글번호
71939

김명종 교수팀, ‘나노구멍’ 자기조립 그래핀 개발

수정일
2022.03.04
작성자
홍보실
조회수
396
등록일
2022.03.04

그래핀의 투명성과 유연성을 유지하면서 가스차단성능을 크게 향상

폴더블, 스트레처블 등 차세대디스플레이에 적용, 미래신기술 현실화 기대

김명종 교수화학과 김명종 교수

우리대학 화학과 김명종 교수 연구팀이 한국과학기술연구원 안석훈 박사 연구팀, 한양대학교 강영종 교수팀과 공동으로 그래핀 표면위에서 유기물이 스스로 정렬하는 현상을 이용하여 그래핀의 고유특성을 유지하면서도 나노구멍들을 메우는 기술을 개발했다.


전 세계가 경쟁적으로 개발 중인 폴더블, 스트레처블 등 차세대 디스플레이 개발을 위해서는 투명하면서도 늘어나고 휘어지는 물성을 갖는 가스차단막이 필요하다. 기존에는 무기물 소재 기반의 가스차단막을 사용하여 왔으나 차세대디스플레이에 필요한 물성을 가지고 있지 않기 때문에 새로운 소재를 연구하고 있다. 그래핀은 이러한 물성을 가지면서도 거의 모든 가스를 차단할 수 있는 탄소 구조를 가지고 있기 때문에 차세대 가스 차단막으로 주목을 받고 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 대면적 그래핀 제작과정에서 수많은 나노구멍들이 생겨 가스차단성이 많이 낮아지기 때문에 상용화에 걸림돌이 되고 있다.


김 교수팀은 긴 체인구조를 가지는 유기물질들이 그래핀 표면위에서 자기들끼리 분자수준에서 잘 정렬하는 현상을 이용해 그래핀의 나노구멍을 정렬된 유기분자들로 덮음으로써 가스 분자들의 통로가 되는 나노구멍을 차단했다. 정렬된 유기물의 두께를 나노미터수준으로 제어함으로써 그래핀의 고유특성인 투명성과 유연성을 유지하면서도 수분투과율을 1/100로 낮춤으로써 가스차단성을 크게 향상시킬 수 있었다.



그래핀위에서 스스로 정렬된 유기분자막으로 그래핀의 나노구멍을 막아줌으로써 물분자의 이동통로를 차단하는 것을 보여주는 모식도

그래핀위에서 스스로 정렬된 유기분자막으로 그래핀의 나노구멍을 막아줌으로써 물분자의 이동통로를 차단하는 것을 보여주는 모식도


김명종 교수는 “이번 연구를 통하여 개발된 유기물의 자기조립현상을 적용하여 그래핀의 나노구멍을 메우는 기술은 초박막인 그래핀의 투명하면서도 잘 휘어지는 특성을 유지하면서도 가스차단성을 크게 높일 수 있기 때문에, 차세대 OLED 디스플레이에 적용되어 혁신적 미래신기술을 현실화 할 수 있을 것으로 기대한다.”고 밝혔다.


이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 통해 수행되었으며 ‘Two-dimensional stacked composites of self-assembled alkane layers and graphene for transparent gas barrier films with low permeability’라는 논문으로 나노소재 분야의 국제학술지인 ‘Nano Letters’ (IF : 11.189, JCR 분야 상위 9.062%) 2월호에 게재됐다.