기계/재료

중국과기대, 북극곰 털을 모방한 신형 단열재 개발

발행일 : 2019 / 06 / 11

최근 중국과기대학 화학학부 위수훙(俞書宏) 연구팀은 북극곰 털의 중공구조를 모방한 수많은 털로 구성된 블록재료를 개발했다. 해당 성과는 “Chem”에 게재되었다. 춥고 습한 환경에서 보온효과를 지니도록 진화된 북금곰의 털은 합성보온재료의 이상적인 모델이다. 인공합성 탄소튜브섬유 조립을 통해 탄성 경질재료를 설계할 수 있는데 해당 재료는 사용기한 내에 뚜렷하게 노화되지 않을 뿐더러 열량도 흡수할 수 있다.

인간 또는 기타 포유동물의 털과 달리 북금곰의 매 한 가닥의 털은 속이 빈 공동(cavity) 구조를 보유한다. 이러한 공동 형태 및 간격은 독특한 흰색외각을 형성한다. 실제로 북극곰의 털은 투명하지만 내부에서 반사된 빛의 발광으로 인해 흰색을 나타낸다. 이는 보온성 및 소수성이 뛰어나 인공단열재료에 도입하기 안성맞춤하다.

중공 내핵은 열의 대류를 제한하고 중공구조 또한 낱개 털의 무게를 줄일 수 있기에 재료과학에서 가장 우위적 구조이다. 연구팀은 북금곰 털을 모방한 수백만 개 중공 탄소튜브를 감아 마카로니(Macaroni) 형태의 에어로겔을 얻었다.

연구결과, 북극곰의 털을 모방해 제조한 중공튜브는 경질 및 단열 특성을 보유했다. 아울러 물의 영향을 거의 받지 않았는데 이는 물에서 북금곰이 체온을 유지하고 습한 조건에서 절연성을 유지할 수 있는 비결이다. 또 하나의 장점은 해당 신소재는 북극곰의 털에 비해 초탄성(superelasticity)을 보유해 공학 응용분야에서의 적용성을 높였다.

연구팀은 해당 재료의 산업용도에 초점을 맞추어 생산규격을 센티미터(cm) 규모에서 점차 미터(m) 규모로 확대할 예정이다. 이외 항공우주 분야 등 극한 조건에서의 응용도 탐구할 계획이다.