혁신적인 2D 소재 맥신(MXene)

초전도체의 광풍이 일어났던 한 주가 지났습니다. 늘 테마가 그러하듯 초전도체는 지난 금요일 테마를 소멸하며 마무리가 되는 형국입니다.  초전도체의 열풍을 이어받은 주자가 있으니 바로 혁신적인 2D 소재인 맥신(MXene)입니다.

출처 - 픽사베이

혁신적인 2D 소재 맥신(MXene)

MXene는 특수한 유형의 이차원 (2D) 소재로, 금속카바이드나 금속카보네이트와 같은 탄화물들의 계면에서 제조되는 소재입니다. MXene는 금속 원소와 탄소의 2D 층으로 구성되어 있으며, 이러한 특징 때문에 전기적, 열적, 기계적 등 다양한 특성을 갖고 있습니다.

MXene는 고전기전자 장치, 산업용 코팅, 에너지 저장 장치 (특히 배터리와 슈퍼커패시터), 전자기파 차폐 장치 등 다양한 분야에서 활용되고 연구되고 있습니다. 그중에서도 에너지 저장 분야에서의 응용 가능성이 크게 주목받고 있으며, 뛰어난 전기적 성능과 산화환원 반응 능력으로 인해 배터리 및 슈퍼커패시터의 성능 향상에 기여할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.

맥신(MXene)이란 무엇인가?

MXene는 금속 카바이드 또는 금속 카보네이트의 표면을 산화하여 얻어지는 2차원 소재입니다. 이러한 과정으로 금속 원소와 탄소로 이루어진 얇은 층이 형성됩니다. MXene의 이름은 그 구조에 대한 정보를 담고 있습니다. "M"은 금속을 나타내고, "X"는 카바이드나 카보네이트를 나타냅니다. "ene"는 그 구조가 2차원임을 나타내는 접미사입니다.

맥신(MXene)의 주요 특성

MXene는 다양한 특성을 가지고 있어 그 활용 범위가 다양한데, 첫번째로 전기적 특성입니다.

MXene 전기적 특성은 뛰어난 전기 전도성을 가졌다는 것입니다. 이로써 전기 장치의 성능 향상이 가능해질 수 있습니다.

두 번째는 열적 특성입니다. 높은 열 전도도를 가지고 있어 열 관련 응용 분야에서도 활용될 수 있습니다.

세 번째는 기계적 특성입니다. MXene는 높은 강도와 탄성을 가지고 있어 기계적으로 안정성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다.

맥신(MXene)의 주요 응용분야

맥신(MXene)의 주요 응용분야는 에너지 저장과 상업용 코팅 등 몇 가지를 들 수 있습니다.

에너지 저장관련해서 MXene는 배터리와 슈퍼커패시터의 성능 향상에 기여할 수 있습니다. 뛰어난 전기 전도성과 대전 용량을 가지고 있어 에너지 저장 장치의 성능을 향상할 수 있기 때문입니다.

전자기파 차폐: MXene는 전자기파 차폐 능력이 뛰어나, 무선 통신 기기와 전자기파 방사능을 차단하는 데에 활용될 수 있습니다.

산업용 코팅 관련해서 MXene는 표면 코팅으로 사용되어 부식 방지와 내화성 향상을 도와줄 수 있습니다.

맥신(MXene)의 미래 전망

MXene는 연구와 개발이 계속되는 소재로, 그 활용 범위는 더욱 확장될 것으로 기대됩니다. 더 많은 응용 분야에서의 활용이 예상되며, 새로운 기술 및 제품의 출현이 가능성을 가집니다. MXene는 현대 과학의 진보를 대표하는 혁신적인 2차원 소재로, 다양한 분야에서의 응용 가능성을 가지고 있고 그 특성과 잠재력을 활용하여 더 나은 미래의 기술과 제품이 개발될 것으로 기대됩니다.

언론에 보도된 바와 같이 한국과학기술원(KIST)이 맥신의 '자기수송' 특성을 분석해 표면 분자 분포를 예측하는 방법을 개발했다는 소식이 전해졌습니다. 지금까지 맥신을 만들어낼 때 일정한 품질을 유지할 방법이 없어 대량생산이 어려웠지만 이번에 개발한 물성 예측 프로그램으로 해결해 일정한 품질의 맥신을 대량으로 만들 수 있게 될 것이라는 전망은 앞으로 소재 개발과 지속적인 연구만이 우리 미래의 먹거리를 찾을 수 있는 유일한 방법임을 제시해 주는 것 같습니다.

지금까지 혁신적인 2D 소재 맥신(MXene)에 대한 포스팅이었습니다.