금속만큼 강하고 플라스틱만큼 유연한 새로운 소재를 창조합니다.

vật liệu mới - Ảnh 1. — 열에 의해 자극을 받으면 모양을 기억하고 자체적으로 변형되는 능력을 갖춘 이 새로운 액정 소재는 다양한 미래 응용 분야를 열어줍니다. - 사진: Jorge Vidal/Rice University

7월 22일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션즈 에 게재된 이 연구는 박테리아에게 지구상에서 가장 순수한 생물학적 물질인 셀룰로스 섬유를 생성하도록 "지시"하는 새로운 생합성 과정을 설명합니다. 그 결과 생성된 생체재료 시트는 최대 553메가파스칼의 인장 강도를 가지며, 이는 기존 고분자 재료보다 훨씬 뛰어납니다.

박테리아와 합성생물학의 새로운 소재

휴스턴 대학교의 무하마드 막수드 라흐만 교수가 이끄는 연구팀에 따르면, 이 새로운 소재는 박테리아가 생산하는 셀룰로스로 만들어졌지만, 차이점은 셀룰로스 섬유가 더 이상 무작위로 형성되지 않고 "회전 생물 반응기"라는 특수한 생물학적 회전 시스템 덕분에 정렬된다는 것입니다.

MASR 학생 사디는 "박테리아가 셀룰로스를 생성할 때 이동 방향을 조절하는 회전 배양 챔버를 개발했습니다."라고 말했습니다. "성장 방향을 제어함으로써 바이오플라스틱의 부드러움, 투명성, 유연성을 유지하면서 재료의 강도를 크게 높일 수 있습니다."

연구팀은 내구성이 더 좋을 뿐만 아니라 질화붕소 나노층을 성공적으로 통합하여 이 소재가 대조 샘플보다 3배 더 빠르게 열을 전도하도록 했습니다. 이를 통해 전자, 열 포장 및 에너지 저장 분야에서 잠재적인 응용 분야가 열릴 가능성이 생겼습니다.

많은 유용한 응용 프로그램

BPA와 프탈레이트와 같은 독성 물질을 방출하고 미세 오염을 유발하는 기존의 합성 플라스틱과 달리, 이 새로운 소재는 완전히 생분해성이어서 포장, 섬유, 건축 자재, 친환경 전자 제품, 배터리 등 다양한 용도로 쉽게 맞춤 제작할 수 있습니다.

"이 생합성 과정은 마치 훈련된 박테리아 팀을 훈련하는 것과 같습니다."라고 사디는 비유합니다. "우리는 박테리아 팀을 특정 방향으로 이끌고, 거기서 원하는 특성을 가진 제품을 만들어냅니다."

모양을 기억하고 열에 의해 자극을 받으면 스스로 변형되는 능력을 갖춘 이 새로운 액정 소재는 다양한 미래 응용 분야를 열어줍니다. 예상되는 구현 방향 중 하나는 소프트 로봇, 즉 복잡한 기계 구조 없이도 좁은 틈을 기어 다니고, 미끄러지듯 움직이고, 비집고 들어갈 수 있는 유연한 기계입니다.

의학에서 이 소재는 온도나 생물학적 조건에 따라 확장되고 모양이 변하는 능력을 갖춘 스텐트(혈관 지지대)나 체내 이식형 장치를 만드는 데 사용되어 침습성을 최소화하고 치료 효과를 높이는 데 도움이 됩니다.

또한, 이 소재는 구부러지는 전자 장치, 스마트 센서, 우주에서 자체 배치되는 구조물 등의 응용 분야에도 활용될 가능성이 있습니다.

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민하이

출처: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm