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이렇게 하면 안 갈라져요~ ‘무결점’ 나노입자 코팅법 찾았다

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이렇게 하면 안 갈라져요~ ‘무결점’ 나노입자 코팅법 찾았다

2015.10.20 18:00
성균관大, 나노입자 코팅할 때 고분자물질 섞으면 갈라짐 사라져
교신저자인 원병묵 성균관대 교수(왼쪽)와 공동 제1저자인 조건 연구원(가운데)와 김진영 연구원 - 성균관대 제공
교신저자인 원병묵 성균관대 교수(왼쪽)와 공동 제1저자인 조건 연구원(가운데)과 김진영 연구원. - 성균관대 제공

국내 연구팀이 나노입자를 전자소자 표면 위에 코팅할 때 발생하는 크랙(갈라짐)을 해결할 방법을 찾아냈다. 태양전지나 웨어러블 기기의 핵심부품인 유연전자소자 등의 품질을 높이는 데 기여할 것으로 보인다.


원병묵 성균관대 나노과학기술학과 교수팀은 나노입자의 크기가 작을수록 크랙이 심하게 발생하며, 나노입자를 코팅할 때 고분자 물질을 섞어주면 크랙을 예방할 수 있다고 20일 밝혔다.


소자 위에 나노입자를 코팅하려면 먼저 나노입자를 ‘클로이드’ 상태로 만드는 과정이 필요하다. 클로이드란 액체 용매 속에 미세입자가 고르게 분산돼 있는 상태를 뜻한다.

 

문제는 나노입자가 든 클로이드를 소자 표면에 분사하고 건조시키는 과정에서 비 온 뒤 진흙이 굳으며 갈라지고 틈이 생기는 것처럼 크랙이 발생한다는 점이다.


연구팀은 분사한 나노입자 액체방울이 마를 때 가장자리 쪽에 나노입자가 쌓여 두꺼워지면서 크랙이 생기는 현상을 발견하고, 나노입자 크기가 작을수록 크랙 발생이 심해진다는 사실도 새롭게 확인했다.

 

이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 나노입자가 든 클로이드에 짧은 고분자 물질(폴리스티렌)을 넣어 클로이드를 젤리처럼 만들었다. 그러자 응집력이 커지면서 액체방울 가장자리에 나노입자가 쌓이는 현상이 줄고 나노입자가 고르게 쌓이면서 코팅막에 크랙이 발생하지 않았다.


원 교수는 “이 기법은 다양한 재료에 적용할 수 있는 만큼 나노과학, 재료과학, 인쇄전자공학 등 여러 분야에 파급효과가 기대된다”고 밝혔다.

 

연구 결과는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 8월 17일 자에 실렸다.

 

 

나노입자가 든 클로이드를 분사한 뒤 그대로 건조하면 왼쪽과 같이 갈라진 틈(크랙)이 발생한다. 하지만 고분자 물질을 섞고 건조시키면 나노입자가 표면 위에 균일하게 쌓이면서 크랙이 발생하지 않는다. - 성균관대 제공
나노입자가 든 클로이드를 분사한 뒤 그대로 건조하면 갈라진 틈(크랙)이 발생한다(왼쪽). 하지만 고분자 물질을 섞고 건조시키면 나노입자가 표면 위에 균일하게 쌓이면서 크랙이 발생하지 않는다. - 성균관대 제공

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