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학계에서는 인간 피부를 비롯한 생물학적 시스템의 자연 치유 메커니즘에서 영감을 얻어, 자가 치유 및 복구가 가능한 재료에 대해 활발히 연구를 진행하고 있다.
이러한 새로운 유형의 재료 플랫폼은 상온에서의 신속한 자가 치유 능력뿐 아니라 신축성을 갖춰야 하기에, 이를 통합 구현할 소재가 필요하다. 생체 친화적인데다 화학적 안정성과 투명성까지를 필요로 하고, 이러한 고난도 특성을 지닌 소재는 큰 파급력을 가진다.
아주대 연구팀은 기존에 알려진 두 가지 폴리머를 활용해 새로운 중합 기술을 적용, 복합 신소재를 개발하는 데 성공했다. 연구팀이 활용한 폴리머는 폴리보론실로제인(PBS)과 에코플렉스(Ecoflex)라는 물질이다. 이들은 모두 생체친화적이며 인체 유해 성분이 없다.
아주대 연구팀이 개발한 이번 소재의 가장 중요한 특징은 손상 치유 능력과 높은 신축성을 갖춰 인체 피부와 유사한 특성을 구현해냈다는 점이다. 연구팀은 이 소재가 재료 손상 후에 자동으로 치유되어 손상 30초 이내에 상온에서 기계적 특성의 100%를 회복할 수 있음을 확인했다. 이 소재는 신축성이 높아 잘 찢어지지 않기 때문에 원래 길이의 500%까지 늘릴 수 있다.
또한 변형이 잘 되는 소재의 약점으로 여겨지던 산성·염기성 용액에 대한 화학적 내구성이 뛰어날 뿐 아니라, 100℃ 이상의 온도에서도 안정한 열적 내구성까지 갖추고 있다. 가시광에 90% 이상의 투과를 보이는 특성 또한 가지고 있어, 투명하고 유연한 디스플레이에도 적용할 수 있다.
서형탁 교수는 “이번에 개발한 소재는 생체 피부와 유사한 소재가 필요로 하는 자가치유성과 고변형성, 광투명성, 수분투습성, 화학적·열적 내구성 등 거의 모든 필요 조건을 갖추고 있다”며 “인체에 부착하는 재활치료·모니터링용 웨어러블 센서뿐 아니라 신축성이 필요한 사물인터넷 센서와 소프트 로봇, 가스와 습도 등을 감지하는 산업 장치 등에 적용이 가능할 것”이라고 말했다.
이변 연구는 화공·소재 분야의 저명 국제 학술지 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)> 1월호에 게재됐다.
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