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빛 굴절 극대화한 투명 플라스틱 필름 개발

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빛 굴절 극대화한 투명 플라스틱 필름 개발

2020.07.14 17:47
임성갑 교수(왼쪽에서 두번째) 연구팀. KAIST 제공.
임성갑 교수(왼쪽에서 두번째) 연구팀. KAIST 제공.

국내 연구진이 단 한차례의 증착 반응을 이용해 높은 굴절률을 갖는 투명 플라스틱 필름을 제조하는 기술을 개발했다. 

 

KAIST는 임성갑 생명화학공학과 교수 연구팀이 차국헌 서울대 화학생물공학부 교수 및 임지우 경희대 화학과 교수 연구팀과 공동연구를 통해 굴절률이 1.9 이상의 초 고굴절 투명 플라스틱 필름을 제조하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 

 

굴절률이란 진공상태에서의 빛의 속도와 특정 물질에서의 빛의 속도의 비율을 말한다. 빛이 특정 물질을 통과할 때 꺾이는 정도를 나타내는 척도다. 모바일 기기 및 이미지 처리 등에 사용되는 광학 부품의 소형화 추세와 맞물려 얇은 두께에서 많은 빛의 굴절을 유도하는 고굴절률 투명 소재 수요가 급격히 늘어나고 있는 만큼 활용도가 높을 것으로 기대된다. 

 

현재까지 개발된 고분자(플라스틱) 소재 가운데 굴절률이 1.75를 넘는 소재는 극히 드물다. 고굴절률 소재 개발에는 비싼 원료와 복잡한 합성 과정이 필요하다. 가볍고 저렴하며 자유자재로 가공할 수 있는 광학 소자 부품을 제작하려면 고성능 고굴절 고분자 재료 확보가 매우 중요하다. 

 

공동 연구진은 단 한차례의 화학 반응만으로 1.9 이상의 굴절률을 확보하고 투명도가 우수한 고분자 박막 제조 기술을 개발하는 데 성공했다. 원소 상태의 황이 쉽게 승화한다는 점에 착안해 기화된 황을 다양한 물질과 중합하는 방식을 적용했다. 이 방식으로 가시광선 전 영역에서 투명한 비결정성 고분자를 개발했다. 

 

이번에 개발된 기술은 고굴절 플라스틱 소재 원천기술 국산화와 함께 디스플레이 밝기 향상을 위한 표면 코팅 재료, 디지털카메라 센서용 마이크로렌즈 어레이 등 얇은 두께와 높은 굴절률, 우수한 가공성 등이 요구되는 기기 분야에 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 

 

임지우 경희대 교수는 “기체 상태의 황을 고분자 제조에 이용한다는 발상의 전환이 이번 기술 개발의 원천이 됐다”며 “차세대 초경량 광학 소재를 구현하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다. 

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