그래핀으로 머리카락보다 수백 배 가는 굵기의 나노미터급 3차원 구조체를 제작할 수 있는 ‘3D 그래핀 나노프린팅 기술’이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국전기연구원(KERI) 설승권 박사팀(나노융합기술연구센터)은 정부출연금사업을 통해 미래형 전자소자 핵심소재인 그래핀으로 다양한 형태의 3차원 나노구조체를 제작할 수 있는 3D 나노프린팅 기술 개발에 성공했다. 나노미터 수준의 그래핀 3D 구조체를 다양한 형태로 프린팅하는데 성공한 것은 이번이 처음이다.
이 기술을 이용하면 초미세 노즐과 잉크 역할을 하는 ‘산화 그래핀’ 용액을 활용해 나노미터급의 극미세 3차원 나노구조체를 간단한 공정으로 제작할 수 있다. 이렇게 제작된 3차원 나노구조체는 평균 150μm인 머리카락의 굵기에 비해 수백 배 작은 크기다.
KERI 연구팀이 개발한 나노 프린팅 기술은 노즐을 움직이는 속도에 차이를 줌으로써 잉크의 메니스커스 크기를 제어하거나 산화그래핀이 나오는 경로를 한정함으로써 노즐의 구멍(1.3μm)보다 더 작은 나노미터급의 구조체를 제작할 수 있다.
이 기술을 통해 제작된 그래핀 나노구조체는 전기 전도성이 뛰어나 전기가 잘 통하고, 화학적·구조적 안정도가 높다. 열적·기계적 특성도 우수하여 휘거나 구부러지는 등의 충격에도 강한 특성을 갖는다.
KERI의 3D 나노프린팅 기술을 이용하면 그래핀뿐만 아니라 금속, 플라스틱 등 다중소재의 3D 나노패턴을 제작하는 것이 가능하여 다양한 소재로 구성된 인쇄형 전기소자 구현에 활용알 수 있다.