[강지형 서울대 교수 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전= 박주영 기자 = 한국연구재단은 서울대 화학부 강지형 교수 연구팀이 잘 찢어지지 않으면서도 유연한 고성능 자가 치유 소재를 개발했다고 4일 밝혔다.

최근 소프트 로봇과 플렉서블(유연한) 전자 기기 등 분야에서 신축성 전자기기 사용이 늘면서 유연하면서도 높은 기계적 강도를 갖는 자가 치유 소재에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

자가 치유 기능은 기기 수명을 늘리고 유지보수 비용을 줄일 수 있어 웨어러블 기술과 소프트 로봇의 핵심 기술로 꼽힌다.

기존 이온 기반 자가 치유 센서 소재는 유연성은 우수하나, 이온이 고분자 간 결합을 방해해 기계적 강도와 인성(외부에서 잡아당겨도 늘어나지 않고 견디는 성질)이 떨어져 외부 자극에 쉽게 손상되는 한계가 있다.

연구팀은 친수성 고분자 물질로 높은 이온 전도성을 갖는 '폴리카프로락톤'(PCL)에 고분자 내 결합이 끊어져도 스스로 복구할 수 있는 '방향족 이황화 결합' 등을 도입하는 방법으로 이온성 환경에서도 높은 기계적 강도와 자가 치유 능력이 있는 신축성 자가 치유 고분자 소재를 개발했다.

새로운 자가 치유 소재는 성능 평가와 기계적 시험 결과 신장률(늘어나는 비율) 850%, 파단(재료가 부서지거나 떨어져 나가는 것) 강도 30Mpa(메가파스칼) 등을 기록하며 뛰어난 기계적 물성을 보였다.

연구팀은 개발한 자가 치유 소재로 제작한 자가 치유 센서와 그리퍼(물체를 집는 장치) 성능 시험에서 손상된 이후에도 초기 성능을 90% 이상 회복한 모습을 확인했다.

강지형 교수는 "이번 연구를 통해 차세대 연성 전자기기가 다양한 환경에서 장기적인 안정성을 유지할 수 있는 기술적 토대를 마련했다"며 "후속 연구를 통해 제조공정을 최적화하고 다양한 온·습도 조건에서도 높은 기계적 물성과 자가 치유 능력이 있는 재료를 개발할 계획"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난달 11일 자에 실렸다.