그래핀 첨가에 따른 신축성 카본전극의 전기적 특성 변화
The Effect of Graphene on the Electrical Properties of a Stretchable Carbon Electrode
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초록
소프트 일렉트로닉스에 대한 많은 수요로 인해 신축성 전극이 주목 받고 있다. 그 후보 중 하나인 카본블랙복합소재(composite)는 낮은 가격, 용이한 공정성뿐 만 아니라 특정 범위에서 인장에 따라 비저항이 감소하는 장점을 가지고 있다. 하지만 전자소자로 쓰이기엔 전기전도도가 좋지 못 한 단점을 가지고 있다. 그래핀은 2차원 나노구조의 카본계열 물질로서 뛰어난 전기적 특성과 유연성을 가지고 있으며 그래핀의 첨가로 카본블랙 복합소재의 전도성을 향상시킬것으로 예상된다. 본 연구에서는 그래핀을 카본블랙 전극에 첨가하여 강화된 전기적 특성을 조사하였다. 그래핀 첨가 카본전극의 전기저항률은 카본블랙 전극과 비교해 감소하였다. 이는 그래핀이 서로 접촉하지 않는 카본블랙 응집체를 연결하여 도전 구조를 강화하였기 때문이다. 또한 그래핀은 인장 시 나타나는 카본블랙 전극의 저항증가를 감소시켰다. 그 원인은 그래핀이 인장 시 멀어지는 카본블랙 응집체 간극을 연결함과 동시에 인장방향으로 정렬되기 때문이다. 결론적으로그래핀 첨가는 카본블랙 복합소재의 전기적 특성을 향상시켜 신축성 전극으로서 2가지 효과를 부여한다.
Abstract
Stretchable electrodes are focused due to many demands for soft electronics. One of the candidates, carbonblack composites have advantages of low cost, easy processing and decreasing resistivity in a certain range duringstretching. However, the electrical conductivity of carbon black composites is not enough for electronic devices. Grapheneis 2-dimensional nanostructured carbon based material which shows good electrical properties and flexibility. They mayhelp to improve electrical conductivity of the carbon black composites. In this study, graphene was added to a carbonblack electrode to enhance electrical properties and investigated. Electrical resistivity of graphene added carbon electrodedecreased comparing with that of carbon black electrode because graphene bridged non-contacting carbon black aggregatesto strengthen the conductive network. Also graphene reduced an increase in the resistance of the carbon black electrodeapplied to strain because they connected gap of separated carbon black aggregates and aligned along the stretchingdirection at the same time. In conclusion, an addition of graphene to carbon black gives two benefits on the electricalproperties of carbon black composite as a stretchable electrode.
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