물에 뜨는 금속을 만들어 침몰하지 않는 배를 만든다.
물에 뜨는 금속을 만들어 침몰하지 않는 배를 만든다.
  • 금민호 기자
  • 승인 2019.11.27 18:02
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[퓨처타임즈=금민호기자] 뉴욕의 로체스터대학교 (University of Rochester)의 과학자들은 다이빙 벨 거미와 불 개미 뗏목에서 영감을 받아 발수성이 강한 금속 구조를 만들었다. 얼마나 자주 물에 빠지거나 손상되거나 구멍이 뚫린 정도에 관계없이 말이다.

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광학 및 물리학 교수인 춘레이 구오(Chunlei Guo)에 따르면, 위의 모든 것은 ACS 응용 재료 및 인터페이스의 혁신을 설명한다.

이 구조는 실험실에서 펨토초의 레이저 버스트를 사용하여 공기를 포획하고 표면을 초 소수성 또는 발수성으로 만드는 복잡한 마이크로 및 나노 스케일 패턴으로 금속 표면을 "에칭"하기 위해 개발한 획기적인 기술을 사용한다.

그러나 연구원들은 오랫동안 물에 담그면 표면이 소수성을 잃기 시작할 수 있음을 발견했다.

거미와 불개미를 넣으면 수면 아래 또는 표면에서 오랫동안 생존 할 수 있다. 어떻게? 밀폐 된 공간에 공기를 가두는 것으로 가능한 것이다. 예를 들어, Argyroneta 수생 거미는 수중 돔 모양의 웹(소위 다이빙 벨)을 만들어 초 소수성 다리와 복부 사이의 표면에서 운반되는 공기로 채운다. 유사하게, 불개미는 초 소수성 몸체 사이에 공기를 가두어 뗏목을 형성 할 수 있다.

Spiders – Credit: Baupi [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]Ants – Credit: Turnbull FL [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Spiders – Credit: Baupi [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]Ants – Credit: Turnbull FL [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

"이것은 매우 흥미로운 영감이었다."라고 Guo는 말한다. 연구자들은 이 논문에서 다음과 같이 지적한다. "핵심 통찰력은 다각적인 초 소수성(SH) 표면이 큰 공기량을 가두어 SH표면을 사용하여 부력 장치를 만들 수 있다는 점이다."

Guo의 실험실은 두 개의 평행한 알루미늄 판의 처리 된 표면이 바깥쪽이 아닌 안쪽을 향하도록하여 외부 마모가 없는 구조를 만들었다. 표면은 적절한 간격으로 분리되어 구조를 부유 상태로 유지하기에 충분한 공기를 가두어 잡아서 방수 구획을 만든다. 초 소수성 표면은 구조물이 물에 잠기게 되었을 때에도 물이 칸막이로 들어가는 것을 방지한다.

Guo에 따르면 2개월 동안 강제로 침수 된 후에도 구조물은 즉시 표면으로 튀어 오른다. 공기는 구획의 나머지 부분이나 인접한 구조물에 갇혀 있기 때문에 구조는 여러 번 구멍을 뚫은 후에도 이 기능을 유지한다(아래 그림 참조).

팀은 이 프로젝트에 알루미늄을 사용했지만 "에칭 공정은 문자 그대로 모든 금속 또는 기타 재료에 사용될 수 있다"고 Guo는 말한다.

Guo lab이 처음으로 에칭 기술을 시연했을 때 1인치x1인치 표면적을 패턴화하는 데 1시간이 걸렸다. 이제 레이저를 강력하고 빠른 스캔보다 7배나 빠른 레이저를 사용하여 실험실의 속도를 높이고 상용 응용 프로그램에 맞게 확장 할 수 있게 되었다.

이 프로젝트는 Bill & Melinda Gates Foundation, 미육군연구소 및 National Science Foundation의 자금으로 지원되었다.


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