나노기술 및 정책 정보

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싱가포르, 난양공대(Nanyang Technological University) 연구팀이 공동연구를 통해 단일 층 다결정 그래핀 단열을 제어하는 기술 개발에 성공함.

나노 박막을 인장하는 과정에서 베이스의 변화를 국지적으로 제어한다면 나노 박막에 전달한 변형도 국지적으로 분포되며 제어가 가능하게 됨. 연구팀은 이를 바탕으로 나노 박막의 제어 가능한 단열 혹은 패턴화 나노 박막을 형성할 수 있다는 점에 착안해 열가소성 중합체 가공 분야의 네킹(necking) 공법을 검토함. 해당 네킹 공법은 외부 인장 변형의 역할로 인해 열가소성 중합체로 하여금 국지 네킹 현상을 발생시키게 되며, 이러한 국지 네킹은 지속적인 인장 변형 역할 하에서 이동하게 되는 동시에 강한 국지 변형이 수반되어 네킹이 경과한 부분의 넓이와 두께가 감소되고 길이가 연장되며 최종적으로 전체 층의 중합체로 확산시키게 됨.

연구팀은 일종 샌드위치구조의 단일 층 다결정 그래핀 및 중합체의 복합체-폴리카보네이트(polycarbonate)/다결정그래핀/폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)를 디자인을 실행하였음. 해당 연구를 통해 네킹이 경과하지 않은 부분은 그래핀이 기존 상태를 유지하고 있으며, 네킹이 경과한 부분은 질서 있고 넓이가 일치한 나노 사이즈 밴드로 단열되어 있으며, 전체 과정에서 그래핀의 단열은 네킹의 전파에 따라 질서 있게 발생하는 현상을 확인함. 해당 기술은 간단한 처리, 낮은 원가, 소모 시간이 적은 나노 박막 패턴화 기술로써 동 기술을 통해 취득한 그래핀 나노 밴드는 수만 배의 증가된 활성 변두리를 보유하고 있는 것으로 나타났음. 이러한 우수한 특성을 이용하여 연구팀은 질서적인 단열 처리를 실행한 다결정 그래핀 박막과 질서적인 단열 처리를 실행하지 않은 다결정 그래핀 박막에 대한 비교 분석을 실행하였는데, 단열 처리를 실행한 그래핀 나노 밴드는 더욱 쉽게 고 농도 질소 도핑을 실행할 수 있으며, 제조한 pH 화학 센서 정밀도가 더욱 높다는 점을 입증하였음.

이번 연구개발 성과의 취득은 그래핀의 생장과 대규모 응용을 위해 중요한 기술 수단을 제공해 줄 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 'Matter'에 게재됨.