| 초록 |
□ 연구개요 ● 유기단분자/탄소나노튜브의 초분자 구조화를 통해 열전성능지수의 상충 관계를 극복하고자 함. ● 에너지 준위와 분자구조적 관점에서 설계된 유기단분자를 탄소나노튜브와 초분자 구조화를 통해 열전 효율을 개선하고자 함. ● 유기단분자/탄소나노튜브의 초분자 구조체와 복합소재의 전하전달 메커니즘을 규명함으로써 체계적인 열전재료 설계 전략을 제시하고 향후 플렉서블 열전 소자로의 응용 가능성을 확인하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 ● 로드-코일 형태의 유기단분자와 탄소나노튜브 사이의 비공유결합으로 이루어진 초분자 구조체의 개발로 전기전도도와 제벡계수는 증가, 열전도도는 감소시켜 열전 소재의 상충 관계를 극복함. ● 유기단분자의 에너지 준위를 탄소나노튜브와 비슷하게 조절하고, 뒤틀어진 분자구조를 통해 유기단분자/탄소나노튜브 복합소재의 열전 지수를 기존 무기물 기반 소재와 비교 가능한 수준인 상온에서 0.104로, 연구 정량 목표의 100%를 달성함. ● 유기단분자/탄소나노튜브의 향후 하이브리드 열전 소자로의 응용을 검증함. 굴곡 환경에서의 열전 발전을 위시하여, 500회 이상 열전 소자의 굽힘 테스트에도 90.4% 이상의 열전 성질을 유지하여, 연구 정량 목표의 100%를 달성함. ● 아직까지 알려지지 않은 유기단분자/탄소나노튜브 초분자 구조체와 복합소재의 전하 거동 현상을 알킬기의 길이, 유기단분자의 흡착량, 유기단분자의 에너지 준위, 초분자 구조체와 복합소재의 모폴로지 측면 등 기존과 다른 접근 방식을 사용하여 분자적 관점에서 규명함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ● 초분자 화학 기법을 통해 3가지 열전성능 지표들을 동시에 개선함. ● 유기단분자/탄소나노튜브 열전재료의 분자적 관점에서의 전하이동 모델을 제시하여 재료의 합리적 설계에 기여함. ● 기존의 무기물 기반의 열전재료에 비해 높은 유연성과 풍부한 원재료, 가공의 저비용으로 높은 경제성을 가지는 유기단분자/탄소나노튜브로 구성된 초분자 구조체와 복합재료로 열전 소재를 보다 범용화 할 수 있을 것임. ● 유기단분자/탄소나노튜브 중에서 가장 높은 성능인 상온에서 0.1 이상의 열전지수를 가지는 소재를 개발함. 이후 높은 열전 효율을 통해 체온으로부터 전기에너지를 생성하는 웨어러블 전자기기의 자가발전용 열전소재로 활용될 수 있을 것임. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
