선택적 그래핀 결함 치유를 통한 고성능 플렉서블 투명 히터 개발

▲ 갈바닉 치환 반응을 이용한 그래핀 결함 치유 모식도 및 결함이 치유된 그래핀의 전자현미경 및 원자현미경 사진

[시사매거진]국내 연구진이 갈바닉 치환 반응을 이용하여 그래핀의 다양한 결함을 치유하고, 이를 기반으로 플렉서블 투명 히터 개발에 성공했다.

한국연구재단은 교육부 이공분야 중점연구소 지원사업 등의 지원을 받은 이태윤 교수(연세대) 연구팀이 높은 전기 전도도를 가지는 그래핀 결함의 선택적 환원방법을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구결과는 과학적 성과를 인정받아 재료분야 국제 상위 학술지인 네이처 자매지 엔피지 아시아 머터리얼즈(NPG Asia Materials)에 지난 15일에 게재됐다.

기존 그래핀의 경우 주름, 크랙 등의 다양한 결함을 가지고 있어 낮은 전기 전도도를 보이며 복잡한 공정을 거쳐 결함을 치유했다.

그러나 이번 연구에 갈바닉 치환 반응을 통한 액상 기법은 공정이 간단하며 그래핀이 성장되는 전이 금속 보다 환원전위가 높은 금속염을 그래핀의 결함 위에 선택적 환원을 시행하여 투명성을 유지하면서도 우수한 전기 전도도를 가지기 때문에 투명 전극 히터에 적용될 수 있다.

동 투명 전극 히터는 수 초 이내에 발열하여 높은 온도를 유지할 뿐만 아니라 수백 번의 구부림 테스트에서 동일한 투명 전극 특성을 보여주어 고성능 플렉서블 투명 히터로써의 성능을 입증했다.

이번 성과는 기존의 그래핀 결함 치유 방법보다 빠르고 간단한 액상 기법을 기반으로 하기 때문에, 대면적 그래핀의 다양한 결함을 수 분 내에 효과적으로 치유할 수 있다는 점에 의의가 있다.

이태윤 교수는“그래핀의 다양한 결함을 빠르고 간단하게 치유할 수 있기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있고 실제 자동차 및 주택 창문에 적용되어 김서림 및 성에 방지에 효과적인 역할을 할 수 있으므로, 산업적 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다.” 고 연구 의의를 밝혔다.
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