단결정 그래핀을 이용해 고품질 흑연을 만드는 기술이 개발됐다.
UNIST(총장 정무영)는 로드니 루오프 자연과학부 교수(IBS 다차원 탄소재료 연구단장)가 이끄는 연구팀이 단결정 그래핀을 이용한 열처리 공정으로 흑연 결정이 나란히 정렬된 '고품질 흑연' 제조 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.
흑연은 값싸고 전기가 잘 흐르며 고온에도 잘 견뎌 배터리 전극이나 스마트폰 방열판에 사용한다. 흑연 품질을 높이면 흑연을 적용한 제품 성능도 향상시킬 수 있다. 이것이 대면적 단결정 흑연이다.
연구팀은 단결정 그래핀을 화학기상증착법(CVD)로 성장시켜 흑연 재료로 사용할 탄소 기반 물질 내부에 넣어 높은 온도로 열처리했다. 뜨거운 열 때문에 다른 물질은 사라지고 탄소만 남았고, 단결정 그래핀에 가까운 영역부터 고배향성 고품질 흑연이 형성되는 것을 확인했다.
그래핀 단결정이 열처리 과정에서 특정 기능을 발휘해 기존에 무질서하게 배열돼 있던 탄소 원자는 그래핀 원자처럼 완벽한 육각형 구조로 복사, 재배열됐다.
대면적 고품질 흑연 필름은 단결정 그래핀의 크기에 달렸다. 이번 연구성과는 대면적 단결정 흑연 합성에 필요한 선행 기술로 평가받고 있다.
연구팀은 현재 약 4㎝×8㎝ 크기의 단결정 그래핀을 더 키울 수 있는 공정기술을 개발할 계획이다.
루오프 교수는 “작은 조각 크기와 형태로 제조했던 흑연을 대면적 필름 형태로, 나아가 단결정으로 합성하면 연관 산업 발전에 크게 기여할 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
