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기계적 변형으로 응답성을 나타내는 나노복합재료: 해삼 진피를 모방하여

전문가 제언: ○ 특정한 외부 자극에 대하여 선택적으로 또 가역적으로 기계적 성질이 변화되는 고분자는 응답성을 보이는 소위 스마트재료로 다양한 과학 기술 분야에서 활용이 가능하므로 현재 전 세계적으로 활발하게 연구 개발이 진행되고 있다.

○ 온도가 상승하면 변형된 상태에서 원형으로 복원되는 기능을 가지고 있는 형상기억 고분자, 온도나 화학적 자극에 대해 기계적인 응답성을 보이는 고분자 (수화)젤이나 네트워크, 광 응답성 젤, 액정 엘라스토머, 전기-점탄성 액체와 젤은 물론 전장에 응답하여 디멘젼을 변화하는 재료의 연구 개발이 중심을 이루고 있다.

○ 이들 재료의 자극에 대한 기계적 성질의 변화, 점도/모듈러스는 크기가 수백에서 수천 단위에 이르는 극적인 변화가 일어나는데 이들 재료들은 낮은 모듈러스를 가지고 있다. 이들 재료들의 성질은 매우 다양해서 의약품 수송, 세포 배양 또는 엑추에이션 등의 용도로 사용된다. 강직한 재료의 경우에는 활용되는 경우가 많지 않다.

○ 해삼과 같은 극피동물은 자신의 연결조직의 강직성을 매우 빠르게 또 가역적으로 변화시키는 능력을 가지고 있는데 수초 사이에 변화를 완료하여 자신의 몸을 보호한다. 최근 무척추동물의 콜라겐으로 되어 있는 내피에 대한 연구결과로부터 이러한 방어기구는 강직하고 아스펙트 비가 높은 콜라겐 피브릴이 영구적인 집합상태에 있지 않은 상태로부터 점탄성을 가지는 마이크로 피브릴의 집합상태로 변화되는 나노복합재료 구조에 기인한다는 사실이 보고되었다.

○ 본고에서는 극피동물인 해삼의 진피에서 발견되는 것과 같이 기계적 성질이 급격하게 변화되는 재료와 유사한 거동을 보이는 새로운 스마트재료의 개발에 관련된 필자들의 최근의 연구 결과를 소개하고 있다. 국내에서는 이와 유사한 연구 사례는 아직 없는 것으로 보이는데 본고는 국내의 고분자 재료 연구자가 새롭게 도전할 하나의 스마트재료의 예를 제시하고 있는 것으로 보인다.

저자: Kadhiravan Shanmuganathan
자료유형: 학술정보