금속 만큼 단단하지만 탄성이 뛰어나고 가벼운 소재

(A new material made of liquid crystal elastomers can absorb energy from impacts effectively. Credit: Will Kirk/Johns Hopkins University)

존스 홉킨스 대학의 연구팀이 가볍고 튼튼하지만, 동시에 충격흡수 능력이 뛰어난 소재를 개발했습니다. 충격 흡수 소재는 차량 안전 소재나 헬멧 등 여러 분야에 사용되고 있습니다. 하지만 탄성이 뛰어나고 무게가 가벼워질수록 강도는 떨어질 수밖에 없습니다. 스티로폼 같은 일부 충격 완충제는 한 번 충격을 흡수하고 나면 재사용이 불가능한 경우도 많습니다.

존스 홉킨스 대학 강성훈 교수 (Sung Hoon Kang, an assistant professor of mechanical engineering) 가 이끄는 연구팀은 액체 결정 엘라스토머(liquid crystal elastomers (LCEs))라는 소재에 주목했습니다. 액체 결정형 물질에 탄성 폴리머가 들어 있어 내구성과 탄성이 뛰어난 물질로 액추에이터 소재 등으로 사용됩니다.

연구팀은 LCEs를 여러 층으로 만들어 강한 충격에도 잘 견딜 수 있게 만들었습니다. 실험 결과 네 개의 층을 지닌 LCEs는 같은 크기라도 한 층보다 두 배나 많은 충격을 흡수하려 수 있었습니다. 실험실에서 만든 소재는 1.8-6.8kg 물체가 시속 35.4km로 부딪히는 충격을 반복적으로 흡수해도 멀쩡했습니다.

연구팀이 개발한 LCEs 구조물은 가벼우면서도 충격 흡수 능력이 매우 뛰어나 자동차 범퍼 소재는 물론 큰 충격이나 관통 에너지를 흡수해야 하는 장갑 차량 등 군사 목적으로도 활용할 수 있다는 것이 연구팀의 생각입니다. 상용화 여부는 두고봐야 알겠지만, 튼튼한 충격 흡수 소재에 대한 수요는 꾸준한 만큼 관련 소재 연구가 활발할 것으로 보입니다.

참고

https://newatlas.com/materials/liquid-crystal-elastomer-impact-energy-absorb/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200272

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