모양이 변하는 초미세 4D 프린팅 기술

(Smart polymers with “life-like” properties: due to dynamic chemical bonds the micrometric 3D structures can grow eight-fold in just a few hours and harden. Scale: 20 micrometers (µm). Credit: Christoph Spiegel (Heidelberg University). Adapted from Y. Jia et. al, Adv. Funct. Mater. 2022, 2207826 (CC BY 4.0))

최근 초미세 구조물을 출력하는 마이크로 3D 프린터 기술이 크게 발전하고 있습니다. 연구자들은 미세 3D 프린팅을 넘어 조건이나 시간에 따라 모양이 변하는 4D 프린터 기술을 개발하고 있습니다.

하이델벨르크 대학의 에바 블라스코 교수 (Junior Professor Dr. Eva Blasco, group leader at the Institute of Organic Chemistry and the Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials of Heidelberg University)및 칼스루헤 공대 (Karlsruhe Institute of Technology (KIT))의 연구팀은 온도에 따라 크기와 모양이 변하는 스마트 폴리머인 형상 기억 폴리머 Shape Memory Polymer를 이용한 4D 마이크로 프린팅 기술을 선보였습니다.

이들이 만든 초미세 도마뱀붙이, 해바라기, 문어는 몇 시간만에 8배까지 커지면서 형태가 미세하게 변했습니다. 작지만 살아있는 듯한 형태는 놀라움을 자아냅니다. 이 초미세 구조물은 3D Matter Made to Order" (3DMM2O) Cluster of Excellence라는 프레임워크의 도움을 받은 것으로 연구팀은 생물학 및 의학 분야에서 여러 응용이 가능할 것으로 보고 있습니다. 생각할 수 있는 응용은 매우 작은 크기로 삽입한 후 내부에서 특정 형태로 트커지는 임플란트 등입니다.

실용화 가능성과는 별개로 이렇게 작은 구조물을 정교하게 출력하고 크기가 커질 수 있다는 사실이 놀랍습니다.

참고

https://phys.org/news/2022-10-microscopic-octopuses-3d-printer.html

Christoph A. Spiegel et al, 4D Printing of Shape Memory Polymers: From Macro to Micro, Advanced Functional Materials (2022). DOI: 10.1002/adfm.202110580

Yixuan Jia et al, Covalent Adaptable Microstructures via Combining Two‐Photon Laser Printing and Alkoxyamine Chemistry: Toward Living 3D Microstructures, Advanced Functional Materials (2022). DOI: 10.1002/adfm.202207826

이 블로그의 인기 게시물

100 테슬라급 자기장 도달

미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡ 웨버 (Wb) 는 자속의 단위) 의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다. 이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다. ( The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse. ) 이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은 Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter 로 요약할 수 있다고 합니다. 아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

자세한 내용 보기

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다. 책 정보: http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24: http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가: http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘: http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고: http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 : http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고: http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...

자세한 내용 보기

이빨이 다시 진화한 개구리

( CT scans of Gastrotheca guentheri skulls revealed what appeared to be identical rows of teeth on both the upper and lower jaws, which researchers later confirmed through dissection. Credit: Florida Museum/Daniel Paluh ) 개구리는 2억년 전 진화 과정에서 이빨을 잃어버리고 큰 턱과 혀를 이용해 곤충 같은 작은 먹이를 잡아 먹는 방향으로 진화했습니다. 파충류나 포유류 같은 다른 사지류와의 경쟁에서 밀려 양서류가 쇠퇴하고 멸종하던 시기에도 개구리는 여전히 생존할 수 있었던 비결입니다. 이빨이 없는 덕분에 큰 혀를 발사하기 편해졌을지는 모르지만, 이빨이 없으면 종종 불편할 때가 있습니다. 씹는 대신 삼키기 때문에 음식을 씹을 수 없다는 점은 문제되지 않지만, 필사적으로 달아나려는 먹이를 잡기 힘들기 때문입니다. 이런 이유 때문에 일부 개구리는 이빨 같이 보이는 엄니 (fang)을 지니고 있으나 이는 사라진 이빨이 다시 난 것이 아니라 다른 부분이 진화한 것입니다. 이는 돌로의 법칙 ( Dollo's Law )으로 알려져 있습니다. 진화 과정에서 퇴화한 부분이 다시 생겨나지 않으며 대신 필요하면 다른 부분이 진화해 그 역할을 대신한다는 것입니다. 예를 들어 아가미가 사라진 사지 동물은 다시 물에 들어온다고 해도 아가미가 다시 생기진 않습니다. 대신 고래처럼 폐가 커져서 그 기능을 대신하게 됩니다. 하지만 모든 법칙엔 예외가 있기 마련입니다. 남미에서 발견된 멸종 위기 개구리 중 하나인 구엔터 유대류 개구리 ( Gastrotheca guentheri, Guenther's marsupial frog, dentate marsupial frog)는 완전한 형태의 이빨을 지니고 있습니다. 참고로 유대류 개구리라는 명칭은...

자세한 내용 보기

고든의 블로그 구글 분점

이 블로그 검색