종이처럼 12번 접는 꿈의 신소재 '그래핀 복합체' 탄생

UNIST 로드니 루오프 특훈교수, A5 크기·400㎚ 두께 접는 데 성공

【울산=뉴시스】구미현 기자 = UNIST 자연과학부의 로드니 루오프 특훈교수(기초과학연구원 다차원 탄소재료 연구단장)팀이12번 접어서(folding) 그래핀 복합체를 만들고, 기계적 특성까지 높일 수 있다는 사실을 밝혔다. 사진은 연구팀 모습. 2018.07.12. (사진=UNIST 제공) photo@newsis.com

【울산=뉴시스】구미현 기자 = '꿈의 신소재'라 불리는 그래핀 복합체를 종이처럼 접어서 기계적 특성을 강화시킨 연구 결과가 나왔다.

종이를 접을 수 있는 최대치가 12번이라고 알려져 있는데, 그래핀 복합체도 12번 접었다.

UNIST(울산과학기술원)는 자연과학부의 로드니 루오프 특훈교수(기초과학연구원 다차원 탄소재료 연구단장)팀이 12번 '접어서(folding)' 그래핀 복합체를 만들고, 기계적 특성까지 높일 수 있다는 사실을 알아냈다고 12일 밝혔다.

이번 연구는 2002년 미국의 고등학생이었던 브리트니 갤리반(Brittney Gallivan)의 실험에서 비롯됐다. 당시 브리트니는 1200m 길이의 종이를 12번이나 반으로 접었다. 당대 최고의 수학자들도 종이는 최대 7번까지 반으로 접을 수 있다고 생각했는데, 이를 뒤집은 것이다.

연구진은 A5 크기의 그래핀에 400나노미터(㎚) 두께의 폴리카보네이트 필름을 코팅하고, 12번 접어서 '그래핀-폴리카보네이트 적층복합체(그래핀 복합체)'를 만들었다.

브리트니 칼리반이 접은 종이와 루오프 교수팀이 접은 그래핀 복합체

그 결과 4096층을 가진 3㎜ 두께의 덩어리 물질이 만들어졌다.

이 물질의 기계적인 특성을 측정하자, 영 계수와 강도, 인성 계수가 각각 73.5%, 73.2%, 59.1%만큼 향상됐다고 연구진은 밝혔다.

그래핀이 1000분의 1도 첨가되지 않았는데 기계적 특성인 강도 등이 크게 강화된 것.

이는 접힌 구조물에 층간 상호작용이 나타나 변형 에너지를 더 많이 저장할 수 있기 때문으로 분석된다고 연구진은 설명했다.

루오프 교수는 "이번 연구는 2차원 물질을 적층시켜 3차원 다층 복합체를 설계하는 데 큰 도움이 될 것"이라며 "특별한 기능성을 갖는 다양한 2차원 나노물질들을 결합해 에너지 저장과 변환, 열 관리 등으로 응용할 크기의 재료를 확보할 수 있을 것"이라고 전망했다.

이번 연구는 세계적 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 11일자 온라인판에 발표됐다.

gorgeouskoo@newsis.com

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