▲ 유연한 폴리머기판 위에 생성된 세라믹.

■ 기술 소개

‘유연 세라믹’은 플라스틱과 같이 구부러질 수 있는 세라믹으로, 쉽게 깨지는 세
라믹의 단점을 극복한 최첨단재료이다.

일반적으로 세라믹은 매우 단단하며 구부릴 경우 쉽게 깨지는 특성을 가지고 있어 곡면이나 접혀지는 환경에는 활용하기 어렵다는 단점이 있다. 그러나 깨지지 않고 구부러질 수 있는 세라믹을 제조할 경우 곡면 디스플레이, 입는 컴퓨터 등 기존 세라믹으로 적용하기 어려웠던 새로운 분야에 활용할 수 있을 것이다.

■ 연구 현장은 지금…

일반적으로 ‘세라믹’이라 하면 ‘돌’, ‘딱딱하고 쉽게 깨지는 것’ 등 단단하지만 유연하지 못하다는 특성이 쉽게 떠오른다. 그러나 딱딱한 세라믹을 매우 가는 실처럼 만든다면, 또는 매우 얇게 만든다면 어떻게 될까?

최근 거리에서 자주 볼 수 있는 경관 중 하나가 광섬유를 이용하여 다양한 색을 나타내는 나무의 모습이다. 공사 현장에서는 세라믹 섬유로 만든 단열재도 종종 눈에 띈다. 이것은 세라믹을 가늘게, 또는 얇게 만들면 깨지지 않고 어느 정도는 구부러질 수 있음을 보여주는 사례이다.

현재 연구실에서는 유연한 기판(금속 또는 플라스틱)에 기능성 세라믹을 얇은 막(film)형태로 입혀서 활용하는 연구와 함께 세라믹을 얇고 가늘게 가공한 후 폴리머와 혼합 하여 제조한 컴포지트를 활용한 연구를 진행하고 있다.

■ 걸어다니면서 전기 생산…압전세라믹 컴포지트

예를 들어 눌러서 전기가 발생하는 압전재료와 폴리머를 혼합한 컴포지트는 전체가 압전 세라믹으로 이루어진 것과 비교하여 작은 압력에도 쉽게 구부러지면서 전기를 생산할 수 있는 장점이 있다.

이러한 유연한 압전 세라믹 컴포지트를 사람의 팔다리 등에 부착할 경우, 걸어 다니면서도 전기를 생산할 수 있을 것이다.

유연 세라믹은 기존 세라믹의 단점을 극복한 새로운 개념의 신소재로, 지금까지 세라믹이 적용되지 못한 곡면환경 등에 적용할 수 있어 많은 수요가 예상된다.

그러나 기능성 세라믹을 얇고 가늘게 만들 경우, 세라믹의 기능이 저하되는 문제와 함께 넓은 면적을 균일하게 만들기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 극복하고 산업적으로 널리 이용하기 위해서는 지속적인 연구가 필요한 상황이다.

▲ 유연한 전도성 세라믹 막 ,폴리머기판 위에 투명한 전도성 세라믹이 코팅되어 LED가 켜진다..