포스텍·연세대 연구팀 개가
형태 변형이 가능한 3차원 배선용 액체금속 잉크가 개발됐다.요즘 전자 소자는 접거나, 늘리거나, 형태를 바꿀 수 있는 새로운 ‘폼 팩터’를 추구하고 있다.
이를 위해서는 큰 변형이나 기계적인 손상 시에도 전기적 특성이 변하지 않는 전극과 배선을 개발하는 것이 필요하다.
최근 포스텍과 연세대 연구팀이 액체금속 잉크를 개발해 마음대로 형태를 바꿀 수 있는 전자기기 시대를 앞당겨 주목받고 있다.
공동연구팀은 액체금속 마이크로입자의 산화막에 수소 이온을 도핑해 산화막을 전도체로 전환할 수 잇는 방법을 고안했다.
수소 도핑에 의한 산화막의 전도성을 이론적으로 확인하기 위해 양자역학 기반 재료 시뮬레이션을 통해 수소 도핑된 인듐 산화물이나 갈륨 산화물은 현재 투명전극에 활용되고 있는 투명전도성 필름 전극과 비슷한 전기 전도성을 가질 수 있다는 사실을 밝혀냈다.
또한 수소 도핑되고 고분자가 표면에 붙은 산화막은 300% 정도의 높은 연신을 가해도 깨지지 않고 늘어날 수 있는 점소성이 있다는 사실도 밝혀냈다.
개발된 액체 금속 잉크는 수소가 도핑돼 고전도성을 가지면서 형태가 변할 수 있는 액체 금속 마이크로입자로서 연신이 가능한 다양한 기판에 3차원 회로의 직접 프린팅이 가능하다는 장점이 있다.
인쇄된 전극과 배선은 500% 이상의 연신 시에도 저항의 변화가 거의 없고 심각한 기계적 손상이나 높은 습도와 고온의 가혹한 환경에서도 전기적 특성을 그대로 유지할 수 있어 차세대 소자 개발에 전환점을 가져올 수 있을 것으로 예상된다.
정운룡<사진> 포스텍 신소재공학과 교수는 “이 연구의 궁극적 목표는 연신 가능하고 접을 수 있으며 기계적 손상 및 열악한 환경 조건에서도 전기적 특성을 유지하는 3D 전자 소자를 개발하는 것이다”고 말했다.
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