국내 연구팀이 유연한 전자소자들을 연결해주는 변형이 가능한 도전(導電) 필름을 개발했다. 이에 따라 종이처럼 디스플레이를 접어 주머니에 넣고 다닌다든지 전자 피부나 이식형 소자 등에도 활용될 수 있을지 주목된다. 포항공대(POSTECH·포스텍, 총장 김무환) 신소재공학과의 정운룡 교수와 통합과정 황혜진·공민식 학생 연구팀은 회로 라인의 강성, 유연성 또는 신축성 여부와 관계없이 다른 전극과 물리적·전기적으로 연결할 수 있는 ‘연신성(延伸性·늘어나는 성질) 이방성(異方性·방향에 따라 물체의 물리적 성질이 다름) 도전필름’을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구에는 전자전기공학과 송호진 교수팀과 화학과 박수진 교수팀이 함께했다.
연구팀은 연신성 블록공중합체인 SEBS-g-MA에 금속 입자를 일정 간격으로 배열했다. 이어 기판과의 화학 결합을 통해 형태를 바꿀 때도 강한 계면 접착력을 유지하면서 전기 연결도 안정적으로 수행할 수 있는 연신성 이방성 도전 필름을 제작했다. 특히 SEBS-g-MA에 존재하는 무수말레산(maleic anhydride)은 기판 간에 화학 결합을 가능하게 해 저온에서도 강한 결합력을 만들어준다. 연구팀은 이 S-ACF를 결합하고자 하는 두 기판 사이의 계면에 배치하고 80도 저온 열처리를 약 10분간 해 전기·물리적 연결이 완전하게 이뤄진 것을 확인했다.
S-ACF는 원하는 부분에 입자가 배열되도록 할 수 있다. 자연스레 전기 연결이 필요 없는 부분의 고분자 접촉 면적을 늘려 결합력을 높이고 금속 입자의 사용을 줄여 경제적이다. 이렇게 제작된 필름은 이전에 사용하던 이방성 도전 필름에 연신성을 더한 것이다. 고해상도 회로(50㎛) 연결과 저온 공정이 가능하고 제작하기 쉽다.
정 교수는 “이 필름을 활용하면 앞으로 더 복잡한 구조의 소자들도 비교적 손쉽게 연결할 수 있을 것”이라며 “각각 독립적으로 연구되던 연신성 소자들을 하나의 기판, 하나의 통합된 시스템으로 통합·제작하는 데 초석이 될 것”이라고 기대했다. 이번 연구 성과는 ‘사이언스 어드밴시스’에 게재됐다.
