[에너지코리아뉴스] 대부분 사람들은 작은 행동 하나하나가 에너지를 방출하고 있고, 그러한 에너지가 유용하게 재활용될 수 있다는 것을 알지 못한다. 그러나 근래에 이러한 에너지를 모바일 기기나 웨어러블 기기와 같이 신체와 근접해 사용되는 전자기기에 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있어 눈길을 끈다.

인도의 Jadavpur University 연구팀과 독일의 Brandenburg University of Technology 연구팀은 DNA를 이용하여 인간의 작은 모션이나 터치와 같은 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 나노제너레이터를 개발했다.

개발된 나노제너레이터는 생분해성이라는 특징을 갖는데, 유연하고(flexible) 생체에 무해한(bio-compatible) polyvinylidene fluorde(PVDF)에 에너지 수집 능력(energy-harvesting ability)을 높이기 위해 DNA를 첨가하였다. DNA가 첨가된 PVDF 필름의 상단과 하단에 전극을 증착하여 리드(lead)로 연결하고, 최종적으로 PDF로 봉지화(encapsulation)하면 완성된다. 이러한 재료들은 생체 무해하고 생분해성을 갖기 때문에 환경오염로부터 자유롭다.

PVDF는 반결정 중합체로서 크게 4가지 결정구조(α, β, γ, δ 상)를 가진다. 그 중 압전성능과 직결된 β 상에 특히 많은 관심이 쏠리고 있으며, β 상을 유도하거나 향상시키려는 연구가 활발히 수행되고 있다. DNA는 PVDF 의 β 상의 형성을 돕는다. DNA는 전기적 폴링(poling)방법 없이도 PVDF의 −CH2/–CF2 쌍극자 정렬을 유도하여 전기적으로 활성화된 β 상의 형성하여 피에조 전기를 생성한다.

이렇게 제작된 나노제너레이터는 일반적인 터치로 22개에서 55개의 녹색-청색 LED를 발광하는데 성공했다. 이렇게 발생된 전기는 충전기에 충전하여 필요할 때 사용할 수 있으며, 특히 휴대용 기기에 적용할 경우 터치와 동시에 생산되는 전기가 배터리으 수명을 증가시킬 수 있다.

연구는 ‘DNA-Assisted β-phase Nucleation and Alignment of Molecular Dipoles in PVDF Film: A Realization of Self-Poled Bioinspired Flexible Polymer Nanogenerator for Portable Electronic Devices’라는 제목으로 <ACS Applied Materials & Interfaces>에 실렸다.

출처: KISTI 원문: www.sciencedaily.com