18일 단국대에 따르면 그래핀은 전기 전달이 매우 우수하고, 화학과 관련해서도 안정돼 배터리 음극재와 다양한 응용 분야에서 주목받는다.
그래핀 제작에는 흑연의 산화·환원 특성을 활용한 화학박리법과 화학기상증착 합성법(CVD)을 주로 사용한다. 그러나 당초 개발한 나노구조 그래핀들은 나노구조 사이 연결성이 떨어지고 결합력이 약해 크랙이 쉽게 발생하는 단점이 있었다.
주 교수 연구팀은 일본 도호쿠대학 가토 히데미 교수팀과 함께 금속 용탕 탈성분법(원소 간 결합 선호도 차이를 활용한 새로운 공정)과 망간·탄소를 증착해 얻은 비정질합금막을 활용해 크랙이 전혀 없는 나노셀룰러 구조 그래핀을 제작했다.
나노셀룰러 구조 그래핀은 당초 그래핀보다 전기전도도가 2배 이상 높고 인장강도도 10배 이상 높다. 플렉시블 나트륨 배터리의 음극재로 활용 시 매우 빠른 속도로 7천 번 충·방전한 뒤에도 충전용량이 유지되는 특성을 보였다. 또 연구를 거쳐 비스무트(중금속(Bi, 원자번호 83번)가 당초 주로 사용하던 그래핀 형성 촉매 재료인 니켈과 구리보다 낮은 온도(600℃)에서 그래핀을 형성하는 우수한 특성이 있다는 사실도 확인했다.
주 교수는 "새로운 공정을 활용하면 다양한 고기능성 재료를 추가 개발하리라 본다"며 "배터리 음극재, 플렉시블 디스플레이, 웨어러블 기기에 훨씬 높은 성능을 제공할 전망"이라고 했다.
해당 연구는 한국연구재단 이공분야 기초연구사업 우수신진연구 지원을 받아 수행했고, 세계에서 권위 있는 국제 저명 학술지 ‘Advanced Materials’에 지난달 온라인으로 게재됐다.
용인=우승오 기자 bison88@kihoilbo.co.kr
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