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  • 유연성과 우수한 반침투 특성을 가진 바이오에서 영감을 받은 혁신적인 재료등록일 : 2015/03/24
  • Technion-이스라엘 기술연구소와 MIT의 연합연구원들은 생선비늘에서 영감을 받아 유연성을 가지면서 우수한 반침투 특성을 함께 가지는 기초재료를 개발하였다. 이 우수한 특성을 가지는 재료는 우주를 산책 동안에 마이크로 운석과 방사선에 견딜 수 있는 우주복을 제조하는데 적용될 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 또한 군사용 복장에서 방탄의복을 제조하는데 사용될 수 있다. 이 새로운 재료의 특성, 용도 및 실험결과에 대한 상세한 내용을 포함하는 연구 결과들은 2월 20일에 로얄 화학기술 학회지 Soft Matter에 소개되었다. 이 연구는 소프트 재료(Soft Materials) 실험실 Technion의 Mechanics 책임자이며 조교수인 Stephan Rudykh 교수가 책임자로 활동하였다. “물고기의 많은 종류들이 유연성을 가지지만 이들은 단단한 물체에 대해 보호된다. 자연으로부터 영감을 받아 우리는 유연성을 가진 부드러운 층과 무기와 같이 단단한 비늘로 된 재료 두 층을 결합하는 방법에 의해 이들의 보호 유연성(protecto-flexibility) 특성을 복제하기 위해 노력하였다. 이 재료의 핵심은 결합에 있으며 부드럽고 유연한 조직을 아래에 두고 위에 단단한 비늘을 결합하는 것이다.

    일반적으로 강도와 유연성은 서로 간에 경쟁하는 특성이며 재료에서 결코 함께 가질 수 없다고 Rudykh 교수는 설명한다. 그러나 연합연구팀은 재료의 유연성을 5배 감소시키는 반면에 침투 저항성을 40배 증가시키는 방법을 개발하였다. 예를 들면, 전투용 군사 복장을 제조하는 동안에 무릎과 팔꿈치와 같이 유연성이 요구되는 부분은 보다 유연성이 있게 디자인할 수 있는 반면에 예를 들어 복장의 상단부와 같이 반 침투 특성이 필요한 부분은 강화시킬 수 있었다. “이러한 방법은 복장을 입는 사람의 신체와 사람이 부딪히는 환경에 맞게 직물을 재단하면 된다. 이 연구는 재료 특성에서 혁신을 가져온 부분이다 일단 우리가 재료의 마이크로 특성에 대해 조절을 할 수 있으면 3D 인쇄를 사용하여 우리는 전작으로 다른 종류의 재료를 만들 수 있으며 각각은 복장을 입는 사람, 수요 및 환경에 최적이 되도록 조정된다”고 Technion에 입사하기 전에 3D 인쇄 기술을 연구하던 MIT에서 박사 후 과정을 수행한 Rudykh 교수는 말한다. 연구원들은 예비 재료 시험을 수행하였으며 작은 입자들과 총알과 같은 빠르게 움직이는 포탄과 탄환을 사용하여 동적인 분석을 수행하고 있다. 이들 재료들은 압력 하에서 유연성에 대한 분석실험이 수행될 것이다.

    “우리의 발견은 유연성을 가지면서 반면에 매우 투과성이 큰 특성을 막을 수 있는, 간단한 재료 구조물을 개발하는데 있어 새로운 가이드라인을 제공한다. 신체의 다른 부분에서 필요한 움직임에 따라 바뀔 수 있는 특성을 가진, 보호 시스템의 맞춤형 특성은 마이크로구조 기하학적인 특성으로부터 얻어진다. 다른 변형에 견딜 수 있는 메커니즘을 제공해주는 마이크로 구조는 강성을 가진 판과 부드러운 매트릭스로 구성된 다기능성의 디자인을 얻는데 핵심이다. 우리는 마이크로 구조 특성을 주의 깊게 선택하여 유연성을 가지면서 침투를 막을 수 있게 최적화된 디자인을 제공할 수 있다”고 연구원들은 말한다.
  • 키워드 : 유연성, 반침투, 바이오 영감, 재료
  • 출처 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑