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Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18264(2022) 이 기사 인용

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이 기사에 대한 게시자 수정 사항이 2022년 12월 9일에 게시되었습니다.

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에너지 하베스팅과의 결합이 편리한 마이크로 에너지 저장은 다양한 껍질 재료를 마이크로캡슐화하여 구현하는 것으로 알려져 있으며, 그 적용은 육상에 국한되어 있다. 여기서는 NaCl 용액에 미세한 전력을 저장할 수 있는 이온성 액체 전해질을 봉입한 실리콘 마이크로 캡슐 어레이 및 미세 발전 방법을 제작하는 데 성공했습니다. 실리카 미소구체 아래에 있는 ArF 엑시머 레이저 조사 실리콘 고무는 실리콘의 광분해에 의해 광화학적으로, 주기적으로 팽창했습니다. 미세팽윤과 함께 생성된 저분자량 실리콘은 각 미세구의 곡률을 따라 분출되어 미세구를 둘러싸게 됩니다. 화학적 에칭 후에 실리콘 마이크로캡슐 배열은 속이 비어 있게 되었습니다. 또한, 각각의 중공 실리콘 마이크로 캡슐은 진공 상태에서 이온성 액체를 포획할 수 있었습니다. 또한, 이온성 액체를 캡슐화하기 전과 후의 실리콘 마이크로캡슐은 초소수성 또는 거의 초소수성에 가까운 특성을 나타냈습니다. 그 결과, 실리콘 마이크로캡슐 어레이는 NaCl 용액 내 전기적으로 절연된 영역의 균일한 공극에 가두어질 수 있었습니다. 이는 이온성 액체를 전해질로 캡슐화한 각각의 실리콘 마이크로 캡슐이 마이크로 전력 저장을 위한 전기 이중층 커패시터로 기능할 수 있다는 것을 의미하며, 해수에서 작동하는 사물 인터넷 장치와 연결하는 것을 목표로 합니다.

마이크로캡슐화는 살아있는 세포의 생성부터 시작하여 오랜 역사를 가지고 있습니다. 대부분의 단세포 식물이나 동물은 마이크로캡슐화의 살아있는 예입니다1. 마이크로캡슐화의 가장 중요한 기능은 내부 물질을 보호하고 세포막을 통과하는 물질의 흐름을 제어하는 ​​것입니다. 반면, 무탄소 복사지는 마이크로캡슐화를 인공적으로 성공적으로 적용한 초기 사례였습니다. 현재, 마이크로캡슐화는 많은 유용한 특성을 지닌 서브마이크론에서 수 밀리미터 범위의 작은 캡슐을 제공하기 위해 활성제의 작은 입자 또는 액적을 코팅으로 둘러싸거나 고분자 물질에 ​​내장시키는 공정으로 정의할 수 있습니다3. 둘러싸인 재료는 코어를 나타내며, 코어 주위를 덮고 있는 재료를 쉘 또는 쉘 벽이라고 합니다.

마이크로캡슐화는 또한 재료 마이크로/나노 가공의 관점에서 중요한 기술이며 최근 몇 년 동안 응용 분야가 확대되도록 발전했습니다4,5. 마이크로캡슐화를 요구하는 이유는 동일하지 않지만 기본적으로 필요할 때 필요한 곳에 코어 물질을 방출하는 것 외에도 핵심 물질을 주변으로부터 격리해야 합니다. 그 특성을 잘 활용한 응용 분야 중 하나가 약물 전달 시스템입니다6. 약물전달체계는 체내 약물의 분포를 정량적, 공간적, 시간적으로 조절하는 시스템이다. 약물 전달 시스템을 위한 다양한 마이크로캡슐화가 보고되었습니다7,8,9. 또 다른 효과적인 응용 분야로서 이 기술은 자가 치유에 사용되어 독특한 코팅 방법을 개발합니다. 어떠한 경우에도 사용 시 껍질 벽이 파열되어야 합니다. 한편, 마이크로캡슐화는 마이크로/나노컨테이너로서 물질을 저장하는 데에도 사용될 수 있습니다. 천문학에서는 소행성 류구가 반환한 샘플에서 지방족 탄소가 풍부한 유기물이 거친 입자의 함수 규산염 광물에 농축되어 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이는 껍질벽인 거친 입자의 함수 규산염 광물이 유기물과 물의 요람이 되어 그대로 지구로 운반되었음을 의미합니다15. 에너지 적용을 위해 상변화 물질은 열 에너지 저장을 위해 다양한 쉘 벽에 둘러싸여 있습니다. 그러나 이 경우 제작된 마이크로캡슐은 기본적으로 분리되어 독립적이다. 또한, 일부 보고에서는 모양과 크기를 균일하게 조절하기 어려운 것으로 보인다.