잉크젯 프린팅 기반 신축성 탄소나노튜브 전극 형성 기술 개발

홍용택 서울대 공대 전기정보공학부 교수(왼쪽)와 김태훈 박사과정 연구원

아주경제 이한선 기자 = 서울대는 전기정보공학부 홍용택 교수 연구팀(김태훈 박사과정 연구원)이 잉크젯 프린팅 기술을 이용해 신축성 기판상 탄소나노튜브 전극을 형성하는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

연구결과는 응용물리학 학술지 어플라이드 피직스 레터스 지난달 17일자와 네이처 17일자에 리서치 하이라이트로 선정됐다.

연구팀의 이번 성과는 신축성 기판상, 대면적 전자 시스템 구현과 전극 구조 형성 공정이 어려웠던 기존의 단점을 해결하고 간편한 후처리 공정만으로 물질의 높은 전기적, 기계적 특성을 확보했다는 점에서 신축성 전자소자 응용 분야에 희소식이다.

신축성 기판은 유기용매에 대한 저항성이 취약하고 높은 소수성 계면 특성을 띠고 있다.

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이로 인해 그동안 신축성 기판의 계면 특성 제어를 위한 연구가 지속적으로 실시돼 왔으나 대부분의 연구들이 인쇄공정 기반 신축성 전자 소자 분야에서 기술적인 한계에 부딪혀 왔다.

연구팀은 수용성 용매 내 탄소나노튜브의 분산안정성을 높이는 계면활성제 물질을 이용해 잉크젯 프린팅용 용액을 제조했다.

이를 잉크젯 프린팅 기법으로 인쇄해 신축성 기판상 탄소나노튜브 박막을 다양한 패턴으로 안정적으로 형성하는 연구 결과를 얻었다.

이후 물과 묽은 질산을 이용한 간단한 후처리 공정만으로 우수한 전기적 특성을 보유한 신축성 전극을 만들어냈다.

반복적인 인장 실험에도 탄소나노튜브 전극의 전기적 특성이 유지되는 메커니즘을 밝혀 다양한 응용가능성을 확인했다.

홍 교수는 “이번 연구로 간단한 후처리 공정으로 전극의 전기적 특성을 향상시키고 높은 기계적 변형에서도 물리적 파괴가 완전히 일어나지 않는 현상을 확인했다”며 “향후 의료, 스포츠, 재활, 레저, 로봇 등 차세대 전자 산업과 웨어러블 기기에 필요한 신축성 전자 소자의 기반 기술로 자리잡을 것”이라고 밝혔다.