[신기술 소개] AIST, 구리의 100배까지 전류가 흐르는 탄소나노튜브 구리 복합 재료 개발 - 디바이스 소형화 . 고성능화에 대응하는 배선 재료로 기대 -

KIC News, Volume 16, No. 5, 2013

KIC News, Volume 16, No. 5, 2013 63

AIST, 경량이면서 저소비 전력의 나노 카본 고분자 액추에이터 개발

- 탄소나노튜브를 이용해 높은 내구성 및 유지성 실현 -

일본 산업기술종합연구소(AIST) 건강공학연구부문 인공세포연구그룹 아사카 킨지(安積欣志) 연구그룹 장, 스기노 타쿠지(杉野卓司) 주임 연구원은 알프스전기(주) 센다이(仙台) 개발센터 도쿠지 나오유키(徳地直 之) 기술본부재료기술부그룹 매니저, 타카하시 이사오(高橋功) 주임 기사 등과 공동으로, AIST 나노튜브응 용연구 센터 등이 개발한 ‘초성장 탄소나노튜브(SG-CNT)’를 이용하여 10만 회 구동하여도 변위량이 10%

밖에 줄어들지 않는 반복 내구성과 3시간에 걸쳐 전위 상태를 거의 일정하게 유지할 수 있는 변위 보유성 등을 갖춘 고성능 나노 카본 고분자 액추에이터를 개발했다. 이 성과는 일본 신에너지·산업기술종합개발 기구(NEDO) ‘저탄소 사회를 실현하는 혁신적 탄소나노튜브 복합재료개발 프로젝트’ 일환으로 이루어졌다.

이 액추에이터는 SG-CNT, 이온 액체, 폴리머 바인더 베이스 수지로 된 2개의 전극 사이에 이온 액체와 베이스 수지로 이루어진 겔 전해질을 끼워 넣은 구조이며 3V 이하의 전압에서 크게 변형된다. 경량, 초박 형, 저소비 전력이라는 특징을 살려 향후, 버튼이 올라오는 입력 스위치, 점자 디스플레이, 조명, 마이크로 펌프 등의 다양한 제품에 응용될 것으로 기대된다.

본 기술의 상세 내용은 2013년 8월 26일~30일 제주도에서 개최된 ‘BAMN2013(The 7th World Congress on Biomimetics, Artificial-Muscles and Nano-Bio)’에서 발표되었다.

Figure. 2.5 V의 전압에서 구동 중인, 개발된 나노 카본 고분자 액추에이터.

(왼쪽) 전압이 흐르기 전 상태, (오른쪽) 전압이 흐르는 구동 중인 상태.

출처 : 2013.08.23 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130823/pr20130823.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

AIST, 구리의 100배까지 전류가 흐르는 탄소나노튜브 구리 복합 재료 개발

- 디바이스 소형화 ․ 고성능화에 대응하는 배선 재료로 기대 -

일본 산업기술종합연구소(AIST) 나노튜브응용연구센터 하타 켄지(畠賢治) 수석연구원, CNT용도개발팀 야마다 타케오(山田健郎) 연구팀장, 기술연구조합 단층CNT융합신재료연구개발기구(TASC) Chandramouli

http://www.ksiec.or.kr

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공업화학 전망, 제16권 제5호, 2013

Subramaniam 연구원 등은 단층탄소 나노튜브(단층CNT)와 구리를 이용하여 구리와 같은 정도의 전기 전 도도를 가지며 구리의 100배까지 전류가 흐르는 복합 재료를 개발했다.

생활에 널리 이용되고 있는 전자 디바이스의 전력은 구리와 금 등의 배선에 의해 공급되고 있다. 배선에 흐르는 전류는 배선의 소재와 굵기에 따라 결정되는데 장치의 소형화가 진행되는 가운데 기존 재료로 만들 어진 배선으로는 흐르는 전류량이 한계에 다다르고 있다.

연구진은 구리 이온의 유기계 용액 및 물 용액을 이용한 전기도금법에 의해 초성장법으로 합성된 단층 CNT와 구리를 복합화시켜 배선용 CNT구리 복합 재료를 제작했다. 이 복합 재료는 경량이면서 기존에는 없었던 높은 전기 전도도와 큰 전류 용량을 갖는다. 또 고온에서 더 뛰어난 전기 전도도를 유지한다. 이러 한 특징으로 향후 장치의 소형화·고성능화에 대응하는 배선 재료로서 기대된다.

본 연구는 일본 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)의 ‘저탄소화 사회를 실현하는 혁신적 탄소나노 튜브 복합재료 개발 프로젝트’의 일환으로 이루어졌다.

상세 내용은 2013년 7월 23일 영국 학술지 Nature Communications에 게재되었다(※ 발표논문 참조).

※ 발표논문: Chandramouli Subramaniam, Takeo Yamada, Kazufumi Kobashi, Atsuko Sekiguchi, Don N. Futaba, Motoo Yumura & Kenji Hata, “One hundred fold increase in current carrying capacity in a carbon nanotube–copper composite”, Nature Communications, 23 July 2013. Doi:10.1038/ncomms3202

Figure. 개발된 CNT구리 복합 재료.

출처 : 2013.07.23 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130723_2/pr20130723_2.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

도쿄대학, 세계에서 가장 가볍고 얇은 유연한 전자 회로 개발에 성공

- 깃털보다 가볍고 착용감이 없는 헬스 케어 센서에 응용 기대 -

일본 과학기술진흥기구(JST) 과제달성형 기초 연구의 일환으로 도쿄대학(東京大学) 대학원의 소메야 타 카오(染谷隆夫) 교수, 세키타니 츠요시(関谷毅) 교수, Martin Kaltenbrunner 연구원 등은 세계에서 가장 가 볍고(3 g/m²), 가장 얇은(2 µm: 마이크로는 100만분의 1) 전자 회로를 개발하는 데 성공하여 터치 센서에 응용했다.

헬스 케어, 의료 용도의 센서나 전자 회로는 그동안 실리콘을 중심으로 한 단단한 전자 소재로 만들어져