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  • 전기전도성 우수한 ‘맥신’소재 상용화 앞당긴다

  • - 나노종합기술원, 산화 저항성 갖는 맥신 필름 개발
  • 기사입력 2020-01-20 11:22
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산화 안정성이 향상된 맥신 기술 개발 연구성과가 게재된 국제학술지 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리' 표지.[나노종합기술원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 맥신 소재의 산화 안정성을 획기적으로 향상시키는 기술 개발에 성공했다.

맥신(MXene)은 전기전도성이 우수한 2차원 판상 형태의 물질로 에너지, 센서 등에 전극으로 적용되고 있는 신물질을 말한다.

나노종합기술원 이용희‧안치원 박사, 한국과학기술연구원(KIST) 김선준 박사, 한미공동연구센터 연구팀, 미국 드렉셀 대학교 공동연구팀은 산화 저항성을 갖는 맥신 필름 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

이번에 개발된 맥신 필름의 산화 안정성 기술은 전기적 특성 개선과 함께 고수분 고온조건에서 산화 안정성을 확보할 수 있는 공정기술이다.

맥신은 에너지, 센서, 전자파 차폐 등에서 뛰어난 성능을 보여주지만, 산화가 쉽게되는 문제가 상용화의 난제로 꼽힌다. 티타늄 카바이드 맥신을 상온에서 보관하게 될 경우, 산화반응이 일어나 이산화 티타늄(TiO2)으로 변해 전기적 성질을 잃어버린다. 특히 수분이 있는 환경에서는 훨씬 더 빠르게 이산화 티타늄으로 바뀐다.

연구팀은 문제 해결을 위해 수소/아르곤 혼합 기체분위기에서 티타늄 카바이드 맥신 필름의 고온 열처리를 진행했다.

실험결과 열처리하지 않은 맥신 필름은 13시간 만에 백만 배 이상으로 저항이 증가했다. 반면 열처리한 맥신 필름은 48시간 동안 저항이 단 1.9배만이 증가했다. 또한 열처리된 맥신 필름을 물에 24시간 동안 담가 두어도 저항 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.

산화가 일부 진행된 맥신 필름에 열처리를 진행하게 되면, 산화로 인해 증가된 저항이 회복되는 효과가 나타났다. 개발된 맥신 필름을 나노 전기 히터에 응용하는 경우에서도 동일한 산화 안정성 향상 효과가 나타남이 확인됐다.

이용희 박사는 “맥신 소재의 상용화의 발목을 잡고 있는 가장 큰 걸림돌 중 하나는 소재의 낮은 산화 안정성”이라며 “산화에 강한 맥신 필름 개발을 통해 저변 확대의 계기가 마련됐고 소재 기술 상용화를 앞당기는데 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리(Journal of Materials Chemistry) 1월 표지논문으로 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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