성균관대학교 물리학과 이영희 교수와 전북대학교 신소재공학부 이승희 교수 연구팀은 액정 용액 속에 고농도 탄소나노튜브응집체를 주입시켜 전압을 가하면 탄소나노튜브 응집체가 4배 이상 늘어나고 전압을 없애면 고무줄처럼 다시 원래의 형상대로 돌아오는 새로운 현상을 발견하였다.

탄소나노튜브는 전기전도도, 열전도도, 역학적 강도가 뛰어난 재료로 전기전자소자, 에너지저장소자, 디스플레이, 복합체 등에 응용되고 있다.

국내에서는 탄소나노튜브를 이용하여 전계방출디스플레이, LCD- BLU 개발에 응용되고 있으며, 소량의 탄소나노튜브를 액정 속에 주입하여 액정디스플레이의 단점인 장시간의 응답 및 회복시간을 단축하는 연구도 최근 진행되고 있다.

탄소나노튜브는 탄성이 높아 구부림 특성이 좋은 반면, 전압에 반응하여 늘어나는 정도가 10% 내외로 아주 작아 액추에이터 등에 응용하기에는 한계가 있었다.

이영희.이승희 교수 연구팀은 탄소나노튜브가 응집체 형태로 존재하면 응집체 내의 탄소나노튜브가 서로 엉겨 붙어 얽혀진 임의의 형태를 이루는데 이런 형태에 전압이 가해지면 전압이 가해진 방향으로 탄소나노튜브 응집체가 배열되어 응집체 크기의 4배 이상 늘어나며 전압을 제거하면 형상기억합금처럼 원상태로 되돌아오는 현상을 최초로 규명했다.

특히 이번 연구를 통해 탄소나노튜브응집체는 같은 전압에 대해 얼마나 늘어나는가를 알 수 있는 전기활성 상수가 70(V/μm)-1로 기존의 전기활성물질인 유전체보다 300배 이상 크고 고분자보다 20배 이상 큰 것으로 밝혀졌다.

전압을 임계값 이상 가하면 탄소나노튜브 응집체가 풀려 탄소 나노튜브가 분산되는데 이 연구결과는 액추에이터, 디스플레이, 나노전자소자 등에 응용가능성이 매우 크다.

이번 연구결과는 나노분야의 세계적 권위지인 나노레터스지(Nano Letters (Imfact Factor : 9.960)) 8월호에 게재되었다.

과학기술부는 지난 2001년도에 이영희 교수팀이 소속된 성균관대학교 나노튜브 및 나노복합 연구센터(소장 박종윤)를 우수연구센터(SRC)로 선정하여 지원하고 있다.