일반섬유 대비 기계적 강도 3.2배·전기전도성 약 1.5배↑
[대전=뉴스핌] 김태진 기자 =KAIST는 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 꿈의 신소재로 불리는 2차원 물질(원자만큼 얇은 물질)인 '그래핀'의 기존 응용범위와 한계를 뛰어넘는 새로운 형태의 그래핀 섬유를 개발했다고 13일 밝혔다.
이 기술은 연필심 등에 쓰이는 값싼 흑연으로부터 손쉬운 용액공정을 통해 얻을 수 있으며 기존 탄소섬유보다 값이 싸고 유연성 등 차별화된 물성을 지니고 있어 경제성까지 갖췄다는 게 가장 큰 특징이다.
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| 2차원 소재의 자발적 평탄화 현상을 통해 제조되는 납작한 그래핀 섬유 제작과정 모식도 [사진=KAIST] 2020.08.13 memory4444444@newspim.com |
연구팀의 이번 성과가 높게 평가받는 이유는 100% 그래핀으로 이뤄진 섬유가 만들어지는 과정에서 스스로 납작해져 벨트와 같은 단면을 갖는 현상을 세계 최초로 발견했기 때문이다.
연구팀이 개발한 납작한 벨트형 그래핀 섬유는 내부에 적층된 그래핀의 배열이 우수해 섬유의 기계적 강도와 전기전도성이 대폭 향상됐다.
원형 단면을 갖는 일반섬유와 대비해 각각 기계적 강도는 약 3.2배(320%), 전기전도성은 약 1.5배(152%) 향상된 결과를 얻은 것이다.
이 기술은 납작한 면 방향으로 매우 쉽게 구부러지는 유연한 섬유를 만들 수 있어 플렉시블 소자(유연 소자)나 웨어러블 소자 등에 유용하게 쓰일 수 있다.
김상욱 교수는 "납작한 그래핀 섬유는 납작한 면 방향으로 유연한 성질을 가지고 있어 기존의 잘 부러지는 탄소섬유의 문제를 해결할 수 있고 최근의 이슈인 마스크의 필터 소재로도 유용하게 사용할 수 있다ˮ고 말했다.
KAIST 신소재공학과 정홍주 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구의 성과는 종합화학 분야 저명 국제학술지인 'ACS 센트럴 사이언스(ACS Central Science)' 온라인 판에 지난 6월 11일 게재됐다.
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