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미국 캘리포니아 대학(University of CaliforniaSanta Barbara)의 연구진은 강도와 강성을 희생하지 않으면서 높은 탄성을 가진 재료를 만들었다. 재료의 세계에서 강성과 탄성은 대개 반대편에서 서로를 적대시하고 있다. 재료가 탄력적일수록 하중과 저항력을 견딜 수 있는 능력이 떨어진다. 좀 더 단단할수록 더 낮은 변형률에서 파열되는 경향이 있다. 따라서 많은 과학자들은 강성과 탄성을 동시에 높일 수 있는 재료를 만드는데 매진하고 있다. 홍합의 족사 스레드(byssus thread)는 강성과 탄성을 동시에 가지고 있다. 바위에 부착되는 스레드는 불규칙한 바위 표면에 부착되어서 해류를 견딜 수 있을 정도로 충분한 신축성을 가지고 있다. 또한 해류를 따라 흐르는 것들이 부딪힐 때를 대비해서 충분히 단단하다. 이번 연구진은 이런 홍합에 영감을 얻어서 새로운 종류의 재료를 설계했다. 이 재료는 연성과 강도를 희생하지 않으면서 습한 환경에서 사용할 수 있다. 이 기술의 핵심은 TEGDMA(triethylene glycol dimethacrylate)로 BZA(benzyl acrylate)을 교차결합하는 것이다. BZA와 TEGDMA의 샌드위치 층을 만드는 것이 아니라 교차결합함으로써 넓은 온도 범위에서 변형에 견딜 수 있는 능력과 높은 하중을 견딜 수 있는 능력을 가진다. 이러한 재료는 응력을 효과적으로 흡수하거나 저항할 수 있다. 또한 재료 전체가 파괴되는 것을 막을 수 있다. 과도한 응력이 발생하면 일부 재료를 박리시킴으로써 재료 전체가 파괴되는 것을 피할 수 있다. 이 연구결과는 더 견고한 플라스틱, 헬멧과 같은 보호 장치, 내구성이 뛰어난 항공기 부품/차량/ 선박 부품 등을 위한 고분자 소재를 개발하는데 매우 유용할 것이다. 또한 의학 분야, 생명 공학 분야, 생물 전자공학 분야, 심지어 로봇 공학 분야에 적용할 수 있는 보철물, 인공 관절 및 장기, 연성 액추에이터를 제조하는데 크게 도움을 줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 journal Macromolecular Chemistry and Physics에 ldquo;Bioinspired Functional Gradients for Toughness Augmentation in Synthetic Polymer Systems rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(|https://doi.org/10.1002/macp.201800134). |
