높은 기계적 강도와 자가치유 능력을 동시에 갖춘 연성 전자기기 소재가 개발됐다.
한국연구재단은 강지형 서울대 화학부 교수 연구팀이 높은 파단 강도와 인성을 동시에 구현한 자가치유 고분자 센서 소재 설계 및 제작에 성공했다고 4일 밝혔다.
연구팀은 폴리카프로락톤(PCL) 주사슬에 방향족 이황화 결합과 2-유레도-4-피리미돈(UPy) 작용기를 도입해 이온성 환경에서도 높은 기계적 강도와 자가치유 능력을 동시에 갖춘 신축성 자가치유 고분자 소재 및 센서 소재를 개발했다.
새로운 자가치유 소재는 성능 평가 및 기계적 시험 결과 신장율 850%, 파단 강도 30메가파스칼(MPa) 등 기존 자가치유 소재 대비 뛰어난 기계적 물성을 나타냈다.
연구팀은 새로운 자가치유 소재를 활용해 자가치유 센서와 자가치유 그리퍼를 제작, 반복적인 외부 자극과 손상에도 원래 성능을 유지하는지 평가했다.
시험 결과 손상 후 자가치유된 센서와 그리퍼가 초기 성능을 90% 이상 회복해 전자 피부 등 유연기기 응용 가능성 등을 입증했다.
강지형 교수는 “이번 연구를 통해 차세대 연성 전자기기가 다양한 환경에서 장기적인 안정성을 유지할 수 있는 기술적 기반을 마련했다”며 “후속 연구를 통해 제조공정 최적화 및 다양한 온습도 조건에서도 높은 기계적 물성과 자가치유 능력을 유지할 수 있는 재료를 개발해 실용적 응용 가능성을 더욱 확대할 것”이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 지난달 11일 게재됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
