초미세 금속 3D 프린팅

(The objects shown in these microscope images have a width of 15 to 35 micrometres. In comparison, a human hair is approximately 50 micrometres wide. Credit: ETH Zurich / Luca Hirt )

3D 프린팅 기술은 계속 발전하고 있습니다. 최근에는 아주 작은 미시세계까지 그 영역을 넓히고 있는데 스위스의 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 연구자들이 마이크로미터 단위의 구리 3D 프린팅 기술을 선보였습니다.

연구팀이 선보인 구리 구조물은 15 - 35 마이크로미터에 불과한 크기를 지녀 머리카락 굵기보다 더 작은 크기입니다. 육안으로는 관찰할 수 없고 현미경으로만 그 미세 구조를 확인할 수 있을 정도입니다. 그냥 미세 3D 프린팅을 하는 일도 쉽지 않은데 이런 미시 세계에서 3D 프린팅이 가능한 것은 이 대학이 개발한 FluidFM system 시스템 덕분입니다.

이는 작은 마이크로피펫(micropipette)을 이용해서 황화수소 용액(copper sulphate solution) 방울을 적층하는 것입니다. 800nm에서 5마이크로미터 크기의 작은 방울에 전류를 가해 화학 반응을 일으키면 구리가 되면서 달라붙게 됩니다. 이런 방식으로 초미세 구리 구조물을 만들 수 있습니다. 일종의 금속 화학 반응을 이용한 3D 프린터라고 할 수 있습니다.

(ETH researchers use a movable micropipette (blue) to manufacture tiny copper objects. Credit: ETH Zurich / Alain Reiser)

이와 같은 방식으로 미세 장치를 만든다면 초미세 마이크로 로봇이나 혹은 수술용 도구 개발이 가능할 것으로 기대됩니다. 또 구리 이외에 다른 금속 역시 비슷한 방법으로 3차원 출력이 가능해질 수 있습니다. 거의 세포만큼 작은 금속 3D 프린팅이 가능해지는 것입니다.

실용화 여부는 아직 판단하기 이르지만, 이렇게 작은 구조물을 3차원적으로 만들 수 있다는 것 자체로 놀라운 일임에 분명합니다.

참고

Luca Hirt et al. Template-Free 3D Microprinting of Metals Using a Force-Controlled Nanopipette for Layer-by-Layer Electrodeposition, Advanced Materials (2016). DOI: 10.1002/adma.201504967

http://phys.org/news/2016-01-copper-deposition-fabricate-tiny-3d.html#jCp

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