신소재 맥신(MXCENE)

국내 연구진이 '차세대 신소재 물질'로 각광받고 있는 '맥신(MXene)'의 상용화를 크게 앞당기는 기술을 개발했다. 

나노종합기술원은 이용희·안치원 박사팀이 김선준 한국과학기술연구원(KIST) 박사 등이 미국 드렉셀대 연구팀과 공동으로 맥신 소재의 산화 안정성을 획기적으로 향상시키는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

맥신은 전기전도성이 우수한 2차원 판상 형태의 물질로, 에너지와 센서 등에 전극으로 쓰인다. '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀의 전기전도도를 능가할 정도로 미국, 중국, 한국 등 세계적으로 기술개발이 활발하다.

하지만, 상온에서 산화반응이 일어나 이산화티타늄으로 변해 전기적 성질을 잃어 상용화가 어려웠다. 더욱이 수분이 있는 환경에선 훨씬 더 빠르게 이산화티타늄으로 바뀐다. 

연구팀은 수소와 아르곤 혼합 기체에 티타늄 카바이드 맥신 필름을 고온 어닐링(고온으로 가열한 후 서서히 식히는 열처리)을 통해 산화 저항성을 갖게 했다. 실제로, 열처리를 하지 않은 맥신 필름은 13시간 만에 100만 배 이상으로 저항이 증가한 반면, 열처리한 맥신 필름은 48시간 동안 저항이 1.9배 늘었다.

아울러 열처리된 맥신 필름을 물에 24시간 동안 담가 놓아도 저항 변화가 거의 없는 것으로 나타났다.

연구팀은 맥심 필름을 나노 전기히터에 적용해 산화 안정성이 향상되는 것을 확인했다고 설명했다.

이용희 나노종합기술원 박사는 "맥신 소재의 상용화 걸림돌인 소재의 낮은 산화 안정성을 극복한 연구결과로, 향후 맥신 기반의 수명이 긴 소자 제작과 극한 환경 소자 등에 널리 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '저널 오브 머터리얼즈 케미스트리 A' 1월 표지논문으로 실렸으며, 과기정통부의 해외 우수연구기관 유치사업의 지원을 받아 연구가 수행됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr

나노종합기술원은 '차세대 신소재 물질'로 주목받고 있는 맥신의 산화 저항성을 고온 열처리 방법으로 극복해 상용화를 앞당기는 기술을 개발했다.

나노종합기술원 제공