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2019/09/10 한양뉴스 > 학술

제목

한태희 교수, 강성 높인 그래핀 필름 제조 기술 개발

「네이처 커뮤니케이션즈」에 발표, 그래핀 상용화에 기여

디지털뉴스팀

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/HLQ9

내용
한태희 한양대 유기나노공학과 교수가 최근 미국 노스웨스턴대학 연구팀과 함께 기존 그래핀 필름(Graphene film) 보다 강성(剛性)이 높은 필름 제작에 성공했다고, 한양대가 9월 10일 밝혔다.
 
그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자 이동이 빠르며 신축성도 뛰어나 ‘꿈의 나노 물질’, ‘미래의 신소재’ 등으로 언급된다.
 
이런 그래핀을 이용해 제작한 기존 필름은 빈틈이 자주 발견되는데, 이것이 결함으로 작용해 기계적 강도를 향상시키는데 한계가 있었다. 한-미 공동연구팀은 이를 개선하기 위해 그래핀에 인위적인 구멍을 만들고 이를 그래핀 필름 제작 과정에서 소량 삽입, 기존 그래핀 필름보다 기계적 강성을 높였다.
 
한-미 공동연구팀은 이번 연구에서 구멍이 생긴 그래핀은 기계적 강도가 매우 낮아지는 대신 부드럽고 유연해지는 성질을 이용했다. 이를 통해 정상적인 그래핀에 구멍이 있는 그래핀을 10% 첨가해 그래핀 필름을 만들면 전체적으로 2배 높은 기계적 강성을 가진 필름이 제작된다는 것을 실험을 통해 발견했다.

한태희 교수는 “그래핀에 미세구멍을 내는 기술은 본 연구실에서 독자적으로 개발한 기술로 향후 그래핀을 활용한 소자 및 제품 생산을 위한 핵심 기술이 될 것이다”고 말했다. 이번 논문의 1저자인 박헌 박사는 “기존의 필름 제조방법을 그대로 적용할 수 있어 간편하고 상용성이 높다는 장점이 있으며, 기계적 성질 뿐만 아니라 전기적, 열적 성질도 향상되기 때문에 그래핀의 상용화를 앞당길 수 있을 것이다”고 말했다.
 
이번 연구(논문명: Stiffening of graphene oxide films by soft porous sheets)는 네이처의 자매지로, 기초과학 및 공학 분야 세계적 권위지인 「Nature Communications」 8월 온라인 판에 게재됐다. 해당 연구는 교육부가 시행하는 기초연구사업인 대학중점연구소 지원사업을 통해 이뤄졌다.
 
▲구멍이 있는 산화 그래핀은 유연한 특성으로 인해 겹겹이 쌓이는 과정에서 생기는 빈 공간을 메우는 역할을 한다.
구멍이 있는 산화 그래핀과 구멍이 없는 산화 그래핀을 1:9 비율로 섞은 수용액을 여과해 필름을 제조했다. 여과 과정에서 생기는 빈틈을 구멍난 산화 그래핀이 메움으로써 빈틈없이 조밀한 구조를 갖는 필름을 제조했다. 이러한 구조적 이점으로 인해, 제조된 필름은 멀쩡한 산화 그래핀으로 만든 필름에 비해 2배 높은 강성을 나타냈다. 


 
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