그래핀의 생산규모 확장을 위한 기계적 박리 기술

전문가 제언

○ 그래핀은 전기, 전자, 기계, 반도체 등의 비범한 특성을 가져 과학/기술계뿐만 아니라 전 산업에 걸쳐 비상한 관심을 모으고 있다. 실리콘 반도체의 한계를 대비하여 하늘이 내려준 재료라는 평까지 듣고 있다. 금후 세계 먹거리는 그래핀이라고 하여 2009년 EU차원에서 17개국의 76개 기관이 시작한 그래핀 연구를 위한 Graphene Flagship 프로그램은 10년간 10억 유로 투자계획으로 진행되고 있다.

 

○ Graphene Flagship 연구의 첫째 목표가 그래핀의 저비용 대규모 제조 기술일 것이다. 이 글에서 저자들은 기존의 화학기상증착이나 에피택셜 제법처럼 고비용, 고품질의 제한된 생산능력을 가진 상향식 제법과는 달리 친환경 하향식 저비용 제법인 기계적 박리법의 개요를 소개한다. 초음파 분쇄, 볼 분쇄, 최신 유체역학 및 혁신적 초임계유체 기술을 쉽게 요약하고 있다. 그래핀 박리에 여러 기술이 이용되나 기계적 메커니즘은 모두 액상에서 횡방향의 엇밀림 힘이나 수직방향 힘을 만드는 것이다.

 

○ 핵심과제는 벌크 흑연 내 그래핀 층간 반데르발스 인력의 기계적 극복이다. 최신 기계적 박리기술의 한 예인 확산계수와 용매화 능력이 우수한 초임계유체는 흑연층 사이 침투가 가능하고 급속히 감압되면 박리를 위한 수직방향의 힘을 발생시킨다. 더욱 초음파 분쇄와 결합되면 15 분 내에 생성된 그래핀 박편의 24%가 단층, 44%가 2층, 26%가 3층인 보고가 있다. 이들 기술은 쉬우면서도 경제적이어서 유망하다. 아직 그래핀 제조수율은 매우 낮지만 금후 기술의 향상이 크게 기대된다.

 

○ 국내 그래핀 연구진은 세계적 화학기상증착 연구의 서울대 홍병희 교수, 최근 상온 대량생산 가능성을 보인 환원법 연구의 성균관대 이효영 교수 등이 유명하다. 창의성 넘치는 매우 저비용의 기계적 박리 연구도 왕성해질 것을 기대한다. 국내 주요 그래핀 연구개발 항목은 성균관대/삼성테크윈(구리촉매 사용 그래핀 합성), 성균관대/삼성종기원(실리콘 웨이퍼 상에서 니켈촉매 이용 등) 외에도 많다. 하향식 기술은 울산과기대만의 그래핀 가장자리 기능화에 의한 고품질 그래핀 제조 및 볼밀 고속분쇄를 이용한 친환경 저가 그래핀 양산기술 개발이 돋보인다.

 

저자

Min Yi, et al.

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

3()

잡지명

Journal of Materials Chemistry A

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

11700~11715

분석자

변*호

분석물

• 그래핀의 생산규모 확장을 위한 기계적 박리 기술.pdf [560,174 byte]

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