나노기술 및 정책 정보

• 목록

중국 푸단(復旦) 대학교 Hualiang Lv 교수 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 간편하게 원 위치 수열(水熱) 방법과 냉동 건조 방법을 통해 신형 탄소 나노튜브/환원 형태의 산화 그래핀 에어로겔(CNTs/GA) 전자파 흡수 소재를 개발하는데 성공함.

최근 수 년 간 전자 산업 및 무선 통신기술이 빠르게 발전함에 따라 전자기파가 인체 건강과 환경에 끼치는 영향은 과거보다 심각해지고 있는 상황임. 전자기파 오염을 감소시키기 위해 전자기파 흡수 소재는 점점 더 많은 관심을 받고 있으며, 이런 소재는 소재 자체의 고유한 자성 특성과 유전체 소모를 통해 전자기 에너지를 감소시켜 열에너지로 전환시키는 강점을 보유하고 있음.

현재 과학자들은 소재에 대한 조정 제어 연구를 지속적으로 수행하고 있으며, 특히 신소재에 대한 탐색 작업을 하거나 멀티 기능을 보유하고 있는 기능 그룹을 개발하여 유전체 소모와 자기 소모의 제일 큰 협동 효과를 구현하기 위한 노력을 하고 있으며, 신소재(예를 들면 그래핀, 페로브스카이트 혹은 MXenes)와 비교하여 멀티그룹 협동 조정 제어 전략으로 전자기파 오염 문제를 해결하는 방법을 제일 효과적인 방법으로 간주하고 있음. 이런 방법은 흡수체의 종류를 확장시킬 뿐만 아니라 더욱 강한 전자기파 흡수 능력을 쉽게 얻을 수 있도록 함.

최근 다양한 유형의 전자기파 흡수 소재가 개발되어 제조 단계에 들어갔으며, 특히 자기/유전체 복합 소재, 인터페이스 기반 소재 등에 대해 모두 이상적인 전자기파 흡수 능력을 보유하고 있다는 평가를 내린 상황임에도 불구하고 초고(超高) 충전재 비율이 낮은 단점은 상용화 응용을 막고 있음. 전자기파 흡수 소재는 일반적으로 코팅 층 형식으로 사용되는데 이런 코팅 층은 흡수 파 충전재와 매트릭스(matrix) 소재(파라핀, 실리카겔 등)로 구성되어 있으며, 기대하는 성능을 얻기 위해 전자기파 흡수 충전재의 함유량을 일반적으로 50 wt％ 수준보다 더 높은 수준(부분적으로는 80 wt％ 수준을 초월하고 있음)에 이르고 있음.

이런 전자기파 흡수제는 금속(예를 들면 카르보닐 기 철, FeCo계 합금 등)을 함유하고 있기 때문에 전자기파 흡수 소재 밀도를 대폭 향상시키는데 어려움을 겪고 있음. 이런 난제를 해결하기 위해 과학자들이 다공성 카본 베이스 경질(輕質) 전자기파 흡수 소재 연구에 대한 관심도가 지속적으로 높아지고 있음.

연구팀이 개발한 CNTs/GA 흡수제는 다공성 3차원(3D) 네트워크 구조를 가지고 있기 때문에 전자기파 흡수 능력이 대폭 강화되고 있을 뿐만 아니라 초저(超低) 밀도와 전기 전도 침투 한도 값 형성에도 우수함.

4 wt％의 파 흡수제(CNTs/GA 에어로겔)의 파 흡수 층은 우수한 전자기 파 흡수 능력 및 최대화 유효 흡수 대역폭(두께가 1.7mm에 달하고, 유효 대역폭은 8.5GHz에 달함)을 보유하고 있음.

연구팀은 이번 연구를 통해 경(輕) 그룹으로 구성된 광대역 폭 흡수 기능을 보유한 초경박(超輕薄) 다공성 3D 에어로겔 파 흡수 소재 개발을 위한 혁신적인 아이디어를 제공하였음.

강한 흡수, 넓은 흡수 대역 폭, 가볍고 얇은 성능을 보유하고 있는 CNT/그래핀 에어로겔은 전자기파 흡수 소재 중에서 제일 밝은 응용 전망을 보유하고 있음.

본 연구 성과는 ‘Composites PartB: Engineering’ ("Exceptionally porous three-dimensional architectural nanostructure derived from CNTs/grapheneaerogel towards the ultra-wideband EM absorption") 지에 게재됨.