피부에 착 달라붙는 세계 최고 성능 나노박막 소재 나온다

노현주 기자 / 기사승인 : 2021-08-27 14:15:21
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- 과기정통부, 머리카락 두께 300분의 1 수준으로 얇고 10배까지 늘어나는 고전도성 소재 개발

[일요주간 = 노현주 기자] 머리카락 두께 300분의 1 수준으로 얇고 10배까지 늘어나는 고전도성 소재가 개발됐다.

과학기술정보통신부와 기초과학연구원 나노입자 연구단 김대형 부연구단장(서울대 교수), 현택환 단장(서울대 석좌교수)은 세계 최고 성능의 나노박막 전극을 개발했다고 27일 밝혔다.

고성능 나노박막 전극은 금속만큼 전기가 잘 통하면서도 머리카락 두께 300분의 1 수준(250nm)으로 얇고, 높은 신축성을 지녀 피부 부착형 착용기기(웨어러블 디바이스)의 핵심 부품으로 응용될 것으로 기대된다. 

 

▲ 개발한 나노박막 전극을 이용해 제작한 다기능 웨어러블 디바이스. (사진=과학기술정보통신부)

과기정통부에 따르면 이번 개발된 나노박막 전극의 전기 전도도는 10만S/㎝로 금속과 유사한 수준이다. 원래 길이의 10배까지 늘어나도 기계적 결함 없이 전기적 성질이 유지된다.

두께는 250nm 수준으로 매우 얇아 피부처럼 굴곡이 있는 표면에도 착 달라붙을 수 있다.

또 자외선 포토리소그래피를 이용한 선폭 20㎛ 고해상도 패터닝에도 성공했다. 나노박막 전극을 원하는 형태로 재단해 다양한 전자소자로 만들 수 있음을 의미한다.

포토리소그래피는 빛에 반응하는 고분자를 이용해 기판에 원하는 회로나 모양을 식각하는 행위를 말한다. 현재 나노미터 단위의 세밀한 회로를 반도체에 새기는 데 쓰이고 있다.

연구진은 나노박막 전극을 이용해 피부 부착형 다기능 적층 디바이스를 개발했고, 피부에서 근전도·습도·온도·인장력 등 다양한 생체신호를 동시에 모니터링할 수 있음을 증명했다.

과기정통부는 “이번 연구는 ‘수상 정렬 방법’이라는 새로운 개발 방법을 통해 기존의 방법으로는 구현할 수 없었던 높은 전도성, 나노 두께, 우수한 신축성 등을 모두 지닌 고성능 나노박막 전극을 제조할 수 있게 된 점에서 의미가 있다”고 했다.

김대형 부연구단장은 “고성능 신축성 나노전극은 차세대 웨어러블 디바이스들에 광범위하게 이용돼 이 분야의 발전에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

현택환 단장은 “‘수상 정렬 방법’이 금속 전도체 나노소재뿐만 아니라 반도체, 자성체 등의 여러 종류의 나노소재와 고무를 조합할 수 있기 때문에 다양한 고기능성 신축성 나노소재로 개발될 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 국제학술지 사이언스(Science, IF 47.728)에 8월 27일 오전 3시(한국시간) 게재됐다.

 

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