기계공학부 백승현 교수 연구팀, 재사용 가능한 상변화물질 기반 고성능 열계면소재 개발

- 전자장비, 전자소자, 기계장비 등의 냉각 및 방열에 활용 기대

기계공학부 백승현 교수 연구팀이 재사용 가능한 상변화물질 기반 고성능 열계면소재를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 고분자 기지와 상변화물질의 화학적 기능화를 통해 기존 상변화물질의 한계로 지적되어 왔던 새는(leaking) 문제를 해결함과 동시에 손상 후 치유가 가능한 고열전도도 저열저항 열계면소재를 개발하는 데 성공하였다. 이번 연구에는 샤바스 아함메드(박사과정)과 김태훈 박사가 공동1저자로 참여하였다.

열계면소재는 열을 발생시키는 소자와 열을 외부로 방출하는 히트싱크 사이의 틈을 메움으로써 발열소자를 효과적으로 냉각시키는 역할을 한다. 상변화물질 기반 열계면소재는 비교적 낮은 온도에서 고체에서 액체로 상태가 변화하기 때문에, 효율적으로 틈을 메울 수 있게 된다. 하지만 상변화로 인한 새는 문제(leaking)와 비교적 낮은 열전도도가 한계로 지적되어 왔다.

연구팀은 상변화물질과 고분자의 기능화를 통해서 새는 문제를 해결하고,  수소 결합을 통해 손상 후 치유하여, 재사용 가능한 열계면소재를 개발하였다. 또한, 은입자와 기능화된 탄소나노튜브를 이용하여 높은 열전도도와 낮은 열저항을 달성하였다. 또한 컴퓨터에 실장 테스트를 진행하여, 기존 상변화물질 기반 열계면소재 대비 우수한 방열 성능과 재사용성을 확인하였다.

개발된 상변화물질 기반 열계면소재는 우수한 방열 성능과 재사용 가능한 특성을 나타내고 있어 △전자장비 △전자소자 △기계장비의 냉각 및 방열에 활용이 기대된다. 또한, 열계면소재 재사용은 전자부품 폐기물 감소에 긍정적인 효과가 있을 것으로 예상된다.

연구팀의 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 나노및소재기술개발사업 미래기술연구실 및 교육부 대학중점연구소지원사업으로 수행되었다.

연구결과는 과학기술분야 세계적인 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 6월 10일(토) 온라인 게재됐다.

▲ 손상 후 치유 가능한 열계면소재 이미지

※ 논문명: Covalently Functionalized Leakage-Free Healable Phase-Change Interface Materials with Extraordinary High-Thermal Conductivity and Low-Thermal Resistance, Shabas Ahammed Abdul Jaleel (공동1저자), 김태훈 (공동1저자), 백승현 (교신저자), Advanced Materials, 2300956.

※ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202300956

○ 관련 언론보도

 - 성대 백승현 교수 연구팀, 재사용 가능한 고성능 열계면소재 개발 <파이낸셜뉴스, 2023.06.16.>

 - 백승현 성균관대 교수, ‘재사용 가능’ 상변화물질 기반 고성능 열계면소재 개발 <메트로신문, 2023.06.16.>

 - 성균관대 기계공학부 백승현 교수 연구팀, 재사용 가능한 상변화물질 기반 고성능 열계면소재 개발 <교수신문, 2023.06.16.>

 - 성균관대 백승현 교수팀, 재사용 가능한 상변화물질 기반 고성능 열계면소재 개발 <에너지경제, 2023.06.16.>