[대학저널 황혜원 기자] 문홍철 서울시립대학교 화학공학과 교수 연구팀이 소자 형태 변형이 손쉽게 가능한 이온전도체 소재 개발에 성공했다.
1일 서울시립대에 따르면 문 교수팀이 개발한 이온전도체 소재는 완전히 절단돼도 상온에서 1분 이내에 원래의 특성을 회복할 수 있는 고탄성을 갖췄다.
지금까지 개발된 자가 치유 소재는 고분자 체인의 움직임을 원활하게 해 빠른 회복을 유도하기 위해 외부에서 높은 열과 자외선 등의 에너지를 가하거나 습도 조절이 필요했다.
이 때문에 일상 생활이 이뤄지는 상온에서 빠른 자가 회복을 유도하려면 소재의 탄성을 급격하게 낮춰야 하는데, 해당 방법으로는 소자 응용에 적절한 소재를 확보하기 어렵다는 한계가 있었다.
문 교수팀이 연구를 통해 제시한 자가 회복 메커니즘은 이온성 고분자와 이온성 액체간 이온클러스터 형성을 통한 것으로, 고분자 체인의 원활한 움직임을 유도하지 않아도 된다. 특히 이를 통해 상온에서 1분 이내 매우 빠른 회복을 보였다.
동시에 해당 이온전도체는 1130% 이상의 높은 신축성과 고탄성을 가진다는 측면에서 웨어러블 소자 활용이 적합하다 평가되고 있다.
문 교수팀은 간단히 소자를 자르고 붙이는 과정을 통해 픽셀화 하거나 형태를 바꿀 수 있는 신개념의 디스플레이를 성공적으로 구현했다.
문 교수는 “이번 연구는 기존 개념을 벗어나 아주 작은 크기의 이온의 거동 제어를 통해 이온전도체 자가 회복 특성을 크게 향상 시킬 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “연구 결과는 향후 웨어러블 전자소자 응용 시 새로운 형태의 다기능 플랫폼 구축을 앞당길 핵심 소재/소자 기술이 될 것이며, 기계적인 결함이 발생했을 때 해당 문제를 스스로 빠르게 복구할 수 있는 스마트한 시스템 구현이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 해당 연구는 한국연구재단 나노와 소재기술개발사업 특화형 및 중견연계 신진후속 사업의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 ‘Ion-Cluster-Mediated Ultrafast Self-healable Ionoconductors for Reconfigurable Electronics’라는 제목으로 지난 6월 30일 네이처 커뮤니케이션 온라인판으로 게재됐다.
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