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물 대신 유기액체 사용, ‘그래핀’ 주름 제거 마침내 성공

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물 대신 유기액체 사용, ‘그래핀’ 주름 제거 마침내 성공

2016.04.18 18:00

가볍고 얇아 웨어러블(입는) 컴퓨터에 쓰이는 그래핀 소자의 성능을 3배 이상 향상시킬 수 있는 방법을 국내 연구진이 찾아냈다.

 

조길원 포항공대 화학공학과 교수팀은 그래핀으로 전자회로를 찍어낼 때 최대 단점이었던 ‘주름’이 생기는 과정을 규명하고, 어떤 표면에도 미세 결함 없이 그래핀을 옮겨 찍는 새로운 전사 기법을 개발했다고 18일 밝혔다.

 

그래핀은 탄소를 원자 1개 층 정도로 얇게 떼어낸 막이다. 하지만 너무 얇은 탓에 그래핀으로 원하는 전자회로를 만들면 전사 과정에서 구겨지거나 흠집이 생겨 전기 전도도가 떨어졌다.

 

지금까지 그래핀을 전사할 때는 금속 촉매 위에서 합성한 그래핀과 고분자 층을 물 위에 띄운 후 그대로 다른 기판 위에 올린 뒤 건조시켜 만들었다. 이 방법은 간단하고 빠르지만 물방울이 증발하면서 그래핀에 주름을 만들어 상용화의 걸림돌이 돼 왔다.

 

연구팀은 물을 쓰지 않고 표면장력이 낮은 유기액체를 이용해 이 문제를 해결했다. 유기액체는 물처럼 기판 위에 방울져 맺히지 않고 매끈하게 펴지기 때문에 주름이 생기지 않아 균일한 상태의 고품질 그래핀을 제조할 수 있다.

 

연구진은 이 방법으로 만든 그래핀의 전기적 특성을 실험한 결과 전기적 안정성이 기존 대비 3배 이상 향상된다는 사실을 확인했다.

 

조 교수는 “이번 연구는 그래핀을 이용한 웨어러블 전자소자의 안정성과 기계적인 특성을 향상시키는 방법을 제시한 것”이라며 “그래핀 뿐만 아니라 최근 각광받고 있는 다양한 차세대 신소재의 성능 향상에도 기여할 것”이라고 밝혔다.

 

연구결과는 재료과학 분야 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호 표지논문으로 게재됐다.

 

 

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