작성일 : 19-06-11 14:01
UNIST 현협·백충기교수 연구팀, 변색 고분자에 나노입자 넣어 민감도 6배 높여 , 힘 가하면 색 변하는 '전자피부'···無전원 '웨어러블' 가능
 글쓴이 : happy
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국내 연구진이 민감도와 신축성이 향상된 전자피부 만들기에 성공했다.

UNIST(총장 정무영)는 고현협·백충기 에너지 및 화학공학부 교수팀 색상 변화로 외부 자극을 표현하는 인공전자피부를 개발했다고 10일 밝혔다.

인공전자피부는 외부에서 입력되는 물리·화학·기계적 자극을 전기 신호로 변환해 감지하는 전자 소자다. 전자피부를 만드는 재료로 '변색형 고분자 소재'가 사용된다. 이 소재는 전원 공급이 없어도 물리적 변형에 따른 색상 변화가 뚜렷하다. 그러나 고분자의 구조가 바뀌려면 강한 힘이 필요해 민감한 전자피부를 구현하기 어렵다.

연구팀은 대표적인 변색형 고분자 'spiropyran'에 다공성 마이크로 구조 나노 입자를 넣어 이 문제를 해결했다. 

연구팀은 복합소재에 미세한 구멍을 만들고 그 안에 기계적 강도가 높은 실리카 나노입자를 코팅했다. 그 결과, 전자피부에 압력이 가해질 때 고분자에 전달되는 힘의 양이 늘어나면서 반응 민감도가 기존보다 최대 6배 높아졌다. 미세 구멍과 실리카 나노 입자가 에너지 분산 효과를 만들어 신축성도 기존 재료보다 최대 400% 증가했다.

이 고분자 복합 소재는 PDMS 소재를 기질(matrix)로 사용하고 있기 때문에 은나노와이어 기반의 투명전극과 융합하면 마찰 전기 센서로 사용될 수 있다. 마찰 전기와의 복합화를 통한 이중 모드 인공전자피부는 음성인식과 동작인식 센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이번 연구의 제1저자인 박종화 박사후 연구원"우리가 개발한 인공전자피부는 직관적이고 직접적으로 정보를 전달할 수 있어 사용자가 접근하기에 더 용이하고, 외부 전원이 필요하지 않아 미래 웨어러블 디바이스 구현에 큰 도움을 줄 것"이라고 기대했다.
 
연구 결과는 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 5월 9일 게재됐다. 논문명은 'A Hierarchical Nanoparticle-in-Micropore Architecture for Enhanced Mechanosensitivity and Stretchability in Mechanochromic Electronic Skins'다.

손가락을 굽히는 힘에 의해 남색으로 변한 인공전자피부. <사진=UNIST 제공 >손가락을 굽히는 힘에 의해 남색으로 변한 인공전자피부. <사진=UNIST 제공>