"접으면 더 강해져!" 12번 접은 그래핀 복합체
"접으면 더 강해져!" 12번 접은 그래핀 복합체
  • 함예솔
  • 승인 2018.07.12 23:05
  • 조회수 5429
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꿈의 나노물질로 불리는 그래핀은 높은 강성과 강도를 가지고 있어 반도체, 디스플레이, 컴퓨터 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 최근, UNIST의 로드니 루오프 특훈교수 연구팀이 그래핀 복합체를 최대 12번까지까지 접는데 성공했다고 하는데요.

 

11번 접은 종이(왼쪽)과 11번 접은 그래핀 복합체(오른쪽). 출처:UNIST

연구팀은, 2002년 당시 미국의 고등학생이었던 브리트니 갤리반이 1,200m 길이의 종이를 12번이나 반으로 접은 것에서 착안했습니다. 당대 최고 수학자들도 종이는 최대 7번까지 반으로 접을 수 있다고 생각했는데, 갤리반이 이를 뒤집은 사건이었죠.

 

그래핀도 종이처럼 얇기 때문에, 접으면 접을수록 기계적 특성이 좋아진다고 합니다. 루오프 교수는 그래핀 복합체를 만들기 위해 얇은 막 구조인 그래핀을 고분자 박막에 붙여 12번 접는 데 성공하면서 그래핀 복합체를 제조해 냈습니다. 이 그래핀 복합체는 4,096(2의 12제곱)을 가진 약 3mm두께의 흥미로운 물질로 변모했습니다. 

 

그래핀 복합체를 12번 접은 모습. 출처:UNIST

놀라운 건 이 때 만들어진 그래핀 복합체 시료는 전체 중 그래핀이 차지하는 부피가 0.085%뿐이 었다는 부분입니다. 이 물질은 오히려 기계적 특성이 크게 강화된 것으로 나타났습니다. 또한, 단순히 그래핀을 10번 쌓아서 1,024겹을 올린 구조보다 그래핀을 10번 접어서 1,024층이 된 경우가 훨씬 강한 굽힘 강성을 가지는 점도 확인됐습니다.

 

이론 연구와 모델링을 담당한 이탈리아 토랜토대의 니콜라 푸뇨 교수는 "접힌 구조물에는 추가적인 층간 상호작용이 나타나 더 많은 변형 에너지를 저장할수 있다"며 "그 덕분에 연결되지 않고 한 장씩 쌓인 구조물보다 굽힘에 대한 저항이 커지고 구부러뜨리려는 힘에 더 잘 버티게 된 것"이라고 말했습니다.

 

루오프 교수는 "이번 연구는 2차원 물질을 적층시켜 3차원 다층 복합체를 설계하는 데 큰 도움이 될 것"이라며 "특별한 기능성을 갖는 다양한 2차원 나노물질들을 결합해 에너지 저장과 변환, 열 관리 등으로 응용할 크기의 재료를 확보할 수 있을 것"이라고 전망했습니다. 이번 연구는 재료분야에서 세계적 권위를 인정받은 학술지 <Advance Materials>에 게재됐습니다.



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