한국연구재단, 극한 환경 견디는 '강철 수화젤 전해질' 개발

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = 한국연구재단은 성균관대 박성준 교수 연구팀이 액체금속 입자를 개시제로 활용해 초고신축·항동결 수화젤 전해질을 개발했다고 6일 밝혔다. 이 전해질은 영하 20도의 혹한과 9배 이상 급격한 변형에도 성능 저하 없이 작동해 극한 환경에서도 안정적 에너지 저장기기 구현이 가능함을 제시했다.

기존 수화젤 전해질은 높은 수분 함량으로 기계적 강도가 낮고 저온에서 쉽게 얼어 성능이 크게 떨어지는 문제가 있었다. 연구팀은 액체금속을 활용한 새로운 중합 전략과 소수성 상호작용을 도입해 고분자 사슬 간 물리적 가교를 형성, 변형 시에도 가역적으로 결합이 끊어졌다가 재형성되는 구조를 구현했다.

이 수화젤은 약 900% 이상의 파단신율과 뛰어난 기계적 강도를 동시에 유지하며, 염화리튬 첨가로 수소결합을 억제해 동결점을 낮춰 영하 20도에서도 전도성과 유연성을 유지한다. 실험한 슈퍼커패시터는 45,000회 충·방전 후에도 98%의 성능을 유지해 안정성이 입증됐다.

박성준 교수는 "액체금속을 활용한 수화젤 전해질 설계는 차세대 웨어러블 전자기기 및 유연 에너지 저장장치 개발의 기반이 될 것"이라고 기대했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 '나노 마이크로 레터스' 3월 13일 온라인판에 게재됐다.

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