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동아대 이헌상 교수팀, 4세대 나노카본 ‘그래핀 메소튜브’ 개발
동아대 이헌상 교수팀, 4세대 나노카본 ‘그래핀 메소튜브’ 개발
  • 이지원
  • 승인 2021.10.06 10:16
  • 댓글 0
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전단흐름에서 산화그래핀 다면체 구조형성의 유변학적 원리 및 산화환원반응 메커니즘 규명 『ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS』 온라인 게재 … 최경민·박민지 대학원생, 저자로 이름 올려

동아대(총장 이해우)는 화학공학과 BK-21FOUR 교육연구단 이헌상 교수팀이 4세대 나노카본으로 유망한 ‘그래핀 메소튜브’ 대량생산 방법을 개발했다고 6일 밝혔다. 

이 교수팀은 전단흐름에서 산화그래핀 다면체 구조형성의 유변학적 원리 및 산화환원반응 메커니즘을 규명하는 성과를 거뒀다.

이번 연구결과는 재료 분야 상위 5% 저널인 『어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈, IF 18.8)』에 온라인 게재됐다.

동아대 최경민 박사통합과정생이 제1저자, 박민지(석사과정이 공동 제1저자, 이헌상 교수가 교신저자로 이름을 올렸고, 서울대 김소연 교수·심율희 박사가 참여저자다.

이 교수팀은 산화그래핀이 큰 원통형으로 말리면 2차원 특성이 유지되는 2차원 다면체 구조(2D manifolds)가 될 것으로 예측하고, 전단흐름에서 다면체 구조의 형성 원리를 밝혀냈다. 이번 연구로 산화그래핀 다면체 구조인 그래핀 메소튜브의 대량생산이 가능해질 것으로 기대된다.

그래핀 메소튜브의 탄성실험 및 형성과정. 사진=동아대
그래핀 메소튜브의 탄성실험 및 형성과정. 사진=동아대

 

‘나노카본’은 양자효과와 함께 뛰어난 화학적·물리적·전기적 성질로 탄소의 0차원 나노구조인 ‘풀러렌(1세대)’과 1차원 나노구조인 ‘탄소나노튜브(2세대)’, 2차원 나노구조인 ‘그래핀(3세대)’ 등 많은 연구가 이뤄지고 있다. 하지만 나노구조의 특성이 유지되면서 손으로 만질 수 있는 3차원 재료를 형성하는 것은 난제로 알려져 왔다.

이 교수팀이 개발한 그래핀 메소튜브는 1차원 탄소나노튜브와는 다르게 2차원 특성이 유지돼 소프트 젤과 같이 말랑하고, 10만 번 이상 구부려도 원형이 회복되는 탄성을 가지고 있다. 작은 밴드갭을 가진 반도체 특성도 있어 ‘소프트 로보틱스’와 ‘전자피부’, ‘센서’, ‘촉매’ 등 다양한 용도로 활용될 수 있다.

이 교수는 “원자 단일층 두께의 그래핀 시트를 수백 마이크로 직경의 원통형으로 만드는 어려운 작업이었지만, 나노입자 회전에 대한 내 이론을 바탕으로 우리 학생들이 끝까지 포기하지 않고 도전해 이뤄낸 성과”라며 “2차원 다면체구조의 재료 및 공정을 개발한 이번 연구는 차세대 나노재료 연구의 새 장을 조금 연 셈이다”고 말했다.

이어 “더 임팩트 있는 후속 연구가 진행되고 있는 만큼, 새로운 연구 분야의 장을 확실히 열어 세계적으로 관련 연구를 선도할 수 있도록 후학들과 함께 도전해나겠다”고 말했다.


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