카멜레온처럼 색깔 변하는 소재 개발

카멜레온처럼 색깔 변하는 소재 개발

 

국내 연구진이 카멜레온이나 문어처럼 주변 환경에 따라 몸 색깔을 자유자재로 바꾸는 소재를 개발했다. 전차와 같은 군 장비의 위장, 시시각각 색이 변하는 건축물 외장 인테리어 등 다양한 분야에 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. 서강대 기계공학과 박정열 교수팀은 전기 자극을 통해 능동적으로 실시간 색이 변하는 ‘고체 유연 소재’를 개발했다고 2018년 11월 14일 밝혔다.

 

카멜레온은 피부색을 바꾸기 위해, 피부 속 광결정 구조의 간격을 조절한다. 광결정은 특정 파장의 빛만 반사 시키는데, 광결정 구조의 간격에 따라 반사시킨 빛의 색깔이 다르게 나타난다. 최근 이런 광결정 기반 색 변화를 모사하려는 연구가 많은 관심을 받고 있다. 기존 기술로는 광결정 구조를 변화시키려면 액체 물질이어야만 가능했다. 단단한 껍질 속에 액체를 넣어두는 방식으로 개발할 수는 있다. 이 경우 자유자재로 구부러지는 ‘플랙서블’ 형태로 제조하기가 쉽지 않았고, 외부의 충격이나 환경 변화에 취약한 한계가 있다.

 

연구팀은 이 단점을 해결해 자유자재로 색이 바뀌는 고체 소재를 만드는데 처음으로 성공했다. 먼저 ㎚ 단위의 고분자로 만든 ‘유연성 구동 장치’를 제작한 다음, 이를 고체 물질 속에 섞어 넣어 전기 자극을 가했다. 초소형 구동 장치가 물질 내부에서 광결정 구조 간격을 조절, 고체 물질 내부에서도 바꿀 수 있도록 만들었다.

 

이렇게 만든 소재는 빨간색부터 청록색까지 다양한 색상 변화가 가능했다. 한 번 색이 바뀌면 원래의 상태로 되돌아가지 않으려는 ‘히스테리시스’ 현상이 적어 시시각각 색을 바꾸는데 유리했다. 연구진은 이 소재를 유연한 고체 필름 형태로 만드는데도 성공했다. 이 필름을 입히면 다양한 형태의 물체도 색을 자유자재로 바꾼다.

 

서강대 기계공학과 박정열 교수는 “눈부심 없이 읽을 수 있는 둘둘 말리는 전자 종이, 야외 광고 게시판, 색을 바꿀 수 있는 자동차나 옷, 군사용 위장막 등 무수한 새로운 영역에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이 연구는 광학 및 재료분야 국제학술지 어드밴스드 옵티컬 머티리얼스 온라인판 2018년 10월 21일 게재됐다.