보험 들 필요 없겠네…깨져도 다시 붙는 스마트폰 액정 소재 개발

UV 20분 조사시 95%이상 균열과 물성이 복원되는 투명 폴리이미드 개발

KIST 연구진이 개발한 자가치유 CPI 필름의 접힘 테스트 장면/사진=KIST

“아!~” 스마트폰 액정이 깨지면 한숨부터 나온다. 수리비가 만만치 않아서다. 그런데 앞으론 이런 걱정을 할 필요가 없을 전망이다. 국내 연구진이 스스로 손상을 회복할 수 있는 스마트폰 액정 소재를 선보였다.

한국과학기술연구원(KIST) 구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구팀, 연세대 한학수 교수 연구팀으로 이뤄진 공동연구팀이 소재에서 발생한 균열이나 손상된 기능을 스스로 복원할 수 있는 ‘자가 치유 투명 전자소재’를 개발했다고 19일 밝혔다.

투명 폴리이미드(CPI)는 유리처럼 투명하고 강도가 세면서도 수십만 번 접어도 흠집이 나지 않아 폴더블, 플렉서블(휘어지는) 디스플레이 등의 모바일 제품에 주로 활용된다. 항공우주, 태양전지 등 산업 전반에서도 쓰이고 있다.

다양한 산업군에 폭 넓게 사용되므로 다양한 환경에서 발생할 수 있는 균열과 지속적인 전자파에 의한 파괴 등을 해결해 내구성을 확보하려는 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

일부 연구에선 첨가제를 넣거나 표면에 단단한 보호층을 코팅해 해결하려 했으나, 근원적 소재 손상까지 막을 수는 없었다.

공동연구팀은 식물의 일종인 아마 씨에서 추출한 ‘아마인유’를 활용해 자가 치유 투명 폴리이미드를 개발했다. 현재 아마인유는 상온(25℃)에서 쉽게 경화되는 특성이 있어 그림을 보존하기 위한 코팅 물질로 사용되고 있다.

연구진은 아마인유를 담은 마이크로캡슐을 제조한 뒤, 마이크로 캡슐을 실리콘과 섞어 투명 폴리이미드 위에 코팅해 보호층을 만들었다. 손상이 생기면 마이크로 캡슐이 터져 아마인유가 흘러나와 손상된 부분으로 이동한 뒤 경화돼 스스로 복원되는 원리다. 이 같은 자가치유 기능은 국소적 손상에서 국부적인 손상범위까지 복원할 수 있다는 장점이 있다. 특히 열, 습도, 자외선에도 반응해 치유 속도가 더 빨라지는 장점을 갖고 있어 최대 20분 이내 손상의 95% 이상이 복원된다고 연구팀은 설명했다.


정 센터장은 “보다 향상된 물성확보를 위해 추가적 구조를 검토하고 응용범위를 확대할 예정”이라고 말했다.