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배열된 탄소나노튜브-고분자물질 복합체 및 그 제조방법

전문가 제언: ○ 동남아시아에 주로 서식하는 도마뱀붙이는 벽 혹은 천정에 붙어 자유롭게 움직일 수 있다. 체중을 견딜 수 있는 도마뱀붙이 발의 구조가 미세섬유로 덮여 있어 Van der Waals 힘으로 접착과 탈착을 자유롭게 할 수 있다는 것이 알려지면서 과학자들의 관심을 끌고 있다. 도마뱀붙이의 발을 모방한 접착구조물을 만들기 위한 노력이 경주되고 있지만 아직까지 상업적으로 성공한 예는 없다.

○ 바이오칩이나 바이오센서를 제조하기 위해서는 DNA와 같은 생체분자를 표면에 고정시켜야한다. 이때 사용하는 접착제는 아비딘-비오틴접착제이다. 이 접착제는 도마뱀붙이의 발과 같이 접착과 탈착을 자유롭게 할 수 있는 강력한 접착제이다. 그러나 아비딘은 계란 흰자에 함유된 단백질이며 비오틴은 비타민 H로 생체물질에서 추출하기 때문에 고가이고 고온에서 사용할 수 없다.

○ 2006년 미국 스탠퍼드대 연구팀이 개발한 Stickybot는 발가락에 미세섬유를 수백 개 달고 있는 도마뱀붙이의 발을 모방한 소형 로봇으로 벽에 달라붙을 수 있다. 그 해 타임지는 Stickybot을 올해의 발명품으로 선정하기도 하였다. 카네기 멜론대학의 Sitti교수팀도 발에 미세섬유를 가진 소형 로봇을 만들어 유리벽을 타고 오를 수 있다고 발표하였다. 국내에서는 기계연구원에서 일부 연구하는 정도로 아직 인지도가 높지 않다.

○ 본 발명은 도마뱀붙이 발의 접착원리를 모방하기 위해 원하는 구조의 패턴을 가진 탄소나노튜브를 만들고 여기에 고분자를 함침시키고 한쪽 면 혹은 양면에 탄소나노튜브 섬유가 노출된 복합체를 만든다. 이 복합체는 어떤 종류의 표면에도 Van der Waals 힘으로 접착할 수 있고 시간에 따른 접착강도의 저하도 없는 것이 특징이다.

○ 본 발명의 새로운 접착시스템이 상업적으로 개발에 성공한다면 전기전자, 생명공학분야, 우주항공분야 등 거의 모든 분야에 응용 가능한 획기적인 개발이 될 것이다. 단점은 고가의 탄소나노튜브를 사용한다는 점인데 다른 재료로도 연구해볼 가치가 있을 것이다.

저자: The University of Akron
자료유형: 특허정보