절단돼도 원래대로 복원 신소재 개발

절단돼도 원래대로 복원 신소재 개발

 

● 타이어. 인공 장기. 로켓에도 활용 기대

 

흠집이 나거나 끊어져도 원래대로 복원되는 신기한 소재가 개발됐다. 일본 이(理)화학 연구소 연구팀은 절단해도 원래 상태로 되붙는 것은 물론 온도에 따라 고무나 플라스틱 처럼 변형도 가능한 새로운 폴리머를 개발했다는 논문을 2019년 02월 07일자 미국 과학 잡지에 발표했다.

 

이 신소재는 공기 중이나 물속, 산이나 알칼리 용액 등 다양한 환경에서 쓸 수 있어 자동차 타이어와 보호재, 인공 장기는 물론 로켓에 이르기까지 폭넓은 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다고 NHK와 마이니치(每日) 신문 등 일본 언론이 2019년 02월 08일 전했다. 폴리머는 유기 화합물이 여러충으로 연결된 구조를 갖는 물질이다. 연구팀은 독자적으로 개발한 촉매를 이용해 유기 화합물인 에틸렌(ethylene)과 아니실프로펜을 합성했다.

 

이 폴리머는 공기 중이나 물속, 산과 알칼리 용액 등 다양한 환경에서 강력한 자기 복원력이 있다. 완전히 절단해도 절단면을 가볍게 맞춰주면, 5분여만에 원래대로 붙는다고 한다. 표면에 생긴 흠집도 거의 없어진다. 이 소재로 주머니를 만들어 안에 물을 넣은 후, 바늘로 찔러 구멍을 내도 곧 구멍이 막혀 물이 새지 않는다.

 

분자끼리 서로 잡아당기는 물리 현상인 '분자간 상호 작용'을 이용했다. 연구팀은 또 다른 유기 화합물을 작용시켜 형상 기억 성질을 갖도록 하는데도 성공했다. 뜨거운 물 등에 담가 섭씨 50도에서 모양을 변형시킨 후, 상온에 노출시키면, 그대로 굳어진다. 다시 50도의 온도로 되돌리면, 변형 전의 모습으로 복원된다.

 

이런 기능을 갖춘 소재는 그동안에도 있었지만, 빛이나 열 등 외부의 에너지가 필요해 보급에 장애가 돼 왔다. 이번에 개발한 소재는 외부의 에너지가 필요 없고, 물속이나 우주 공간 등 여러가지 환경에서도 쓸 수 있는 것이 특징이다.

 

개발을 담당한 고쇼민(侯召民) 이화학 연구소 그룹 디렉터는 "고온과 저온에서도 기능하며, 물속이나 진공 등 다양한 환경에서 자기 복원이 가능한 소재"라면서 "타이어와 자동차나 건물 보호재, 도료, 로켓 봉합재, 인공 장기 등 광범위한 분야의 활용을 기대할 수 있다"고 말했다. 손상돼도 원래 상태로 돌아가는 소재는 '자기 복원재'로 불리며, 고무. 유리. 콘크리트. 금속 등 다양한 소재에서 개발이 추진되고 있다.