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2018년 3월 30일 금요일

액체 속에 액체 3D 구조물을 출력하는 기술



(These schematics show the printing of water in oil using a nanoparticle supersoap. Gold nanoparticles in the water combine with polymer ligands in the oil to form an elastic film (nanoparticle supersoap) at the interface, locking the structure in place. Credit: Berkeley Lab)


 미 에너지부 산하의 로렌스 버클리 국립 연구소 (Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab))의 과학자들이 매우 독특한 액체 구조물을 출력하는 데 성공했습니다. 지금까지 고체 구조물을 출력하는 3D 프린팅 기술은 흔했지만, 액체 속에 액체 3차원 구조를 출력하는 경우는 드물었습니다. 연구팀은 실리콘 오일 내부에 물과 폴리머, 그리고 금 나노입자로 구성된 액체상 구조물을 출력했습니다. 


 액체 상태의 물질을 3차원적으로 출력한다는 것은 쉽게 상상이 되지 않는 이야기입니다. 단단한 고체나 반고체 물질이 아니라면 곧 섞여서 하나의 용액이 될 것입니다. 출력하는 것까지는 가능하다고 해도 이를 안정적으로 보존하는 일은 매우 어렵습니다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 실리콘 오일 (silicon oil) 속에 액체 상태의 구조물을 출력하는 방식을 택했습니다. 


 구조물 내부는 물로 채웠는데, 기름과 물이 섞이지 않는 점을 감안해도 사실 안정적으로 형태를 유지하기는 어렵습니다. 그래서 긴 3차원 구조를 안정적으로 유지하기 위한 폴리머와 금 나노입자를 추가했는데, 연구팀은 이를 나노입자 슈퍼소프 (nanoparticle supersoap)라고 명명했습니다. 이는 마치 세포막처럼 내부와 외부를 안정적으로 유지시킬 수 있으며 매우 작게 출력할 수 있습니다. 따라서 지름 10마이크로미터에서 1mm 사이즈의 액체 튜브를 수 미터 길이로 출력할 수 있다고 하네요. 




(동영상) 


 확실이 놀라운 기술이기는 한데 구체적으로 어떤 유용성이 있을지는 약간 의문이긴 합니다. 흥미로운 점은 내부의 물을 뽑아내서 출력물의 형태도 바꿀 수 있다는 점입니다. 앞으로 이 기술이 어떻게 응용될 수 있을지 궁금합니다. 


 참고 


Joe Forth et al. Reconfigurable Printed Liquids, Advanced Materials (2018). DOI: 10.1002/adma.201707603 , onlinelibrary.wiley.com/doi/fu … .1002/adma.201707603


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