KAIST가 개발한 고해상도 프린팅 KAIST가 개발한 고해상도 프린팅 가능 가변 강성 전자잉크국내 연구진이 온도에 따라 딱딱함·부드러움을 전환할 수 있는'액체금속 전자잉크'를 개발했다. 가변 강성 전자기기의 새로운 패러다임을 연다.한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정재중 전기 및 전자공학부 교수팀이 박성준 서울대 교수팀, 스티브박 KAIST 신소재공학과 교수팀과 함께 이같은 성과를 거뒀다고 4일 밝혔다.연구팀은 체온 근처(29.8도)에서 녹는 액체금속 갈륨에 주목했다. 갈륨은 고체 상태에서는 단단하지만 녹으면 액체가 돼 강성 변화가 가능하다. 다만 갈륨은 물방울처럼 뭉치려는 성질(높은 표면장력)과 액체 상태에서의 불안정성 탓에 정밀 회로 제작이 어려웠고, 제조 과정에서 원치 않는 상변화가 일어났다.이런 한계를 극복하고자 산성도(pH) 제어 기반 액체금속 전자 잉크 프린팅 기술을 개발했다.마이크로 크기 갈륨 입자를 디메틸 설폭사이드(DMSO)라는 중성 용매에 친수성 폴리우레탄 고분자와 함께 섞어 전자 잉크를 제작했다. DMSO 용매 중성 상태 덕분에 갈륨 입자들이 고분자 매트릭스에 골고루 분산된 고점성 잉크가 형성되며, 이로써 상온에서 고해상도 회로 인쇄가 가능해진다.인쇄 후에는 가열 과정에서 DMSO 용매가 분해되면서 산성 물질을 생성하고, 갈륨 입자 표면 산화막이 제거된다. 이 때 입자들이 물리적으로 연결되면서 전기가 통하고 강성을 조절할 수 있는 회로가 형성된다.개발 전자잉크는 머리카락 굵기 절반(약 50㎛)인 미세 선폭으로 정밀 회로를 인쇄할 수 있고, 우수한 전기전도도, 1465배나 되는 강성 조절 비율을 제공한다. 이 강성 조절비는 플라스틱~고무 정도 변화를 뜻한다.또 스크린 프린팅, 딥 코팅 등 기존 인쇄 방법들과 호환된다.정재웅 교수는 “액체금속 프린팅의 고질적인 문제를 해결하고 상온에서 초정밀 고해상 회로 제작을 가능하게 한 것이 이번 연구 핵심”이라며 “상황에 따라 딱딱한 상태와 부드러운 상태로 자유자재로 변환될 수 있어 다목적 전자기기, 의료 기술, 로봇 분야 등에서 다양한 응용이 가능할 것”이라고 말했다.KAIST 전기 및 전자공학부의 이시목 박사과정 학생과 이건희 부산대 교KAIST가 개발한 고해상도 프린팅 가능 가변 강성 전자잉크국내 연구진이 온도에 따라 딱딱함·부드러움을 전환할 수 있는'액체금속 전자잉크'를 개발했다. 가변 강성 전자기기의 새로운 패러다임을 연다.한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정재중 전기 및 전자공학부 교수팀이 박성준 서울대 교수팀, 스티브박 KAIST 신소재공학과 교수팀과 함께 이같은 성과를 거뒀다고 4일 밝혔다.연구팀은 체온 근처(29.8도)에서 녹는 액체금속 갈륨에 주목했다. 갈륨은 고체 상태에서는 단단하지만 녹으면 액체가 돼 강성 변화가 가능하다. 다만 갈륨은 물방울처럼 뭉치려는 성질(높은 표면장력)과 액체 상태에서의 불안정성 탓에 정밀 회로 제작이 어려웠고, 제조 과정에서 원치 않는 상변화가 일어났다.이런 한계를 극복하고자 산성도(pH) 제어 기반 액체금속 전자 잉크 프린팅 기술을 개발했다.마이크로 크기 갈륨 입자를 디메틸 설폭사이드(DMSO)라는 중성 용매에 친수성 폴리우레탄 고분자와 함께 섞어 전자 잉크를 제작했다. DMSO 용매 중성 상태 덕분에 갈륨 입자들이 고분자 매트릭스에 골고루 분산된 고점성 잉크가 형성되며, 이로써 상온에서 고해상도 회로 인쇄가 가능해진다.인쇄 후에는 가열 과정에서 DMSO 용매가 분해되면서 산성 물질을 생성하고, 갈륨 입자 표면 산화막이 제거된다. 이 때 입자들이 물리적으로 연결되면서 전기가 통하고 강성을 조절할 수 있는 회로가 형성된다.개발 전자잉크는 머리카락 굵기 절반(약 50㎛)인 미세 선폭으로 정밀 회로를 인쇄할 수 있고, 우수한 전기전도도, 1465배나 되는 강성 조절 비율을 제공한다. 이 강성 조절비는 플라스틱~고무 정도 변화를 뜻한다.또 스크린 프린팅, 딥 코팅 등 기존 인쇄 방법들과 호환된다.정재웅 교수는 “액체금속 프린팅의 고질적인 문제를 해결하고 상온에서 초정밀 고해상 회로 제작을 가능하게 한 것이 이번 연구 핵심”이라며 “상황에 따라 딱딱한 상태와 부드러운 상태로 자유자재로 변환될 수 있어 다목적 전자기기, 의료 기술, 로봇 분야 등에서 다양한 응용이 가능할 것”이라고 말했다.KAIST 전기 및 전자공학부의 이시목 박사과정 학생과 이건희 부산대 교수가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 KAIST가 개발한 고해상도 프린팅