뇌주름 형성 원리 이용한 신축성 전극 소재 개발
고무처럼 늘어나고 금속처럼 강한 첨단 바이오 신소재
신축성 전극 소재 개발에 있어 금속과 탄성체 간의 반발력에 의해 서로 섞이지 않는 재료적 한계가 있었다.
가천대 이태일 교수, 경희대 오진영 교수, 로렌스리버모어국립연구원 최원진 박사, 한국기술교육대 채수상 교수 국제 공동 연구팀은 뇌주름 형상의 ‘금속-탄성체 나노 구조체’를 만드는 기술을 개발했다.
연구팀은 고무 탄성체 기판 위에 금속 박막을 증착하는 시스템에서, 고무와 금속 각각 물질들의 증착 속도를 조절하는 방식으로 화학 반응을 통제했다. 이를 통해 고무 분자들의 이동속도와 증착되는 금속 원자들의 증착 속도 간의 상대적 차이를 조절, 나노니들 형태의 금속구조체들이 매우 조밀하게 연결된 금속-탄성체 나노상을 만들었다.
이렇게 만들어진 ‘금속-탄성체 나노상’은 기판과 계면 사이의 큰 기계적 불안정성을 유도해 증착이 끝난 후, 수 시간에 걸쳐 뇌주름과 같은 형태의 표면 주름이 형성되는 것을 관찰했다. 이는 표면적이 높아지는 효과를 얻는 동시에 ‘금속-탄성체 나노상’ 내부의 특이한 나노구조를 통해 기계적, 화학적, 열적 측면에서 기존 재료에서 보기 힘든 정도의 높은 내구성을 보였다.
이번 연구성과는 차세대 웨어러블 의료 및 전자기기나 VR과 같은 응용 분야의 전극 소재로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 4월 9일 게재됐다.
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