국내 연구진, 그래핀 투명필름 제작 신기술 개발
| 기사입력 2012-01-29 11:30
<그래핀 용액을 이용한 필름 코팅>(a) 장석태 교수팀이 개발한 그래핀 필림 코팅 방법 모식도 (b) 유리 증착판에 코팅된 그래핀 필름
자유자재로 휘는 디스플레이 제작 쉬워져
(서울=연합뉴스) 이주연 기자 = 스마트폰의 터치패널 등에 쓰이는 투명필름을 간단한 과정으로 얇고 균일하게 만드는 새로운 코팅기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
교육과학기술부는 중앙대 화학신소재공학부 장석태 교수팀이 적은 양의 그래핀 용액을 이용해 두께 1나노미터(10억분의 1미터), 면적 11인치 정도의 얇고 넓은 투명 필름을 제작하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.
그래핀은 2차원의 탄소 나노 구조체로 실리콘보다 100배 빠르게 전자를 이동시키고, 강도는 강철의 200배에 달하지만 유연성을 가지며 입사하는 빛의 97.7%를 투과시킨다.
최근에는 이 그래핀을 물에 분산시켜 용액을 만들고 이를 원하는 기판에 코팅, 플렉시블 디스플레이나 투명전극, 고감도 센서 등을 개발한다.
이 과정에서 그래핀 용액을 기판에 고르게 코팅하는 게 관건인데, 그동안은 그래핀 용액이 많이 소요되고 시간도 오래 걸리는 스핀코팅, 스프레이코팅, 진공여과법, 다층박막적층법 등이 사용됐다.
<장석태 교수팀>중앙대 화학신소재공학부 장석태 교수(뒤)와 고영운 학부생(가운데), 김남희 학부생(앞)이 광학 현미경으로 그래핀 필름 샘플을 관찰하고 있다.
장 교수팀의 신기술은 코팅에 사용되는 그래핀 용액의 양을 기존의 만분의 1수준으로 크게 줄이고, 전 처리 과정을 없애 소요 시간도 단축했다.
이 기술에는 액체 표면이 유리 관벽에 닿을 때 계면장력에 의해 오목하거나 볼록한 곡면(메니스커스 meniscus)을 형성하는 원리가 활용됐다.
바닥에 기판을 깔고 일정한 각도로 유리 증착판을 놓은 후 그 사이에 극소량의 그래핀 용액을 주입했다. 바닥 기판과 유리 증착판 사이에 그래핀 용액의 오목한 메니스커스가 생기면 유리 증착판을 좌우로 왕복시켜 그래핀 용액을 기판에 고르게 펴 코팅하는 것이다.
장석태 교수는 "유리 증착판의 왕복 횟수, 이동 속도, 그래핀 용액의 농도, 두 기판 사이의 각도에 따라 투명 필름의 두께를 정확히 조절할 수 있다"며 "그래핀 용액 사용량이 적고 과정이 간단한 것이 특징"이라고 말했다.
교수팀이 개발한 MDD(meniscus-dragging deposition) 코팅 기술은 재료분야의 권위지인 "저널 오브 머티리얼스 케미스트리(Journal of Materials Chemistry)" 16일자 온라인 속보로 게재됐다.
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