전북대 정창규 교수, 식물 섬유소로 압전 복합소재 개발
전북대 정창규 교수, 식물 섬유소로 압전 복합소재 개발
  • 최진 기자
  • 승인 2018.08.02 13:15
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섬유소의 3차원 다공구조 활용 휘어지는 소자 적용

[대학저널 최진 기자] 전북대학교(총장 이남호) 정창규 교수(공대 신소재공학부 전자재료공학)가 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 식물이 갖고 있는 3차원 다공 구조의 섬유소(셀룰로오스)를 활용해 새로운 형태의 압전(壓電) 복합소재를 개발하는 데 성공했다.

압전 재료는 기계적 힘을 가해 전기 에너지를 만들 수 있게 하는 특수 재료를 말한다. 기계 에너지와 전기적 에너지를 상호 교환할 수 있기 때문에 액추에이터, 초음파 센서 등 실생활에 널리 사용되고 있다.

현재 활용되는 대부분의 고성능 압전 재료들은 딱딱한 세라믹 재료들이다. 때문에 압전 재료를 미래 전자 소자로 각광받고 있는 플렉시블(휘는) 전자소자에 적용하는 것에 큰 문제가 있었다.

정 교수에 의해 개발된 새로운 압전 복합재료는 이러한 단점을 극복했다. 그는 식물이 지니고 있는 셀룰로오스의 3차원 다공성 구조를 압전 세라믹 입자들과 융화시켜 최종적으로 3차원적으로 연결된 다공성 압전 세라믹 소재를 만들었다.

자연모방 압전 세라믹 소재는 최종적으로 고분자 재료와 섞여서 새로운 압전 복합재료로 만들어졌다. 압전 세라믹스가 모두 연결된 상태이기 때문에 외부의 기계적 힘을 효과적으로 받으면서도 휘는 특성을 유지하고 있어 기존의 압전 복합재료의 단점을 획기적으로 개선할 수 있었다.

정 교수는 “이번 연구가 자연계에 존재하는 소재의 구조들이 우리가 사용할 수 있는 전자소재와 전자소자에도 쉽게 적용될 수 있다는 것을 보여준 것이다”라며 “이와 같은 자연모방 복합재료 구조는 앞으로 기계적 특성과 관련된 모든 플렉시블 복합재료의 특성을 크게 변화시키는데에 사용될 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 에너지 재료 분야 세계적 학술지인 나노 에너지(Nano Energy / Impact Factor=13.12) 8월 호에 게재돼 학계의 주목을 받았다. 또한 미국 펜실베이니아 주립대와 중국 우한 이공대와의 협업으로 진행됐으며 현재 후속 연구가 진행 중이다.


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