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문제 정의
- 이러한 단점을 보완하기 위해 후처리 공정을 통해 나노와이어를 접합시키는 방법 이외에 다양한 이종물질을 그 상부에 도포하여 은나노와이어의 물리화학적 안정성을 확보하고자 하는 노력이 이루어지고 있다[11-23]. 따라서, 본 고에서는 은나노와이어의 안정성과 전기전도도를 향상시키기 위해 탄소나노튜브와 은나노와이어를 복합화하는 연구결과에 대해 소개하고자 한다.
- 하지만 탄소나노튜브와 복합화를 할 경우 15 V 이상의 전압을 걸어주더라도 안정적인 전류가 흐르고 은나노와이어가 전혀 손상되지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 연구에서 은나노와이어와 탄소나노튜브를 복합화한 이유는 단일벽 탄소나노튜브가 은나노와이어 네트워크를 연결해줌으로써 접촉저항이 높은 나노와이어 사이로 전류가 흐르지 않고 은나노와이어와 탄소나노튜브 사이로 전류가 흐르도록 유도함으로써 은나노와이어의 전기적 안정성을 확보하기 위함이다. 이러한 전략적 접근이 가능한 것은 탄소나노튜브를 분산하는 기술과 더불어 탄소나노튜브에 도입된 우레이도피리미딘 구조의 관능기가 질소원자가 풍부하기 때문에 단일벽 탄소나노튜브에 전자를 주입시켜 줌으로써 일함수를 4.
- 이를 보완하기 위해 이종소재와 복합화하여 투명전극을 제조하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 본 고에서는 단일벽 탄소나노튜브와 은나노와이어를 복합화하여 각 소재의 장점을 이용해 보다 우수한 기계적 성질과 전기적 안정성이 확보된 투명전극 기술을 소개하였다. 특히, 분산제를 사용하지 않고 탄소나노튜브를 고농도로 분산하고 이를 은나노와이어 수용액에 첨가하여 일액형 분산액을 제조하는 기술은 실용화 측면에서 매우 획기적인 기술이라 할 수 있다.
- 본 기술은 기타 첨가제 없이 은나노와이어와 탄소나노튜브의 혼합이 가능하기 때문에 상용화를 위한 코팅액 조성물 개발이 매우 용이하고 필요에 따라 기타 이종물질을 추가로 혼합하여 다양한 물성의 투명전극을 제조할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 그러나, 투명전극의 터치패널 및 기타 광전소자 응용을 위해서는 투명전극 상부에 오버코팅층을 형성하여 코팅층을 보호하거나 평활도를 향상시키는 등의 추가적인 연구개발이 필요한 실정이다.
- 다음으로는 탄소나노튜브나 그래핀과 같은 물리화학적으로 안정한 전도성 나노소재와 복합화하여 은나노와이어의 안정성을 확보하고자 하는 노력이 진행되고 있다. 본 논문에서는 이와 같이 은나노와이어와 탄소나노소재를 복합화한 연구내용에 대해 소개하고자 한다.
- 그리고 원하는 기재를 상부에 부착시킨 후 멤브레인과 투명전극을 떼어낸 후 미리 변형을 시켜준 고무기판에 전사하여 신축전극을 형성시켰다. 본 연구는 탄소나노튜브에 의해 은나노와이어 네트워크의 물리적 안정성이 확보될 수 있다는 것을 보여주는 좋은 예라고 할 수 있다. 그러나 본 연구 또한 계면활성제에 분산된 탄소나노튜브 용액을 사용하고 필터링 공정과 전사공정을 통해 시편을 제작하기 때문에 대면적에 대량 생산이 어려운 제조공정이라 할 수 있다.
- 2013년 Kim 그룹에서는 은나노와이어와 단일벽 탄소나노튜브를 플라스틱 기판에 순차적으로 코팅하여 투명히터를 제작하였다[12]. 본 연구에서는 탄소나노튜브를 나노와이어 상부에 도입함으로써 은나노와이어의 높은 헤이즈를 줄이고자 하였으며, 저전압에서 충분히 온도가 상승하고 장시간 안정성과 기계적 유연성이 확보된 유연투명히터를 제작하였다. 이와 같이 탄소나노튜브는 물리적 특성뿐만 아니라 빛을 반사하지 않는 광학적 특성 때문에 고투명도와 시인성을 요구하는 광전소자응용에 매우 유용한 나노소재로 여겨지고 있다.
- 하지만 당시에는 현재와 같이 지름이 30 nm 이하의 지름을 갖는 은나노와이어 합성기술이 정립되기 전이어서 상업적으로 사용하기에는 부족한 것이 현실이었다. 이에 반해 단일벽 탄소나노튜브를 이용한 투명전극기술은 국내 탄소나노튜브 합성업체의 기술력을 바탕으로 실용화를 위한 노력이 2000년대 중반부터 시도되어 기존 ITO 투명전극 대체하고자 하였다. 그러나 단일벽 탄소나노튜브를 이용한 투명전극의 경우 그 유연성은 매우 우수하지만, 네트워크 구조로 되어 있고 탄소나노튜브간 접합이 용이하지 않기 때문에 매우 낮은 면저항과 높은 투과도 구현이 어려웠다.
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