은 나노와이어와 탄소나노튜브 장점을 결합해 투명성과 신축성을 모두 갖는 복합소재가 개발됐다. 차세대 웨어러블 전자기기 개발에 활용될 전망이다.
고승환 서울대 기계항공공학부 교수팀은 투명한 은 나노와이어와 유연한 탄소나노튜브(CNT)를 결합한 투명전극 소재를 개발했다고 23일 밝혔다. 연구진은 이를 터치스크린에 적용해 실제 성능을 검증했다.
개발된 소재는 기존 인듐주석산화물(ITO)과 맞먹는 85% 수준의 투명도와 100Ω/sq의 전도성을 나타냈다. 유연성도 뛰어나 1만 번 이상 굽히거나 접고, 460% 이상 늘이거나 540도 비틀어도 전도도를 유지했다.
ITO는 전도성과 투명성이 뛰어나 투명전극 소재로 상용화됐지만 한정된 매장량 때문에 가격이 불안정했다. 소재 특성상 유연성도 뛰어나지 않아 웨어러블 기기 소재로는 한계가 있었다.
은 나노와이어는 투명하지만 유연성이 떨어지고, CNT는 유연하지만 투명성이 떨어져 두 물질 역시 단일 소재로는 사용하기 어려웠다.
연구팀은 두 물질 단점을 보완한 복합소재를 고안하고 진공전사방법으로 이를 제작했다. 진공펌프 기압차를 이용해 필터 위에 CNT 박막과 은 나노와이어 박막을 차례로 만들고, 그 위에 유연한 기판을 얹어 도장을 찍듯 복합소재를 만들었다.
고 교수는 “이런 제작방식은 은 나노와이어와 CNT 외에도 적용할 수 있고 자유로운 패터닝이 가능하다”며 “여러 나노 소재로 다양한 형태 박막층을 만드는 데 응용될 것”이라고 밝혔다.
연구진은 공정시간 단축, 대면적 소재 개발을 위한 후속연구를 이어갈 계획이다.
연구는 미래창조과학부 중견연구자지원사업 지원으로 수행됐고, 재료공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 14일자에 소개됐다. 학술지는 연구 결과 중요성을 인정해 해당 논문을 VIP 등급으로 평가했다.
송준영기자 songjy@etnews.com