한국표준과학연구원(원장 박상열)이 이차원 이황화몰리브덴(MoS₂)에 '나노꽃'을 형성, 초소수성과 신축성을 모두 띠는 방수 기능성 신소재를 개발했다.
표준연은 강상우 진공기술센터 박사팀이 남성우 미국 일리노이대 교수팀과 함께 이차원 MoS2 나노꽃을 처음으로 합성하는데 성공, 다양한 기능성 소재로 제작할 수 있게 됐다고 8일 밝혔다.
나노꽃은 소재 위에 수직으로 성장하는 특수 나노구조다. 소재의 표면을 불균일 상태로 만들어 물에 젖지 않는 소수성을 갖게 한다. 표면적이 극대화돼 센서·촉매 능력도 높인다. 이차원 박막 형태의 MoS₂로 나노꽃을 구현하면 뛰어난 물리·화학 특성을 띠는 신소재를 만들 수 있다.
그동안 탄소 기반의 '씨앗 물질'을 MoS2 소재에 뿌려 나노꽃 성장을 도우려 했지만 나노꽃을 균일하게 분포시키기가 어려웠다.
연구팀은 씨앗 물질을 사용하지 않고 기판 위에 화학 반응으로 박막을 형성하는 화학기상증착법을 개량, 활용했다. '몰리브덴 헥사카보닐[Mo(CO)6]'과 '황화수소(H2S)'를 MoS₂ 소재 표면에 더하고 압력·증착 시간을 정밀 조정하는 방법으로 나노꽃이 균일하게 성장하도록 했다. 이렇게 성장시킨 나노꽃을 마이크로 소재인 폴리머 '구김 소재'에 옮겨 심어 각종 특성을 극대화했다.
새로 개발한 나노꽃 소재는 '물 접촉각'이 80~159도에 달해 물에 젖지 않는 '초소수성'을 지닌다. 물 접촉각은 소재 표면과 물방울이 닿는 각으로, 150도를 넘으면 초소수성 소재라고 한다.
초소수성을 띠는 나노꽃 소재는 다양한 산업 분야에 활용할 수 있다. 높은 신축성과 초소수성을 활용해 신축 방수 소재, 특수 기능 의료 소재, 코팅 재료 등으로 활용할 수 있다. 표면적이 넓어 바이오센서 및 고효율 수소 생성 반응 촉매로도 제작할 수 있다.
강상우 박사는 “이차원 물질인 MoS2에 나노꽃을 형성시킨 것은 세계 최초”라면서 “앞으로 3년 이내에 주요 분야에서 상용화할 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
