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플라스틱만큼 가볍고 금속보다 꼬임에 강한 '그래핀 탄성섬유' 개발

한국연구재단, 배향도 높은 복합구조 그래핀 탄성섬유 개발

(대전=뉴스1) 심영석 기자 | 2021-01-20 12:00 송고
그래핀 탄성 섬유와 기존 물질들의 인장, 전단 강도 비교(사진제공:한양대 한태희 교수)© 뉴스1

한국연구재단은 한양대 한태희 교수 연구팀과 단국대 이원준 교수 연구팀이 비틀림 특성이 우수한 그래핀 탄성섬유를 개발했다고 20일 밝혔다.

그간 이 분야에 대한 연구는 측정과 해석의 용이성 때문에 대부분 인장특성을 강화하는데 초점을 두고 진행됐다.

이에 연구팀은 그래핀 입자들이 강한 인력으로 결합된 동시에 높은 배향도를 가진 섬유를 만들었다. 이렇게 얻은 섬유는 금속보다 8배, 고분자보다는 300배 강한 강도를 나타냈다.

무게별 강도비율(단위: MPa1/2 cm3 g-1)이 19로 슈퍼섬유 탄소섬유보다 더 가볍고 강한 것이 특징이다.

특히, 탄소섬유는 비틀림보다 당기는 힘에 매우 잘 견디는 반면 그래핀섬유는 비틀림을 더 잘 견디는 매우 이례적인 성질을 보였다.

최근 고강도 나노물질섬유의 비틀림 특성이 센서 및 액추에이터에서 특별한 가능성을 갖고 있다는 것이 알려지면서 비틀림 강도와 탄성에 대한 중요성이 높아졌다.

연구진들 모습.(왼쪽부터)이원준 교수, 엄원식 박사, 한태희 교수© 뉴스1

예를 들어 꼬임(비틀림)을 가진 CNT 섬유는 빛 또는 열에 반응하는 우수한 액추에이터 특성을 보이면서 사람의 근섬유보다 더 강력한 인공근육 제조에 대한 가능성을 제시했다.

연구팀은 이번에 폭넓게 제시한 나노조립 섬유의 비틀림 강도 측정 방법과 탄성 측정방법이 나노물질 조립체의 강도 특성 연구에 폭넓게 응용될 것으로 기대하고 있다.

우수한 비틀림 특성이 요구되는 인공근육이나 센서는 물론 높은 전단강도를 필요로 하는 자동차, 항공, 기계, 건축재료 강도향상을 위한 연구에도 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 15일자에 게재됐다.


km5030@news1.kr

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