스마트폰 액정 깨져도 수리 필요없다?… 자가 치유하는 소재 개발

국내 연구진이 손상을 스스로 회복할 수 있는 스마트폰 액정 소재를 개발했다. 스마트폰 액정이 깨져도 수리를 맡기지 않아도 될 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구진은 19일 “소재에서 발생한 균열이나 손상된 기능을 스스로 복원할 수 있는 자가 치유 투명 전자소재를 개발했다”고 밝혔다. 연세대학교 한학수 교수팀과 공동연구를 한 결과는 국제학술지 ‘콤포지트 파트B: 엔지니어링’ 최신 호에 게재됐다.

◇식물 일종 아마인유 활용해 개발

투명 폴리이미드(CPI)는 뛰어난 기계적·전기적·화학적 물성을 갖고 있다. 유리처럼 투명하고 강도가 세면서도 수십만 번 접어도 흠집이 나지 않아 폴더블 등의 모바일 제품에도 이미 상용화되어 활용되고 있다. 일부 연구진은 첨가제를 넣거나 표면에 단단한 보호층을 코팅해 손상을 해결하고자 했으나, 근원적인 소재의 손상을 막을 수는 없었다.

공동연구진은 식물의 일종인 아마 씨에서 추출한 아마인유(Linseed oil)를 활용해 자가 치유 투명 폴리이미드를 개발했다. 아마인유는 상온(25도)에서 쉽게 경화되는 특성이 있어 그림을 보존하기 위한 코팅 물질로도 많이 사용되고 있다.

연구진은 아마인유를 담은 마이크로캡슐을 제조한 후, 제조한 마이크로캡슐을 실리콘과 섞어 투명 폴리이미드 위에 코팅해 보호층을 만들었다. 연구진이 개발한 소재는 손상이 생기면 마이크로캡슐이 터져 아마인유가 흘러나와 손상된 부분으로 이동한 뒤 경화되어 스스로 복원될 수 있게 됐다. 이러한 자가치유 기능은 국소적인 손상에서 국부적인 손상범위까지 복원할 수 있다는 장점이 있다.

◇단단한 소재에 고열 없이도 자가 치유 가능

지금까지 알려진 다른 자가 복원 기능은 부드러운 소재에서만 구현할 수 있었으며 거기에 뜨거운 열을 가해야 복원될 수 있었다. 이와는 달리 공동 연구진이 개발한 소재는 단단한 소재임에도 자가 치유 기능을 갖고 있으며, 고온의 열을 가하지 않아도 상온에서도 스스로 복원된다. 또한 습도, 자외선에도 반응해 치유 속도가 더 빨라지는 장점을 갖고 있어 최대 20분 이내에 손상의 95% 이상이 복원됐다.

정용채 센터장은 “손상된 고분자 소재의 물성과 수명을 근원적으로 해결할 수 있는 자가복원 투명 폴리이미드를 제조하였고, 유연디스플레이 및 전자재료 디바이스 등 그 소재의 응용범위를 제시했다는 데 의의가 있다”라며 “향후 보다 향상된 물성확보를 위해서 추가적인 구조를 검토하고 응용범위를 확대할 예정이다”라고 밝혔다.

[유지한 기자]