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잡아당기면 오히려 두꺼워지는 물질 나왔다

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2018년 12월 06일 15:48 프린트하기

헬렌 글리슨 영국 리즈대 물리천문학과 교수 연구진이 개발한 잡아당기면 두꺼워지는 팽창물질 - 리즈대 제공
헬렌 글리슨 영국 리즈대 물리천문학과 교수 연구진이 개발한 잡아당기면 두꺼워지는 팽창물질. - 리즈대 제공

영국 과학자들이 잡아당기면 오히려 두꺼워지는 새로운 물질을 개발했다. 통상 신축성 있는 물체를 잡아당기면 가늘어지는 것이 보통이다. 하지만 이 물질은 이런 속성과는 정반대여서 눈길을 끌고 있다. 

 

헬렌 글리슨 영국 리즈대 물리천문학과 교수 연구진은 잡아당기면 두꺼워지는 성질을 가진 액정 탄성중합체를 개발했다고 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 이달 3일 발표했다.
 

고무를 포함해 대부분의 물질은 가로로 잡아당기면 단면적이 줄어들면서 두께가 얇아진다. 반면 팽창물질은 당겨도 얇아지지 않고 오히려 두께가 두꺼워진다. 고양이의 피부나 홍합의 껍데기, 인간의 힘줄도 팽창물질 특성을 보인다. 에너지를 잘 흡수하고 외부 충격에 강한 특성을 가지기 때문에 건축 자재나 의료용 장비에 사용될 소재로 주목을 받아 왔다.

 

과학자들은 자연에 존재하는 구조를 모방해 팽창물질의 특성을 가지는 물질을 개발해 왔다. 팽창물질의 구조는 내부에 공간을 있고 여기에 힘을 가하면 공간이 벌어지면서 팽창하는 원리다. 하지만 소재 내부가 가득 차있지 않아 외부에서 가하는 힘에 약해 개발에 어려움을 겪었다. 이런 물질을 구조적으로 설계한 연구는 있었지만 실제 물질로 개발한 건 처음이다.

 

이번에 개발된 물질은 분자 구조에서부터 팽창물질 특성을 가졌다. 고무처럼 늘어나는 특징을 가진 액정 탄성중합체의 특성을 연구하던 중 이 물질을 발견했다. 액정은 액체와 고체의 특성을 모두 보이는 물질로 휴대전화나 TV의 디스플레이 재료로 쓰인다. 연구진은 액정 탄성중합체 속 액정 분자가 정렬한 방향에 수직한 방향으로 당기는 힘을 줬을 때 두께가 늘어나는 특성을 발견했다.

 

연구진은 실제 이 물질을 잡아당겼을 때 두께가 얼마나 늘어나는지 관찰한 결과 최대 –0.8의 음의 푸아송비를 보였다. 물질이 -0.8의 푸아송비를 가진다는 이야기는 10㎝를 잡아당길 때 두께가 8㎝가 늘어난다는 뜻이다. 푸아송비란 물체를 당겼을 때 당긴 방향으로 늘어나는 길이와 다른 방향으로 줄어드는 길이의 비를 뜻한다. 대부분 물체는 양의 푸아송비를 가지지만 팽창물질은 음의 푸아송비를 가진다.

 

데비시 미스트리 교수는 “새로 개발한 물질은 분자 단위에서 특성을 보이기 때문에 복잡한 구조를 만들 필요가 없어 만들기가 쉽고 응용 범위도 넓다”고 말했다.

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