형태가 변할수록 전기저항이 감소하는 특수 전극이 개발됐다. 신축성 디스플레이, 전자피부 등 다양한 신축성 전자소자 개발에 활용될 전망이다.

홍용택 서울대 전기정보공학부 교수팀은 큰 변형률을 가짐과 동시에 변형이 늘수록 전기저항이 줄어드는 신축성 전극을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 가격이 싼 니켈 입자와 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 이용하는 간단한 공정으로 전도성 복합 재료를 얻었다. 완성된 재료는 초기 상태보다 100% 신축된 환경에서도 20Ω 이하의 전기저항을 가졌다. 표면에 금속 박막을 입혀도 낮은 전기저항이 유지됐다.

연구팀은 실험 단계에서 전극과 발광다이오드를 결합, 신축 시에도 화소해상도를 유지하는 초기 형태 디스플레이를 구현하기도 했다.

공정을 간소화해 비용을 줄였고 신축성과 항상성도 크게 높였다. 기존에 개발됐던 신축성 전극들은 20~30% 이상 신축하지 못했다. 전도성 혼합 재료를 이용해 제작한 전극도 변형이 심해지면 전기저항이 증가했다. 공정 난도가 높고 특수 재료를 사용해야 한다는 단점도 있었다.

연구팀이 개발한 전극은 디스플레이, 로봇, 생체 부착형 전자소자 분야에서 응용될 것으로 기대된다. 신축성 전자소자 개발에는 높은 변형율에도 정상 동작이 가능한 전극 확보가 필수적이기 때문이다.

연구팀은 “저렴하고 간단한 공정으로 우수한 전기적·기계적 성능을 갖는 전극을 개발했다”며 “차세대 신축성 전자소자 개발에 새로운 방향을 제시했다”고 자평했다.

연구는 미래창조과학부와 글로벌프론티어사업 나노 기반 소프트일렉트로닉스연구단 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 재료과학분야 국제학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 최신호(5월 21일자) 표지 논문으로 소개됐다.