As industries have grown and life has become more convenient, soil and marine pollution caused by trash, such as garbage islands and microplastic pollution, has become a huge problem. Worldwide efforts to reduce waste generation through regulation of plastic use and waste recycling are continuing as a trend toward sustainable development. Based on the great advantage of being naturally degradable, biodegradable materials are attracting attention as a substitute for disposable plastic and being actively researched in the field of device material, bio material, and clothing. However, the decomposition rate of biodegradable materials is affected by various factors such as presence of microorganisms, temperature, and pH, and varies greatly depending on the surrounding environment. Therefore, it is hard for materials to decompose in a short period of time when disposed in the natural environment. In this research, we introduce a thermally triggerable composite material system using difference in coefficient of thermal expansion for controlled decomposition of biodegradable substrate. A biodegradation triggering layer is fabricated by combining thermally triggerable layer, which is composed of polycaprolactone (PCL) and silica, and fungal spores encapsulated as a primary protection layer. Triggering ability of the fabricated film is confirmed through structure analysis and agar plate experiment before and after thermal stimulus.
다양한 산업이 발달하고 생활이 편리해짐에 따라 쓰레기 섬 발생과 미세 플라스틱 오염 등 인류가 만들어낸 쓰레기에 의한 토양, 해양 오염이 문제시되고 있다. 전세계적으로 지속 가능한 개발을 지향하는 흐름이 나타나면서 플라스틱 사용 규제와 쓰레기 재활용 등을 통해 폐기물 발생을 줄이려는 노력이 계속되고 있다. 생분해 소재는 자연적으로 분해가 가능하다는 큰 장점을 바탕으로 일회용 플라스틱의 대체품으로 주목받으며 다양한 디바이스 소재, 바이오 분야, 의류 분야 등에서 활발하게 연구되고 있다. 하지만 생분해 소재의 분해 속도는 미생물 유무, 온도, pH 등 다양한 요인에 의해 영향을 받아 환경에 따라 크게 달라지며 실제로 소재가 자연 환경에 버려 졌을 때 단기간에 분해되기란 어렵다. 또한 사용 목적에 따라 가공되면서 소재의 생분해성은 더욱 감소되게 된다. 본 연구에서는 사용 후 원하는 시점에 기판 소재의 생분해가 촉진되어 환경에 덜 의존적으로 분해될 수 있도록 열적으로 트리거링이 가능한 복합 재료 시스템을 개발하고자 한다. 생분해성 폴리머인 polycaprolactone과 silica 입자를 혼합하여 가열 시 상분리를 유도함으로써 열 반응성 복합 재료를 개발하고 곰팡이 포자 캡슐과 결합시켜 생분해 촉진층을 제작하였다. 가열 전과 후 필름의 구조 분석과 고체 배지 실험을 통해 제작한 필름의 생분해 촉진 능력을 확인하였다.
