그래핀 (graphene)

1, 그래핀

그래핀은 탄소 원자들이 벌집 모양의 육각형 격자를 이루며 단층으로 배열된 2차원 물질입니다.

현재까지 발견된 가장 얇은 2차원 소재로, 뛰어난 전기 전도성, 강도, 유연성 등을 자랑하며 다양한 산업에서 혁신적인 활용 가능성을 지닌 소재입니다.

 

 

2. 그래핀 특징

단일 원자 두께: 그래핀은 원자 한 층으로 이루어져 있으며, 두께가 0.34nm로 매우 얇습니다.
강도: 강철보다 약 200배 강하고 매우 가벼워 구조 재료로 이상적입니다.
전기 전도성: 구리보다 더 빠르게 전기를 전달하며, 전자 이동 속도가 매우 빠릅니다.
열 전도성: 우수한 열 전도율을 지녀 열을 효과적으로 전달하는 데 적합합니다.
투명성: 97%의 빛을 통과시키며, 투명하면서도 전도성이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
유연성: 구부리거나 늘려도 손상되지 않는 높은 유연성을 가집니다.

 

3. 그래핀 적용

- 전자기기:

초고속 트랜지스터: 그래핀의 뛰어난 전기 전도성은 고성능 반도체와 트랜지스터 개발에 유용합니다.

투명 전극: 스마트폰, 태블릿, 디스플레이에 사용되는 투명 전극으로 활용 가능하며, OLED 및 터치스크린에 적용됩니다.

플렉시블 디스플레이: 유연성과 투명성을 바탕으로 휘어지는 디스플레이 개발에 적합합니다.

- 에너지 저장 장치:

배터리: 리튬이온 배터리와 같은 에너지 저장 장치의 용량을 늘리고 충전 속도를 빠르게 하는 데 기여합니다.

슈퍼커패시터: 그래핀은 고효율 에너지 저장을 위해 슈퍼커패시터 제작에 사용됩니다.

- 센서:

가스 센서: 그래핀은 작은 입자를 탐지하는 데 매우 민감해, 가스 센서나 바이오 센서에 사용됩니다.

화학 센서: 유해 물질을 탐지하는 화학 센서에 응용되며, 높은 민감도를 제공합니다.

- 의료:

약물 전달: 그래핀을 활용한 약물 전달 시스템은 약물을 정확한 위치에 전달할 수 있는 기술로 연구되고 있습니다.

생체 센서: 생체 신호를 감지하는 센서나 인체에 삽입되는 의료 기기에도 활용됩니다.

- 코팅 및 재료:

방수 및 방오 코팅: 그래핀은 방수 코팅이나 방오 특성으로 보호막을 형성하는 데 사용됩니다.

구조 강화 재료: 복합재료로 사용되어 비행기나 자동차의 구조물을 더 가볍고 강하게 만듭니다.

환경:

물 정화: 그래핀 기반 필터는 수질 정화와 해수 담수화 기술에 사용되며, 오염 물질을 제거하는 능력이 뛰어납니다.