금속만큼 강하고 플라스틱만큼 유연한 새로운 소재를 창조합니다.

미국의 과학자들이 금속만큼 내구성이 뛰어나고, 유리만큼 투명하며, 플라스틱만큼 유연한 새로운 소재를 개발하는 데 성공했습니다. 이 소재는 환경에 전혀 무해합니다.

열에 의해 자극을 받으면 모양을 기억하고 자체적으로 변형되는 능력을 갖춘 이 새로운 액정 소재는 광범위한 미래 응용 분야를 열어줍니다. - 사진: Jorge Vidal/Rice University

7월 22일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션즈 에 게재된 이 연구는 박테리아에게 지구상에서 가장 순수한 생물학적 물질인 셀룰로스 섬유를 생성하도록 "지시"하는 새로운 생합성 과정을 설명합니다. 그 결과 생성된 생체재료 시트는 최대 553메가파스칼의 인장 강도를 가지며, 이는 기존 고분자 재료보다 훨씬 뛰어납니다.

박테리아와 합성생물학의 새로운 소재

휴스턴 대학교의 무하마드 막수드 라흐만 교수가 이끄는 연구팀에 따르면, 이 새로운 소재는 박테리아가 생산하는 셀룰로스로 만들어졌지만, 셀룰로스 섬유가 더 이상 무작위로 형성되지 않고 "회전 생물 반응기"라는 특수한 생물학적 회전 시스템 덕분에 정렬된다는 점이 다릅니다.

MASR 학생 사디는 "박테리아가 셀룰로스를 생성할 때 이동 방향을 조절하는 회전 배양 챔버를 개발했습니다."라고 말했습니다. "성장 방향을 제어함으로써 바이오플라스틱의 부드러움, 투명성, 그리고 접힘성을 유지하면서 재료의 강도를 크게 높일 수 있습니다."

연구팀은 내구성이 더 좋을 뿐만 아니라 질화붕소 나노층을 성공적으로 통합하여 이 소재가 대조 샘플보다 열을 3배 더 빠르게 전도할 수 있도록 했습니다. 이를 통해 전자, 열 포장 및 에너지 저장 분야에서 잠재적인 응용 분야가 열릴 가능성이 생겼습니다.

많은 유용한 응용 프로그램

BPA와 프탈레이트와 같은 유해 물질을 방출하고 미세 오염을 유발하는 기존의 합성 플라스틱과 달리, 이 새로운 소재는 완전히 생분해성이 뛰어나 포장, 섬유, 건축 자재, 친환경 전자 제품, 배터리 등 다양한 용도로 쉽게 맞춤 제작할 수 있습니다.

"이 생합성 과정은 마치 훈련된 박테리아 팀을 훈련시키는 것과 같습니다."라고 사디는 말했습니다. "우리는 박테리아를 특정 방향으로 유도하고, 거기서 원하는 특성을 가진 제품을 만들어냅니다."

모양을 기억하고 열에 의해 자극될 때 자체 변형되는 능력을 갖춘 이 새로운 액정 소재는 다양한 미래 응용 분야를 열어줍니다. 예상되는 구현 방향 중 하나는 소프트 로봇, 즉 복잡한 기계 구조 없이도 기어가고, 미끄러지고, 좁은 틈을 비집고 들어갈 수 있는 유연한 기계입니다.

의학에서 이 소재는 온도나 생물학적 조건에 따라 늘어나거나 모양이 바뀔 수 있는 스텐트(혈관 지지대)나 체내 임플란트를 만드는 데 사용되어 침습성을 최소화하고 치료 효과를 높이는 데 도움이 됩니다.

또한, 이 기술은 구부러지는 전자 장치, 스마트 센서, 우주에서 자체 배치되는 구조물 등의 응용 분야에도 활용될 가능성이 있습니다.

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민하이

출처: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm