국립 공주대학교 신소재공학과 송성호 교수 연구팀은 무결점 그래핀 진추층 복합소재의 원천 기술의 개발을 통하여 탁월한 난연특성을 지닌 전자섬유의 최초 보고됐다.

생체모방 인조 진주층을 섬유 직물에 통합기술 개발은 고성능 전자 섬유를 구현하기위한 유망한 접근 방법이며, 이러한 기술 개발은 고강도᛫경량화 물성과 함께 강한 난연 특성을 지닌 난연전자섬유를 구현할 수 있다.

2차원 물질인 그래핀은 기계적/전기적/열적 특성이 우수한 신소재로 각광받고 있으나, 무결함 그래핀의 제한된 유기용매에 분산 특성 및 유/무기 화합물과 낮은 혼화성으로 인하여 무결점 그래핀 진주층 기반 난연전자섬유에 직접적인 응용하기 위해 전세계적으로 활발히 연구되고 있다.

공주대 송성호 교수 연구팀은 2차원 무결점 그래핀에 멜라민 기반 비공유기능기화 (Non-covalent functionalization) 접근을 통하여 그래핀의 고유물성 저하없이 다양한 유기용매에 고농도의 그래핀 분산기술을 개발하였으며, 다양한 유기용매에 분산된 그래핀을 Carboxymethyl cellulose (CMC) 및 금속나노입자와 복합화를 통하여 기계적/난연 특성이 우수한 진주층 복합소재 기술을 개발했다.

더욱이 제조된 진주층 복합소재를 다양한 섬유 표면에 브러쉬 코팅 (brush-coating) 및 롤 코팅 (Roll-coating) 기술을 접목하여 다양한 회로패턴을 구현할 수 있었으며, 고온의 열에 노출에도 불구하고 초기의 전자섬유의 특성을 탁월하게 유지하는 난연전자섬유의 원천기술을 개발하였다.

논문의 교신저자 송성호 교수와 제1저자 박광현 연구원은 “탁월한 기계적/전기적/난연 특성을 지닌 전자섬유기술개발은 현재까지 최초 보고되는 연구성과이며, 산업적으로 활용 가치가 매우 크다”며 “더욱이 인공근육, 유연성 전극 및 항공 우주 산업의 다양한 분야에 응용 가능성을 기대한다”고 밝혔다.

이 연구성과는 미국화학회 (ACS)가 발행하는 나노᛫재료 분야의 권위있는 국제 학술지 ACS Nano (Impact factor: 15.881)에 게재됐다. (논문명: Quaternary Artificial Nacre-Based Electronic Textiles with Enhanced Mechanical and Flame-Retardant Performance)