국내 연구팀이 물, 극성 용매, 비극성 용매에 모두 사용할 수 있는 신소재를 개발했다. 이차전지, 첨단 센서, 전자파 차례 필름 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 보인다.
KIST(한국과학기술연구원)은 김선준 전자파솔루션융합연구단 선임연구원 연구팀이 '고전도성 양친성 맥신(MXene)'을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 6월 실렸다.
맥신은 높은 전기전도성, 우수한 용매 분산성(한 물질이 다른 물질에 분산되는 정도), 탁월한 전자파 차폐 성능이 특징이 2차원 나노소재다. 이차전지, 첨단센서, 전자파 차폐 필름 등 다양한 제품에 두루 쓰일 수 있어 '꿈의 신소재'라고도 불린다.
하지만 맥신은 대부분 친수성인 탓에 물에는 잘 분산되지만 다른 유기 용매에는 적용하기 어려웠다. 이로 인해 고분자 복합소재, 잉크 공정 등 다양한 공정과 호환하는 데 한계가 있었다.
연구팀은 세계 최초로 맥신 표면에 '알콕사이드'(Alkoxide) 유기 단분자를 도입해 친수성과 소수성(기름에 잘 녹는 성질)을 모두 가진 맥신을 만들었다.
이어 맥신을 잉크 형태로 가공해 이차전지의 집전체(current collector)로 사용되는 구리 및 알루미늄 기판 위에 균일하게 코팅하고, 소수성이 높은 테플론 기판에도 균일하게 코팅하는 데 성공했다. 전자파 차폐 필름으로도 활용했더니 두께 0.1㎜(밀리미터)로 매우 얇은 상태에서도 전자파를 99.999%까지 차단했다.
KIST는 "이번에 개발된 맥신은 자율주행차 등 미래 모빌리티의 전자파 차폐 소재를 비롯해 용액 공정 기반의 이차전지 전극 소재, 스텔스 무인기의 전파 흡수 복합체 등에 적용할 수 있을 것"이라고 전망했다.
김선준 선임연구원은 "맥신 소재를 산업 현장 공정에 직접 적용할 수 있음을 입증했다"며 "국내외 주요 수요 기업과 협업해 대량 생산 기술을 준비 중"이라고 했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부, 산업통상자원부의 지원을 받았다.