할수록 ER효과가 크게 증가하고 온도 및 전기장 변화에 대하여 안정된 빙햄거동을 나타냄으로, 이러한 특성을 이용하여 현가장치, 제진대, 엔진 마운트 등의 제어가 가능한 가변감쇠기구 또는 브레이크, 클러치 등의 동력장치에 응용이 가능하며, 자동차 및 항공산업 분야에도 적용가능하다.비전도성 용매에 치환도 0.012~0.4의 인산화전분(starch phosphate)이 분산된 비수계 전기유변유체를 제조하였으며, 인산화전분은 ER효과를 나타내기 위해서 별도로 수분을 첨가할 필요가 없을 뿐만 아니라 자체 분극이 가능하여 0℃~100℃의 넓은 온도범위에서 사용가능하다.수분의 필요성을 최소화하고 별도의 첨가제 없이 전기유변효과를 갖는 전도성 입자의 개발을 통해 신규 전기유변유체의 제조가 가능하게 되었다.