전북대학교 공과대학 유기소재섬유공학 김성륜 교수팀은 흔히 가정에서 사용하는 에어프라이어를 이용한 반응 중합법을 개발했다고 12일 밝혔다.
이 방법으로 충진재의 고함량화를 통한 연속화를 이뤄 초전도 복합체의 전도 특성이 발현되는 메커니즘을 규명했다.
또한, 기존 퍼콜레이션 이론을 발전시킨 단계적 여과(Stepwise percolation) 이론도 개발했다고 밝혔다.
이번 연구 성과는 재료물리학 분야의 세계적인 국제학술지인 ‘Materials Today Physics’ (IF:11.5) 최신호에 게재됐다.
논문은 제1저자로 전북대 소순오 석사과정생과 한양대 장지운 박사, 교신저자로 전북대 김성륜 교수와 경희대 이정태 교수가 공동으로 등록돼 있다.
연구팀은 기존 전도성 복합체에서 발생하는 전자의 터널링 저항 효과가 충진재의 연속화로 인한 직접적인 물리적 접촉에 의해 감소함에 따라 전자의 이동속도가 향상돼 우수한 전도 특성이 나타남을 실험으로 확인했고, 새롭게 제안한 단계적 여과 이론에 기초해 이러한 특성을 예측할 수 있음을 규명했다.
제조된 초전도복합체는 기존 퍼콜레이션 이론의 예측치 대비 각각 3828%, 236%, 55% 향상된 최대 4086 S/m, 50 dB 및 82%의 전기전도도, 전자파 차폐 성능 및 습도 감지 특성을 나타냈다.
전북대 탄소융복합재료공학과 소순오 석사과정생은 “학부연구생부터 시작했던 연구가 각고의 노력 끝에 좋은 결실을 맺어서 기쁘다”고 밝혔다.
김성륜 교수는 “이 연구는 한국산업기술진흥원 탄소복합재인력양성사업의 소순오 학생에 대한 체계적인 지원과 한국연구재단의 기초학술연구 지원이 있었기에 진행할 수 있었고 이에 대해 진심으로 감사드린다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 기초연구사업 및 2021년도 산업통상자원부의 재원과 한국산업기술진흥원의 지원으로 수행됐다.
