KIST(한국과학기술연구원·원장 직무대행 윤석진)는 이상수·손정곤 광전하이브리드연구센터 박사팀이 높은 투명도에서도 신축성과 전기전도성을 유지할 수 있는 은 나노와이어 전극을 A4용지 크기 이상으로 제작하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 

은 나노와이어는 단면 지름이 수십 나노미터인, 가늘고 긴 막대 형태의 은(Ag) 성분의 나노소재다. 매우 미세한 크기로 인해 외부에서 가해지는 힘에 따라 구부러질 수 있다. 또 은 고유의 뛰어난 전기전도성과 함께 나노와이어가 엉켜있는 형태인 나노 네트워크를 구성해 투명도 높은 필름을 만들 수 있어 차세대 유연 투명전극 소재로 주목받고 있다. 하지만 은 나노와이어는 유연한 반면 늘어나는 소재로 활용할 수는 없었다.

KIST 이상수, 손정곤 박사팀은 이런 현상을 극복하고자 나노와이어 네트워크에 용매를 접촉한 상태에서 늘임-이완을 진행하는 공정을 새롭게 제안했다. 용매에 접촉하면 나노와이어가 젖으면서 나노와이어 사이의 마찰 저항이 감소하게 되는데, 이 때 기판과 함께 안정적으로 변형될 수 있어 나노와이어 네트워크가 부러지거나 나노와이어 층이 벗겨지는 불안정한 상태가 만들어지지 않을 수 있었다. 

연구진은 "실험을 통해 제조된 은 나노와이어 네트워크 필름이 50% 이상 늘어나는 것을 확인했다. 특히 5000번 이상의 반복적인 늘임에도 투명성과 전도성을 안정적으로 유지하는 것을 확인했다"고 말했다. 이 외에도 마찰저항을 경감시키는 용매로서 에탄올 등과 함께 물이 좋다는 것을 규명해 저렴하고 친환경적인 공정이 가능함을 입증했다.

KIST 연구진은 개발된 제작 공정으로 A4 종이 크기의 기판에 휘어있는 은 나노와이어 네트워크 필름을 형성했다. 이를 통해 어른 손바닥 크기의 신축성 투명 디스플레이를 구현할 수 있었다.

손정곤 박사는 "대면적화 양산 공정에도 사용가능해 고기능성 스마트웨어를 포함한 웨어러블 전자기기 산업 및 의료기기 분야에 새로운 파급력을 가져올 것으로 기대한다"고 말했다. 연구결과는 'Advanced Functional Materials'에 게재됐다.