Science
자유자재로 성형할 수 있는 스토리지 실현
장종엽엔에스
2014. 12. 22. 08:11
| KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-19 |
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미국 대학이 점토 형태의 도전성 물질을 발견했다고 한다. 우연한 산물이었던 것 같지만 말거나 늘리거나 하면 자유롭게 성형할 수 있는 스토리지가 생길 가능성도 있다. 미국 필라델피아(Philadelphia) Drexel University의 연구 그룹은 점토와 같은 도전성의 신재료 ′MXene′을 개발했다고 발표하였다. 연구 그룹에 따르면 이 MXene Clay를 이용하는 것으로 제조가 용이하고 수명도 길며 고속 충전이 가능한 슈퍼 캐퍼시티나 전지를 실현할 수 있을 가능성이 있다고 한다. MXene은 3층의 Ti(티탄)와 2층의 C(탄소)로 구성되는 것으로 그 두께는 원자 5개분이다. 개발을 한 그룹은 Drexel University 재료 공학부의 Michel Barsoum 교수가 인솔하는 연구 그룹이라고 한다. Barsoum 교수와 연구 그룹은 원래 미국 에너지성(DoE : Department of Energy)으로부터 자금 제공을 받아 티탄 베이스의 적층 세라믹 재료인 ′MAX phase′를 슈퍼 캐패시터용 전극으로서 사용하기 위한 연구에 임하고 있었다. 그 과정에서 MXene을 발견했다고 한다. Barsoum 교수는 “MAX phase로부터 Al(알루미늄)를 제거하기 위한 화학 에칭 처리를 할 때 통상 불화수소산을 이용할 필요가 있다. 그러나 박사 과정인 Michael Ghidiu는 독성이 높고 위험한 불화수소산을 사용하고 싶지 않다고 생각했다”고 언급하였다. 여기서 Ghidiu는 불화수소산 대신에 독성이 없는 안전한 불화물 소금과 염산을 사용했다고 한다. Barsoum 교수는 “MAX phase를 대량의 검은 입자에 환원하고 나서 그것을 물로 세정하면 지금까지 본 적도 없는 점토와 같은 물질이 되었다′고 강조하였다. Barsoum 교수는 “당초의 목적은 불화수소산을 사용하지 않고 끝마치는 것이었지만 결과적으로 점토와 같은 물질이 발견되었다. 염가이면서 말거나 자유자재로 성형할 수 있는 새로운 재료를 우연하게 만들 수 있었다”고 말한다. Barsoum 교수에 따르면 연구 그룹이 이 신재료를 슈퍼 캐퍼시터의 전극 하나로서 사용했는데 스토리지 용량이 큰 폭으로 향상되었다고 한다. 1cm3당 정전 용량은 900 F(farad)(지식리포터 주)로 탄소 재료의 슈퍼 캐퍼시터와 비교해서 2~3배 높다고 한다. Barsoum 교수와 연구 그룹은 이번 연구에 관한 논문을 영국 과학 잡지 ′Nature′에서 발표하였다. 논문에서는 MXene을 슈퍼 캐퍼시터로 사용하는 것에 초점을 맞추고 있지만 그 밖에도 전지의 전극으로서 사용하거나 시판되는 리튬 이온 배터리로 사용되고 있는 재료보다 성능이 뛰어난 스토리지 성능을 제공할 수 있을 가능성도 있다고 한다. (지식리포터 주) 패럿(farad, 기호: F) 콘덴서(캐퍼시터, 축전기) 등의 정전 용량의 단위(SI 조립 단위)이다. 명칭은 Michelc Faraday에 유래하는 것으로 전하의 단위이다. 1 패럿은 ′1 클론(C)의 전기량을 충전했을 때 1볼트의 직류 전압을 일으키는 2도체 간 정전 용량′(계량 단위령에 의함)이라고 정의된다. <그림> 점토 형태의 도전성 물질 ′MXene′(도전성을 유지한 채로 자유롭게 형상을 바꿀 수 있다고 한다.) | |
