앗! 폰 떨어뜨려 화면 금가도 '스스로 복원하는 기술' 나왔다

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작성일 : 20-11-19 00:21

앗! 폰 떨어뜨려 화면 금가도 '스스로 복원하는 기술' 나왔다

글쓴이 : 시애틀N

코팅제 담은 미세 캡슐이 깨지며 손상 부위 복구
자외선으로 95%이상 균열 복원 투명 폴리이미드 소재 개발

실수로 스마트폰을 떨어뜨리면 우선 화면에 금이 갔는지 걱정하며 가슴이 철렁하게 된다. 이런 걱정을 줄일 수 있게 화면 균열을 알아서 채울수 있는 디스플레이 소재 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 정용채 구조용 복합소재 연구센터장 연구팀이 한학수 연세대학교 교수 연구팀과 공동연구를 통해 소재에서 발생한 균열을 스스로 복원할 수 있는 '자가 치유 투명 전자소재'를 개발했다고 19일 밝혔다.

투명 폴리이미드(Colorless Polyimide·CPI)는 뛰어난 기계적 강도와 함께 전기적, 화학적 성질을 갖고 있다. 유리처럼 투명하고 강도가 세면서도 수십만 번 접어도 흠집이 나지 않아 폴더블, 플렉서블 디스플레이 등의 모바일 제품에도 상용화됐다.

CPI는 모바일 기기뿐 아니라 항공우주, 태양전지 등 산업 전반에서 활용되고 있지만 균열과 전자파에 의한 파괴 등을 해결하기 위한 연구가 지속되고 있다.

공동연구팀은 투명 폴리이미드의 장점은 유지하면서도 균열이나 손상된 기능을
복원할 수 있도록 식물의 일종인 아마 씨에서 추출한 아마인유(Linseed oil)를 활용했다. 아마인유는 상온(25℃)에서 쉽게 경화되는 특성이 있어 그림을 보존하기 위한 코팅 물질로도 많이 사용되고 있다.

연구팀은 아마인유를 담은 마이크로캡슐을 제조한 후, 실리콘과 섞어 투명 폴리이미드 위에 코팅해 보호층을 만들었다. 연구팀이 개발한 소재는 손상이 생기면 마이크로캡슐이 터져 아마인유가 흘러나와 손상된 부분으로 이동한 뒤 단단해져 복원될 수 있게 됐다. 이러한 자가치유 기능은 국소적인 손상에서 국부적인 손상범위까지 복원할 수 있다는 장점이 있다.

지금까지 자가 복원 기능 소재는 주로 부드러운 물질을 위주로 개발됐다. 뜨거운 열을 가해야 하는 경우도 많았다. 이번에 공동 연구진이 개발한 소재는 단단한 소재임에도 자가 치유 기능을 갖고 있으며, 고온의 열을 가하지 않아도 상온에서도 스스로 복원된다는 장점이 있다. 연구진에 따르면 습도, 자외선에도 반응할 경우에는 치유 속도가 더 빨라져 장점을 갖고 있어 최대 20분 이내에 손상의 95% 이상이 복원됐다.

개발된 투명 폴리이미드의 자가복원 특성 (한국과학기술연구원 제공) 2020.11.19 /뉴스1

정용채 센터장은 "손상된 고분자 소재의 물성과 수명을 근원적으로 해결할 수 있는 자가복원 투명 폴리이미드를 제조했다. 유연 디스플레이 및 전자 재료 디바이스 등 그 소재의 응용범위를 제시했다는 데 의의가 있다"며 "향후 보다 향상된 물성확보를 위해서 응용범위를 확대할 예정"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요 사업으로 수행됐으며, 연구 결과는 재료과학 및 복합소재 분야 국제저널인 '콤포지트 파트 비: 엔지니어링'(Composite Part B: Engineering) 최신 호에 게재됐다.

기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)

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