설승권 박사팀은 메니스커스 방식을 활용해 낮은 점도로도 고해상도 미세 구조물을 인쇄할 수 있는 3D 프린팅용 나노 잉크를 제조했다. 메니스커스 방식은 물방울 등을 일정 압력으로 지그시 누르거나 당기면 모세관 현상에 의해 물방울이 터지지 않으면서 외벽에 곡면이 형성되는 현상이다.
하지만 맥신을 3D 프린팅에 사용하려면 별도의 첨가제(바인더)가 필요하며 인쇄에 적합한 최적의 농도로 조절해야 하는 어려움이 있었다. 맥신의 공급량이 많으면 잉크가 노즐을 막고 양을 줄이면 구조물 인쇄가 어려운데다가 첨가제로 인해 맥신 본래의 성질이 손상되기 때문이다.
이번 기술을 사용하면 첨가제 없이 맥신의 특성을 최대한 활용할 수 있으며 결과물이 머리카락 굵기의 100분의1 수준으로 기존 기술 대비 270배 높은 1.3㎛의 인쇄 해상도를 가진다. 이에 따라 3D 인쇄 구조물의 전기·전자 소자의 성능과 활용성도 커졌다.
특히 배터리 등 에너지 저장 장치(ESS )등에 활용하면 구조물의 표면적과 집적도를 높여 이온 전달 효율을 높이고 에너지 밀도를 늘릴 수 있다. 또한 센서의 민감도와 효율을 높일 수 있으며 내부의 다중 반사와 흡수 효과를 증폭해 전자기 차폐 성능을 높일 수도 있다.
설승권 박사는 "이번 기술을 사용하면 별도의 첨가제나 후처리 공정 없이 고강도·고정밀 3D 마이크로 구조물을 얻을 수 있다"며 "맥신 잉크의 농도 조건을 최적화하고 인쇄 공정에서 발생하는 매개변수를 분석하는 데 많은 노력을 기울였다"고 말했다.
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