기계/재료

난카이대학교, 공기보다 가벼운 초강력 고탄성 나노바이오재료 개발

발행일 : 2015 / 02 / 17

최근, 난카이(南開)대학교 화학대학의 천융성(陳永勝) 교수팀은 나노재료에 관한 연구에서 중요한 성과를 얻어 최초로 푸아송비(poisson‘s ratio)가 제로인 동시에 양호한 탄성을 갖춘 재료를 연구해냈다. 본 논문은 유명 학술지 「Nature Communications 」의 최신호에 게재되었다.

이런 재료는 겉으로 보기에는 마치 검은색 면화 혹은 스펀지와 비슷하지만, 밀도는 공기보다 가볍고 반복적으로 압축할 수 있는 등 매우 좋은 탄성을 가지고 있다. 연구팀의 실험결과에 의하면, 해당 재료의 상기와 같은 우수한 성능은 극저온(액체 질소 온도가 약 섭씨 영하 197도)에서 극고온(섭씨 900도)까지 유지될 수 있는 것으로 알려졌다.

동시에 해당 재료는 매우 높은 비표면(specific surface)과 99.9%를 초과하는 공극율을 가지고 있을 뿐만 아니라, 압축비가 50 이상에 달하며 각종 액체에 대하여 자체 무게의 1,000배에 달하는 흡착능력과 무유출 이동 능력을 가지고 있다. 이런 특성 때문에 해당 재료를 인공 근육과 심장 등과 같은 인공생체재료에 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 액체 전이와 석유 오염 제거 등에도 사용할 수 있다.

연구팀은 탄소 재료 자체의 화학 안정성, 열 안정성, 광범위한 원천성을 결부한 초강력 나노 탄소 고탄성 재료는 녹색 에너지(예, 슈퍼 커패시터와 리튬 배터리 전극 재료), 촉매(촉매제 및 프로모터 재료), 파 흡수 스텔스기, 구동과 제동(전자기 스위치 등), 인공생체재료(인공 근육과 인공 심장 등) 등 방면에서 양호한 응용 전망이 있을 것이라고 예측하였다.

본 연구 성과는 중국, 미국, 한국 등 여러 나라 연구팀과 협력하여 얻은 것이며 과학기술부, 국가기금위원회 등 기관의 지원을 받았다.