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포스텍은 손재성 화학공학과 교수가 김진영 한국과학기술연구원(KIST) 박사와 공동으로 링커 이온(linker ions)을 사용해 무기 소재를 포함한 다양한 재료에 보편적으로 적용할 수 있는 3D 마이크로프린팅(micro-printing) 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.
3D 마이크로프린팅은 전자 통신과 바이오, 의료 등 여러 분야에서 작은 부품이나 센서를 제작하는 공정이다. 기기 소형화·경량화 추세를 반영한 차세대 공정이다. 하지만 금속과 같은 무기 소재는 미세한 나노입자를 제어하기 어려워 3D 마이크로프린팅 후 그 구조를 유지하기 어려웠다.
손재성 포스텍 교수(왼쪽)와 김진영 KIST 박사
연구팀은 이를 해결하기 위해 전이 금속 양이온을 링커 이온으로 사용했다. 링커 이온은 나노입자 표면에서 선택적으로 반응해 입자 간 결합과 상호작용을 촉진함으로써 나노입자의 고속 경화를 유도하는 역할을 한다.
연구팀은 3D 마이크로프린팅 기술을 사용해 무기 나노입자를 링커 이온이 녹아있는 용액 수조 안에 프린팅했다. 그 결과, 링커 이온으로 인해 분산되어 있던 무기 나노입자 간 다중 네트워크가 형성됐으며, 입자들이 빠르게 고형화되어 구조를 유지했다.
또 입자 간 상호작용을 조절해 10㎛(마이크로미터) 이하 무기 다공성 구조를 제작하는 데도 성공했다. 기존 마이크로프린팅 기술의 한계를 극복하고 특수 장비 없이 무기 소재를 프린팅하는 데 성공한 것이다.
연구팀은 이번 연구를 통해 금속이나 반도체, 자석, 산화물 등 다양한 기능성 무기 소재도 3D 마이크로프린팅에 적용할 수 있음을 증명했다. 특히, 저비용·고속 공정으로 초소형 정밀기계 기술(MEMS) 등 전자기기를 제작하는 기존 공정을 대체할 수 있을 것으로 기대를 모은다.
손재성 교수는 “나노 프린팅을 위한 개선된 용액 공정 기술로 3차원 구조체를 손쉽게 제작하는 새로운 길을 제시했다”며, “앞으로 나노 소재 기반 소자 연구에 중요한 역할을 할 것”이라고 했다. 김진영 KIST 박사는 “연구팀의 공정 기술을 바탕으로 대면적 구조체 품질 향상과 생산 속도 개선을 통해 다양한 소재와 부품 상용화에 기여하길 바란다”고 말했다.
출처 : 전자신문(전체기사보기)
https://www.etnews.com/20240131000078
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