중앙대 연구팀이 유리에 근접한 수준으로 표면이 매끄러운 산화그래핀 박막 필름을 만드는 데 성공했다.

그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 구조로 결합한 평판형 물질로, 전선 재료인 구리보다 전기가 더 잘 통하고 유연한 특징을 가진다. 산화 그래핀은 그래핀이 산화한 물질이다.

26일 중앙대에 따르면 김태형 융합공학부 교수 연구팀은 세계 최초로 표면 거칠기(RMS)를 1㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 미만으로 제어한 '초균일 산화그래핀 박막 필름'(UGTF)을 제조했다.

이번에 개발한 UGTF의 RMS는 0.52㎚ 수준으로, RMS가 0.3㎚인 유리에 근접했다. 일반적인 산화그래핀 박막 필름의 RMS는 1∼1.5㎚ 정도다.

UGTF는 일반적인 산화그래핀 박막 필름처럼 제조 과정과 조건에 따라 5∼10㎚ 사이에서 두께를 조절할 수도 있다.

연구팀은 우선 산화그래핀 농축 현탁액(미세한 고체 입자가 분산해 떠 있는 액체)을 전열 처리해 커피링 효과(액체 방울이 마를 때 입자가 가장자리 쪽에 몰려 쌓이는 현상)가 억제된 필름을 만들었다.

이어 기체 농도·전력이 제어된 산소 플라스마(LOLP)를 이용해 산화그래핀 파편을 잘게 쪼개는 방식으로 필름 표면을 균일화했다.

본래 산화그래핀 현탁액은 불규칙한 모양과 크기를 가진 파편으로 존재해 이런 파편을 모아 균일한 두께의 필름을 구성하는 게 매우 어렵다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구에 제1 저자로 참여한 김철휘 박사과정생은 "산화그래핀은 개발 단계에 있는 물질로, 아직 상용화되기 전"이라면서도 "UGTF는 폴더블 디바이스, 이차 전지 등 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 성과는 지난 12일 재료 분야 국제 학술지 '스몰'(Small)에 온라인으로 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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