연세대 조정호 교수 연수팀, 전자파 신소재 '맥신'의 범용성 잉크 개발

연세대 조정호 교수(왼쪽 사진), 성균관대 조새벽 교수. 사진 연세대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박선민 인턴 기자 = 연세대학교 화공생명공학과 조정호 교수와 성균관대학교 화학공학부 조새벽 교수 연구팀이 2차원 나노 신소재 '맥신(MXene)'이 기존에 가지고 있던 성능·안정성·공정 한계를 동시에 극복할 수 있는 범용성 잉크 분산제 개발에 성공했다고 31일 밝혔다.

맥신은 특수한 나노구조로 인해 두께 대비 높은 전자파 차폐 성능을 가지고 있어 반도체·전자·통신·건축·군사기술 등 다양한 산업적 응용이 가능할 것으로 기대되어 왔다. 그러나 재료 표면이 가지는 친수성으로 인해 주로 수용액 혹은 극성용액 형태로만 제조할 수 있다는 한계가 있다. 또한 기존 수용성 잉크의 낮은 산화 안정성 및 프린팅된 소재의 낮은 기계적 안정성 또한 다양한 응용 분야로의 적용에 걸림돌로 지적돼 왔다.

본 연구에서는 이러한 한계를 동시에 극복하고자 분자구조가 미세하게 제어된 양극성 고분자 물질을 맥신의 표면에 촘촘하게 안착시키는 방법을 통해 용매의 종류와 무관하게 분산성을 확보할 수 있는 새로운 분산제를 개발했다.

'폴리카복실레이트(Polycarboxylate ether)' 기반의 이 분산제는 친수성과 소수성을 모두 가지고 있어 맥신의 표면과 강하게 상호작용함과 동시에 맥신 나노입자 사이의 상호작용은 약화시키는 이중적 특성을 부여할 수 있다. 이를 통해 기존에 사용할 수 없었던 무극성 용매에 맥신을 안정적으로 분산시키는 데 성공했다. 나아가 바닷물과 같은 가혹한 조건의 이온성 용매에까지도 높은 분산성을 유지할 수 있는 것을 확인해 범용적인 잉크 제조 기술로서의 가능성을 확인했다.

조정호 교수는 "본 연구는 학계에 머물러 있던 'MXene'이라는 차세대 2차원 소재를 산업계로 그 분야를 확장할 수 있는 징검다리와 같은 역할을 할 기술로 기대된다"라고 밝혔다.

한편 본 연구는 국토교통부가 주관하는 건설기술연구사업의 지원으로 진행됐으며, 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 30일 게재됐다.


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