UNIST, 물과 기름만으로 박막 제작하는 공정 기술 개발

구강희 연구팀…유연 전극·촉매 제조 등에 응용 가능

[울산=뉴시스] 구미현 기자 = UNIST 연구진. 사진 우측 상단부터 시계 방향으로 구강희 교수, 서승환 연구원(제1저자), 허지은 연구원(제1저자), 이주영 연구원 photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[울산=뉴시스] 구미현 기자 = 복잡한 공정이 필요한 박막 제조를 물과 기름만을 이용해 단 1분 안에 끝낼 수 있는 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)는 에너지화학공학과 구강희 교수팀이 물속에 분산된 기름방울로 촉매 박막 등을 제작할 수 있는 공정 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

개발된 기술은 기름방울 표면에 붙어있던 나노입자 형태의 박막 원료가 물 위로 떠올라 물 표면에서 조립되는 방식이다. 첨가된 과산화수소가 박막 원료에 의해 분해돼 기포가 발생하면 박막 원료가 기포에 흡착되면서 들어 올려지고, 1분 내 수면에서 조립된다.

이 공정 기술은 박막 두께를 350마이크로미터(μm, 10-6m)부터 정밀하게 조정할 수 있으며, 다양한 원료를 이용해 최대 100㎠ 넓이의 박막을 합성해 낼 수 있다.

제작된 박막은 다공성 구조로 표면적이 넓으며, 기계적 강도뿐만 아니라 유연성이 뛰어났다.

또 이 박막은 조밀한 결합 구조를 지녀 기판을 물 아래에서 떠올리는 방식(lift-on)을 통해 손상 없이 쉽게 기판으로 옮겨 수 있다.

연구팀은 표면에 백금을 입힌 탄소나노 입자(Pt/C)를 원료로 활용해 촉매 박막을 제작한 뒤 이를 나뭇잎 위로 옮겨 금을 도금해 굽혀지는 전극을 만들었다. 전극은 반복되는 굽힘에도 꼬마전구에 불이 들어오게 할 정도로 일관된 전도성을 보였다.

연구팀은 나노입자가 유체의 경계면에 위치하는 것이 에너지적으로 유리하다는 점에서 착안해 이 나노입자들이 기름-물 경계면에서 공기-물 경계면으로 자발적으로 이동하면서 조립되는 새로운 플랫폼을 개발했다.

구 교수는 "비용 효율성이 높을 뿐만 아니라 다양한 나노입자 조합이 가능하고 기판을 가리지 않아 유연 전극, 촉매, 에너지 저장장치 개발 분야에서 널리 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 나노과학 분야의 저명한 학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano)에 2월4일 출판됐다.