【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교) 연구진이 머리카락보다 가는 초소형 전자 부품부터 종이·천 같은 일상 소재까지 정밀하게 붙였다가 손쉽게 떼어낼 수 있는 차세대 접착 기술을 개발했다.
 ▲ (위) 로봇을 이용한 픽앤플레이스 등 매크로 스케일 활용(아래) 마이크로 LED 전사 등 마이크로 스케일 활용(5μm 수준의 물체) © 포스텍 |
이번 연구는 세계적인 과학 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 최근 게재되며 학계의 주목을 받고 있다.
이번 연구는 POSTECH 기계공학과 김석 교수 연구팀을 중심으로 같은 학과 김기훈 교수, 가천대 김남중 교수, 전북대 이한얼 교수, 미국 코네티컷대 손창희 박사 등이 공동 참여했다.
연구진이 개발한 기술은 ‘형상기억분자(Shape Memory Polymer, SMP)’와 그 위에 정밀하게 제작된 나노 돌기를 기반으로 한다. 이 구조는 특정 온도에서 표면 상태가 변화하며 접착력이 달라지는 특성을 가진다. 평상시엔 거친 표면으로 인해 접착력이 낮지만, 열과 압력을 가하면 매끄럽게 변형되면서 강력하게 부착되고, 다시 열을 가하면 원래 상태로 돌아가면서 쉽게 떨어지는 건식 접착 기술이다.
특히 이번 기술은 약 15기압의 접착력을 발휘하면서도, 떼어낼 때는 별도의 물리적 힘 없이 스스로 떨어지는 ‘셀프 릴리즈(Self-Release)’ 기능까지 구현해 접착력 차이가 1,000배 이상에 달한다. 이는 기존 액체 접착제나 특수 필름 방식보다 정밀도와 효율성, 청결도 면에서 월등하다는 평가다.
연구팀은 이 기술을 활용해 로봇을 통해 머리카락보다 작은 마이크로 LED 칩을 디스플레이 기판에 정확하게 부착하고 깔끔하게 제거하는 데 성공했다. 또, 종이·천처럼 다양한 재질의 재료도 안정적으로 다룰 수 있는 가능성을 입증했다.
김석 교수는 “접착제를 사용하지 않고도 정밀한 부착이 가능하다는 점에서 디스플레이, 반도체, 스마트 제조 등 다양한 산업에서 응용 가능성이 높다”며, “거의 모든 산업 분야의 접착 공정에 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것”이라고 강조했다.
한편, 본 연구는 과학기술정보통신부의 개인연구사업 지원을 받아 수행됐다.
<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>
POSTECH Develops ‘Smart Adhesive Technology’ That Can Be Attached and Removed with Heat
Researchers at POSTECH have developed a next-generation adhesive technology that can precisely attach and easily remove everything from ultra-small electronic components thinner than a hair to everyday materials such as paper and cloth. This research has recently been published in the online edition of the world-renowned scientific journal ‘Nature Communications’ and is garnering attention from the academic world.
This research was jointly conducted by Professor Kim Seok’s research team from the Department of Mechanical Engineering at POSTECH, Professor Kim Ki-hoon from the same department, Professor Kim Nam-joong from Gachon University, Professor Lee Han-eol from Chonbuk National University, and Dr. Son Chang-hee from the University of Connecticut in the United States.
The technology developed by the research team is based on ‘Shape Memory Polymer (SMP)’ and nano protrusions precisely manufactured on top of it. This structure has the characteristic that the surface state changes at a certain temperature and the adhesive strength changes. Normally, the adhesive strength is low due to the rough surface, but when heat and pressure are applied, it is strongly attached while smoothly deforming, and when heat is applied again, it returns to its original state and easily falls off.
In particular, this technology has an adhesive strength of about 15 atm, and even implements a ‘self-release’ function that falls off on its own without any separate physical force when removing, resulting in an adhesive strength difference of over 1,000 times. This is evaluated to be far superior in precision, efficiency, and cleanliness compared to existing liquid adhesives or special film methods.
Using this technology, the research team succeeded in accurately attaching and cleanly removing micro LED chips smaller than a hair to a display substrate using a robot. They also demonstrated the possibility of stably handling various materials such as paper and cloth.
Professor Kim Seok emphasized, “Since precise attachment is possible without using adhesives, it has high applicability in various industries such as displays, semiconductors, and smart manufacturing,” and “It will be able to present a new paradigm for the adhesive process in almost all industries.”
Meanwhile, this study was conducted with the support of the individual research project of the Ministry of Science and ICT.
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