KAIST, 유리같이 투명하면서도 유연한 고분자 구현
김상율 연구팀 "고성능 디스플레이 소재로 활용 가능"
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 화학과 김상율 교수 연구팀이 투명 유연 디스플레이를 제작할 수 있는 고분자를 만들었다고 8일 밝혔다.
차세대 디스플레이를 제조하려면 유리와 같은 수준의 투명성과 열팽창계수를 가지는 게 기본이다. 유연성도 갖춰야 한다.
그러나 현재로선 이런 조건을 완벽하게 만족하는 고분자 소재는 알려진 바 없었다.
특히 열팽창계수 차이가 큰 고분자 필름 위에 반도체 소자를 만들면, 작동 시 발생하는 열 때문에 팽창·수축 차가 심해진다.
그렇게 되면 소자는 파괴된다.
무정형인 투명한 고분자 물질 열팽창계수를 줄이는 방법으로는 고분자 사슬을 연결해 망상 구조(그물 모양)를 형성하는 게 있다.
다만 망상 구조 고분자 물질은 유연성을 잃어버린다는 한계가 있다.
김 교수 연구팀은 고분자 사슬 간 거리를 조절하는 방식으로 문제를 해결했다.
고분자 물질을 합성할 때 고분자 사슬 간 상호작용하는 힘을 도입하는 한편 힘 방향이 수직으로 교차하게 했다.
사슬 간 거리를 섬세하게 맞춘 건데, 이렇게 하면 온도에 따른 팽창이나 수축을 억제할 수 있다.
새로운 고성능 고분자 물질인 투명 폴리아마이드이미드 필름은 열팽창 정도가 유리 수준으로 낮다.
아몰레드(AMOLED) 디스플레이 제조공정에 적용할 수 있는 내열성도 있다.
연구팀은 필름을 반경 1㎜까지 접어도 소자가 정상적으로 작동하는 것을 확인했다고 덧붙였다.
김상율 교수는 "그간 난제로 여겨졌던 무정형 고분자 열팽창을 화학적 가교결합 없이 조절했다"며 "유연성을 확보하는 동시에 투명하게 만드는 방법을 제시한 만큼 다양한 유기 소재에 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구는 KAIST 화학과·전기 및 전자공학과·나노과학기술대학원이 공동으로 참여했다.
한국연구재단 중견연구자지원사업과 삼성 미래기술센터 지원을 받아 수행했다.
김선달·이병용 연구원이 주도한 연구 논문은 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 10월 26일자 온라인판에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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