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중국 베이징(北京) 그래핀 연구원의 류중판(劉忠范) 원사(院士) 연구팀은 그래핀과 석영 섬유(Quartz fiber) 융합을 통해 그래핀 석영 섬유를 양산할 수 있는 "강제 흐름 화학 기상 증착 성장 방법(Growth method of forced flow chemical vapor deposition)"을 개발하는데 성공함.

연구팀은 이번 연구를 통해 그래핀의 우수한 전기 전도성과 석영 섬유의 높은 기계 성능을 동시에 만족시킬 수 있는 그래핀 석영 섬유를 개발하였으며, 인화성 유기 가스에 대한 높은 민감도 실시간 온라인 모니터링을 실현하였음.

연구개발 성과로, 그래핀 석영 섬유의 면(面) 전기 저항이 균일하고 조절이 가능한 섬유 직물(織物)을 개발하였으며, 1000°C 고온에 달하는 공업 전기 가열 디바이스를 개발하는데 성공하였음.

연구팀은 반응 압력 강화와 시스템 속의 탄소, 수소 비율에 대한 제어를 통해 탄소 물종(物種)의 충돌과 반응 확률을 뚜렷이 향상시켰으며, 석영 섬유 표면에서 1-2개 층 그래핀의 균일 코팅을 실현하였으며, 최종적으로 양산이 가능한 그래핀 석영 섬유를 개발함.

응용연구 분야에서 연구팀은 플렉시블 전기전도 그래핀 석영 섬유를 이용하여 유기 가스 바이오닉스 센서를 개발하였는데 동 센서를 장착한 머신 트롤리(Machine trolley)는 높은 민감 도와 비교적 신속한 응답 시간(<0.5s)과 높은 순환 안정성(>5000회 순환)을 확인함.

또한, 그래핀 유리 섬유로 짜서 제작한 직물(織物)은 높은 전기 열 전환 효율(>90%)을 보유한 것으로 나타났으며, 넓은 온도 구역(55-980°C), 신속한 온도 상승(<15s)으로 고온 전기 가열 효과를 확인함.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ ("Massive Growth of Graphene Quartz Fiber as a Multifunctional Electrode")지에 게재됨.