UNIST "물·기름 이용해 1분 안에 박막 제조 가능"

"강도·유연성·비용 효율성 높아…유연 전극·촉매 등에 응용"

연구진 모습 뒷줄 오른쪽부터 시계 방향으로 UNIST 구강희 교수, 제1저자 서승환 연구원, 제1저자 허지은 연구원, 이주영 연구원. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 복잡한 공정이 필요한 박막 제조를 물과 기름을 이용해 1분 안에 완료할 수 있는 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다.

17일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 구강희 교수팀은 물속에 분산된 기름방울로 촉매 박막 등을 제작할 수 있는 기술을 제시했다.

이 기술은 기름방울 표면에 붙어 있던 나노입자 형태의 박막 원료가 물 위로 떠올라 수면에서 1분 내에 조립되는 방식이다.

박막 원료는 첨가된 과산화수소를 분해해 기포를 발생시키는데, 이 기포에 원료가 흡착되면서 떠오르게 되는 것이다.

박막 두께는 350마이크로미터(㎛·100만분의 1ｍ)부터 정밀하게 조정할 수 있으며, 다양한 원료를 이용해 최대 100㎠ 넓이의 박막을 합성해 낼 수 있다.

이렇게 제작된 박막은 다공성 구조로 표면적이 넓고, 기계적 강도와 유연성이 뛰어난 것으로 나타났다.

특히 이 박막은 기판을 물 아래에서 떠올리는 방식을 통해 손상 없이 쉽게 기판으로 옮길 수 있다.

그동안은 고품질 박막을 제조하더라도 박막을 기판으로 옮기는 과정에서 손상이 발생하기 쉬웠다.

연구팀은 박막을 입체 패턴을 포함한 다양한 형태와 소재의 기판에 옮기는 실험을 통해 이 같은 사실을 입증했다.

마이크로미터 단위의 정교한 패턴의 기판으로도 쉽게 옮겨져 기판을 정밀 코팅할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

연구 그림 박막 조립 모습(A)과 조립된 박막을 기판으로 옮기는 기술(B). [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 또 표면에 백금을 입힌 탄소나노 입자를 원료로 촉매 박막을 제작한 뒤 나뭇잎 위로 옮겨 금을 도금해 굽혀지는 전극을 만들었는데, 전극은 반복적인 굽힘에도 꼬마전구에 불이 들어오게 할 정도로 일관된 전도성을 보였다.

구강희 교수는 "이 기술은 비용 효율성이 높을 뿐만 아니라 다양한 나노입자 조합이 가능하다"며 "기판도 가리지 않아 유연 전극, 촉매, 에너지 저장장치 개발 분야에서 널리 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 나노과학 분야 학술지 'ACS 나노'(ACS Nano)에 게재돼 지난달 4일 출판됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 나노·미래소재원천기술개발사업, 기초연구실지원사업, 우수신진연구사업의 지원을 받았다.

yongtae@yna.co.kr

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