미래유망 수소기술 인재양성 연구단, 프린...

맥신 소재 가지는 친수성 보완

맥신 기반 전기기 발전 가능성 기대

 

▲미래유망 수소기술 인재양성 사업단 단체사진

 

 

박수진 화학과 교수가 이끄는 미래유망 수소기술 인재양성 연구단이 공기 중에서 안정적인 프린터블 맥신 일렉트로닉스(Printable MXene-based electronics)를 개발했다.

 

맥신(MXene)은 전기전도성이 우수한 새로운 이차원 나노 신물질이다. 높은 파단전압을 가지고 있어 마이크로 전자기기의 금속 접촉의 중요한 역할을 수행할 후보로 떠오르고 있다.

 

하지만 맥신은 높은 친수성(물에 친화성을 나타내는 성질)으로 공기 중에서 쉽게 산화한다. 용액 기반 가공에 중요한 요소인 휘발성 유기 용매에서 분산 안정성도 낮아 맥신 기반 전자기기 발전에 어려움이 있다.

 

미래유망 수소기술 인재양성 연구단은 맥신이 가지는 단점을 보완하기 위해 유기 리간드로 표면 기능화된 프린터블 맥신 일렉트로닉스(최초 명명·MXetronics)를 개발했다.

 

개발된 맥신 전극은 진공 증착(금속 화합물을 가열해 증기로 만들어 다른 물체에 부착시키는 것)된 금·알루미늄 소재보다 우수한 전기전도성을 보였다.

 

내재된 소수성(물 분자에서 배제돼 응집되는 것)으로 용액공정으로 제작 가능한 박막 트랜지스터(TFT)를 제작하는 데 성공했다. 제작된 TFT는 상온·고습 상태(상대습도 60%)에서 30일 이상 안정성을 보였다.

 

이번 연구 결과가 담긴 ‘표면 기능화된 환경적으로 안정한 맥신잉크로 제작된 프린터블 일렉트로닉스(Functionalized MXene Ink Enables Environmentally Stable Printed Electronics)’ 제목의 논문으로 국제 저명 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(IF=16.6·Multidisciplinary Sciences 분야 상위 9%)에 게재됐다.

 

교신저자인 박수진 화학과 교수는 “이번 연구는 맥신 소재의 단점인 친수성을 보완한 새로운 맥신 소재의 개발로 다양한 유기 용매에서의 활용 가능성을 증명한 뜻깊은 결과물”이라며 “수소 저장·수전해 촉매 등 수소 기술 분야를 포함한 에너지 변환·저장 소재, 센서 등 다양한 분야로 활용할 것으로 기대한다”고 말했다.

 

한편 이번 연구는 한국연구재단 기후기술인재양성 시업사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 본교, 국립 한국교통대학교, 한국과학기술연구원, 건국대학교, 미국 드렉셀대학교, 영국 나노플렉스 솔루션과의 산학연 국제공동연구로 진행됐다.