자가 복구능력을 갖춘 로봇들, 인간의 도움 없이도 손상에서 회복 가능

과학자들이 강도, 유연성, 그리고 자가 치유 능력을 결합하여 인간의 피부를 흉내내는 하이드로겔을 개발하였습니다.

알토 대학교와 바이로이트 대학교의 연구자들에 의해 만들어진 이 재료는 단지 4시간 만에 찢어진 부분의 80-90%를 수리할 수 있으며, 24시간 내에 완전히 회복할 수 있습니다. 이는 재료 과학의 중요한 발전을 표시합니다.

이 혁신적인 하이드로겔의 디자인은 초박형 점토 나노시트를 기반으로 하여, 밀도 높은 폴리머 네트워크를 형성함으로써 내구성을 강화하고 자가 수리 능력을 유지한다. 연구자들은 나노시트가 포함된 물에 모노머 분말을 혼합하고 이 용액을 UV 빛에 노출시키는 방법으로 이를 달성하였다.

“램프에서 나온 UV 방사선은 개별 분자들이 서로 결합되게 만들어 모든 것이 탄력 있는 고체 – 젤이 되게 합니다.”라고 이 연구의 저자 중 한 명인 첸 리앙이 Interesting Engineering에서 보도하였다.

이 하이드로겔의 자가 치유 능력의 핵심은 그것의 고분자들의 엉킴에 있다. “엉킴이란, 얇은 고분자 층들이 마치 작은 양모 실처럼 서로 둘러싸기 시작하지만, 무작위 순서로 이루어진다는 것을 의미합니다.” 라고 알토 대학의 Hang Zhang이 Eurekalert에 보도되었습니다.

“고분자들이 완전히 엉키면, 그들은 서로 구별할 수 없습니다. 그들은 분자 수준에서 매우 동적이고 이동성이 있으며, 당신이 그들을 자르면, 그들은 다시 엉키기 시작합니다.” 라고 그는 덧붙였습니다.

이 수화젤의 한 밀리미터 두께의 샘플은 약 1만 개의 나노시트 계층을 포함하고 있어, 인간의 피부만큼의 강도를 가지면서도 유연성을 유지합니다. 이 재료의 빠른 회복력과 내구성은 인공 피부, 부드러운 로봇공학, 그리고 생명공학 기술에서의 활용을 위한 유망한 후보이다.

“이 연구는 생물학적 재료가 어떻게 우리에게 새로운 속성의 합성 재료를 찾게하는 흥미로운 예입니다. 강인하고, 자가 치유능력을 가진 피부나 자체적으로 수리가 가능한 합성 조직을 가진 로봇을 상상해보세요,”라고 알토 대학의 올리 이카라는 Eurekalert에서 보도했다.

“이것은 재료 디자인의 규칙을 새롭게 만드는 기본적인 발견입니다,”라고 그는 덧붙였습니다.

이 수화젤에 사용된 합성 점토 나노시트는 바이로이트 대학의 요셉 브로 교수에 의해 개발되었습니다. 이 연구는 Nature Materials에 발표되었으며, 상처 치유부터 약물 전달, 로보틱스에 이르기까지 여러 산업을 변화시킬 수 있는 생물학적 영감을 받은 재료에 대한 중대한 진전을 나타냅니다.

실세계에서의 응용은 아직 개발 단계에 있지만, 이 기술의 잠재력은 엄청나다.

연구자들은 추가적인 개선을 통해, 자가 치유 가능한 합성조직, 유연한 로봇 피부, 그리고 자체 수리 능력을 가진 의료 소재들이 곧 현실이 될 수 있을 것이라고 믿고 있다.