KIST - 고려대 공동연구팀
한국과학기술연구원(KIST) 최인석 박사(고온에너지재료연구센터)와 김영근 고려대 교수(신소재공학부) 공동연구팀은 니켈(Ni)과 니켈-금(Ni-Au)을 번갈아 가며 쌓은 지름 200㎚ 크기의 다층나노선을 제조한 결과, 지금까지 나온 나노선의 인장강도 중 최고치인 7.4 GPa(인장강도 단위)를 구현했다고 15일 밝혔다.
인장강도는 재료의 세기를 나타내는 힘으로, 재료가 절단되도록 끌어당겼을 때 견뎌내는 최대 하중을 재료의 단면적으로 나눈 값을 말한다. 이번에 개발한 다층나노선의 인장강도는 같은 굵기의 니켈 나노선보다 약 5배 높은 수치이며, 지금까지 알려진 일반적인 금속 소재의 인장강도보다는 약 10배 이상 높다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 한 개의 전기 도금조에 니켈과 금 이온을 동시에 녹인 뒤, '펄스도금법'을 사용해 니켈과 니켈-금 합금 층을 순차적으로 제조했다. 펄스도금법은 일반적인 직류전류를 이용한 도금이 아닌 주기적으로 전류를 조정하는 펄스 파형의 전류를 이용한 도금법으로, 도금층을 보다 미세하고 평탄하게 만들 수 있다. 이를 통해 연구팀은 니켈과 니켈-금 층의 두께를 각각 10㎚ 수준까지 조절해 인장강도를 크게 높인 다층나노선 개발에 성공했다.
연구팀은 "이번 연구를 통해 기존 연구에서 다층구조를 갖는 나노선의 경우 인장특성이 좋지 않다는 통념을 깨고 미세합금화, 다층화 등 재료과학 지식에 기반해 금속의 강도를 크게 높일 수 있었다"며 "금속 소재의 초고강도화에 새로운 방향을 제시한 것"이라고 설명했다.
이 연구결과는 나노분야 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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