그래핀 같은 초박막 재료 기계적 특성 측정법 제시
IBS "캠퍼 이용해 단층 그래핀 인장시험 최초로 성공"
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 두께가 아주 얇은 재료는 특성상 기계적 강도 측정(인장시험)을 하기가 매우 어렵다.
인장시험을 위한 지지층 자체의 물성 때문에 박막 고유의 성질을 확인하기 어려운 게 그 한 가지 이유다.
기초과학연구원(IBS)은 로드니 루오프 다차원 탄소 재료 연구단장 연구진이 이런 어려움을 극복하고 초박막 그래핀 기계적 특성을 밝히는 데 성공했다고 7일 밝혔다.
연구진은 '캠퍼'라는 재료를 인장시험용 지지층으로 사용했다.
녹나무(Camphor) 수지에서 발견되는 캠퍼는 강한 방향성 향기를 지닌 무색 고체다.
물에는 잘 녹지 않으나 상온에서 승화(고체가 직접 기체로 변하거나 그 반대로 바뀌는 현상)하는 성질이 있다.
초박막 그래핀 시료를 고정한 캠퍼는 승화를 통해 기체로 제거되기 때문에, 물리적 손상을 최소화하며 인장시험을 할 수 있게 한다.
연구진은 이를 통해 기존에는 불가능했던 35㎚ 두께 그래핀 옥사이드 시료 기계적 특성을 측정할 수 있었다.
아울러 화학 기상 증착법으로 만든 단층 그래핀(다결정 그래핀과 단결정 그래핀에 가까운 고 배향성 그래핀) 필름 인장시험을 최초로 성공하기도 했다고 연구진은 설명했다.
다결정 그래핀을 폴리카보네이트에 전사해 인장 시험한 결과 637∼793GPa(기가 파스칼)의 영률(늘어나는 정도 등을 나타내는 탄성률)을 보였다.
단결정 그래핀에 가까운 고 배향성 그래핀은 접힌 부분이 수직 방향일 경우 683∼775GPa, 접힌 부분이 수평 방향일 경우 725∼905GPa의 영률을 측정하는 데 성공했다.
루오프 단장은 "일반적으로 사용되는 인장시험 장비로 초박막 그래핀 필름 기계적 시험을 가능하게 한 것"이라며 "그래핀을 포함한 여러 박막 재료 기계적 성질을 측정하는 데 있어 선구적인 방식"이라고 설명했다.
성과를 담은 논문은 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 5월 21일 자에 실렸다.
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