구부러지는 것을 넘어 늘어날 수도 있는 투명전극을 국내 연구진이 개발했다. 이효영 성균관대 화학과 교수 연구팀은 은나노 와이어를 이용해 신축성 있는 투명전극을 개발하는 데 성공했다고 16일 밝혔다.
은나노와이어는 은으로 된 단면의 지름이 나노미터(㎚)인 극미세선이다. 가늘고 길어 유연하고 전도성도 뛰어나 휘는(flexible) 전극 물질로 주목받고 있다. 그러나 플라스틱 등 고분자 물질로 구성된 폴리머 기판과의 결합력은 약하다. 폴리머기판은 실리콘이나 금속기판보다 탄성이 뛰어나지만, 은나노와이어와 같은 전극물질과는 결합력이 약해 물리적 자극에 저항이 커지는 단점이 있다.
연구팀은 폴리머기판과 은나노와이어를 강하게 결합해 신축성 있는 투명전극 소자를 만들었다. 연구팀이 개발한 기판은 1천회 접었다 펴고 잡아당기는 실험을 거쳐도 기판과 전도물질이 서로 떨어지지 않는 강한 신축성을 보였다.
강한 결합의 비결은 아민기(-NH₂)를 갖는 얇은 실란(수소화규소) 분자층이다. 늘어나는 투명전극 소자는 폴리머기판 위에 아민 실란 분자층을 화학적으로 코팅해 개발됐다. 신축성 핵심은 잡아당기거나 접어도 안정성을 유지하는 강한 ‘결합력’이다. 실란은 폴리머기판에 화학적으로 결합하고, 아민기는 은나노와이어와 강한 결합을 형성해 결과적으로 폴리머기판과 은나노와이어 사이의 강한 결합을 만들어냈다.
얇은 아민 실란 분자층은 빛의 흡수·반사를 최소화해 투과도를 유지하고, 은나노와이어의 접합 부근에 스며들지 않아 전도도에도 나쁜 영향을 주지 않는다. 연구팀은 “연구실 내 연구결과를 볼 때 5년 안에 실용화할 수 있을 것으로 본다”고 전망했다.
미래부와 한국연구재단이 추진하는 ‘리더연구자지원사업’과 국내 그래핀올사(社)의 지원을 받은 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스트 펑셔널 머티리얼스’ 2월 10일자 온라인판에 실렸다.
권동준기자 djkwon@etnews.com
