존스홉킨스대학의 연구원들은 초경량이지만 금속을 보호하는 새로운 충격 흡수 재료를 개발했다. 이 재료는 더 가볍고 강하며 무엇보다도 재사용이 가능한 헬멧, 갑옷 및 차량 부품을 만들 수 있다.
새로운 재료의 핵심은 LCE(액정 엘라스토머)로 알려진 것이다. 이들은 탄성과 안정성의 유용한 조합을 제공하는 액정 상의 탄성 중합체 네트워크이다. LCE는 일반적으로 로봇 공학용 액추에이터와 인공 근육을 만드는 데 사용되지만 새로운 연구를 위해 연구원들은 에너지를 흡수하는 재료의 능력을 조사했다.
팀은 뻣뻣한 지지 구조 사이에 끼워진 LCE의 기울어진 빔으로 구성된 재료를 만들었다. 이 기본 단위는 여러 겹의 재료 위에 반복되어 충격 시 서로 다른 속도로 구부러져 에너지를 효과적으로 분산시킨다.
일련의 실험에서 팀은 재료가 서로 다른 속도에서 서로 다른 질량의 충격을 얼마나 잘 견딜 수 있는지 테스트했다. 재료는 최대 35.4km/h의 속도로 1.8~6.8kg 무게의 물체에 부딪혔고, 확실히 버텼다.
아마도 놀랍지 않게도, 물질은 세포 층이 많을수록 더 잘 수행된다. 예를 들어, 4개의 층이 있는 구조는 단층 구조의 에너지 흡수 밀도가 거의 두 배였다.
재료는 지금까지 최대 22mph의 충격으로만 테스트되었지만 팀은 더 높은 속도에서도 충격을 흡수할 수 있어야 한다고 말한다.
연구원들은 이 소재가 헬멧, 방탄복, 자동차 범퍼 및 기타 차량 및 항공기 부품의 안전성을 개선하는 데 사용될 수 있으며 경량을 유지하면서 충격으로부터 에너지를 효과적으로 분산시킬 수 있다고 말한다.
강성훈 기계공학과 조교수는 “신소재의 극한 에너지 흡수 능력에 대한 연구 결과에 대해 기쁘게 생각한다. 이 소재는 광범위한 충격으로부터 더 많은 보호 기능을 제공하지만 더 가벼워지면 연료 소비와 차량의 환경 영향을 줄이는 동시에 보호 장비 착용자가 더 편안해질 수 있다."고 했다.
팀이 현재 선수와 군대를 위한 이러한 종류의 보호 장비를 설계 및 테스트하기 위해 회사와 협력하고 있기 때문에 첫 번째 사용 사례는 헬멧이 될 것이다. 이 연구는 Advanced Materials 저널에 발표되었다. 출처: 존스홉킨스대학
