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근적외선 비추면 형상이 복원되는 복합소재 개발
근적외선 비추면 형상이 복원되는 복합소재 개발
  • 김태우 기자
  • 승인 2019.10.16 16:45
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[더리포트] 한국과학기술연구원 연구진이 근적외선을 비추면 10초 이내에 300℃까지 온도가 올라가 스스로 형상이 복원될 수 있는 형상기억 복합소재를 개발했다.

16일 (KIST, 원장 이병권)에 따르면 형상기억 복합소재는 근적외선을 활용하면 광열효과가 발현하여 작동하게 된다. 이때 효과적인 광열효과를 위해서는 빛의 흡수 효율은 증가시키면서 에너지 손실은 감소시키는 나노 충전물을 선택해야 한다. 또한, 고분자 매트릭스와의 경계면의 특성을 함께 고려하여 조절해야 한다.

광열효과 (Photothermal effect)란 물질에 빛에너지를 조사하게 되면 물질의 성질과 특성에 따라서 조사된 빛에너지가 흡수된 후 다시 열에너지로 방출하게 되는 물리적 현상이다.

형상기억특성은 열이나 외부적인 자극을 받았을 때, 기억된 형상으로 변형되는 특성이다. 특정 온도에 도달하면 형상이 변형되는데 그동안은 외부에서 열을 가하는 데 많은 어려움이 있었다.

구조용복합소재연구센터 정용채 센터장 연구팀과 광주과학기술원(GIST, 총장 김기선) 이재석 교수 연구팀은 이를 고려하여 형상기억특성을 갖는 폴리우레탄 소재에 근적외선을 활용한 광열효과를 적용했다. 이어 탄소나노튜브에 이종원소(Boron, 붕소)를 함유시키고, 형상기억특성을 갖는 폴리우레탄을 합성하고 복합화하였다. 그 결과 근적외선으로 원격제어가 가능한 자가발열 형상기억 복합소재를 개발했다.

KIST 연구진이 개발한 소재는 성형방법에 따라서 전자기기나 제품 등에 발열 코팅재, 자동차나 비행기의 날개 또는 차체 등으로 활용될 전망이다. 또한, 발열 기능을 활용하면 극지방이나 추운 날씨의 지역에서 제설 혹은 제빙소재로도 활용될 수 있다.

KIST 정용채 센터장은 “기존 탄소나노튜브 기반의 복합소재 대비 소재의 물성과 응용범위가 확대된 복합소재를 제조했고, 그 소재의 응용범위를 제시했다는 데 의의가 있다.”라고 말하며 “보다 안정적인 물성확보를 위해서 향후 구조를 자세히 검토해야 한다.”라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)의 지원을 받아 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 「Composite Part B: Engineering」 (IF : 6.864, JCR 분야 상위 2.0%, 재료과학 및 복합소재 분야 1위) 최신호에 게재되었다.

구조용복합소재연구센터 정용채 센터장
구조용복합소재연구센터 정용채 센터장

 

 

 


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