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'다기능 그래핀 복합체' 저비용으로 간단하게 만든다 

기초지원연, 美 라이스대와 공동연구
다양한 재료 합성 오염 방지막, 유연 전자소자 등 활용 기대 
한·미 공동연구로 낮은 비용으로 쉽고 간단하게 다기능성 그래핀 복합체를 제작하는 기술이 개발됐다. 관련 기술은 정수 시스템, 도로 눈녹임 시스템, 유연한 전자소자 제작에 활용될 수 있다.

한국기초과학지원연구원(원장 직무대행 정의덕)은 윤종원 전주센터 윤종원 박사 연구팀이 미국 라이스대 연구팀과 레이저 합성 그래핀(Laser-Induced Graphene, 이하 LIG)으로 다기능성 그래핀 복합체를 제작하는데 성공했다고 21일 밝혔다. 

LIG는 고온 공정이나 화학처리 과정 없이 레이저를 상용 고분자 중 하나인 폴리이미드 기판위에 조사함으로서 얻는다. 저비용으로 비교적 간단하게 제작 가능하다. 큰 면적으로 확장하기도 쉬워 관련 연구가 활발하다.

공동연구진은 LIG를 제작해 고분자, 탄성체, 건설재료 등 다양한 재료들을 침투(infiltration) 시키는 간단한 방법으로 기존의 복잡한 화학적 처리과정 없이 그래핀 복합체를 제작했다.

그래핀 복합체는 그래핀을 폴리머 등 재료들과 혼합해 제작 한 복합체로 기존 그래핀이 갖는 특성과 달리 전기적, 기계적 특성을 갖는 재료다. 이번 결과로 다기능성 복합체로의 활용 가능성도 밝혀져 연구 영역이 더욱 넓어질 것으로 기대하고 있다. 

연구팀은 그래핀 복합체가 초소수성 표면 구현, 미생물의 성장을 방지할 수 있는 오염 방지막, 결빙방지나 눈녹임 기능으로 활용 가능한 발열성 소자, 구부릴 수 있는 비휘발성 메모리 소자 등에 활용될 수 있음을 확인했다.

가령 실리콘 탄성체(PDMS, 폴리디메틸실록산)를 LIG에 침투시켜 복합체를 제작하면 탄성체의 기계적인 유연성과 LIG의 전도성을 동시에 가져 유연 전자소자로 활용할 수 있다.

공동연구를 수행한 라이스대 연구팀은 LIG를 이용한 복합체 개발과 특성 평가를 수행했다. 윤종원 기초지원연 박사팀은 복합체 표면 분석과 전자소자의 제작·평가를 담당했다.  

윤종원 기초지원연 박사는 "공정 간소화로 그래핀 복합체를 빠르고 쉽게 제작하고, 다기능성 표면을 이용해 실생활 응용 가능성을 보여준 사례"라며 "앞으로도 나노재료와 소자 개발로 실생활에 적용 가능한 기술을 개발하겠다"고 말했다. 

연구 결과는 나노분야 국제 학술지 'ACS Nano' 온라인판에 지난 7일자로 게재됐다. 

메모리소자 계측 사진.<사진=한국기초과학지원연구원 제공>메모리소자 계측 사진.<사진=한국기초과학지원연구원 제공>
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