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일본 연구팀, '절단해도 원래대로 복원'…자기복원력 가진 신소재 폴리머 개발

  • 김명수 기자
  • 승인 2019.02.10 16:46
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수중, 진공에서도 사용 가능, 타이어·인공장기·로켓에도 활용 기대

[김명수 기자] 흠집이 나거나 끊어져도 원래대로 복원되는 신기한 소재가 개발됐다.

일본 이(理)화학연구소 연구팀은 절단해도 원래 상태로되붙는 것은 물론 온도에 따라 고무나 플라스틱 처럼 변형도 가능한 새로운 폴리머를 개발했다는 논문을 7일자 미국 과학잡지에 발표했다.

이 신소재는 공기중이나 물속, 산이나 알칼리 용액 등 다양한 환경에서 쓸 수 있어 자동차 타이어와 보호재, 인공장기는 물론 로켓에 이르기까지 폭넓은 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다고 NHK와 마이니치(每日)신문 등 일본 언론이 8일 전했다.

폴리머는 유기화합물이 여러충으로 연결된 구조를 갖는 물질이다. 연구팀은 독자적으로 개발한 촉매를 이용해 유기화합물인 에틸렌과 아니실프로펜을 합성했다.

일본 이화학연구소가 개발한 자기복원 폴리머 / [NHK 캡처]
일본 이화학연구소가 개발한 자기복원 폴리머 / [NHK 캡처]

이 폴리머는 공기중이나 물속, 산과 알칼리 용액 등 다양한 환경에서 강력한 자기복원력이 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 잡아 당기는 물리현상인 '분자간 상호작용'을 이용했다. 연구팀은 또 다른 유기화합물을 작용시켜 형상기억 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 필요없고 물속이나 우주공간 등 여러가지 환경에서도 쓸 수 있는게 특징이다.

개발을 담당한 고쇼민(侯召民) 이화학연구소 그룹디렉터는 "고온과 저온에서도 기능하며 물속이나 진공 등 다양한 환경에서 자기복원이 가능한 소재"라면서 "타이어와 자동차나 건물 보호재, 도료, 로켓 봉합재, 인공장기 등 광범위한 분야의 활용을 기대할 수 있다"고 말했다.

손상돼도 원래 상태로 돌아가는 소재는 '자기복원재'로 불리며 고무, 유리, 콘크리트, 금속 등 다양한 소재에서 개발이 추진되고 있다.