박민우 교수, 자가 복원이 가능한 전기 배선용 액체 금속 마이크로캡슐 개발
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- 작성자 커뮤니케이션팀
- 보도일자 2018-07-17
우리대학 화공생명공학부 박민우 교수가 자가 복원이 가능한 전기 배선용 액체금속 마이크로캡슐을 개발했다.
박민우 교수팀과 연세대 정찬문 교수팀은 초음파를 이용해 액체금속을 분쇄시켜 콜로이드로 만들고, 액체금속 콜로이드 표면에 요소 - 포름알데하이드 수지(urea-formaldehyde)를 중합하여 세계 최초로 2-10 μm 크기의 마이크로캡슐을 제조하는데 성공했다고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업의 지원을 받았으며, 신소재 및 나노 분야에서 저명한 저널인 Advanced Functional Materials(IF=12.124)에 5월 28일 속표지 논문으로 게재됐다.
(논문명: Smart Passivation Materials with a Liquid Metal Microcapsule as Self-Healing Conductors for Sustainable and Flexible Perovskite Solar Cells)
우리가 사용하는 전자 소자 내부는 전부 금속으로 이루어진 배선들로 연결되어 있다. 소자를 장기간 사용하다보면 전기 저항에 의한 열 발생으로 배선이 열화 (degradation)되거나 기계적 손상(긁힘, 끊어짐, 휘어짐 등)에 의해서 망가져 소자를 구동할 수 없는 문제가 발생한다. 특히 플라스틱 기판을 기반으로 하는 플렉서블 전자 소자의 경우에는 이런 부분에 있어서 더 취약하다. 현재 배선은 한 번 손상을 받으면 회복시키는 게 불가능하기 때문에 자가 복원(self-healing)이 가능한 형태의 배선을 구현하면 소자를 안정적으로 구동시키고 수명을 증가시킬 수 있다.
이런 까닭에 지금까지 자가 복원 배선용 소재들이 많이 개발되어 왔으나 고분자나 젤 상태의 소재들이 주를 이뤄왔고 복원 후 배선의 전기 전도도가 좋지 않다는 단점이 있었다. 액체금속을 활용하면 손상된 배선을 효과적으로 회복시킬 수 있으나 액체 상태이기 때문에 직접 다루기가 쉽지 않았다.
(출처 : Adv. Funct. Mater. 2018, 1800110)
박 교수팀은 이 한계를 극복하기 위해 파우더 형태로 다른 고분자와 혼합해 페이스트처럼 손쉽게 사용할 수 있는 액체금속 마이크로캡슐을 개발했다. 연구팀은 실제로 플렉서블 태양전지 배선 보호막에 캡슐을 적용하여, 배선이 손상될 때 터진 캡슐에서 흘러나온 액체금속이 손상된 배선을 복구시키고, 소자의 구동도 처음과 동일하게 유지되는 것을 증명했다.
박 교수는 “이번 연구결과는 전자 소자의 배선 및 전력 공급용 배선의 보호막과 관련된 전자/에너지 산업 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 전망했다.