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공업화학 전망, 제20권 제4호, 2017
도쿄대, 세계 최고 성능의 신축성 도체를 실현
- 고무 내에서 은 나노 입자의 자연 형성 현상 발견에 의한 신소재 응용에 기대 -
일본 과학기술진흥기구(JST) 사업의 일환으로 도쿄대학(東京大学) 대학원 공학계 연구과의 마츠히사 나 오지(松久 直司) 박사 등의 연구그룹은 원래 길이의 5배의 길이로 늘려도 935 S/cm (지멘스 센티미터)라는 세계 최고의 전도성을 나타내는 신축성 도체를 개발하는 데 성공했다.
이 신축성 도체는 페이스트 상 재료를 인쇄함으로써 고무나 섬유 등 신축성 있는 소재에 자유롭게 배선 패턴을 형성할 수 있다. 또한 신소재의 구조를 고해상도 전자현미경으로 자세히 관찰한 결과, 고무에 마이 크로미터 크기의 은 플레이크를 혼합하는 것만으로 나노미터 크기의 은 입자가 고무에 균일하게 자연스럽 게 발생하는 현상을 발견했다.
인쇄가 가능한 신축성 도체는 높은 신축성이 요구되는 스포츠형 웨어러블 장치나 사람보다 높은 신축성 을 필요로 하는 로봇의 인공 피부를 실현하는 데 필수적 기술이다. 기존의 신축성 도체는 신장시키면 전도 도가 크게 감소되는 문제가 있었지만, 본 연구에서 발견한 새로운 현상에 의해 해결된다. 스포츠웨어 및 로 봇의 관절에 높은 신축성 센서를 쉽게 형성할 수 있어 향후 의료 및 인공 촉각 등 다양한 분야에서 응용이 기대된다.
본 연구 성과는 이화학연구소(RIKEN) 응급물성과학연구센터와의 공동 연구로 이루어졌으며, 2017년 5 월 15일 영국 과학지 Nature Materials의 온라인 판에 공개되었다(※발표논문참조).
※발표논문 : Naoji Matsuhisa, Daishi Inoue, Peter Zalar, Hanbit Jin, Yorishige Matsuba, Akira Itoh, Tomoyuki Yokota, Daisuke Hashizume, and Takao Someya,“Printable Elastic Conductors by in situ Formation of Silver Nanoparticles from Silver Flakes”, Nature Materials, Published online 15 May 2017
DOI: 10.1038 / NMAT4904
Figure. 개발된 신축성 도체의 투과전자현미경(TEM)상. 은 플레이크와 은 플레이크 사이에 ‘in situ’ 합성된 고밀도 은 나