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미국 MIT 연구진은 공기 중의 이산화탄소와 반응해서 스스로 성장하고 회복할 수 있는 폴리머를 개발했다. 이 폴리머는 스스로 회복되는 보호 코팅재로 사용될 수 있고, 온실 가스(이산화탄소)를 탄소계 재료로 전환시켜준다. 이 새로운 물질은 식물이 공기로부터 이산화탄소를 도입하는 것과 유사한 화학 공정을 수행한다. 예를 들어, 이 물질은 공기와 햇빛에 노출되어 경화되고 고형화됨으로써 에너지와 운송비용을 절약할 수 있다. 이것은 재료 과학 분야에서 완전히 새로운 개념이다. 탄소 고정 물질이라고 부르는 것은 현재 존재하지 않는다. 단지 식물처럼 생물학적 분야에서만 이산화탄소를 안정된 형태로 변형시킬 수 있다. 화석 연료 사용을 피하고 공기 중의 이산화탄소를 소모하는 합성물질을 개발하는 것은 환경과 기후 측면에서 매우 큰 이점을 가지고 있다. 예를 들어, 나무처럼 자랄 수 있는 합성 물질을 만들 수 있다. 이번 연구진은 시금치 잎에서 추출한 엽록체를 촉매로 사용했다. 분리된 엽록체는 상당히 불안정하여 몇 시간 후에는 기능을 멈춘다. 그래서 이번 연구에서는 추출된 엽록체의 촉매 수명을 상당히 증가시키는 방법을 개발했다. 이번 연구에서 사용된 물질은 APMA(aminopropyl methacrylamide)와 글루코오스로 만들어진 폴리머, 글루코오스 산화효소(glucose oxidase)라고 불리는 효소, 엽록체로 구성되었다. 이것은 탄소를 포함하면 강해지기 때문에 균열 충진재 또는 코팅재로서의 활용될 수 있다. 이 물질의 중요한 이점은 햇빛이나 실내조명에 노출되면 스스로 복구한다는 것이다. 표면에 긁힌 자국이나 균열이 생기면 외부의 조치 없이 손상된 부분의 틈새를 메우고 복구한다. 과학자들은 자가 치유 물질을 개발하기 위한 광범위한 노력을 기울였지만, 모두가 외부 자극이 필요했다. 즉, 공정을 활성화시키기 위해서는 가열, 자외선, 기계적 스트레스, 화학 처리가 필요했다. 새로 개발된 물질은 단지 주위의 빛만으로 대기 중의 탄소를 흡수하는 화학적 반응을 수행한다. 이 새로운 물질은 건축 자재로 사용할 정도로 강하지 않기 때문에 향후에는 강도를 증가시킬 수 있는 새로운 방법을 개발해야 할 것이다. 이 연구결과는 저널 Advanced Materials에 “Polymethacrylamide and Carbon Composites that Grow, Strengthen and Self-Repair using Ambient Carbon Dioxide Fixation” 라는 제목으로 게재되었다. |
