성균관대 원병묵 교수 "크랙방지 기술 개발, 나노입자 인쇄기술 고품질화 기대"
국내 연구진이 나노입자 용액에 고분자 물질을첨가해 나노잉크 등으로 전자회로나 나노코팅막을 인쇄할 때 크랙(균열)이 발생하는것을 막을 수 있는 기술을 개발했다.
성균관대 신소재공학부 원병묵 교수팀은 20일 나노인쇄나 나노코팅막 형성 시나노입자 액체 방울이 마를 때 가장자리 쪽으로 이동해 두꺼워지는 현상과 나노입자크기가 지나치게 작은 것인 크랙 발생의 중요 변수임을 밝혀내고 고분자물질을 첨가해 이를 방지할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.
한국연구재단 중견연구자지원사업 등을 통해 수행된 이 연구 결과는 국제학술지'사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports, 8월 17일자)에 게재됐다.
나노입자가 용매 속에 고르게 분산된 콜로이드 상태로 만들어 코팅하거나 인쇄하는 방법은 차세대 유연 전자소자, 태양에너지소자, 생체의료소자 등을 제작하는첨단공정으로 주목받고 있다.
그러나 나노입자 콜로이드를 증발시키면 진흙이 마를 때처럼 표면이 갈라지는현상이 발생하는 문제가 있다. 산업에 이용 가능한 균일한 상태의 나노 필름을 만들려면 나노코팅막의 크랙 없애는 공정이 필요하다.
원 교수팀은 나노코팅막의 크랙이 나노입자 액체 방울이 마를 때 나노입자가 가장자리 쪽으로 이동해 쌓이는 현상(커피링 효과) 때문에 발생하며, 나노입자가 작을수록 크랙이 더 잘 생긴다는 사실을 새롭게 밝혀냈다.
또 나노입자 콜로이드에 길이가 짧은 고분자 사슬을 첨가하면 점성이 커지고 입자끼리 단단하게 연결돼 흐름이 약해지는 젤(gel)화 현상이 일어나 나노입자가 가장자리로 이동해 쌓이는 속도가 느려진다는 사실도 확인했다.
연구진은 나노 콜로이드에 고분자물질 폴리스티렌을 첨가하자 액체 방울 내 나노입자 두께가 균일해져 코팅막에 크랙이 생기지 않았다며 젤화현상으로 나노입자의응집력도 좋아져 크랙 없이 균일한 나노 코팅막을 형성할 수 있다고 설명했다.
원 교수는 "이 기술은 나노입자와 고분자 사슬의 재료 종류가 달라도 적용할 수있어 다양한 나노입자의 인쇄법에 사용할 수 있다"며 "나노과학, 재료과학, 인쇄전자공학 등 많은 분야에 파급 효과가 기대된다"고 말했다.
scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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