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이전 연구들은 유연한 재료를 사용해 주름 문제를 해결하려 했으나, 이런 재료로 만들어진 전자 장치는 높은 마찰력, 형태 유지의 어려움, 낮은 내구성 등으로 인해 실제 사용에 한계가 있었습니다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 우화 과정 중 체액 활용으로 강성^** 변화를 나타내는 나비 날개의 메커니즘에 착안, 부드러움과 딱딱함을 약 700배까지 조절할 수 있는 형상기억폴리머를 활용해 전자 장치를 제작하고, 구겨진 상태에서의 소성 변형^***을 회복하는 데 성공했습니다.

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개발된 전자 장치는 강성이 낮은 엘라스토머^**** 층을 결합하여 회복 불가능한 소성 변형을 방지하는 완충 기능을 갖추고 있으며, 변형에 강한 은 나노와이어^***** 전극을 내장했습니다. 작은 알약에도 압축해 보관할 수 있는 이 장치는 단단한 강성을 유지하지만, 꺼내서 열을 가하면 형상기억폴리머의 강성이 순간적으로 낮아져 주름이 사라지게 된다. 이 과정에서 전극이 재연결되어 구겨지기 전과 같은 터치 패널 기능을 수행할 수 있습니다.

한승용 교수는 이번 연구 성과에 대해 “전자 장치의 휴대성을 크게 향상시키는 것은 물론, 장기적으로는 전자 폐기물 감소에 기여할 것”이라며, “향후 폴리머 기반 발광층(PLED)과 결합되어 새로운 사용자 맞춤형 디스플레이가 될 수 있다”고 설명했습니다.

이번 연구 성과는 전자 공학 분야 국제학술지 ‘네이쳐 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에
12월 6일에 게재되었습니다.

< 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구 및 중견연구 지원사업으로 수행되었습니다. >

* 형상기억폴리머: 폴리우레탄 계열의 폴리머로써 변형을 해도 유리전이온도 이상에서 본래 형상으로 돌아가는 스마트 소재

** 강성 : 어떤 물체가 외부로부터 압력을 받아도 모양이나 부피가 변하지 아니하는 단단한 성질

*** 소성 변형 : 물질이 접힘으로 인해 본래 형상으로 돌아오지 못할 정도로 변형이 된 상태(ex: 주름)

**** 엘라스토머 : 고무와 같은 특성을 가진 폴리머 재료. 큰 변형을 겪어도 원래의 형태로 돌아갈 수 있는 높은 탄성을 가지고 있음

***** 은 나노와이어 : 단면의 지름이 나노 단위인 은 기반의 극미세선​

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​[출처 : 한국연구재단 블로그]

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출처 : 한국연구재단