☆ 거미줄처럼 강하면서도 질긴 물질 개발 ☆ |
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| 작성자 | 청주중 | 등록일 | 11.02.16 | 조회수 | 276 |
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거미줄처럼 강하면서도 질긴 물질 개발 정보출처 http://newsroom.ucla.edu/page.asp?id=33890 원문언어 영어 출판날짜 2002년 08월 06일 국 가 미국 주제분야 화공재료(고분자, 전자, 전지, 일반)(X19) UCLA의 연구원들은 거미의 동물 특성을 연구하면 더 강하고 좋은 물질을 만드는 비법을 얻을 수 있을 것으로 생각한다. 그것은 테니스 라켓에서부터 스텔스기의 폭탄에 이르기 까지 다양한 제품의 기능을 강화할 것이라고 그 대학의 공학/응용 과학의 헨리 사무엘리 대학, 기계/우주항공학과 교수인 토마스 한과 드랙셀 대학의 재료공학과 교수인 프랑크 코는 말했다. “거미는 여러 면에서 뛰어나다. 거미가 만드는 줄은 강하고 질긴 특성을 조합한 희귀한 것이다. 그것은 상대적으로 무거운 물체를 잡을 수 있을 뿐 아니라 끊어지지 않고 아주 길게 늘어날 수도 있다.”고 UCLA에서 안식년을 보내고 있는 코 교수는 말한다. 코가 수행한 실험실 테스트에서 거미줄은 잘 분해되지 않고 공기나 수중에서 방적될 수도 있다는 것을 보여주었다. 거미줄의 섬유 형태와 0.025마이크로 미터의 극미세 특성은 아주 두드러진 장점을 갖는다. “일반적으로 우리는 매우 강한 물질을 만들 수 있지만 질기게 하지 못하고 매우 질긴 것을 만들 수 있지만 강도를 갖지는 못한다. 거미처럼 이러한 두 가지 특성을 조합하는 것이 우리의 목표”라고 한 교수는 말했다. 한 교수는 UCLA 화학과 교수인 리챠드 케너가 제공한 나노 입자들을 고분자에 넣어서 더욱 강하고 기능성이 부가된 나노복합체를 만들었다. 거미가 거미줄을 치기 위해 사용하는 생물학적인 물질과 유사한 기초 물질인 고분자로 출발한 한 교수는 다른 기능을 주기 위해 어떤 특성을 갖는 나노입자를 복합체에 첨가했다. “거미는 다른 목적으로 거미줄을 만들 때 특성을 바꿀 수 있다는 것이 인상적이다. 우리가 시도하려고 한 것과 비슷하다.”라고 코 교수는 말했다. 예를 들어 흑연 판상체를 첨가함으로써 높은 전도성을 포함한 훨씬 더 큰 전자기력을 가진 물질을 만들 수 있다. 이것은 우주선에는 아주 중요한 특성이다. “이제 전자 부품의 성능을 방해하는 전자기파와 정전기 전하에 관한 걱정을 더 이상 할 필요가 없을 것이다. 만일 전도도가 나쁜 물질로 만들어진 우주선 날개를 번개가 강타하면 날개에 큰 구멍이 날 것이다.”라고 한 교수는 말했다. 그러한 제조물질이 오랫동안 마이크로 크기의 입자로 만들어져 왔지만 한 교수는 나노 크기의 입자를 사용하여 기능을 추가했다. 마이크로 크기의 입자를 사용하면 강도가 감소하지만 나노입자를 사용하면 강도를 잃지 않는 전자기적 특성과 같은 기능이 부여될 것이라고 한다. “일반적으로 나노기술은 우리에게 소위 양자효과라는 것을 이해할 수 있게 한다. 이 효과는 어떻게 성능이 급격히 증가 할 수 있는지, 화학반응이 훨씬 더 빠르게 일어나고 전자가 더 빨리 움직이며 열이 더 잘 전도될 수 있는지를 설명해 준다. 물질의 섬세함과 원자 사이의 응집력 때문에 그 물질은 더 강하다.”라고 그는 말했다. 다시 말해 강화의 의미는 센서가 ppm이 아닌 ppb수준으로 검출할 수 있고 베터리는 재충전 없이 더 오래 가며 테니스 라켓의 강도는 선수의 경기를 개선할 수 있다는 것을 뜻한다. 한 교수는 나노복합체의 기능을 추가한데 반해 코 교수는 섬유형태에 초점을 맞췄다. 코 교수는 거미줄의 중요한 면이 그것이 만드는 섬유 형태일 것이라고 생각한다. 거미가 겉보기에 별 노력 없이 거미줄을 뽑아내는 반면 인간은 정전기적 방적 혹은 전자방적과 같은 공정을 나노 크기의 섬유를 만드는데 사용한다. 전자 방적으로 나노섬유가 만들어지며 그 초미세 방적 물질은 수 많은 공동과 높은 표면적을 갖는다. 그러한 섬유 형태의 장점은 섬유가 매우 균일한 특성과 유연한 구조라고 코 교수는 말했다. 이 물질의 잠재적인 응용 분야는 노트북 컴퓨터, 수소 에너지 저장장치, 건물 축조, 의약 전달 시스템 등 상당히 많다. 특히 전자공학 분야는 전선과 전자 장치의 소형화 뿐 아니라 처리능력과 속도의 향상에 큰 영향을 받을 것이다. |
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