물리 스스로 재생하는 중합체

2013.09.20 20:00

가을의 곰을... 조회 수:6702

스스로 재생하는 중합체

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013090286&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-09-18

 

 

 

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탄성 중합체(elastomers)가 레이저 칼로 둘로 나뉜 후에 스스로 고쳐서 파열시키지 않고 수동으로 늘릴 수 있을 것이다.
과학자들이 수리를 유도하는데 개입이 필요하지 않는 첫 번째 자가-수리 열경화성 수지 탄성유도체를 보고했다. 자가-수리 중합체들은 깨진 교차 연결 결합들을 재형성함으로써 스스로 수리한다. 그러나, 교차 연결 수리 기전은 보통 외부 자극을 필요로 한다. 결합 수리를 촉진하기 위한 유도는 열이나 빛과 같은 에너지 주입, 또는 pH와 같은 특정한 환경적인 조건들을 포함한다. 촉매가 없을 때 정량적인 수리를 자발적으로 이룰 수 있는 자가-수리 중합체들은 지금까지 보고된 적이 없었다.

Ibon Odriozola는 이전에 스페인에 있는 전기화학기술연구소(Centre for Electrochemical Technologies) CIDETEC에 있는 그의 그룹이 교차 결합체로서 은 나노입자들을 사용해서 자가 수리하는 실리콘 탄성 중합체를 개발했을 때 이에 가까워졌었다. 불행하게도, 외부 압력을 적용할 필요가 있었고, 비싼 은 성분이 상업화에 선호되지 않았다. 그러나, 이제 그들이 간단하고 비싸지 않은 접근법을 사용해서, 일반적인 중합체 출발 물질로부터 자가-수리하는 탄성중합체를 만드는 그들의 목표를 이루어냈다.

산업적으로 익숙한, 영구적인 교차-결합 폴리(우레아-우레탄) (poly(urea?urethane)) 탄성 중합체 네트워크가 레이저 칼로 둘로 나눠진 후에 스스로 완전하게 수리하는 것을 증명해보였다. 재생을 일으킨 것은 상온에서 자연적으로 교환하는 방향족 이황화물의 복분해(metathesis) 반응이었다.

Ibon은 상업 적응 가능한 물질의 사용이 산업적인 응용을 위해서 중요하다고 강조했다. 그는 그 중합체가 살아있는 것처럼 거동하고, 항상 스스로 수리하여-영화 터미네이터 2에 나온 모양을 바꾸는, 용해된 T-1000 터미네이터 로봇에 대한 헌사로- “터미네이터” 중합체라고 별명붙였다고 말했다.그것은 벨크로와 같은 봉합제나 부착제로서 작용해서, 수동으로 늘렸을 때 부서지지 않고 단지 두 시간 이내에 97퍼센트의 인상적인 수리 효율성을 보여준다.

스페인에 있는 바스크카운티대(University of the Basque Country)의 중합체 화학 전문가인 David Mecerreyes는 예를 들어 차와 집, 전기제품 구성성분과 생물물질들에서, 많은 플라스틱 부분의 내성과 보안성을 향상시키기 위해서 이 탄성중합체를 사용할 기회가 있을 것이라고 보았다.
"고전적인 열경화성수지 탄성중합체에 실온에서 교환 가능한 공유 결합을 도입한 것은 그대로의 물질 성질들을 양보하지 않고 독특한 자동 자가-수리 능력을 제공한다. 현재 상업적인 재료들과 이 새로운 자가-수리 열경화성 탄성 중합체가 매우 닮아서 그러한 물질들의 수명을 늘리기 위해서 그것이 크게 관심을 끈다"고 벨기에에 있는 겐트대(Ghent University)의 초분자 화학 그룹의 장인 Richard Hoogenboom이 말했다. 이 그룹은 미래에 현재의 폴리(유리아-우레탄) 화합물이 비교적 부드럽기 때문에 더 강한 중합체 물질에 대한 연구에 집중할 것이다.

[참고 원문]
1. A Rekondo et al, Mater. Horiz., 2014, DOI: 10.1039/c3mh00061c
2. R Martin, Chem. Commun., 2012, 48, 8255 (DOI: 10.1039/c2cc32030d)                
         
자료를 가져가실 때에는 출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』을 밝혀 주시기 바랍니다.
 
 
P.S. [졸리운곰] 고전이 된 영화 "터미네이터2"와 남자들의 디지털 로망 "트랜스포머 쓰리즈"의
      과학 기술 구현이 머지 않나봅니다.
 
 
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