정종훈 물리학과 교수 연구팀, 마찰대전 메...

전기 쌍극자와 국소 마찰열의 중요성 밝혀

국제학술지에 연구논문 연속 게재

 

▲ (왼쪽부터) 물리학과 정동근, 고영준, 이동우, 공대솔 연구원과 정종훈 교수.

 

물리학과 정종훈 교수가 이끄는 양자기능성물질연구실에서 마찰대전 현상에 전기 쌍극자와 국소 마찰열이 중요한 역할을 한다는 연구결과를 발표했다.

 

마찰대전은 두 물체를 비비거나 부딪쳤을 때 서로 다른 전하로 채워지며 전기적인 성질을 띠는 현상이다. 일상생활과 밀접한 관련이 있지만 근본 메커니즘은 아직까지 풀리지 않고 있다. 특히 외부에서 전기장을 가하지 않아도 전기 분극을 갖는 강유전 물질의 마찰대전은 쌍극자 전하와 압전 전하가 중요하다는 두 가지 설이 대립하고 있다. 폴리머 물질의 마찰대전의 경우는 마찰열에 의한 전자의 이동과 물질이동이 대립적으로 제시되고 있다.

 

정 교수 연구팀은 강유전 물질의 마찰전하에서 분극 의존성, 압력 의존성, 온도 의존성을 체계적으로 연구해 쌍극자 전하에 의한 일함수의 이동이 중요하다는 것을 밝혔다. 또한 실시간 온도 측정법을 도입해 폴리머 물질의 마찰전하에서 국소적인 마찰열과 역학적 물성이 화학결합 절단에 의한 물질 이동에 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혔다.

 

연구팀의 연구결과가 담긴 두 편의 논문(논문명: ‘On the origin of enhanced power output in ferroelectric polymer-based triboelectric nanogenerators: Role of dipole charge versus piezoelectric charge’, ‘Correlation between frictional heat and triboelectric charge: In operando temperature measurement during met*al-polymer physical contact’)은 우수한 성과를 인정받아 국제 저명 학술지인 ‘나노에너지(Nano Energy, IF=19.069)’에 연달아 게재됐다.

 

정종훈 물리학과 교수는 “난제 중의 하나인 마찰대전 현상을 이해하는 데 본 연구가 중요한 단초가 되기를 기대한다”라고 말했다.

 

한편, 본 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구실사업(BRL)의 지원을 받아 진행했으며, 서울대, 성균관대, 울산대, KAIST, 한양대, KBSI 연구팀이 공동으로 참여했다.

 

논문에 삽입된 그림 초록.

▲ 논문에 삽입된 그림 초록.