전남대학교MNTL연구소

그래핀 나노플라트렛(Graphene nanoplatelet)을 제조하는 XG 사이언스 주식회사(XG Sciences, Inc.)는 차세대 분말 합금 제조 공정을 이용하여 티타늄 그래핀 금속 매트릭스 복합체(Metal-matrix composite, MMC)를 개발하기 위하여 미국의 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)와 공동 프로그램을 시작하였다.

향상된 성능을 부여하기 위하여 금속과 강화된 재료로 구성된 금속 매트릭스 복합재료들은 수십년 동안 조사와 개발되고 있었다. 티타늄 물질은 다양한 산업, 상업, 군사용 제품들을 위한 매우 중요한 구조 재료로서 이용되어 왔다. 이는 티타늄이 상대적으로 낮은 무게, 높은 강도, 강한 내부식성을 가지고 있기 때문이다. 그러나 많은 제품들에서 티타늄의 이용은 낮은 열전도성 때문에 한정되어 있다.

티타늄 금속 매트릭스 복합재료들을 제조하기 위하여 서로 다른 많은 접근 방식들이 이용되어 왔다. 2008년 Poletti는 SiC 입자들을 사용하였으며, 다른 연구자들은 탄소 나노튜브들을 이용하였다. 뛰어난 열전도성을 가지는 그래핀 기반의 물질들은 티타늄의 열 및 기계적 특성들을 동시에 향상시키기 위한 적합한 강화 재료가 될 것이다.

XG 사이언스는 대량으로 그래핀 나노플라트렛들을 생산할 수 있는 능력을 가지고 있다. 동시에 ORNL은 낮은 온도에서 파우더 금속을 처리할 수 있는 특수한 능력들을 보유하고 있다. 양 기관이 공동으로 차세대 티타늄-그래핀 복합 재료들을 창조하기 위한 기회들을 찾고 있다.

XG 사이언스의 연구 개발 부사장인 리야 왕(Liya Wang) 박사는 그래핀이 빠른 전자 이동성, 높은 기계적 강도, 뛰어난 열전도성을 가지고 있기 때문에 매우 높은 잠재력을 가지는 뛰어난 새로운 물질이며 금속 매트릭스 복합 재료들이 깊이 있게 조사되지 않았으나 거대한 시장 잠재력을 제공할 분야라고 말했다. XG 사이언스는 오크리지 국립 연구소와 파트너가 된 것을 기쁘게 여기고 있으며 그래핀 기반의 재료 기술들을 향상시키고 하이테크 제품들의 개발과 제조에서 미국이 장점들을 유지하도록 도와주기 위하여 국립 연구소의 제조 시험 시설을 이용하게 되어 기쁘다고 덧붙여 말했다.

이 프로그램은 XG 사이언스와 미국 에너지부의 공동 지원을 받는다. 미국 에너지부는 최근에 XG 사이언스와 보다 먼 거리를 주행하는 전기 자동차 제품들에서 사용하기 위한 리튬 이온 배터리들을 위하여 저비용, 고에너지 Si/그래핀 양극 재료들을 개발하기 위하여 계약을 체결하였다. 이 프로젝트에서 XG 사이언스는 배터리 제조회사인 LG 화학 파워 주식회사, 조지아 공대를 포함하는 연구팀을 이끌 것이다.