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신일기업사
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2008-10-08 08:45:47, 조회 : 12,564, 추천 : 3283 |
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자연의 소수성 표면을 모방한 구조 개발
KISTI
2008-10-07
KISTI
2008-10-07
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[그림] 실제 소금쟁이보다 100배나 무거운 무게를 나르는 인공 소금쟁이.
최근 자연계에서 발견되는 소수성 표면(water-repellant surfaces)을 모방한 다양한 구조체들이 개발되고 있다. 이런 모방물들은 자체 세정 표면 혹은 건물 유리 등 실제적인 응용 가능성으로 학계와 업계의 많은 관심을 받고 있다. 이러한 관심을 반영하듯 최근 중국 칭화대(Tsinghua University, Beijing, China) 후이 우(Hui Wu) 연구진은 소수성 고분자 나노섬유(hydrophobic polymer nanofibres)를 정렬시키는 새로운 전자방적(electrospinning) 기술을 개발하였다. 전자방적 기술에선 얇은 은 와이어에 나노섬유를 모으는 과정을 통해 용액에서 나노섬유가 제조된다. 이때 만약 와이어 대신에 평평한 표면에 섬유를 모으게 되면 섬유는 임의의 배열을 갖게 된다.
섬유의 임의 정렬은 연 잎에서 볼 수 있는 배열과 같은 소수성 표면을 형성하게 된다. 연잎은 물방울이 어느 방향이던지 동일한 힘으로 굴러 떨어지기 때문에 등방성 젖음(isotropic wetting)이라고 알려져 있다. 이와 달리 연구진이 제조한 정렬된 섬유는 물방울이 어느 한 방향으로 편중되어 굴러 떨어지는 표면을 형성한다. 비등방성 젖음(anisotropic wetting)으로 알려진 이와 같은 거동은 대나무 잎, 오리 깃털, 소금쟁이의 다리에서 볼 수 있는 것이지만, 과거 인공적으로 제조된 적은 한번도 없었다.
나노섬유를 이용하여 둘 혹은 세 방향의 비등방성 젖음을 나타내는 표면을 구현한 것은 사실 이번이 처음이다. 또한 제조된 섬유 구조를 이용하여 인공의 소금쟁이 다리를 성공적으로 모방한 것도 이번이 처음이다.
연구진이 제조한 인공 소금쟁이의 무게는 1g인데도 물 표면에 떠있을 수 있다. 사실 이러한 무게는 실제 소금쟁이보다 100배나 무거운 수치이다. 연구진이 만들어낸 지지력은 새로운 기록으로 기록될 것이다. 이러한 힘은 센티미터 당 200 다인(dynes)으로서, 인공으로 제조된 그 어떤 소금쟁이보다 우수하다.
연구진은 개발된 기술이 마이크로유체 조절, 비젖음 및 자체 세정 표면, 그리고 새로운 수중 운송수단의 가능성을 내포하고 있는 생체모방 소금쟁이 로봇 등에 활용될 수 있을 것으로 전망하고 있다.
조지아텍(Georgia Institute of Technology) 고분자 전문가인 블라디미르 쭈쿠룩(Vladimir Tsukruk)은 이번 연구 결과에 대해 매우 고무되었다. 이번 기술은 학문적 호기심을 불러일으키는데, 개발된 기술을 통해 비등방 젖음성을 갖는 3차원 표면을 제작할 수 있다면 복잡한 생체 조직 제조에도 활용될 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 또한 물방울 움직임 조절을 통해 유체 분리 프로세스 및 마이크로유체 분석에도 이용될 것으로 예상할 수 있다.
출처 : KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』
제공 : TEXTOPIA, 이석영 수석연구원
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