부산대 연구팀, 원래 길이 12배까지 늘어나는 이온젤 개발

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개발된 이온젤 전극을 포함하는 전계발광소자 접거나, 여러번 말거나 비틀어도 휘도를 유지하는 소자의 작동 사진 부드러운 연성소재인 이온젤을 전극으로 사용하기 때문에, 위와 같은 변형에도 전계발광소자가 잘 작동하는 것을 확인할 수 있다.(제공:부산대 윤진환 교수) © 뉴스1

개발된 이온젤 전극을 포함하는 전계발광소자.(제공: 부산대 윤진환 교수) © 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국연구재단은 부산대 윤진환·진성호 교수 연구팀이 말거나 비틀어도, 원래 길이의 12배까지 잡아당겨도 작동하는 전계발광소자를 개발했다고 17일 밝혔다.

웨어러블 디바이스 등에 대한 수요가 늘어나면서 하이드로젤처럼 유연한 연성물질을 전극으로 이용해 자유자재로 변형시키거나 잡아당길 수 있는 유연한 소자에 대한 연구도 활발하다.

흐르지 않는 고체상의 전해질로 물성조절이 비교적 쉬운 이온젤이 주목받지만 잘 찢어지고 전기전도도가 낮은 것이 단점이었다.

이에 연구팀은 탄탄한 구조의 젤 소재를 만든 후 전류를 잘 흐르게 하는 이온성 액체를 소재에 흡수시켜 유연성과 전기전도도를 모두 높인 이온젤을 만들었다.

이번 연구의 핵심은 유연한 고분자 사슬과 질긴 고분자 사슬을 각각 그물구조로 만든 후, 이 둘을 서로 교차시킨 데 있다.

유연함과 인장력 등 기계적 강도를 함께 높이고자 서로 성격이 다른 고분자를 접목한 것이다.

기존에는 주로 고분자 사슬 하나를 이용한 방식의 접근이었으며, 이같은 조성을 시도한 것은 이번 연구가 처음이다.

이렇게 만들어진 젤 소재는 마치 슬라임이나 고무줄처럼 유연하면서도 잘 찢어지지 않도록 했다.

개발된 이온젤 전극을 포함하는 전계발광소자 접거나, 여러번 말거나 비틀어도 휘도를 유지하는 소자의 작동 사진 부드러운 연성소재인 이온젤을 전극으로 사용하기 때문에, 위와 같은 변형에도 전계발광소자가 잘 작동하는 것을 확인할 수 있다.(제공:부산대 윤진환 교수) © 뉴스1

연구팀은 나아가 만들어진 젤 소재에 이온성 액체를 흡수시켜 투명하면서 전기가 잘 통하는 이온젤 전극을 만들었다.

실제, 이렇게 만들어진 이온젤 전극은 빛을 내면서 자유롭게 형태를 바꾸거나 원래 길이의 12배까지 늘려도 작동할 수 있었다.

또, 기존 이온전해질보다 더 열에 안정적인 이온성 액체를 사용해 0도에서 200도의 넓은 온도구간에서도 소자가 잘 작동됐다.

잘 찢어지지 않는 이온젤 소재는 자유자재로 형태를 바꿀 수 있는 디스플레이, 디지털 센서, 배터리 개발을 위한 소자의 실마리가 될 수 있을 것으로 전망된다.

한편, 이번 연구 성과는 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’13일자 온라인판에 게재됐다.

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