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전기가 통하는 플라스틱은 어떤 원리인가요?

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 전기전도성 플라스틱은 그 말 그대로, 전기가 통하는 플라스틱을 말합니다. 전기전도성 플라스틱은 전자가 없는 기존 플라스틱과 달리 분자 구조를 특수하게 만들어, 전자가 분자 내에서 이동할 수 있습니다. 전기가 통할 수 있는 것인데요. 한 마디로 전기가 통하지 않는 플라스틱에 전기전도성을 입힌 플라스틱이라 할 수 있습니다. 플라스틱에 전기가 통하려면 내부에 전자가 자유롭게 이동할 수 있도록 만들어야 합니다. 과학자들은 흔한 절연체 중 하나인 폴리아세틸렌(Polyacetylene)을 요오드로 처리하면 금속에 버금가는 전기전도성을 갖게 된다는 사실을 발견하고 이를 기반으로 전기전도성 플라스틱을 만들었습니다. 전기전도성 플라스틱은 전도성의 정도에 따라 구현할 수 있는 성능이 달라집니다. 전도성의 정도를 부여해주는 물질에는 금속이나 탄소계 필러가 있는데요. 탄소계 필러에는 크게 카본블랙(Carbon Black, CB), 탄소섬유(Carbon Fiber, CF), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)가 있습니다. 탄소계 필러는 요구되는 특성에 다앙햐게 사용할 수 있습니다. 때문에 전기전도성 플라스틱의 주요 소재로 활용되고 있습니다. 카본블랙(CB)은 흑색의 미세한 탄소분말입니다. 흑연과 비슷하며 탄소입자는 1∼500nm입니다. 카본블랙(CB)은 색깔, 착색도 또는 기타 기능상 목적으로 열경화 및 열가소성 플라스틱에 혼합될 수 있으며 입자 크기, 응집 체크기(구조), 표면화학적 특성을 조합해 수많은 품종을 생산할 수 있습니다. 탄소섬유(CF)는 강철보다 가벼우면서도 강도는 10배 이상 뛰어난 소재 입니다. 탄소섬유는 철이 사용되는 대부분 산업에서 대체 소재로 쓰일 수 있습니다. 특히 고압을 견뎌야 하는 수소연료탱크 제작에 활용됩니다. 탄소나노튜브(CNT)는 탄소6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 원통 형태의 신소재입니다. 강도와 탄성계수, 내마모성이 우수하고 전기전도율과 열전도율이 뛰어난 소재로, 어떤 각도로 말려 있는지 또는 튜브 지름이 어느 정도인가에 따라 전기적으로 도체가 되기도 하고 반도체가 되기도 하는 물질입니다. 탄소나노튜브(CNT)는 물리적 특성이 우수하고 화학적으로 안정성을 지녀 강한 전기전도성 플라스틱을 만들 수 있습니다. 또, 카본블랙(CB)과 탄소섬유(CF)에 비해 아주 적은 양으로도 우수한 전도성을 발현할 수 있다는 장점이 있습니다. 이런 특성 덕분에 항공기, 자동차 내마모 소재, 경량화 소재, 우주항공, 스포츠 레저용품까지 광범위하게 사용되며 꿈의 소재, 플라스틱의 미래를 이끄는 소재로 각광받고 있습니다.출처 : LG케미토피아 - 폴리머 인사이트#22 금속이 된 플라스틱, 전기전도성 플라스틱

학문 / 전기·전자

23.12.24

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