| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 가을 (11/15 ~ 11/17, 경주 현대호텔) |
| 권호 | 23권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | 나선형 구조 적용을 통한 고신축성 전도성 섬유 개발 및 응용 |
| 초록 | 오랜시간에 걸쳐 미래의 전자 장비를 위한 기술개발과 연구들은 점차 소형화, 경량화, 고성능화, 사용의 편의성 등을 고려한 인간친화적인 방향으로 발전해 왔다. 이 중 소프트한 나노물질(Soft nanomaterials)을 이용하는 연성전자(Soft electronics) 분야는 현재 가장 유망한 분야중 하나이다. 연성전자 분야는 크게 플렉서블 일렉트로닉스(Flexible Electronics)와 스트레쳐블 일렉트로닉스(Stretchable Electronics)로 구분되며, 현재 국내외 많은 기관들에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 연구는 집적기술의 발달과 배선의 미세화, 박막화에도 불구하고 주로 사용되는 금속재료들의 물성 때문에 스트레쳐블 일렉트로닉스로 나아가지 못하고 플렉서블 일렉트로닉스에 머물러 있다. 플렉서블 일렉트로닉스는 기존의 평평한 실리콘 혹은 플라스틱 기판을 사용한 디바이스들에 비해 사용자들에게 더 큰 편리와 만족을 주고 있지만, 단순히 살짝 휘어지고 구부러질 뿐 심하게 늘어나거나 변형되면 본래의 기능이 심각하게 저하된다는 단점이 있다. 더불어 현재 대부분의 디바이스들은 단단한 재료를 이용하여 제작되므로 진정한 의미의 플렉서블 일렉트로닉스를 구현하는데에는 아직 많은 어려움이 남아있다. 이러한 한계를 근본적으로 극복하는 차세대 기술로서 스트레쳐블 일렉트로닉스가 주목받고 있다. 플렉서블 일렉트로닉스에 비해 심각한 변형에도 그 기능을 유지하는 스트레쳐블 일렉트로닉스는, 전기적인 기능을 하는 동시에 유연한 소재로 제작되어 다양한 환경에서도 문제없이 동작한다. 스트레쳐블 일렉트로닉스의 구현을 위해, 국내외 여러 연구진들은 신축성 있는 유연한 기판위에 말발굽(Horse shoe)형태 혹은 구불구불(Serpentine)한 형태로 금속 박막을 증착하여 배선으로 사용하는 스트레쳐블 디바이스를 제작하였다. 그럼에도 불구하고, 한계치 이상의 변형에는 기계, 전기적으로 매우 취약한 모습을 보였다. 따라서, 심각한 변형에도 변함없이 전도성을 유지하는, 유연하고 신축성있는 인터커넥트 소재의 개발이 필수적이다. 본 연구진은 은 나노입자(Ag Nanoparticles)를 함유한 스판덱스 섬유(Spandex Fiber)에 나선형 구조의 적용을 통해, 우수한 전기적, 기계적 성질을 가지는 초신축성 전도성 섬유 인터커넥트를 개발하였다. 제작된 고신축성 전도성 섬유는 900% 이상의 스트레인(Strain)에서도 전도성이 전혀 변하지 않는 성능을 보여주었으며 10,000번이 넘는 신장 테스트에서도 신뢰성을 보였다. 이러한 고신축성 전도성 섬유 인터커넥트는 기존의 2차원 금속 배선들이 갖는 한계를 극복하고 다양한 스트레쳐블 어플리케이션에 적용될 수 있을 것으로 예상된다. |
| 저자 | 우장훈, 이태윤, 송재강, 이재홍 |
| 소속 | 연세대 |
| 키워드 | 고신축성; 전도성 섬유; 은 나노입자 |
