미래창조과학부는 휘어지는 단계를 넘어 신축성 있게 늘어날 수 있는 투명전극을 국내 연구진이 개발했다고 16일 발표했다. 성균관대 화학과 이효영 교수(사진)와 김운천 박사, 이한림 박사과정 연구원이 참여한 연구팀은 은 나노와이어를 이용해 신축성 있는 투명전극을 개발하는 데 성공했다. 은 나노와이어는 은으로 된, 단면 지름이 나노미터(㎚) 단위인 극미세선이다. 유연하고 전도성이 뛰어나 휘는 전극물질로 주목받고 있다. 하지만 플라스틱과 같은 고분자 물질로 구성된 폴리머 기판과의 결합력이 약하는 단점이 있다. 연구팀은 실리콘이나 금속 기판보다 탄성이 뛰어난 폴리머 기판을 은 나노와이어와 강하게 결합시켜 신축성 있는 투명전극 소자를 만들어 냈다. 연구팀이 개발한 기판은 1000회 접었다 펴고 잡아당기는 실험을 거쳐도 기판과 전도 물질이 서로 떨어지지 않는 강한 신축성을 보였다. 강한 결합의 비결은 아민기(-NH₂)를 갖는 얇은 실란(수소화규소) 분자층이다. 늘어나는 투명전극 소자는 폴리머 기판 위에 아민 실란 분자층을 화학적으로 코팅해 개발했다. 실란은 폴리머 기판에 화학적으로 결합하고, 아민기는 은 나노와이어와 강한 결합을 형성, 결과적으로 폴리머 기판과 은 나노와이어 사이의 강한 결합을 만들어낸다. 연구팀은 “연구 결과를 볼 때 5년 안에 실용화할 수 있을 것으로 본다”고 전망했다.
폴리머 기판과 은 나노와이어가 서로 잘 붙어있을 수 있도록 도움을 주는 화학구조는?
아민기 아민기(-NH₂) -NH₂ 아민기