나노기술 및 정책 정보

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● 광운대학교 전자공학과의 박재영 교수 연구팀이 전기전도성, 기계적 강도, 기체 투과성이 우수한 유연 탄소나노섬유를 개발한 후 이를 이용하여 피부에 해를 끼치지 않고 통기성이 우수한 전자타투 센서를 제작하여 시연

● 현재 피부 친화적인 건식(Dry) 전극 기반 센서 개발 연구가 활발히 진행 중이며, 건식 전극은 건식 접촉 전극과 건식 용량성(비접촉) 전극으로 분류

● 건식 용량성 전극은 신체 움직임에 따라 센서 성능의 변화가 크며, 접촉식 전극은 소재와 제작공정 비용이 많이 들고, 땀 증발을 억제하여 염증성 피부를 야기

● 이에 연구팀은 불소 중합체인 폴리(1,1-디플루오로에틸렌)(PDFE)에 맥신을 혼합한 후 전기방사기술을 이용하여 나노섬유를 제작하고, 탈불화수소화 공정과 레이저를 주사하여 전기 전도성과 기계적 강도가 월등히 우수한 육각형 흑연구조의 탄소나노섬유를 개발

● 또한, 이를 이용하여 얇고 유연하며, 기체 투과성이 우수하고, 재사용 가능한 생체전위 감지 전자타투 센서를 성공적으로 개발

● 연구팀이 개발한 탄소나노섬유는 우수한 전도성, 500회 굽힘/해제 주기 이상의 안정성, 우수한 통기성, 낮은 전극 피부 임피던스 및 저잡음 생체 전위 신호를 나타냄.

● 특히, 전자타투는 지금까지 보고된 생체전위 전극소재와 센서보다 성능과 신뢰성에서 우수하였고, 심전도(ECG), 근전도(EMG) 및 뇌파도(EEG)를 포함한 다양한 생체 전기 신호의 실시간 연속모니터링을 성공적으로 시연

※ 용어설명

- 맥신(MXene): 2차원 평면구조를 가지는 세라믹 물질로, 전이 금속에 탄소 또는 질소가 결합되어 있는 나노미터(nm) 두께의 층으로 구성된 신물질

- 나노섬유: 사람 머리카락 굵기의 100분의 1보다 가는 실인 극세사보다 더욱 얇고 가는 100nm(나노미터) 이하의 섬유

- 전기방사: 고분자, 금속 전구체가 포함된 용액을 전기적 인력으로 연신시켜 수십에서 수백 나노미터(nm) 직경의 나노섬유를 얻을 수 있는 기술

※ Advanced Functional Materials 게재(2022.01.2.), “β-Phase-Rich Laser-Induced Hierarchically Interactive MXene Reinforced Carbon Nanofibers for Multifunctional Breathable Bioelectronics”

※ 과학기술정보통신부, 한국연구재단(바이오의료기술사업), 한국산업기술평가관리원(산업기술혁신사업) 지원