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[스마트 플라스틱] 차세대 소프트로봇, 전자제품에 주목하는 스마트 플라스틱 소재. 연구원들은 빛을 사용하여 천연 고무보다 내구성이 10배 더 강한 폴리머를 만들었다. 연구진은 나무, 조개류 등의 생물에서 영감을 얻어 유연하면서도 강인한 플라스틱 소재를 만들어 천연고무보다 10배 이상 강한 인성을 보인다고 밝혔다.

운영자 | 기사입력 2022/11/19 [14:31]

[스마트 플라스틱] 차세대 소프트로봇, 전자제품에 주목하는 스마트 플라스틱 소재. 연구원들은 빛을 사용하여 천연 고무보다 내구성이 10배 더 강한 폴리머를 만들었다. 연구진은 나무, 조개류 등의 생물에서 영감을 얻어 유연하면서도 강인한 플라스틱 소재를 만들어 천연고무보다 10배 이상 강한 인성을 보인다고 밝혔다.

운영자 | 입력 : 2022/11/19 [14:31]

 

[스마트 플라스틱] 차세대 소프트로봇, 전자제품에 주목하는 스마트 플라스틱 소재

 

 
 오스틴에 있는 텍사스 대학의 연구원들은 특성을 변경하기 위해 조작할 수 있는 새로운 플라스틱 유사 재료를 개발했다. 촉매와 가시광선의 적용만으로 부드럽고 신축성이 있거나 단단하고 단단할 수 있다.

연구원들은 빛을 사용하여 천연 고무보다 내구성이 10배 더 강한 폴리머를 만들었다. 연구진은 나무, 조개류 등의 생물에서 영감을 얻어 유연하면서도 강인한 플라스틱 소재를 만들어 천연고무보다 10배 이상 강한 인성을 보인다고 밝혔다.

오스틴에 있는 텍사스대학(UT Austin)의 팀은 재료의 특성을 변경하기 위해 빛과 촉매를 적용하는 것과 관련된 고유한 프로세스를 사용했다. 그들의 목표는 어떤 곳에서는 단단하고 단단할 수 있고 다른 곳에서는 부드럽고 유연한 천연 재료를 모방하는 것이라고 그들은 말했다. 사실, 피부와 근육과 같은 자연적으로 발생하는 물질은 강도와 ​​유연성과 같은 특성을 쉽게 결합하지만 과학자들이 합성 물질에서 이를 재현하는 것은 역사적으로 어려웠다고 연구를 이끈 UT 오스틴화학과조교수인 Zachariah Page는 말했다.

과거에는 이러한 속성을 모방하기 위해 서로 다른 합성 재료를 혼합하여 사용할 때 서로 다른 재료가 만나는 곳에서 재료가 부서지거나 찢어졌다고 그는 말했다. 이 경우 페이지와 그의 팀은 플라스틱과 같은 재료의 구조를 제어하고 변경할 수 있다. 빛을 사용하여 재료가 얼마나 단단하거나 신축성이 있는지를 변경할 수 있다. "이것은 그 유형의 첫 번째 자료입니다."라고 그는  UT News 의 게시물에서 말했다 .

이 연구자들이 성공한 반면 다른 연구자들은 실패한 부분은 결정화를 제어하는 ​​능력, 따라서 특히 "웨어러블 전자 장치 또는 소프트 로봇 공학의 액추에이터에 잠재적으로 변형이 될 수 있는" 빛의 응용을 사용하여 재료의 물리적 특성에 있다고 그는 말했다.

폴리머에 대한 올바른 균형 잡기

고유한 재료를 만들기 위한 올바른 공식을 찾기 위해 연구자들은 대부분의 사람들이 친숙한 플라스틱에서 발견되는 것과 유사한 모노머, 폴리머의 빌딩 블록 또는 모노머 문자열로 시작했다. 그런 다음 그들은 모노머에 추가되고 가시광선을 보았을 때 기존 합성 고무에서 발견되는 것과 유사한 반결정 폴리머를 생성하는 12가지 촉매를 테스트했다고 연구원들은 말했다. 빛이 재료에 닿는 부분은 재료가 더 단단해지고 단단해지는 반면 빛이 닿지 않는 부분은 부드럽고 신축성 있는 상태를 유지했다.

물질의 반응은 상온에서 일어나며, 연구원들이 사용한 모노머와 촉매는 상업적으로 이용 가능하다고 그들은 말했다. 또한 저렴한 파란색 LED를 광원으로 사용하여 한 시간도 채 걸리지 않고 유해 폐기물 사용을 최소화했다. 이러한 모든 측면은 스마트 재료의 제조 공정이 빠르고 저렴하며 에너지 효율적이고 환경 친화적이라는 것을 의미한다고 연구원들은 말했다. 게다가 그 결과물은 특성이 다르기 때문에 이전에 만들어진 대부분의 혼합 재료보다 더 강하고 더 늘어날 수 있다고 그들은 말했다.

로봇 공학, 전자 공학의 고분자 응용

연구원들은 사이언스저널에 그들의 작업에 대한 논문을 발표했다. 팀은 재료의 특성을 계속 테스트하고 어떤 유형의 응용 프로그램에 적합한지 알아내기 위해 재료로 더 많은 물체를 개발하기 위한 작업을 계속할 계획이다.

이 연구에 참여한 UT Austin의 박사 과정 학생인 Adrian Rylski는 이들 중 하드 구성 요소와 소프트 구성 요소를 모두 포함하는 3D 개체의 개발이 있을 수 있다고 말했다.

연구팀은 또한 의료 기기나 웨어러블 기술에 전자 부품을 고정하거나 로봇 공학의 움직임이나 내구성을 개선하기 위해 유연한 기초로 사용되는 재료를 구상하고 있다고 연구원들은 말했다.

DesignNews.com

 

 

 

 
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