스스로 정화할 수 있는 소재 개발

초강력 발유소재(super oil-repellent material) -이제 터치스크린 위의 손가락 지문은 안녕!

연구원들은 기름을 떨어내고 비누와 물의 도움이 없이 스스로 정화할 수 있는 소재를 개발하는데 성공했다. 뿐만 아니라, 이 연구원들은 이 소재가 어떻게 활용될 수 있는지 자세하게 설명했으며, 이는 향후 다른 연구원들이 비슷한 소재를 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 이 소재는 지문을 감춰주는 휴대폰 디스플레이를 포함해 다양한 용도에 응용될 수 있다.

MIT와 캘리포니아 주 에드워드 공군기지의 공군 연구실험실(Air Force Research Laboratory at Edwards Air Force Base)의 연구원들은 이 연구결과를 사이언스(Science)지 최신호에 발표했다.

MIT와 공군 연구실험실(Air Force Research Laboratory at Edwards Air Force Base)의 연구원들은 초강력 발유소재 개발에 있어서 과거의 성공사례 두 가지를 결합함으로써 어려움을 극복했다. 우선 공군 연구실험실의 연구원들은 슈퍼 테플론과 유사한 소재를 개발했다. 테플론의 플루오르 케미컬 그룹들(비소계열의 화학물질)은 개발된 소재가 반발력을 갖도록 만들었다. 공군연구소의 연구원들은 훨씬 더 많은 불소(fluorine)를 혼합하는 구조를 가진 분자를 개발했다. 이 분자를 소재에 첨가해 액체에 더 강한 반발력을 갖게 만들었다.

그러나 이 소재의 화학적 성질이 그것을 초강력 발유소재로 만들기에는 충분하지 않다. MIT 공대의 연구원들은 표면 근처의 공기를 가둘 수 있도록 이 소재의 미세 구조를 변경했다. 이러한 미세구조 변경으로 기름방울이 표면에 달라붙는 것을 방지할 수 있다고 영블러드 교수는 말한다. 그 결과 탄생된 소재가 기름에 대한 반발력이 너무나 강해서 보통은 소재 표면에 달라붙는 것이 실제로는 튕겨서 떨어져나갔다.

연구원들은 두 가지 방식으로 구조를 만들었다. 우선 그들은 전기방사법(electrospinning)이라는 공정을 이용해서 불소가 첨가된 소재의 미세구조를 형성했다. 이 미세구조가 공기를 가두는 섬유성 그물을 형성했다. 관련된 메커니즘을 연구 중이던 연구원들은 실리콘 웨이퍼를 에칭해서 다수의 버섯모양 기둥을 만들었다. 이 기둥의 버섯모양 뚜껑 아래 공기가 갇혀 있다.

이러한 방식으로 모든 소재의 표면을 조직화할 경우 기름에 더 많은 반발력을 가질 수 있게 된다. 그러나 너무나 많은 힘이 가해질 경우, 공기가 밖으로 밀려나갈 수 있다고 가레스 맥킨리 MIT 공대의 기계공학과 교수는 말한다. 불소 그룹들을 첨가할 경우 소재가 밀려나가는 힘에 훨씬 더 강하게 반발할 수 있게 만들기 때문에 좀 더 실용적일 수 있다.

이러한 사실들을 활용한 연구원들은 소재의 특징을 조정할 수 있었다. 예를 들어, 그들은 기름이 아닌 물에 저항할 수 있는 소재를 만들었다. 이는 연료에서 물을 여과하는데 유용하게 사용될 수 있다. 이러한 규칙들을 준수함으로써 연구원들은 기름에 대한 저항력이 좀 더 뛰어나고, 제작비용이 덜 들고, 심지어 투명한 더 나은 소재를 개발할 수 있을지 모른다. 기름에 대한 저항력이 더 큰 소재의 특징은 다양한 응용으로 이어질 수 있다. 여기에는 지난 수년 간 휴대폰 제작업체들이 연구해오고 있는 셀프 클리닝 디스플레이가 포함되어 있다.

출처 ABC News

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