3.4나노 은 입자 활용 … 폴더블폰 등 발열 제어 기대
고무처럼 잡아당기면 오히려 열과 전기가 더 잘 통하는 신개념 나노소재가 극내 연구진에 의해 개발됐다. 접고 펴는 폴더블폰 등 유연한 전자기기의 발열을 제어하는 기술로 활용될 가능성이 있다.
성균관대학교는 기계공학부 백승현·최준명 교수 연구팀이 신축성 소재를 늘릴수록 열전도도와 전기전도도가 높아지는 나노복합소재를 개발했다고 6일 밝혔다.
일반적으로 고무 같은 소재를 늘리면 내부 입자 사이가 벌어지면서 열이나 전기가 전달되기 어려워진다. 접거나 늘어나는 전자기기에서는 이런 특성이 효과적인 방열을 어렵게 하는 요인 가운데 하나다.
연구팀은 신축성이 높은 실리콘 고무 안에 지름 3.4나노미터(㎚)의 은 입자를 균일하게 분산시켰다. 입자 사이 평균 간격은 4.1㎚ 수준으로 좁게 유지했다.
이처럼 은 입자를 매우 가깝게 배치하자 전자가 입자 사이의 장벽을 넘어 이동하는 ‘양자 터널링’ 현상이 나타났다. 소재를 잡아당겼을 때는 고분자 사슬도 일정한 방향으로 정렬되면서 열 전달이 원활해졌다. 그 결과 일반적인 신축성 소재와 달리 변형될수록 열과 전기가 더 잘 전달되는 특성을 보였다.
연구팀은 입자 간격과 고무의 화학적 특성을 조절하면 열이 전달되는 정도를 필요에 따라 바꾸는 ‘열 스위칭 소재’로도 활용할 수 있음을 확인했다.
이 같은 특성은 접고 펴는 과정에서도 지속적인 방열이 필요한 폴더블폰을 비롯해 웨어러블 기기와 신축성 전자소자 등에 활용할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다.
백 교수는 “나노 단위에서 입자 사이의 에너지 장벽을 조절해 소재를 늘릴수록 열전도도가 증가하는 현상을 구현했다”며 “유연한 전자제품의 발열 제어 기술로 활용할 가능성을 확인했다”고 말했다.
성균관대 백 교수가 교신저자, 무하메드 아지말 연구교수와 천성수 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 지난달 24일 온라인 게재됐다.
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