고무처럼 늘어나고 금속만큼 전기 잘 통하는 바이오 신소재 개발

가천대 등 공동 연구팀 "차세대 웨어러블 기기 등에 활용"

연구 성과 모식도 [한국연구재단 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 정찬욱 기자 = 고무처럼 잘 늘어나면서 금속만큼 전기가 잘 통하는 첨단 바이오 신소재가 개발됐다.

한국연구재단은 가천대 이태일·경희대 오진영 교수, 미국 로렌스리버모어국립연구원 최원진 박사, 한국기술교육대 채수상 교수 등 공동 연구팀이 잘 섞이지 않는 두 물질인 고무와 금속을 화학 반응의 경로, 속도 등을 탐구하는 속도론적 방법으로 뇌 주름 형상의 '금속-탄성체 나노 구조체'를 만드는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구팀은 고무 탄성체 기판 위에 금속 박막을 증착(蒸着)하는 시스템에서, 고무와 금속 각각 물질의 증착 속도를 조절하는 방식으로 화학 반응을 통제했다.

고무 분자들의 이동 속도와 증착되는 금속 원자들의 증착 속도 간 상대적 차이를 조절, 나노 니들(nano needle) 형태의 금속 구조체들이 매우 조밀하게 연결된 금속-탄성체 나노상을 만드는 데 성공했다.

이렇게 고무 탄성체 기판 표면에 형성된 금속-탄성체 나노상은 기판과 계면 사이의 큰 기계적 불안정성을 유도해 증착이 끝난 후, 수 시간에 걸쳐 마치 뇌 주름과 같은 형태의 표면 주름이 형성되는 것을 관찰했다.

이는 표면적이 넓어지는 효과를 얻는 동시에 금속-탄성체 나노상 내부의 특이한 나노구조를 통해, 기계적·화학적·열적 측면에서 기존 재료에서 보기 힘든 정도의 높은 내구성을 보였다고 설명했다.

채수상 교수는 "기존 신축성 전극이 가질 수 없었던 매우 뛰어난 내구성을 바탕으로 차세대 웨어러블 의료 및 전자기기나 가상현실(VR)과 같은 응용 분야 전극 소재로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다.

jchu2000@yna.co.kr

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