- 습식방사 이용해 미터 길이수준의 순수 멕신 섬유 제조
- 기존 멕신 복합체 섬유보다 전도도 5배 이상 향상
그래핀 섬유에 버금가는 전기전도도를 갖는 멕신 섬유가 나왔다.
나노입자 형태의 멕신을 웨어러블 디바이스 등에 활용하기 위해서는 구조적 변형에 유리하도록 섬유화하는 과정이 필요한데, 기존에는 이 과정에 첨가되는 물질들로 인해 멕신의 전기전도도가 낮아지는 것이 문제였다.
한국연구재단은 한태희 교수(한양대학교) 연구팀이 상온에서 높은 전기전도도를 유지하면서 멕신 나노물질을 섬유화했다고 밝혔다.
탄소와 티타늄 같은 중금속원자로 이뤄진 얇은 판 모양의 멕신은전기전도성이 그래핀과 같이 뛰어나면서 동시에 우수한 분산성을 가져 다양한 응용이 기대되는 물질이다.
멕신 나노입자를 섬유화하려면 고순도, 고농도의 멕신용액을 제조하고 응고하는 기술이 필요했다.
이에 연구팀은 기존에 많이 사용되던 고분자 기질을 사용하지 않고 순수한 멕신만으로 습식방사 방식의 자기조립을 이용해 상온에서 미터 길이 수준의 멕신 섬유를 만들어냈다. 만들어진 멕신 섬유는 그래핀에 버금가는 전기전도성(7713 S/cm)과 강성(30 GPa)을 나타냈다.
섬유화를 통해 조립밀도가 높아지고 배향성이 향상되어 멕신 복합체 섬유들보다 전기전도도가 약 평균 20배, 순수 멕신 필름보다 3배 정도 높아졌다는 설명이다. 그리고 강성은 현재 기존에 보고된 멕신 섬유의 강성보다 약 10배 높은 수준이다.
과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 대학중점연구소사업의 지원으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 6월 4일 게재되었다.
(그림 1) 맥신 섬유 제조의 단계
먼저 멕신의 전구체로부터 멕신을 합성하는 연구(알루미늄 레이어 제거 방법), 멕신을 섬유 형태로 조립하는 연구(배향된 구조 생성 방법), 제조된 멕신을 응용하는 연구 (구조와 특성의 정확한 측정)의 순서로 이루어진다.
(그림 2) 멕신 섬유의 전기적, 기계적 성능 비교
멕신 섬유의 전기전도도를 기존의 연구된 섬유들과 비교하였다. 순수 멕신 섬유의 전기전도도는 기존의 멕신 복합 섬유보다 27~107배 우수하였으며, 그래핀 섬유보다 12~220배 우수하였다. 또한 순수 멕신 필름의 전기전도도 보다 약 3배 우수했다. 이는 멕신 연구를 위해서는 소재의 멕신 순도의 중요성과 섬유화를 이용한 구조형성의 중요성을 강조한다.
<출처 : 한양대학교 한태희 교수>
