나노기술 및 정책 정보

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● 전석우(고려대) 연구팀은 값이 싸고 환경에 미치는 영향이 적은 데다 보편화된 공정으로 제작 가능한 산화아연(ZnO)을 이용하여 폐열회수를 위한 획기적인 열전소재 제작 방법을 개발

● 연구팀은 산화아연의 열 흐름을 효과적으로 방해할 수 있는 첨단 나노 반도체 공정을 이용, 200~300nm 크기의 무수히 많은 구멍이 규칙적인 정렬 형태를 보이는 ‘3차원 나노-쉘 구조의 산화아연’을 제작

● 소재의 열은 ‘포논(Phonon)’에 의해 전달되는데, 기존 벌크 산화아연과 달리 연구팀이 개발한 3차원 나노-쉘 구조의 산화아연은 수많은 나노구조 계면에서 포논의 이동을 효과적으로 방해하여 기존 보고된 산화아연 대비 열전도도를 약 10배 이상 감소

● 또한, 값싸게 대량 생산이 가능한 그래핀 양자점(Graphene quantum dot, GQD)을 코팅하여 산화아연 나노구조 계면 이외에 추가적인 그래핀 계면을 형성, 포논의 이동을 더욱 효과적으로 억제하여 기존 보고된 산화아연 대비 열전도도를 약 40배 이상 감소

● 본 연구는 산화아연의 높은 열전 성능을 구현할 수 있는 발판을 마련했으며, 공장, 자동차, 전자소자 등에서 발생한 폐열을 이용해 전기를 생산하거나, 냉매가 필요 없는 전자식 열전냉각 장치로 활용될 것으로 기대

Nature Communications (2024.03.14.), High figure-of-merit for ZnO nanostructures by interfacing lowly-oxidized graphene quantum dots

※ 한국연구재단과 과학기술정보통신부의 나노소재기술개발사업 지원