[신기술 소개] 물을 만나면 전기 생산하는 필름

170…NICE, 제31권 제2호, 2013

신기술 소개

최근 미국 MIT 화공과 Ranger 그룹은 물을 만나면 수축과 팽창을 빠르게 반복하는 고분자 필름을 개발 하였다. 이들은 아래 그림과 같이 뻣뻣한(polypyrrole) 층과 유연한(polyol-borate) 두 층으로 이루어진 고분 자 필름을 수증기가 있는 환경에 노출하면 필름이 수 축과 팽창을 반복하면서 이동하는 것을 시연하였다.

Polyol-borate 층은 습기가 있는 환경에서 물을 매우 빠르게 흡수하면서 팽창하면서 위로 들리고, 물을 방 출하면 아래로 내려온다. 이들은 필름무게 보다 380배

나 무거운 유리판을 들어 올릴 수 있다는 것을 보고하 였다. 그리고 수축과 팽창 과정을 반복하면서 전진하 는 운동이 아래 그림과 같이 가능한데, 필름 무게보다 무려 10배나 되는 짐을 나를 수 있다는 것이 관찰되었 다. 그리고 압전 소자와 연결하여 0.3Hz로 1 Volt의 전기를 비교적 안정적으로 생산할 수 있음을 보고 하 였다. 이를 통해 생산되는 전기의 양은 현재로는 크지 않지만 큰 전력을 필요로 하지 않는 저전력 휴대용 기 기 등의 구동에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

물을 만나면 전기 생산하는 필름

(Bio-Inspired Polymer Composite Actuator and Generator Driven by Water Gradients)

그림 1. 뻣뻣한(polypyrrole) 층과 유연한(polyol-borate) 두 층으로 이루어진 고분자 필름을 습기를 머금은 평평한 기판 위에 뒷면 팽창하면서 위로 들리고, 수축하면서 내려오는 현상을 보이면서 필름이 빠르게 움직이는 현상이 관찰됨[Ma et al., Science 339:186 (2013)]