2026. 05. 21 – 무피복 열인발 기반 동축 압전 PVDF 섬유 연구가 npj Flexible Electronics에 게재되었습니다!!
이종석 박사과정(제1저자), Thinh Tam LUONG 석사, 허남훈 박사과정, 이승민 석사, Quang Van DUONG 박사가 참여하고 인정빈 교수, 이상민 교수, 장승환 교수, 최승태 교수(교신저자)가 지도한 연구가 네이처 파트너 저널(Nature Partner Journals)인 npj Flexible Electronics(IF 15.5, JCR 상위 1.5%)에 2026년 5월 21일 온라인 게재되었다.
논문명: Cladding-free thermal drawing for scalable reel-to-reel manufacturing of piezoelectric coaxial polyvinylidene fluoride fibers
DOI: https://doi.org/10.1038/s41528-026-00590-0
CAU News: 공과대학 기계공학부 최승태 교수 연구팀, 열인발 공정 기반 동축 압전 PVDF 섬유 대량생산 기술 개발
열인발(Thermal Drawing) 공정은 프리폼 하나로 수백 미터 길이의 기능성 섬유를 연속 생산할 수 있는 기술이지만, 압전 섬유의 대량생산에는 두 가지 병목이 있었다. 첫째, PVDF와 같은 반결정성 고분자는 용융 시 점도가 급격히 떨어져 인발 중 끊어지기 쉬워 피복(cladding)이 필수로 여겨져 왔는데, 피복은 인발 후 제거 공정이 필요하고 코로나 방전 분극(poling) 같은 연속 후처리를 가로막는다. 둘째, 섬유 코어로 함께 인발할 수 있을 만큼 유연하면서도 전도성이 높은 전극이 없었다.
본 연구진은 이 두 문제를 모두 해결했다. 용융점 부근에서의 인장 변형과 파단 거동을 직접 관찰하는 열연신(Thermal Elongation, TE) 시험법을 새로 고안해 PVDF가 피복 없이 안정적으로 인발되는 좁은 온도·하중 조건(155 ℃ 부근)을 찾아냈고, 나일론 단섬유에 은 나노와이어(AgNW)를 코팅한 약 17 Ω/cm의 유연 전도성 코어 전극을 개발해 인발과 동시에 섬유 중심으로 공급했다. 피복 없이 인발된 섬유는 분극, 외부 전극 딥코팅, 보호층 다이코팅까지 하나의 릴투릴(reel-to-reel) 라인에서 끊김 없이 연속 처리된다.
완성된 동축 섬유는 0.5% 인장 변형률에서 9.4 V의 출력 전압을 기록해 기존 방식의 PVDF 섬유(수백 mV~약 2 V)를 크게 웃돌았으며, 1 mm 곡률 반경에서 1만 회 굽힘 후에도 초기 성능의 약 87%를 유지했다. 이 섬유를 면장갑에 직접 봉제해 손가락 움직임을 실시간으로 감지하는 스마트 글러브를 시연함으로써 웨어러블 센서로서의 실용성도 입증했다.
저자 모두 축하합니다~!!