‘꿈의 신소재’ 그래핀, 부엌서도 쉽게 만든다

그래핀 포토리아

세상에서 가장 얇지만 매우 튼튼해 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀. 과학자들은 이제 이런 신소재를 부엌에서도 쉽게 만드는 방법을 개발했다고 AFP통신 등이 20일(현지시간) 보도했다.

산업적 수준의 제조가 어려운 그래핀은 품질을 올리려면 생산량이 제한되며 반대로 생산을 늘리면 결함이 생기므로 한 가지 방법만을 선택해야 했지만, 이번에 개발된 새로운 방법은 이런 결함 없이 대량 생산이 가능하다고 연구팀은 말한다.

국제과학학술지 네이처 머티리얼스(Nature Materials) 20일 자로 실린 논문으로는 아일랜드와 영국의 국제 연구팀이 ‘가정용 믹서’를 이용해 매우 얇은 그래핀 시트를 제작하는 데 성공했다.

그래핀 분리 실험 과정 네이처 머티리얼스

연구팀은 연필심 원료인 흑연 분말을 박리액으로 채운 용기에 넣고 고속으로 혼합했다.

그 결과, 두께 약 1나노미터(nm, 10억분의 1m)에 길이 100나노미터의 얇은 시트 형태인 그래핀이 액체 가운데 떠도는 상태로 생성됐다.

이는 믹서기 칼날의 회전 힘의 영향으로 흑연에서 그래핀을 2차원적 구조를 손상시키지 않고 분리했다는 것.



공동저자인 조나단 콜먼 교수(아일랜드 더블린 트리니티대학 물리화학과)는 “그래핀 시트를 제작하는 새로운 방법을 개발했다”면서 “이 방법으로 결함 없이 그래핀을 대량 생산할 수 있다”고 말했다.

연구팀은 이번 실험에서 ‘전단 믹서’라는 산업용 장비를 사용했지만, 가정용 믹서로도 비슷한 결과를 재현하는 것에도 반복적으로 성공했다고 밝혔다.

이렇게 만들어진 액체는 페인트처럼 그래핀 시트의 코팅으로 표면에 바르거나 플라스틱과 혼합해 강화된 복합재료로 만들 수 있다.

콜먼 교수는 “이번 실험실에서 생성한 것은 불과 몇 그램이지만, 규모를 확대하면 몇 톤 규모로 생산할 수 있다”고 설명했다.

한편 그래핀은 탄소 원자들이 원자 하나 두께의 2차원 구조로 육각형 형태의 벌집 모양 구조를 이룬 소재로써, 강철보다 200배 이상 강하고 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하는 등 우수한 물리적·전기적 특성을 가진 소재다. 따라서 디스플레이, 에너지, 환경, 반도체 소자 등에서 주목받는 ‘꿈의 신소재’로 불리고 있다.

사진=포토리아(위), 네이처 머티리얼스

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr