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03.29 (금)

전기 잘 흐르고 튼튼한 차세대 물질 '멕신', 섬유화 성공

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한태희 한양대 교수 연구팀, 멕신 섬유화 기술 개발

상용화시 다양한 기기 활용 등 응용가능성 기대돼

뉴스1

맥신 섬유 제조의 단계 (한태희 한양대학교 교수 연구팀 제공) 2020.06.04 / 뉴스1

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(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 한국연구재단은 한태희 한양대학교 유기나노공학과 교수 연구팀이 나노물질 '멕신'을 높은 전기전도도를 유지하면서 섬유화에 성공했다고 7일 밝혔다.

멕신은 탄소와 티타늄 같은 중금속으로 이뤄진 얇은 판 모양의 2차원 물질로 전기전도성이 그래핀과 같이 뛰어나 다양한 응용이 기대받고 있다. 전기전도성이 좋은 소재는 전기 회로 등에서 높은 에너지 효율을 보이는 등의 장점을 지닌다.

입자 형태의 멕신을 웨어러블 디바이스 등에 활용하기 위해서는 섬유로 만들어야 하는데, 섬유화 과정에서 첨가되는 물질들로 인해 멕신의 전기전도도가 낮아지는 것이 문제였다.

멕신 입자를 섬유로 만들려면 고순도, 고농도의 멕신 용액을 제조하고 응고하는 기술이 필요하다. 연구진은 멕신 합성물에서 커다란 크기의 멕신을 분리하고 고농도로 농축시켰다. 고농도 멕신 용액을 특정한 방식으로 흘려줘(습식방사) 멕신 입자를 정렬시킨 후 응고제를 이용하여 섬유 형태로 만들었다. 이 같은 방법으로 연구진은 1미터 이상의 멕신 섬유를 만들어내는 데 성공했다.

만들어진 멕신 섬유는 그래핀에 버금가는 전기전도성(7713 S/cm)과 외부 변형에 저항하는 능력(강성)(30GPa)을 나타냈다. 만들어진 섬유는 조립밀도가 높고 한 방향으로 정렬된 정도(배향성)가 향상됐다. 연구진은 이번에 제작한 섬유가 다른 방법으로 만들어진 멕신 복합체 섬유보다 전기전도도가 평균 20배가량 높고 순수 멕신 필름보다는 3배 정도 높은 것을 확인했다. 그리고 변형에 저항하는 능력인 강성은 현재 기존에 보고된 멕신 섬유보다 약 10배 높은 수준이었다.

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멕신 섬유의 전기적, 기계적(영률) 성능 비교 (한태희 한양대학교 교수 연구팀 제공) / 뉴스1

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연구진은 "멕신 섬유의 우수한 전기전도도는 전도성 섬유를 필요로 하는 웨어러블 전자기기, 전선 등에 활용될 수 있고, 고농도 멕신 용액 또한 전기전도성이 우수하기 때문에 전도성 잉크, 접착제, 프린팅 소재 등에 이용될 수 있다"며 "실용화를 위해서는 (생산공정) 최적화 연구와 대량 생산 연구가 필요할 것으로 보인다"고 밝혔다.

이번 연구에는 한태희 교수가 교신저자로 참가했고 암바드 로한 박사, 엄원식 박사과정생, 신환수 석사과정생이 제1저자로 참가했다.

과학기술정보통신부·한국연구재단의 중견연구지원사업과 대학중점연구소사업의 지원으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재되었다.
seungjun241@news1.kr

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