연구실의 또 다른 중요한 연구 축은 단백질과 나노공학을 결합한 기능성 나노소재 설계이다. 단백질 나노입자는 생체적합성, 생분해성, 구조적 다양성이라는 장점을 지니며, 약물전달체나 입자 기반 치료제, 비바이러스성 유전자 전달체 등 차세대 바이오소재로 주목받고 있다. 연구실은 공학적 설계 관점에서 단백질 기반 입자의 합성, 화학적 조립, 기능화 전략을 탐구하며, 전통적인 고분자·무기 나노소재 연구와 생체소재 연구를 연결하는 융합형 방향성을 보여준다. 특히 단백질을 주요 빌딩 블록으로 사용하는 나노입자의 제조와 응용 동향을 정리한 연구는, 단백질 기반 나노구조의 조립 원리와 설계 자유도를 폭넓게 다룬다. 여기에는 표면 특성 조절, 약물 적재, 표적화 기능 부여, 생체환경에서의 안정성 확보 등 실제 나노의약 응용에 필요한 요소들이 포함된다. 이러한 접근은 재료의 생물학적 기능성을 극대화하면서도 공정적 재현성과 구조적 정밀성을 확보해야 한다는 점에서 고난도의 재료설계 문제와 맞닿아 있다. 이 주제는 고분자재료와 계면공학 기반 역량이 바이오 및 나노의학으로 확장될 수 있음을 보여준다. 향후에는 생체친화적 전달 시스템, 진단·치료 융합형 나노플랫폼, 기능성 바이오하이브리드 소재 개발로 발전할 가능성이 크다. 연구실은 재료과학, 화학공학, 바이오응용을 아우르는 융합 연구를 통해 차세대 기능성 나노소재의 설계 원리와 응용 가능성을 넓히고 있다.

연구실은 구부러지거나 투명해야 하는 차세대 전자소자를 위해 나노와이어, 탄소나노튜브, 환원 그래핀 산화물과 같은 저차원 나노재료를 활용한 전도성 박막 제조 기술을 연구한다. 이 주제의 핵심은 용액 공정을 기반으로 넓은 면적에 균일한 박막을 형성하고, 동시에 높은 광투과도와 우수한 전기전도도를 확보하는 것이다. 기존의 취성 금속산화물 전극을 대체할 수 있는 유연 전극 소재 개발은 웨어러블 기기, 플렉시블 디스플레이, 센서 플랫폼의 발전과 밀접하게 연관된다. 대표적으로 곡선형 구리 나노와이어를 이용한 유연 투명 전극, 단일벽 탄소나노튜브의 meniscus-dragging deposition 공정, 환원 그래핀 산화물 박막의 표면에너지 제어 미세패터닝 연구가 수행되었다. 이러한 연구는 단순히 소재 합성에 그치지 않고, 코팅, 네트워킹, 저온 환원, 패터닝, 기판 적합성 평가까지 포괄하는 공정 통합형 접근을 보여준다. 특히 대면적 균일성, 저온 공정성, 기계적 유연성, 반복 굽힘 내구성은 실제 소자 적용을 위해 필수적인 요소이며, 연구실은 이를 동시에 만족시키는 제조 전략을 개발해 왔다. 이 연구는 전자재료와 고분자기반 기판, 나노구조 네트워크의 상호작용을 이해하고 제어한다는 점에서 재료공학적 가치가 매우 크다. 앞으로는 유연 에너지 소자, 스마트 섬유, 차세대 인터페이스 디바이스 등으로의 응용이 기대되며, 인쇄전자 및 롤투롤 공정과 결합할 경우 산업적 파급력도 높다. 연구실의 성과는 고성능 기능성 박막을 저비용·저온 공정으로 구현할 수 있는 실질적 기술 기반을 제공한다.

이 연구 주제는 고분자재료와 다양한 나노·미세 구조체 사이의 계면을 정밀하게 설계하여 복합소재의 전기적, 열적, 기계적 성능을 동시에 향상시키는 데 초점을 둔다. 연구실의 주요 관심사는 단순한 재료 조합을 넘어, 계면에서 발생하는 접착, 분산, 전하 이동, 열 전달 현상을 제어함으로써 기존 소재의 한계를 극복하는 것이다. 특히 탄소섬유, 2차원 입자, 전도성 나노구조체가 포함된 복합계에서 계면 저항을 줄이고 기능성 네트워크를 형성하는 방향으로 연구가 전개되고 있다. 구체적으로는 탄소섬유 계면층의 입자 퍼콜레이션 구조를 설계하여 전자 터널링과 포논 전도를 동시에 향상시키는 연구가 대표적이다. 이는 고방열성과 고전기전도성을 함께 요구하는 차세대 섬유복합소재, 경량 전자소자, 에너지 시스템용 구조재 개발과 직접 연결된다. 연구 과정에서는 입자 분산성, 유변학적 거동, 계면 결합 구조, 전기전도 퍼콜레이션 형성 메커니즘 등을 종합적으로 분석하며, 재료 조성뿐 아니라 미세구조의 연결성과 방향성까지 고려한 설계 전략을 수립한다. 이러한 계면 중심 연구는 고분자융합소재 분야에서 매우 큰 응용 가능성을 가진다. 고성능 복합재, 전도성 섬유, 방열 부품, 에너지 저장 장치용 전극 소재 등 다양한 산업 영역으로 확장될 수 있으며, 재료 성능을 시스템 수준에서 최적화하는 기반 기술로 기능한다. 연구실은 계면 현상에 대한 이론적 이해와 실제 제조 공정의 연계를 통해, 기능성 고분자 복합소재의 설계 원리를 정립하고 실용화 가능성이 높은 차세대 소재 플랫폼을 구축하고자 한다.