기계연-성균관대, 기계적 마찰로부터 보호 가능한 폴리머 박막 개발

차세대 나노 소재인 그래핀의 우수한 전기적, 광학적 특성을 유지하면서 고온다습한 환경이나 기계적인 마찰로부터 보호할 수 있는 폴리머 박막이 개발됐다. 교육과학기술부(장관 이주호)는 이학주 한국기계연구원 박사팀과 안종현 성균관대학교 교수팀이 기존 그래핀보다 표면 강도가 2배 정도 강해 스크래치가 잘 생기지 않도록 만드는 코팅 기술을 개발, 국내외 특허를 출원했다고 16일 밝혔다.

그래핀은 자연광물인 흑연에서 한 겹의 원자층씩 떼어낸 마이크로미터(㎛·100만분의 1미터) 크기의 탄소물질로 2차원 평면에서는 탄소 원자가 육각형의 벌집 모양 구조를 이룬다. 이 신소재는 빛을 잘 투과하면서도 전기전도도가 뛰어나 터치패널·차세대 디스플레이 등의 투명전극으로 이용되고 있다. 그러나 표면이 약해 기계적인 마찰이 지속되면 스크래치가 생겨 전기전도도가 떨어지는 게 흠으로 지적돼 왔다. 공동 연구팀은 그래핀으로 투명전극을 만들 때 그 표면에 플라스틱 고분자 용액을 얇게 코팅한 뒤 자외선을 쪼여 단단하게 굳히는 방법으로 이 문제를 해결했다. 코팅한 박막의 두께를 30나노미터(머리카락의 만분의 1굵기)를 넘지 않도록 바(bar) 코팅기계를 통해 조절한 결과, 얇고 투명하면서도 기존보다 표면 강도가 2배쯤 강해 오랜 사용에도 전기전도 특성을 잃지 않는 그래핀을 만들 수 있었다.

이학주 기계연 박사는 "'꿈의 소재'로 불리는 그래핀의 무궁무진한 응용분야 가운데 그래핀 유연투명전극은 상용화가 가장 유력한 분야"라며 "이번에 개발한 기술은 그래핀 유연투명 전극의 상용화에 관심이 있는 여러 기업들로부터 많은 관심을 받고 있다"고 말했다.

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