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KAIST, 가볍고 활용 가치 높은 그래핀 소재 개발

"항공기나 인공위성용 초경량 소재로 응용 가능성"
기능 기화로 표면 개질된 그래핀 나노 판을 3차원 이미지로 묘사한 '파티클' 표지. 항공재료로 응용할 수 있다는 예시를 설명하고 있다. [KAIST 제공=연합뉴스]
기능 기화로 표면 개질된 그래핀 나노 판을 3차원 이미지로 묘사한 '파티클' 표지. 항공재료로 응용할 수 있다는 예시를 설명하고 있다. [KAIST 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍순형 교수 연구팀이 그래핀 나노 판(Graphene Nano platelets)을 복합화한 초경량 다 기능성 소재를 개발했다고 5일 밝혔다.

그래핀 나노 판은 현존하는 소재 중 물성이 가장 우수한 2차원 나노 신소재다.

연구팀은 멜라민을 활용해 그래핀 나노 판 표면을 기능적인 상태(기능 기화)로 바꿔놨다.

멜라민 벤젠 구조를 이용한 파이 결합(π-π)을 통해 연구팀은 멜라민을 매개체로 그래핀 나노 판과 매트리스 소재 사이에 강한 화학결합을 유도했다.

기능 기화를 통한 그래핀 나노 판 표면 개질 기술 개념도와 나노복합소재 기계적 특성 평가 결과 그래프. [KAIST 제공=연합뉴스]
기능 기화를 통한 그래핀 나노 판 표면 개질 기술 개념도와 나노복합소재 기계적 특성 평가 결과 그래프. [KAIST 제공=연합뉴스]

이 기술은 재료 표면에 새로운 특성을 형성해서, 사용 조건을 만족하는 기능을 지니도록 한다.

연구팀은 또 추가 공정(고에너지 밀링)으로 그래핀 나노 판과 기능 기화 물질을 서로 화학적으로 강하게 결합했다.

그래핀 나노 판을 고분자 소재인 에폭시 안에 균질 분산한 건데, 이를 통해 강도(항복강도)를 1.4배 개선했다.

탄성계수도 2배로 강화됐다고 연구팀은 설명했다.

연구팀의 그래핀 나노복합소재 기술은 초경량으로 제조할 수 있어서 상용화 가능성이 크다고 KAIST 측은 전했다.

KAIST 홍순형 교수 [KAIST 제공=연합뉴스]
KAIST 홍순형 교수 [KAIST 제공=연합뉴스]

홍순형 교수는 "항공기나 인공위성용 초경량 소재, 투명 유연 전자 소재, 전자파 차폐용 스텔스 소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 한국연구재단 미래소재 디스커버리 사업 지원을 받아 수행했다.

김준희 박사과정이 1 저자로 참여한 연구 논문은 국제 학술지 '파티클'(Particle & Particle Systems Characterization) 6월 22일 자 표지에 실렸다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2018/08/05 08:00 송고

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