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구리나노섬유로 플렉서블 디스플레이용 투명전극 개발

고려대·미국 일리노이대 공동연구 "은나노선보다 전기전도성 탁월"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 한국과 미국 공동연구진이 고분자 나노섬유에 구리를 도금한 구리나노섬유를 이용해 투명하고 구부릴 수 있는 디스플레이에 사용할 수 있는 고성능 투명전극을 개발했다.

고려대 기계공학부 윤석구 교수팀은 13일 미국 일리노이대 시카고캠퍼스 알렉산더 야린 교수팀과 함께 수백나노미터(㎚=10억분의 1m) 두께의 고분자 나노섬유 표면에 구리를 도금하는 방법으로 제작한 구리나노섬유를 이용해 세계 최고 수준 성능의 투명전극 제조기술을 개발했다고 밝혔다.

구리나노섬유로 플렉서블 디스플레이용 투명전극 개발 - 2

현재 투명전극 재료로는 인듐주석산화물(ITO)이 널리 사용되지만, 가격이 비싸고 유연성이 떨어져 휘는 디스플레이에는 적용하기 어렵다. 이를 대체할 재료로 그래핀과 은나노선(AgNW) 등이 활발히 연구되고 있다.

은나노선은 유연하고 전기전도성이 우수해 ITO 대체 소재로 주목받고 있으나 아직은 은나노선 간의 높은 접촉 저항에 따른 낮은 전기전도성과 은나노선 제조·코팅 기술의 경제성 등이 떨어지는 문제점이 있다.

윤 교수팀은 머리카락 굵기의 수백분의 1 수준인 수백 나노미터 두께의 고분자 나노섬유를 만든 다음 그 표면에 구리를 전기도금 해 접촉저항을 획기적으로 줄인 구리나노섬유를 제작, ITO와 은나노선의 단점을 극복했다.

구리나노섬유는 구리 고유의 우수한 전기전도성에 일체형 네트워크 구조까지 더해져 투명도가 92%로 높으면서도 전기전도성이 현재의 은나노선보다 수십 배 이상 우수하다고 연구진은 설명했다.

구리나노섬유로 플렉서블 디스플레이용 투명전극 개발 - 3

연구진은 또 은보다 싼 구리를 사용하고 비진공 상온 조건에서 작동 가능한 고분자 나노섬유 제조기술과 전기도금 기술을 사용, 현재의 투명전극 제조공정 비용을 획기적으로 줄일 수 있다고 덧붙였다.

윤 교수는 "구리나노섬유 투명전극은 곡률반경 1mm 이하로 구부릴 수 있고 700% 이상 잡아들여도 전기전도성이 유지된다며 "플렉서블 투명 디스플레이뿐 아니라 향후 차세대 태양전지, 각종 첨단 센서 등 다양한 산업분야에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

미래창조과학부 글로벌프론티어 연구개발사업 등의 지원으로 수행된 이 연구는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials)에 게재됐으며 윤 교수(교신저자)와 함께 안성필(석·박사통합과정) 연구원과 조홍석(석사과정) 연구원이 공동 제1 저자로 참여했다.

구리나노섬유로 플렉서블 디스플레이용 투명전극 개발 - 4

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2016/06/13 14:28 송고

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