나노입자 코팅·인쇄 시 크랙현상 방지기술 개발

(대전=뉴스1) 박영문 기자 = 국내 연구진이 전자소자 등에 나노입자 코팅 및 인쇄 시 발생하는 크랙* 현상의 발생 원인을 밝혀내고 이에 대한 방지 기술을 개발했다.

한국연구재단은 20일 성균관대 원병묵 교수 연구팀 등이 나노입자의 고유 특성을 유지한 채 크랙을 방지할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

나노입자를 콜로이드** 상태로 만들어 코팅하거나 인쇄하는 방법은 차세대 유연전자소자, 태양에너지소자, 생체의료소자 등을 제작하는 첨단공정으로 주목받고 있다.

하지만 나노입자 콜로이드를 증발시키는 방법은 표면에 크랙이 발생, 산업에 이용 가능한 균일한 상태 나노 필름 제작에 어려움이 있었다.

우선 연구팀은 분사된 나노입자 액체 방울이 마를 때 가장자리 쪽에 나노입자가 쌓여(커피링 효과) 두꺼워지면서 크랙이 생김을 발견했다.

또 나노입자가 작을수록 크랙이 더 잘 생기는 것도 확인, 나노입자의 크기도 균열 생성의 중요한 변수임을 밝혀냈다.

이에 연구팀은 나노입자 콜로이드에 짧은 고분자 사슬(본 연구에서는 폴리스티렌)을 투입, 젤화***가 나타나 응집력이 커지면서 나노입자가 액체 방울 가장자리로 이동해 쌓이는 속도를 늦췄다.

결국 액체 방울 내의 나노입자의 두께가 균일해져 코팅막에 크랙이 생기지 않았으며, 젤화는 나노입자의 응집력을 향상시켜 크랙이 없고 균일한 나노 코팅막을 형성했다.

원 교수는 "나노과학, 재료과학, 인쇄전자공학 등 많은 분야에 상당한 파급효과가 기대된다"고 소감을 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업 및 성균관대 성균학술연구비지원사업을 통해 지원됐다.

연구 결과는 권위 있는 종합 과학기술 학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 8월17일자 온라인 판에 게재됐다.

* 크랙 : 나노입자를 전자소자 등에 코팅할 때 내부 응력으로 인해 갈라지는 현상.

** 콜로이드 : 용매 속에 미세입자들이 고르게 분산돼 있는 액체 상태 물질.

***젤화 : 입자끼리 꽤 단단하게 연결돼서 흐름이 약해지는 현상.

etouch84@news1.kr