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내구성과 내열성이 우수한 세라믹 에어로겔



(An optical image showing an hBNAG sample resting on the stamen of a flower. Credit: X. Xu and X. Duan)


 ULCA 및 미국, 중국, 사우디의 8개 기관 다국적 연구팀이 내구성 및 내열성이 우수한 초경량 세라믹 에어로겔 (Ceramic Aerogel)을 개발했습니다. 에어로겔은 거품 형태의 물질로 대부분이 공기로 된 가벼운 스티로폼 같은 물질이라고 말할 수 있습니다. 하지만 무게 대비 강도가 매우 강하고 가벼우면서 열에도 잘 견디는 여러 가지 우수한 특징을 지녀 차세대 물질로 각광받고 있습니다. 


 Xiangfeng Duan (UCLA professor of chemistry and biochemistry)이 이끄는 연구팀은 내열성 세라믹 에어로겔의 성능을 개선하는 연구를 진행했습니다. 세라믹 에어로겔은 열에 강하고 가벼워서 내열 소재로 이상적이지만, 쉽게 부서진다는 큰 단점을 지니고 있습니다. 연구팀은 불균일한 내부 구조가 원인이라고 생각하고 매우 안정적인 구조의 에어로겔을 만드는 연구를 진행했습니다. 


 그렇게 해서 만들어진 세라믹 에어로겔은 얇은 질화붕소 (boron nitride) 육각형 결정 형태로 규칙적으로 배열해 매우 얇은 막이지만 기계적으로 매우 튼튼하며 열에 여러 차례 노출되더라도 쉽게 열화되지 않습니다. 심지어 영햐 198도에서 섭씨 900도까지 수초만에 가열해도 버틸 수 있습니다. 또 섭씨 1400도에서 일주일간 테스트해도 본래 기계적 강도의 1%만 잃을 정도로 내열/내구성이 우수합니다. 


 앞으로 우주 항공 분야를 비롯해서 가벼운 내열 소재가 필요한 여러 분야에서 응용이 기대됩니다. 이 연구는 저널 사이언스에 실렸습니다. 


 참고 


X. Xu el al., "Double-negative-index ceramic aerogels for thermal superinsulation," Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aav7304 


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