나노종합기술원, 극한 환경에 견디는 맥신 소재 개발

기사내용 요약
산화 안정성 획기적 향상된 맥신(MXene) 나노소재
초소형, 초박막화 등 차세대 반도체소자 개발 기대

[대전=뉴시스] 피롤 처리된 맥신과 기존의 맥신의 고온(70도) 및 강산화제에서의 산화안정성 비교. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 나노종합기술원은 극한 환경에서 견딜 수 있는 안정성 높은 '맥신(MXene)' 소재 개발에 성공했다고 26일 밝혔다.

맥신(MXene)은 전기전도도가 우수한 2차원 나노 소재로 우수한 반응성, 용액공정 등의 장점으로 에너지 저장소자, 센서, 전자파 차폐 등 다양한 분야에서 전극으로 적용되고 있다.

하지만 맥신 소재는 공기 중이나 용액 내에서 매우 쉽게 산화돼 맥신 본래의 우수 물성을 잃어버려 산업응용을 위해선 산화 안정성을 향상이 필요하다.

이에 따라 나노기술원은 맥신 표면처리 기술개발을 통해 극한 환경에서도 견딜 수 있는 맥신 소재 기술을 확보하고 재료분야 세계적 권위지 'Advanced Functional Materials (IF=19.9)'에 발표, 12월 표지논문으로 게재됐다.(논문명:Ultra-Stable Titanium Carbide MXene Functionalized with Heterocyclic Aromatic Amines)

이번 연구에서 나노기술원은 유기 분자인 '피롤(Pyrrole)'을 맥신 표면에 결합시키는 기술개발을 통해 수용액 상에서 수분과의 반응을 막아 맥신의 산화안정성을 획기적으로 향상시켰다.

개발된 소재는 상온에서 700일, 고온(70도)에서 6주, 강산화제인과산화수소(H₂O₂)에서는 50일 동안 변질되지 않는 우수한 산화 저항 특성을 보였다.

특히 피롤 처리된 맥신을 활용해 에너지 저장소자를 제작하면 에너지 저장 용량도 기존 소재 대비 40% 향상시킬수 있는게 확인됐다.

연구를 주도한 이용희 선임연구원은 "이번 연구는 맥신 소재의 상용화를 앞당기는 데 큰 기여를 할 것"이라며 "향후 국방, 항공, 우주 등 극한 환경에서도 소재 활용이 활발해 질 것으로 기대된다"고 말했다.

나노기술원 이조원 원장은 "마이크로 슈퍼캐패시터, 센서, 배터리 소자 등에 신뢰성이 향상된 맥신 소재를 활용할 수 있게 됐다"면서 "초미세 패터닝, 초소형화, 초박막화 등 차세대 반도체소자 기술개발에도 기여할 것으로 기대하고 있다"고 밝혔다.

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