국내 연구진, 휘어지고 늘어나는 투명전극 대형화 성공

KIST 연구진이 개발한 휘고 늘어나는 투명전극. 사진제공=KIST

국내 연구진이 휘어지고, 늘어나는 투명전극 대형화에 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 광전하이브리드연구센터 이상수, 손정곤 박사 연구진이 신축성과 전기전도성을 유지할 수 있는 은 나노와이어 투명전극을 대면적으로 제작하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

전기가 흐르는 투명전극은 태양전지와 디스플레이 등에 필수 요소다. 현재 상용화된 투명전극은 인듐주석산화물을 이용한다. 유연성이 매우 낮아 앞으로 널리 쓰일 플렉서블과 웨어러블 기기에 맞는 새로운 투명전극이 필요한 상황이다.

은 나노와이어는 잘 구부러지고, 뛰어난 전기전도성으로 투명도 높은 필름을 만들 수 있어, 차세대 유연 투명전극 소재로 주목받고 있다. 하지만 늘어나는 소재로 활용할 수 없다.

연구진은 나노와이어 네트워크에 용매를 접촉한 상태에서 늘임과 이완을 진행하는 공정을 새롭게 제안했다. 이렇게 만든 은 나노와이어 네트워크 필름은 50% 이상 늘어났다. 또 5,000번 이상 반복 늘임에도 투명성과 전도성을 안정적으로 유지했다. 또 용매로 에탄올과 물을 써 저렴하고 친환경 공정 가능성도 제시했다.

연구진은 은 나오와이어 필름을 A4 종이 크기로도 만들었다. 이를 통해 어른 손바닥 크기로 휘고 늘어나는 신축성 있는 투명 디스플레이를 구현했다. 다양한 기계적 변형에도 디스플레이 소자가 발광효율을 일정하게 유지하며, 투명한 투명 디스플레이 가능성도 입증했다.

이상수 박사는 “은 나노와이어 신축 투명전극은 어떠한 변형에도 전기전도도가 변하지 않았다”고 말했다. 손정곤 박사는 “대면적화 양산 공정에도 사용할 수 있어 웨어러블 전자기기와 의료기기 분야에 새로운 파급력을 가져올 것”이라고 기대를 밝혔다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘첨단기능재료(Advanced Functional Materials)’ 최신호에 게재됐다.