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돌멩이 같은 울퉁불퉁한 표면에 붙이는 전자소자 개발

튜브 나노 섬모 통해 접착력 강화
GIST 고흥조 교수팀 연구성과

  • 기사입력 : 2019년09월03일 14:48
  • 최종수정 : 2019년09월03일 14:48
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[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 고흥조 교수 연구팀은 울퉁불퉁한 표면에도 전자소자를 붙일 수 있는 전사(轉寫)인쇄 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

연구결과(논문명 “Enhancement of Interfacial Adhesion Using Micro/Nanoscale Hierarchical Cilia for Randomly Accessible Membrane-Type Electronic Devices”)는 나노과학 분야 저명 학술지인 ‘ACS Nano’ 온라인판에 이날 게재됐다.

계층형 섬모 구조를 이용해 울퉁불퉁한 돌멩이 표면에 붙인 폴리이미드 고분자 박막 기판의 사진 및 주사현미경 이미지. 방사 방향으로 뻗은 필름형 마이크로 섬모 구조와 그 아래 부분적 형성된 튜브형 나노 섬모 구조를 확인할 수 있음. [자료=과기정통부]

연구진에 따르면 자연물을 비롯한 대부분의 사물 표면은 대체로 평평하지 않아 고성능·고집적 전자소자를 제작하거나 붙이기 어렵다. 돌멩이나 나뭇잎, 계란 껍데기 등 환경이나 생체친화적인 물체에 전자소자를 붙일 때는 화학물질의 사용을 최소화해야 한다.

이에 고 교수팀은 울퉁불퉁한 표면에도 자유롭게 붙일 수 있는 전자소자를 위해 기판 아랫면에 튜브형 나노 섬모 구조체를 도입했다.

튜브형 나노 섬모는 전사인쇄 후 표면 굴곡에 맞춰 납작하게 달라붙는 특징이 있어 넓은 접촉 면적을 만들며, 전자소자와 표면 사이 접착력을 크게 높일 수 있다.

더 나아가 소자 주변에 ‘필름형 마이크로 섬모와 튜브형 나노 섬모로 이뤄진 계층 구조’를 형성했다. 이는 더 다양한 표면에 전사인쇄를 가능하도록 했다.

튜브형 폴리이미드 나노 섬모는 연구진이 양극 산화 알루미늄을 틀로 사용해 형성할 수 있었다.

마이크로-나노 섬모 계층 구조는 일정한 무늬로 양극산화가 이루어진 다공성 양극산화 알루미늄을 틀로 사용해 제작했다. 이 구조가 있는 폴리이미드 박막 기판에 고성능 전자소자를 장착한 후 전사인쇄 공정을 진행하면 울퉁불퉁한 표면에 전자소자를 친환경적·생체친화적으로 붙일 수 있다.

고 교수는 “이번 성과는 고성능 전사소자를 계란이나 돌멩이 등 다양한 표면에 접착 가능케 하는 기술”이라며 “농축산물의 영양 모니터링 및 자연환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용될 것”이라고 기대했다.

실생활에서는 계란 껍데기에 온도센서를 붙여 신선도를 파악하거나 자연환경을 모니터링하는 센서를 돌멩이에 부착하는 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

 

kimys@newspim.com

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