나노기술 및 정책 정보

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● 한국표준과학연구원의 홍성구 박사 연구팀은 주름 그래핀을 다양한 소재의 기판 위에 대면적으로 제조할 수 있는 기술을 개발

● 현재까지 연구된 주름 그래핀의 제조법은 주로 탄성 변형성이 큰 탄성고무나 열가소성 필름을 기판으로 이용하는 방식이며, 이는 기판을 늘린 상태에서 그 위에 그래핀을 전사한 후 크기를 원상태로 복원하면 그래핀에 주름이 생기는 원리

● 하지만 해당 방식은 제조된 주름 그래핀에서 제조 기판을 분리하기가 사실상 불가능하다는 단점이 있어 실용화하기에 제약이 컸던 상황

● 이에 연구팀은 주름 그래핀을 손상시키지 않으면서도 제조 기판에서 쉽게 분리할 수 있는 기술을 개발하고, 분리한 주름 그래핀을 페트(PET)와 실리콘 고분자 소재에 전사해 성능 검증에 성공

● 기술의 핵심은 주름 그래핀과 제조 기판 사이에 물에 쉽게 녹는 수용성 필름층을 추가하는 것으로 기판 위에 수용성 필름을 코팅한 후 롤 공정으로 그래핀을 전사하면 그래핀과 기판 사이의 접착력이 향상돼 대면적 공정에서도 그래핀의 주름 구조를 원하는 대로 제어 가능

● 특히, 제조 후, 물을 이용해 수용성 필름을 녹이면 주름 그래핀이 기판에서 분리돼 원하는 소재의 다른 기판에 전사하는 것이 가능

● 연구팀은 수용성 필름을 사용해 제조한 주름 그래핀을 산업현장에서 널리 쓰이는 투명 소재인 페트와 실리콘 고분자 기판 위에 전사한 후 성능을 검증

● 분석 결과, 두 경우 모두 주름 구조의 손상이나 잔류 오염물질이 발생하지 않으면서 광투과도, 전기·기계적 특성 및 내구성이 우수함이 확인됐으며, 탄성 변형성이 작은 페트 소재에 주름 그래핀을 제조한 사례는 이번이 세계 최초

● 해당 연구로 개발된 기술은 제조업에서 흔히 쓰이는 롤 공정을 채택해, 주름 그래핀을 다양한 응용분야에서 저비용·대면적으로 활용할 실마리가 될 것으로 기대

※ ACS Nano 게재(2022.07.06.), “Structural Integrity Preserving and Residue-Free Transfer of Large-Area Wrinkled Graphene onto Polymeric Substrates”

※ KRISS 기본사업 지원