| 둥난대학, 신형 인공근육 재료 개발 | ||
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 최근, 둥난(東南)대학 화학화공학원 양훙(楊洪) 연구팀은 강한 역학적 성능을 보유한 폴리우레탄/폴리아크릴산에스테르 상호침투 네트워크 구조의 액정 엘라스토머(Elastomer) 재료를 개발했다. 이로써 해당 분야에서 40년 동안 지속된 연구의 걸림돌을 해결하여 인공근육 등 분야에 광범위하게 응용될 전망이다. 해당 연구성과는 "Journal of the American Chemical Society, JACS"에 게재됐다. 인공근육은 신형 지능적 형상기억재료로서 재료 내부 구조의 변화에 따라 인장/수축, 굽힘, 조임 또는 팽창된다. 일반적으로 사용하는 인공근육 재료에는 압전 세라믹, 형상기억합금, 전기활성 중합체 등이 포함된다. 액정 엘라스토머는 전형적인 양방향 형상기억 재료로서 큰 형태 변화, 가역적 형태 변화 등 장점을 보유하고 있으며 생체공학적 소자, 소프트 로봇 등 분야에서 좋은 응용 전망이 있다. 하지만 40년 동안의 연구를 경과한 후에도 액정 엘라스토머는 실험실 연구 단계이며 산업화 응용을 달성하지 못했다. 액정 엘라스토머는 40년 전에 개발했으며 20년 전, 액정 엘라스토머를 우수한 인공근육 재료로 사용할 수 있음을 인식했다. 액정 엘라스토머는 가장 양호한 양방향 형상기억 재료로서 형태 변화량이 크기에 100cm에서 20cm로 압축시킬 수 있을 뿐만 아니라 형태 변화 속도도 빨라 압전 세라믹 재료보다 더욱 큰 장점을 갖는다. 하지만 액정 엘라스토머는 형태변화 과정에서 생성되는 응력이 매우 작기에 실제 응용 환경에서의 역학적 성능 요구를 만족시킬 수 없다. 응력의 크기에 영향을 미치는 주요 지수(Index)는 탄성계수의 크기이다. 기존에 국내외에서 연구한 액정 엘라스토머의 형태변화 탄성계수는 2 MPa도 되지 않는다. 액정 엘라스토머를 인공근육에 사용하려면 형태변화 탄성계수가 적어도 10 MPa에 도달해야 한다. 연구팀은 폴리우레탄 액정 엘라스토머와 폴리아크릴산에스테르 액정 열경화성 고체의 소분자 전구체 성분을 혼합함과 아울러 동기적 가교화 기술을 통해 폴리우레탄/폴리아크릴산에스테르 상호침투 네트워크 구조의 액정 엘라스토머(Elastomer) 재료를 개발했다. 해당 재료의 변형률, 응력, 탄성계수는 각각 46 %, 2.53 MPa, 10.4 MPa에 도달하여 최초로 액정 엘라스토머 기반 인공근육의 역학적 성능 요구를 만족함으로써 해당 분야의 기술적 어려움을 해결했다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/kjrb/kjrbbm/2019-09/16/content_791681.shtml |
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