전북대 정광운 교수팀, 고분자 복합소재 열전도 향상 기술 개발

[전주=뉴시스] 윤난슬 기자 = 전북대학교는 정광운 교수 연구팀(공과대학 고분자나노공학과, 대학원 나노융합공학과)이 고분자 복합소재의 열전도성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 분자 수준의 계면설계 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구 성과는 재료화학 분야 세계적 권위지인 '앙게만테케미'(Angewandte Chemie International Edition) 7월호 표지논문으로 선정됐다. 이 학술지는 재료과학 분야 상위 6.1%에 해당하는 영향력 있는 저널이다.
 
연구팀은 전자가 풍부한 테트라티아풀발렌 기반의 반응성 메조겐(TRM)을 전략적으로 설계·합성해 열전도성 고분자 복합소재에서 중요한 역할을 하는 계면 결합력을 분자 수준에서 크게 향상시키는 데 성공했다.

특히 TRM이 지닌 고유의 전자 구조와 π-π 상호작용을 바탕으로 열전달 효율을 저해하는 계면 결합력 약화 문제를 극복했다.

연구팀은 다양한 광물리·열역학·구조 분석 실험을 통해 TRM과 필러 간 계면 상호작용을 정량적으로 규명했으며, 실험적으로 얻어진 TRM 복합체의 열전도도는 이론값에 근접한 것을 확인했다.

정 교수팀의 연구는 고분자와 무기 필러 간 계면에서 일어나는 분자 수준의 상호작용을 정량적·이론적으로 규명한 사례로, 고기능성 복합소재의 설계 및 응용에 새로운 방향성을 제시한 점에서 큰 의미를 가진다.

이번 연구를 주도한 임민우 박사과정생은 지금까지 9편의 제1 저자 논문을 비롯해 총 24편의 SCI 논문을 발표했으며, 교육부 장관 우수연구자 표창과 국내외 학회에서 다수의 수상 경력을 보유하고 있다.
 
임민우 박사과정생은 "전자풍부 메조겐이 필러와의 계면에서 효과적인 포논 전달을 유도해 열전도 특성을 극대화할 수 있었던 점이 특히 인상 깊었다"며 "이번 연구를 바탕으로 향후 다양한 기능성 필러와의 계면 설계를 정밀하게 조절할 수 있는 고성능 열전도성 복합소재 개발로 이어지길 기대한다"고 말했다.

이 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업, 중견연구자지원사업, 미래소재디스커버리사업, 그리고 학술연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.


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