국내 연구진이 스스로 손상을 회복할 수 있는 스마트폰 액정 소재를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구팀이 연세대학교 한학수 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 소재에서 발생한 균열이나 손상된 기능을 스스로 복원할 수 있는 자가 치유 투명 전자소재를 개발했다고 11월19일 밝혔다.
투명 PI(Polyimide)는 뛰어난 기계적‧전기적‧화학적 물성을 보유하고 있고 유리처럼 투명하면서 강도가 강할 뿐만 아니라 수십만번 접어도 흠집이 나지 않는 것이 특징이다.
폴더블(Foldable), 플렉서블(Flexible) 디스플레이 등의 모바일 기기를 비롯해 항공우주, 태양전지 등 산업 전반에서 활용됨에 따라 노출되는 다양한 환경에서 발생할 수 있는 균열과 전자파에 따른 파괴 등을 해결해 내구성을 강화하려는 노력이 끊이지 않고 있다.
일부에서는 첨가제를 넣거나 표면에 단단한 보호층을 코팅해 내구성을 높이려 시도했으나 아직까지 근원적인 소재의 손상을 막을 방법은 찾지 못했다.
연구팀은 투명 PI의 장점을 유지하면서도 균열이나 손상된 기능을 어떠한 환경에서도 쉽고 빠르게 능동적으로 복원할 수 있도록 식물의 일종인 아마씨에서 추출한 아마인유(Linseed Oil)를 활용해 자가치유 투명 PI를 개발했다.
아마인유는 상온(섭씨 25도)에서 쉽게 경화되는 특성이 있어 그림을 보존하기 위한 코팅 물질로도 많이 사용되고 있다.
연구진은 아마인유를 담은 마이크로캡슐을 제조하고 실리콘(Silicone)과 섞어 투명 PI 위에 코팅해 보호층을 만들었다.
손상이 생기면 마이크로캡슐이 터지고 아마인유가 흘러나와 손상된 부분으로 이동한 뒤 경화돼 스스로 복원이 가능하며 국소적인 손상에서 국부적인 손상 범위까지 복원할 수 있다.
그동안 알려진 다른 자가복원 기능은 부드러운 소재에서만 구현할 수 있고 뜨거운 열을 가해야만 가능했으나 연구진이 개발한 소재는 단단한 소재임에도 자가치유 기능을 갖고 있고 고온의 열을 가하지 않아도 상온에서도 스스로 복원되며 습도, 자외선에도 반응해 치유 속도가 더 빨라지는 장점을 갖고 있다.
최대 20분 안에 손상의 95% 이상이 복원된 것으로 확인됐다.
연구 결과는 소재과학 및 복합소재 국제학술지 Composites Part B: Engineering 최신호에 게재됐다. (K)