미시간주립대 연구원과 학생들이 플라스틱을 고강성, 고강도, 경량으로 만드는 나노 물질을 개발하였다. 이러한 개발을 통해 내구성이 향상된 플라스틱 소재의 개발이 가능해 졌다.

xGnP(Exfoliated Graphite NanoPlatelet)라고 명명된 이물질은 플라스틱의 사용이 많은 포장산업을 비롯해 항공, 자동차 등에서 새롭고 광범위한 응용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

이 물질은 실용적이며 저렴할 뿐만 아니라 독특한 물리적, 화학적 특성과 형태를 가진다. 연구진이 개발한 물질은 전기적, 열적으로 도체인 나노 물질을 사용하였기에 화재에도 강하다.

연구진은 미시간 중부에 위치한 XG Sciences라는 회사에서 제작된 그래핀 나노입자를 사용하였다. XGnP는 플라스틱의 첨가제로 사용되거나 여러 전자 및 에너지 소자의 특성을 변화시키는 재료로 사용될 수 있다. 그래핀 나노입자는 뛰어난 특성 뿐만 아니라 친환경적인 탄소로 이루어져 있고 비싸지 않은 가격에 만들 수 있다는 장점이 있다.

연구진은 그래파이트를 10 나노미터 이하의 두께로 500 나노미터에서 수 십 나노미터의 넓이에 원하는 만큼 펼칠 수 있는 기술을 개발하였다. 또한 이러한 그래핀 표면의 화학적 특성을 물, 수지, 그리고 플라스틱과 공존할 수 있도록 조정하였다. 위와 같은 모든 과정이 빠르고 저렴한 공정을 통해 가능해 졌다.

xGnP는 가솔린 탱크를 가볍고 틈이 없이 만들거나 음식을 장기간 신선하게 보관할 수 있는 용기 등 포장 분야에도 사용할 수 있으며, 우수한 강도 및 경량 특성 때문에 현재보다 훨씬 가볍고 연료 효율이 뛰어난 항공기와 자동차 부품, 강한 터빈, 그리고 의료 기구 및 운동 용품 등에 이용될 수 있다. 또한, 이 물질은 전기 전도도가 뛰어나서 리튬이온전지나 태양 전지 및 디스플레이용 투명도전막으로의 응용도 모색되고 있다.

연구진은 이번 개발로 우리 생활 여러 분야에서 사용되는 고성능 제품들의 특성 및 활용성을 크게 개선하는데 기여할 것으로 전망하고 있다.

홍순우 기자/ kip@packnet.co.kr