연구팀은 상호 호환성이 낮은 두 종류의 고분자들로 구성된 이중층의 표면에너지 차이를 활용해 공간적으로 재 정렬된 규칙적인 패턴들을 구현하는 연구를 진행했다.
연구 결과 폴리스티렌(Polystyrene‧PS)이 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate)‧PMMA) 선 패턴위에 전면 도포되고 PMMA에만 작용하는 선택적 용매의 증기에 노출시키는 과정을 통해 서로 호환성이 낮은 상태에서 PMMA선 패턴이 모세관 불안정성 현상에 의해 도트 형태의 어레이로 공간적인 재배열 현상이 나타나게 됐다.
연구팀은 커피자국 효과라는 자연적인 현상을 이용한 고분자 패터닝 공정을 사용해 저비용 단순 공정으로 PMMA 선 패턴을 구현했고 고분자의 역학적인 현상에 대한 기초 연구를 가능하게 했다.
이번 연구 결과는 경사도를 갖는 고분자 패턴들의 서브 패턴들을 제조하는 데 모세관 불안정성 현상이 어떤 방식으로 적용이 될 수 있는지에 대한 기초를 제공한다. 추후 이러한 단순화하고 저비용의 고정렬성 패터닝 공정을 정전기력 에너지 하베스팅 표면 소재, 홀로그래픽 표면 소재 등과 같은 기능성 표면으로 적용 가능성이 클 것으로 예상된다.
논문이 실린 Applied Surface Science는 엘스비어(Elsevier)에서 출간되는 재료공학 전문학술지로 피인용지수(Impact Factor)가 4.439이며 JCR 기준 전체 재료공학계열 상위 20% 및 재료박막공정 분야 상위 5% 이내에 속하는 국제저명학술지다.
논문의 제1저자인 조하령 학생은 재료공학과 석사과정 3학기에 재학 중인 학생이며 변명환 교수의 지도하에 고분자 패터닝 공정 및 고분자 역학관련 실험 등의 연구를 주도적으로 수행하고 있다.
지난해 2월 계명대 신소재공학과를 최우수 학생으로 졸업했으며, 국내외 최고의 대학으로 박사과정 진학을 목표로 연구에 매진하고 있다.
변명환 교수는 한국항공대학교에서 학사 및 석사 학위를 마친 뒤 아이오와 주립대학교에서 재료공학(세부전공 고분자재료 전공)으로 박사 학위를 취득했다.
이후 영국 캠브리지대학교 물리학과, 메사추세츠주립대학교 엠허스트 캠퍼스 고분자공학과를 거쳐 고분자 역학 및 에너지 하베스팅용 유무기 소재 개발 분야에서 활동하기 시작했다.
현재는 재료공학 및 고분자공학 분야에서 우수한 국제학술논문을 발표해 오고 있으며 활발한 연구 활동을 이어가고 있다.
한편, 이번 연구는 교육부 지원 한국연구재단 기본연구의 지원을 받아 울산과학기술원(UNIST) 고현협 교수 연구팀과 한국세라믹기술원 박운익(KICET) 박사팀과 공동으로 진행됐다.
