고분자 물질을 이용한 전도성 투명박막의 합성
Transparent Conductive Thin Films using
Polymer Composite Materials
1970년대에 할로겐 원소가 도핑 된 최초의 전도성 고분자물질인 폴리아세틸렌(polyacetylene)을Heeger, MacDiarmid, Shirakawa에 의해 개발되었다. 그 후 기존의 절연체로서 인식되어 오던 고분자물질에서 새로운 물성인 전도성에 대한 관심을 가지게 되었고, 전도성 고분자에 대한 본격적인 연구가 시작되었다. 하지만 대부분의 전도성 고분자는 공기 중에 쉽게 산화되고 물성이 열화 되므로 상업화에
는 문제점이 많다고 알려져 있다.
그래서 디스플레이 기판에 전도성 투명박막으로 적용 되지 못하고 있는 실정이다. 그럼에도 전도성 고분자에 관심을 가지는 이유는 차세대용 플렉서블 디스플레이(flexible display) 적용이 용이하기 때문이다. 기존의 유리기판은 무겁고 단단하기 때문에 플렉서블에 적용 할 수 없어 플라스틱 기판을 사용한다. 플라스틱 기판으로 기판을 만들 경우 플라스틱 기판과 전도성 고분자가 같은 고분자 물성을 가지므로 유사 열팽창계수(thermal expansion)를 가지게 되어 적용이 용이하다
투명 전도성 산화물 TCO(Transparent conducting oxide)로 높은 전도성과 투과도로 상업화에 성공한 ITO(indium tin oxide)와, 저렴한 단가로 각광받는 아연 산화물의 경우는 ITO보다 다소 떨어지는 전도도와 투과도에도 불구하고 태양전지와 같은 대면적에 적용 되고 있다. 이들 무기 산화 물질은 매우 안정된 전도도와 투과도를 유지하고 있지만 유기물에 비해 굴절률이 다소 높아 디스플레이 기판에서 빛샘 현상을 야기하여 효율(couplingout efficiency)이 떨어지는 단점을 가지고 있으며, 이를 해결하고자 하는 노력들이 보고되고 있다.
하지만 공정의 어려움과 경제성의 이유로 상용화 하지 못하고 있다. 여기서 사용된 고분자 물PMMA(polymethylmethacrylate) 이다. PMMA를 기반으로 하는 전도성 고분자에 대한 연구는 PMMA와 흑연(graphite) 나노판(nanosheets)을 합성하거나 PMMA와 은나노 입자 혹은 다른 다양한 금속물질을 합성하는 실험들이 최근 활발히 수행 되고 있다.
본 연구에서는 할로겐 원소를 이용하여 전도성 고분자 물질을 얻은 것을 응용하였다. 소량의 염화알루미늄과 고분자 물질인 PMMA을 이용하였으며 여기에 표면개질 (surface modification)을 통하여 친수성에서 소수성(hydrophobic)으로 변환된 평균 500nm 크기의 실리카겔(silica gel)을 함께 혼합하여 시료를 만들었고 투과도와 전도도(conductivity)를 측정하였다.
(출처) 대구공업대학 이병화 전임강사[출처] 고분자 물질을 이용한 전도성 투명박막의 합|작성자 제이벡 Jvac