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영남대, ‘차세대 플렉시블·웨어러블’ 소재 상용화 앞당겨 N

No.1960458
  • 작성자 통합관리자
  • 등록일 : 2020.10.29 00:00
  • 조회수 : 12773
화학공학부 김세현 교수 연구팀 ‘고유전상수 고분자 절연소재 기술’ 개발
기존 소재 대비 구동안정성·속도 등 성능 향상…웨어러블 디스플레이 등 첨단 전자기기 활용
연구 성과 ‘재료과학분야 세계적 학술지’ 최신호 게재
[2020-10-29]
    
2020102912.jpg
<화학공학부 김세현 교수 연구팀>
(왼쪽부터 김세현 교수, 예허칭, 탕시아우 연구원)
 
 영남대학교 화학공학부 김세현 (42) 교수 연구팀(고분자·바이오소재 전공)이 차세대 유연·인쇄 전자소자용 박막트랜지스터(Thin-Film Transistors, TFTs)에 적용 가능한 ‘고유전상수 고분자 절연소재 기술’ 을 개발했다 .
 
  이번 연구는 김 교수 연구팀의 탕시아우 (29, Tang Xiaowu, 대학원 유기신소재공학과 박사 수료), 예허칭(22, Ye Heqing, 대학원 화학공학과 석박사통합 5기) 씨와 한국화학연구원 공호열 박사 연구팀이 공동연구로 진행했다 . 연구팀은 유연 · 인쇄 전자제품의 스위칭 및 메모리 소자의 단위소자인 박막 트랜지스터 중 절연층에 적용 가능한 신규 고분자 소재를 개발했다 .
 
  연구팀은 이끈 김 교수는 “ 이번 연구를 통해 무기 박막 절연소재에 비해 기존 고분자 절연소재의 단점으로 알려진 유전상수 및 구동안정성을 향상 시켰다 ” 면서 “ 특히 , 저온 인쇄공정이 가능하고, 기계적 유연성을 확보해 플렉서블·웨어러블 디스플레이, RFID(Radio-frequency Identification Tags), 스마트 카드 등에 활용 가능한 소자의 상용화를 앞당길 수 있을 것 ” 이라고 연구 성과를 밝혔다 .
 
  고분자 절연소재기반 박막트랜지스터는 저온공정이 가능하고 가볍다 . 또한 구부리거나 휘어질 수 있으며 , 저비용 인쇄공정에 적합해 차세대 플렉시블 · 웨어러블 전자기기의 핵심 소자로 주목받았다 . 하지만 고분자 절연소재는 낮은 유전상수 및 구동안정성으로 인하여 높은 구동전압이 필요하고 , 장기간 구동에 한계가 있었다 . 특히 , 현재까지 개발된 고유전상수 고분자 절연소재는 구동안정성 및 높은 구동속도를 확보하기 매우 어렵다 .
 
  연구팀은 “ 유연하고 , 인쇄가능한 주쇄에 고유전상수를 갖는 화학작용기를 결합하였으며 , 소재 내 화학작용기 및 이온들의 움직임과 누설전류를 제어할 수 있는 새로운 개념의 불소계 경화제 (fluorophenyl azide) 를 합성하여 고분자 블랜딩 방법을 통해 소재를 제조했다 ” 면서 “ 특히 , 이번 연구에서 사용한 불소계 경화제는 상온에서 자외선을 조사하여 고분자 절연소재를 경화시킬 수 있으며 , 현존하는 거의 대부분의 고분자 및 유기분자를 경화시킬 수 있는 특성을 가지고 있어 , 향후 유연인쇄전자 분야에 적용이 활발할 것으로 예상된다 ” 고 말했다 .
 
  연구팀은 후속연구를 통해 플라스틱 기판 위 박막트랜지스터 제작과 인쇄형 강유전체 램(FeRAM) 개발에 성공하기도 했다. 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업 및 소재혁신선도 프로젝트 과제로 수행됐다. 연구결과는 재료과학 분야 세계적 학술지 <어드밴스드 펑셔널 머티리얼스>(Advanced Functional Materials, 영향력지수(IF) 16.836) 최신호에 개재됐다.
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