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보도자료

연세대학교 원주캠퍼스 정찬문 교수(화학 및 의화학과) 연구팀, 신개념 자기치유형 전자 디바이스 개발 2018.07.23
대외협력부 첨부파일( 2 ) Advanced Functional Materials 저널 표지.jpg [2018.7.20.] 연세대학교 원주캠퍼스 정찬문 교수(화학 및 의화학과) 연구팀, 신개념 자기치유형 전자 디바이스 개발.hwp CLOSE TOOLTIP

연세대학교 원주캠퍼스 정찬문 교수(화학 및 의화학과) 연구팀,
신개념 자기치유형 전자 디바이스 개발

 

 연세대학교 원주캠퍼스의 정찬문 교수(화학및의화학과) 연구팀이 숙명여자대학교 박민우 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 액체 금속 마이크로캡슐을 적용한 ‘자기치유(Self-healing)형 유연성 태양전지 디바이스’를 개발했다.
 

 최근 첨단 진단 시스템을 위한 첨단 전자피부(E-skin)와 같은 각종 웨어러블 전자 디바이스가 개발되고 있다. 하지만 이러한 유연하고 스트레쳐블(Stretchable)한 전자기기는 물리적 변형이나 스크래치 등에 의한 손상이 취약하다. 이러한 단점을 개선하기 위해 현재까지 자기치유 기능을 가진 회로 소재가 연구되어 왔지만 치유 과정에서 전도성이 크게 감소하는 단점이 있었다. 정찬문 교수 연구팀은 치유물질이 담긴 마이크로캡슐을 활용해 전도성 감소의 단점을 개선한 자기치유형 유연성 태양전지 디바이스를 개발했다.
 

 정 교수팀은 연구에서 치유물질로 액체 금속인 Ga-In-Sn-Zn 합금을 선정하고, 액체 금속 콜로이드를 우레아-포름알데히드 고분자막으로 둘러싼 코어-쉘 구조 마이크로캡슐(평균직경 = 5.5 ㎛)을 합성하였다. 마이크로캡슐과 에폭시 고분자로 구성된 보호막을 구리(Cu) 필름 위에 형성시키고, 보호막에서 구리 필름에 걸쳐 손상을 발생시킨 결과, 손상이 발생한 부위의 마이크로캡슐이 깨져 액체 금속이 흘러나와 손상 부위를 채움으로써 자기치유가 일어나 구리 필름의 전도성이 회복되었다.
 

 이러한 자기치유 시스템을 유연성 페로브스카이트 태양전지 소자의 금(Au) 전극에 적용한 결과, 자기치유 후의 전력변환효율이 손상 발생 전 수치의 99% 수준으로 유지됨은 물론 치유 후 500회까지의 반복 굽힘 시험에서도 디바이스의 전력변환효율이 안정하게 유지되었다.
 

 정찬문 교수는 “액체 금속 마이크로캡슐을 적용하여 자기치유형 전자 디바이스를 구현한 최초의 사례에 해당한다”며, “이번 연구 결과를 사용 중 손상이 발생해도 스스로 손상을 치유하여 본래의 성능을 유지할 수 있는 각종 전자 디바이스의 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.
 

 한편, 본 연구는 한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행됐으며, 재료분야의 국제적 권위지인 Advanced Functional Materials 표지논문(frontispiece)으로서 5월 30일 게재되었다.

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