[기계신문] 폴더블, 스트레처블 등 차세대 디스플레이 구현을 위해서는 투명하면서도 휘어지고 늘어나는 물성을 가지는 새로운 가스차단막 개발이 필요하다.
그래핀은 어떠한 가스분자도 통과시키지 않은 탄소구조와 투명하면서도 휘어지고 늘어나는 물성을 가지고 있어 차세대 가스차단막으로 사용이 가능하다.
하지만 상용화를 위해 대면적으로 그래핀을 합성하는 과정에서 수많은 나노구멍들이 형성되기 때문에 아주 낮은 가스차단성을 나타내는 문제가 발생한다.
최근 국내 연구진이 그래핀 표면 위에서 유기물이 스스로 잘 정렬하는 현상을 이용하여 그래핀의 나노구멍들을 막음으로써 상용화에 걸림돌이 되었던 가스차단성을 현저히 향상시키는 기술을 개발해 화제다.
한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사 연구팀은 가천대학교 화학과 김명종 부교수, 한양대학교 화학과 강영종 교수와 공동으로 자기조립 현상을 이용하여 그래핀의 고유특성을 유지하면서도 그래핀 박막의 나노구멍을 메우는 기술을 개발했다.
연구팀은 그래핀을 대면적으로 합성하는 과정에서 발생하는 나노구멍으로 가스차단 효과가 떨어지는 문제를 해결하기 위해 긴 체인구조를 가지는 유기물질들이 그래핀 표면 위에서 스스로 정렬하여 유기박막을 형성하는 자기조립 현상을 이용하였다.
유기박막이 가스분자가 유입되는 이동통로인 그래핀의 나노구멍을 막아줌으로써 수분투과율을 기존 그래핀 가스차단막의 1/700 수준으로 낮추었다. 또한 유기박막의 두께를 나노미터 수준으로 제어함으로써 차세대 디스플레이 가스 차단막에 필요한 물성인 투명성과 유연성을 그래핀에서 유지할 수 있었다.
KIST 안석훈 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 유기물의 자기조립 현상을 적용하여 그래핀의 나노구멍을 메우는 기술은 그래핀의 투명하면서도 잘 휘어지는 고유특성은 유지하고 가스차단성은 크게 높일 수 있다”며 “차세대 가스차단막으로 그래핀의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
과학기술정보통신부 KIST 기본사업 및 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 통해 수행된 이번 연구 결과는 나노소재 분야 국제학술지 ‘Nano Letters’ 최신 호에 게재되었다.
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