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나노기술의 급격한 발달과 함께, 유지 보수가 필요 없는 전자기기에 대한 개발 필요성이 대두되고 있다. 예를 들면 선이 없는 센서나, 이식할 수 있는 의료용 센서, 나노 로봇 및 RFID 태그등이 이러한 예들이다. Supercapacitor (초고용량 캐퍼시터, SC)는 전기화학 capacitor라고도 부르는데 이러한 기기들에서 필요한 에너지를 제공하는 에너지 저장 장치가운데 가장 유망한 것이라고 한다. 그러나 전통적인 SC는 크기 때문에 다른 미세 전자기기들과 함께 IC기판에 올리기가 쉽지 않았기 때문에, 소형화된 전자기기 시스템을 구축하기에 제한이 많았다. 따라서 마이크로 SC의 필요가 대두되었고, 이를 통해 칩위에 다른 기기들과 함께 올려놓을 수 있어서 유지 보수가 필요없는 마이크로 전자기기 시스템을 구축할 수 있으리라 기대가 되었다. 중국 하북성의 하북성 물리학 연구소내 고체물리학 연구소의 YE ChangHui교수가 이끄는 연구팀은 이 분야에서 큰 진보를 이루었다. 이 결과는 Small잡지에 lsquo;3D Interdigital Au/MnO2/Au Stacked Hybrid Electrodes for On-Chip Microsupercapacitors rsquo;제목으로 발표가 되었다. 이 연구에서 레이저 인쇄기술과 전자증착 방식을 혼합하여 신속하고, 편리하며 대량생산이 가능한 방법으로 고성능의 마이크로 SC를 제조하기 위한 적층 전극 (MnO2층과 Au층)을 만들 수 있음을 발표하였다. 이러한 전극 구조로 말미암아 삼차원의 적층 전극을 만들고 이를 통해 마이크로 SC의 면적당 용량이 4.3에서 11.9mF/cm2로 증가하였다. 이러한 적층 전극으로 인해 면적당 용량이 증가하고 에너지 밀도가 증가하여, 유연하고 고체상태의 마이크로 MC를 PVA/LiClO4젤 전해액을 가지고 만들었다. 이를 통해 기계적으로 유연하면서도 고 용향의 축전기능이 가능해졌다. 레이저인쇄기능과 물리적 박막증착과 전착을 통해서 마이크로 SC를 어레이 형식으로 만들었는데, 이 안에는 크기와 패턴을 유연하게 조절할 수 있어서, 소형의 유연한 마이크로 전자기기와 같은 시스템 (미래의 스마트폰)에 필요한 전력을 공급하는 것이 가능하게 하였다고 평가된다. Small, 2016,12(22), pp.3059-69 |
