제목 [기술분석] 액체금속 기반 신축성 전극 소재 기술
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데이터날짜 : 2024-06-28 
출처 : 국책연구원 
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1. 액체금속기반 신축성 전극이란?


ㅇ 액체금속이란 녹는점이 낮아 상온에서도 액체상을 유지하는 금속 물질임. 단일원소 기반 액체금속에는 수은, 세슘 등이 있으며,

    갈륨-인듐 Eutectic 합금과 같은 갈륨 기반 합금 등도 상온에서 액체상을 보임. 특히, 갈륨 기반 액체금속은 높은 전기전도도

    (34,000 S/cm)와 상온에서 무한의 변형률을 갖기 때문에 최근 신축성 전극 물질로 활발히 연구되고 있음. 대부분의 액체금속은

    중금속 기반이기 때문에 생체 안정성 문제를 가지지만 갈륨 기반의 액체금속의 경우 우수한 생체 안정성을 보여 갈륨 기반의 액체

    금속 물질만이 신축성 전극 소재로 연구되고 있음.

 

 * 액체금속을 신축성 전극으로써 전자기기에 사용하기 위해서는 액체금속의 흐름 현상을 제어할 기술이 필요함. 간단하게는

    Microfluidic 채널을 이용하는 방법이나 실제 전자기기로의 적용은 어려움을 갖고 있음. 따라서 최근에는 액체금속을 입자화하여

    탄성 고분자와 복합화 하는 전략이 주로 연구되고 있음.
 * 액체금속 입자는 표면 산화막의 자발적 생성을 통해 구조가 유지가 됨. 산화막은 절연특성을 갖고 정전기적 반발력을 유도하여

    탄성 고분자와 복합화 할 경우 낮은 전기전도도를 보이는 문제를 갖고 있음. 현재 액체금속 기반 신축성 전극 분야의 연구 개발은

   주로 전기전도도 개선 및 기계적 안정성 개선 방향으로 연구가 진행되고 있음.

 

2. 왜 주목받고 있나?


ㅇ 웨어러블 전자소자, 스트레쳐블 디스플레이, 소프트 로보틱스, 체내 삽입형 전자소자 등에 관한 관심이 증가하면서 우수한 신축성 및 전기적 성질을 갖는 신축성 전자기기에 관한 다양한 연구가 진행되고 있음. 신축성 전자기기 구현을 위해서는 다양한 전자부품/센서/디스플레이 등의 전기적 소통을 담당하는 신축성 전극 소재의 개발이 필수적임. 지난 10년간 국내외 연구진들에 의해 다양한 신축성 전극 소재(전도성 고분자, 고분자 나노복합체 등)가 개발되고 제안되었음. 기존 유연 전극 수준의 전기전도도와 높은 신축성 확보는 가능하지만 신축 과정에서의 저항 변화가 동반되는 한계점을 가지고 있음. 이런 한계점을 해결하기 위해 최근에 연구진들은 상온에서 형태가 자유로운 액체 상의 금속(액체금속) 물질에 주목하기 시작하였음. 액체금속 물질 중에서는 갈륨 기반의 액체금속이 높은 전기전도도와 낮은 녹는점으로 신축성 전극 소재로 가장 주목 받고 있음.

 

 

 

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액체금속 기반.jpg



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