기계/재료

청화대학, 세계 최장 길이의 탄소나노튜브 제작성공

발행일 : 2013 / 07 / 18

“사닥다리”에 올라 별을 따고 “엘리베이트”를 타고 달나라에 여행가는 공상과학 영화의 장면이 조만간 현실로 될 것이다.

최근 북경시 과학위원회의 지원을 받아 청화대학 웨이페이(魏飞)교수가 이끄는 연구팀은 단일길이 0.5미터 이상의 탄소나노튜브를 제작하는데 성공하여, 세계적인 기록을 세웠는데, 이 역시 최장길이의 1차원 나노소재이다.

관련 내용은 국제 유명저널인 미국화학학회(American Chemical Society) 「Nano Letters」 온라인에 발표되었다.

탄소나노튜브는 지금까지 발견한 역학성능이 가장 좋은 재료로서 단위 질량의 인장길이는 강철의 276배로 기타 재료보다 훨씬 크다. “Scientific American”지에서는 “지구와 달사이에 사다리를 놓을 수 있다”는 제안을 하였으나 길이가 지나치게 길면 자체 무게를 이기지 못하여 재료가 끊어질 수 있으나 탄소나노튜브만은 대량 생산하였을 경우 거시적 길이, 이론적 역학성질, 단일길이 측면에서 미터급 심지어는 킬로미터급 이상에 달할 수 있다.

탄소나노튜브는 고온 환경에서 생장하는 과정에서 촉매제가 활성을 상실하는 것이 비가역적인 법칙이기 때문에 탄소나노튜브의 길이가 한정되어 있다. 게다가 촉매제가 활성을 잃으면서 긴 탄소나노튜브의 밀도가 급격히 감소된다. 따라서 가능한 한 촉매제 활성을 높이는 것이 탄소나노튜브의 길이를 늘일 수 있는 유일한 경로가 되었다.

청화대학의 웨이페이 연구팀은 재료제조와 화공기술학과의 융복합 우위를 살려 제조설비, 제조공정을 대대적으로 개선하여 처음으로 1mm 길이의 탄소나노튜브 촉매활성을 99.5%이상으로 높여 단일 길이 0.5미터 이상의 탄소나노튜브를 성장개발하는데 성공했다.

웨이페이 교수는 “개발한 탄소나노튜브는 완벽한 구조와 탁월한 역학성능 및 거시적 길이를 지닌다. 현재 1미터 이상의 탄소나노튜브 제작을 연구중에 있으며, 나아가 1km이상 길이의 거시적 밀도를 지닌 탄소나노튜브를 제작할 계획이다. 이러한 개발을 통해 향후 하늘사다리를 만들 수 있는 기반이 되었으면 하는 바램이다.”라고 밝혔다.