KITECH 생산기술 전문지

"본 연구에서는 450 nm 연속파(Continuous Wave, CW) 레이저 조사만으로 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 표면에 전도성 레이저 유도 그래핀(Laser-Induced Graphene, LIG)을 형성하는 공정 특성을 분석하였다. 가시광 영역에서 레이저 흡수율이 낮은 PDMS의 한계를 극복하기 위해, PDMS 표면에 네임펜 잉크를 도포한 후 레이저 출력 및 깊이 등을 조절하여 국소적인 광열 반응을 유도하였다. 최적화된 레이저 조사 조건(파워: 2.4 W)에 따른 표면 형상 및 미세구조 변화를 주사전자현미경(SEM)과 라만 분광법을 통해 분석하였으며, 이를 통해 sp² 결합 기반의 탄소 구조가 형성됨을 확인하였다. 분석 결과, 최적 조건에서 형성된 LIG는 약 600㎛의 선폭을 가지며 3차원 다공성 네트워크 구조가 조밀하게 발달하였음을 SEM 분석을 통해 확인하였다. 라만 분광 분석에서는 ID/IG 비율이 약 0.5 수준으로 나타나 비정질 상태를 벗어난 규칙적인 그래핀 육각 격자로의 안정적인 재배열을 입증하였으며, 4-Point-Probe 측정을 통해 평균 0.852kΩ의 낮은 전기 저항성을 확보하여 전극으로서의 활용 가능성을 확인하였다. 결과적으로, 레이저 공정 조건에 따른 LIG 패턴의 전기적 특성을 평가하여, 레이저 출력, 깊이, 해상도가 탄화반응 유도에 중요한 영향을 미침을 확인하였다. 본 연구 결과는 별도의 고온 공정이나 복잡한 전처리 없이, 투명 고분자 기판 상에 선택적 전도 패턴을 형성할 수 있는 레이저 기반 공정 가능성을 제시하며, 향후 신축성 전자소자 및 센서 응용을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다."

키워드 레이저 유도 그래핀, CW 레이저, PDMS