나무를 고무처럼 탄력 있는 소재로 바꾸는 방법 개발

나무를 고무처럼 탄력 있는 소재로 바꾸는 방법 개발

 

2020.09.16.

 

[데일리포스트=김정은 기자] 목재는 건축 자재 및 가구 등에 널리 이용되고 있으며, 비교적 가볍고 단열성도 높다는 특성을 가지고 있다.

최근 미국 메릴랜드 대학교 연구팀이 나무를 고무처럼 탄력이 있는 소재로 바꾸는 방법을 개발해 화제가 되고 있다.

연구 성과는 나노과학 분야 국제 학술지인 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 게재됐다. 연구팀이 개발한 새로운 목재가 얼마나 탄력이 있는지는 아래 이미지를 보면 알 수 있다.

고무장갑을 낀 손으로 잡고 있는 물체는 큐브형 목재로 보인다. 손가락에 힘을 주니 모양이 변형되고 물체 내부에서 물이 스며 나오는 모습을 확인할 수 있다. 손가락의 힘을 빼면 원래 모양으로 복원된다.

또한 연구원이 머리보다 높은 위치에서 구형으로 제작한 목재를 던지자 머리 위까지 튀어 오르는 탄성을 확인할 수 있다.

리앙빙 후(Liangbing Hu) 교수가 이끄는 연구팀이 개발한 이 소재는 발사(Balsa, 학명:Ochroma lagopus) 나무를 수산화나트륨(Sodium hydroxide)과 아황산나트륨(sodium sulfite) 용액에서 몇 시간 끓여 며칠 동안 얼린 후, 다시 하루 정도 동결 건조시키면 만들 수 있다.

이러한 과정은 세포벽 내부의 리그닌(lignin)과 헤미셀룰로오스(hemicellulose)의 긴 분자 사슬을 과학적으로 절단해 목재 특유의 단단한 구조를 파괴할 수 있다.

 

이를 통해 세포벽이 얇아지는 동시에 섬유를 구성하는 피브릴(fibril)이 방출된다. 결국 말랑말랑해져 내부에 물을 흡수시킴으로써 고무와 같은 탄력을 얻을 수 있는 것.

탄성을 가진 목재는 1만 회의 압축 사이클을 견딜 수 있고, 압축 비율에 따라 전도성을 조절할 수도 있다.

연구팀은 탄성과 전도성으로 목재의 용도가 한층 넓어져, 향후 ▲센서 및 소프트웨어 로봇 ▲인공 근육 ▲에너지 저장 기술 등에 응용할 수 있다고 설명했다.

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