자가 치유 감지 소재가 개발되었습니다.

새로운 소재는 보철물뿐만 아니라 전자 장치 제작에도 사용될 수 있습니다.

과학자들은 오랫동안 인간 피부를 모방하고, 동일한 특성을 가지며, 유사한 기능을 수행하는 소재를 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 과학자들이 재현하고자 하는 피부의 주요 특징은 민감성과 치유력입니다. 이러한 특성 덕분에 인간 피부는 온도와 압력에 대한 신호를 뇌로 보내고 환경 자극으로부터 보호 장벽 역할을 합니다.

스탠포드 대학 화학공학과 교수인 제난 바오의 팀은 혹독한 연구를 거쳐 이 두 가지 특성을 결합한 소재를 처음으로 만들어냈습니다.

지난 10년 동안 수많은 "인공 피부"가 개발되었지만, 가장 발전된 형태조차도 심각한 단점을 안고 있었습니다. 어떤 인공 피부는 "치유"를 위해 고온이 필요하기 때문에 일상적인 가정에서 사용하기가 어려웠습니다. 어떤 인공 피부는 실온에서 복원되지만, 복원 과정에서 기계적 또는 화학적 구조가 변하여 사실상 일회용이 되었습니다. 하지만 가장 중요한 것은 이러한 재료 중 어느 것도 전기 전도성이 좋지 않았다는 것입니다.

제난 바오와 그의 동료들은 이 방향으로 큰 진전을 이루었으며, 플라스틱 폴리머의 자가치유 특성과 금속의 전기 전도성을 단일 소재로 처음으로 결합했습니다.

과학자들은 수소 결합으로 연결된 긴 분자 사슬로 구성된 플라스틱으로 연구를 시작했습니다. 이는 한 원자의 양전하 영역과 다음 원자의 음전하 영역 사이의 약한 연결입니다. 이러한 구조 덕분에 이 소재는 외부 영향에도 효과적으로 자가 치유될 수 있었습니다. 분자는 매우 쉽게 분해되지만, 원래 형태로 다시 결합됩니다. 그 결과, 과학자들은 냉장고에 보관된 토피와 같은 유연한 소재를 만들어냈습니다.

과학자들은 이 탄성 중합체에 니켈 미립자를 첨가하여 재료의 기계적 강도를 높였습니다. 또한, 이 입자들은 전기 전도도를 높여 전류가 한 미립자에서 다른 미립자로 쉽게 전달되도록 했습니다.

결과는 모든 기대를 충족했습니다. "대부분의 플라스틱은 좋은 절연체이지만, 우리는 뛰어난 도체를 얻었습니다."라고 제난 바오는 요약했습니다.

과학자들은 그 후 재료의 회복력을 시험했습니다. 칼로 재료의 작은 조각을 반으로 자른 후, 두 조각을 가볍게 눌러 본 결과, 재료가 원래 강도와 전기 전도도의 75%를 회복한 것을 확인했습니다. 30분 후, 재료는 원래 특성을 완전히 회복했습니다.

"사람의 피부도 회복하는 데 며칠이 걸립니다. 그래서 꽤 좋은 결과를 얻었다고 생각합니다."라고 바오의 동료인 벤자민 치 키온 티는 말했다.

새로운 소재는 다음 테스트인 50회 절단-회복 사이클도 성공적으로 통과했습니다.

연구진은 여기서 멈추지 않을 것입니다. 앞으로는 재료의 니켈 입자를 더 효과적으로 활용하고자 합니다. 니켈 입자는 재료를 더 강하게 만들고 전기 전도성을 향상시킬 뿐만 아니라 자가 치유 능력도 감소시키기 때문입니다. 더 작은 금속 입자를 사용하면 재료의 효과가 더욱 향상될 수 있습니다.

과학자들은 이 소재의 민감도를 측정하여 악수 정도의 힘으로 압력을 감지하고 반응할 수 있음을 발견했습니다. 바오와 그의 팀은 이 발명품이 의수에 사용될 수 있다고 확신합니다. 또한, 전자 기기와 화면 코팅에 사용할 수 있도록 이 소재를 최대한 얇고 투명하게 만들 계획입니다.

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