나노구조재료연구실은 저차원 소재, 특히 1차원 및 2차원 나노소재의 합성과 특성 분석에 중점을 두고 있습니다. 대표적으로 그래핀, MXene, 이황화몰리브덴(MoS2), 육방정 질화붕소(h-BN) 등 다양한 저차원 소재를 활용하여 새로운 기능성 소재를 개발하고 있습니다. 이러한 소재들은 고유의 전기적, 열적, 기계적 특성을 바탕으로 차세대 전자소자, 에너지 저장장치, 복합재료 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 연구실에서는 저차원 소재의 대량 합성 및 표면 개질, 그리고 이들의 분산성 향상에 관한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 예를 들어, 화학적 박리, 볼밀링, 용액공정 등 다양한 합성법을 통해 고품질의 나노소재를 확보하고, 이를 바탕으로 나노복합체를 설계합니다. 또한, 나노소재와 고분자, 금속, 세라믹 등 다양한 기지재료와의 계면 특성 제어를 통해 복합체의 물성을 극대화하는 연구도 진행 중입니다. 이러한 연구는 기존 소재의 한계를 극복하고, 경량화, 고강도, 고내열성, 고전도성 등 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있는 차세대 복합소재 개발로 이어집니다. 궁극적으로는 전자, 에너지, 환경, 바이오 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 소재 솔루션을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.

본 연구실은 에너지 저장 및 변환 분야에서 핵심적인 역할을 하는 소재 및 전극 개발에 집중하고 있습니다. 리튬이차전지, 나트륨이온전지, 아연이온전지, 슈퍼커패시터 등 다양한 차세대 에너지 저장장치의 성능 향상을 위해 저차원 나노소재와 금속, 산화물, 탄소계 복합체를 활용한 전극 소재를 연구합니다. 특히, MXene, 그래핀, 금속 산화물, 전이금속 칼코겐화물 등과의 하이브리드 구조를 통해 고용량, 고출력, 장수명 특성을 동시에 구현하고자 합니다. 연구실에서는 전극 소재의 구조적 설계, 계면공학, 도핑 및 표면개질, 나노구조 제어 등 다양한 접근법을 통해 전기화학적 성능을 극대화하고 있습니다. 예를 들어, 2차원 소재를 이용한 전극 보호층 개발, 나노복합체 기반의 고효율 촉매 개발, 재활용 금속을 활용한 친환경 전극 소재 연구 등도 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 실제 소자 제작 및 성능 평가를 통해 실용화 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 저장장치의 고성능화, 장수명화, 안전성 향상뿐만 아니라, 친환경적이고 지속가능한 소재 개발에도 기여하고 있습니다. 미래의 전기차, 에너지 저장 시스템, 신재생에너지 분야에서 요구되는 고성능 소재 및 전극 기술을 선도하는 것을 목표로 하고 있습니다.

나노구조재료연구실은 분말야금 및 첨단 복합소재 공정 기술 개발에도 많은 노력을 기울이고 있습니다. 분말야금 공정은 미세구조 제어와 소재의 균일한 특성 구현에 매우 효과적인 방법으로, 다양한 금속 및 세라믹 복합체, 고엔트로피 합금, 초경합금, 기능성 복합재료 등을 제조하는 데 활용되고 있습니다. 연구실에서는 스파크 플라즈마 소결, 마이크로파 소결, 기계화학적 볼밀링, 무전해 도금, 3D 프린팅 등 첨단 공정기술을 적용하여 소재의 미세구조와 특성을 정밀하게 제어하고 있습니다. 특히, 텅스텐, 몰리브덴, 코발트, 니켈 등 희소금속 및 그 합금의 재활용, 고순도화, 나노분말화 기술 개발에 주력하고 있습니다. 이를 통해 자원순환 및 친환경 소재 개발에도 기여하고 있으며, 산업 현장에서 요구되는 고성능, 고내열, 고강도 소재의 대량 생산 및 상용화 기반을 마련하고 있습니다. 또한, 복합재료의 계면 제어, 나노입자 분산, 강화기 설계 등 복합소재의 성능 극대화를 위한 다양한 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 분말야금 및 복합소재 공정 연구는 반도체, 항공우주, 자동차, 에너지, 방산 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 첨단 소재의 개발과 실용화에 중요한 역할을 하고 있습니다. 연구실은 앞으로도 혁신적인 공정기술과 소재 설계를 통해 산업 경쟁력 강화에 기여할 계획입니다.