글쓴이 최고관리자
등록일 13-03-13 22:35
조회 1,397
독일 과학자들이 스티로폼보다 75배나 가벼우면서도 매우 강한 세계 최경량 물질을 만들어냈다고 사이언스 데일리가 최근 보도했다.
킬대학과 함부르크 대학 연구진은 나노 수준의 다공질 탄소 튜브를 엮어 무게가 1㎤당 0.2mg에 불과한 '에어로그래파이트(Aerographite)를 만들었다고 '첨단 재료'(Advanced Materials) 저널 최신호에 발표했다.
연구진이 "기존 최경량 물질보다 4배나 가볍다"고 밝힌 이 물질은 안정성이 높으며 전기 전도성과 연성(延性: 잡아 늘일 수 있는 성질)이 있다.
지난 해 미국 국방첨단연구사업국(DARPA)의 프로젝트로 태어난 기존 최경량물질은 1㎤당 무게가 0.9mg이었다.
에어로그래파이트는 이처럼 가벼운데도 불구하고 탄성이 높으며 기존 경량물질들과 달리 압력과 장력에 모두 강해 95%까지 압축돼도 아무런 손상 없이 원래의 형태로 되돌아올 수 있다. 또한 빛을 거의 완전히 흡수해 '가장 검은 흑색'을 만들어낼 수도 있다.
연구진은 분말 형태의 산화아연을 900℃까지 가열해 나온 결정질 형태를 일종의 정제(錠劑)로 만들었다. 산화아연은 그 속에서 방파제에 사용되는 테트라포드와 같은 모양의 나노 구조를 형성하고 이런 구조가 서로 엮여 안정된 다공질 구조를 만들었다. 이것이 바로 에어로그래파이트의 기초가 된 연결구조인 것이다.
그 다음엔 정제들을 화학 증착(蒸着)용 반응기에 넣어 최고 760℃로 가열해 산화아연에 흑연 원자를 몇겹 두께로 코팅했다. 이 과정에서 주입된 수소가 산소와 반응하면서 수증기와 아연 가스가 배출되고 서로 단단하게 얽힌 튜브 형태의 탄소 구조가 남았다.
아연가스 배출속도가 빠를수록 튜브의 벽에 구멍이 많이 생겨 더 가벼워지는 것으로 나타났다.
연구진은 "이 연구에서 중요한 것은 우리가 에어로그래파이트의 성질을 마음대로 조절할 수 있었다는 것"이라고 강조했다.
이처럼 독특한 성질 덕분에 에어로그래파이트는 리튬-이온 전지의 전극으로 사용될 수 있으며, 이 경우 배터리 전해액이 극소량만 필요하기 때문에 배터리의 무게를 획기적으로 줄일 수 있다.
연구진은 이런 물질을 사용하면 비전도성인 플라스틱도 무게를 늘리지 않고 전도체로 만들 수 있고 정전기도 생기지 않게 된다고 밝혔다. 이들은 이 초경량 물질의 용도가 실로 무궁무진하다고 말했다.
전기 자동차와 전기 자전거, 많은 진동을 견뎌야 하는 항공기와 위성용 전자장비는 물론이고 오염물질을 산화시키거나 분해하는 능력으로 수질 정화용, 또는 공기 정화용으로도 사용될 수 있다는 것이다.
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킬대학과 함부르크 대학 연구진은 나노 수준의 다공질 탄소 튜브를 엮어 무게가 1㎤당 0.2mg에 불과한 '에어로그래파이트(Aerographite)를 만들었다고 '첨단 재료'(Advanced Materials) 저널 최신호에 발표했다.
연구진이 "기존 최경량 물질보다 4배나 가볍다"고 밝힌 이 물질은 안정성이 높으며 전기 전도성과 연성(延性: 잡아 늘일 수 있는 성질)이 있다.
지난 해 미국 국방첨단연구사업국(DARPA)의 프로젝트로 태어난 기존 최경량물질은 1㎤당 무게가 0.9mg이었다.
에어로그래파이트는 이처럼 가벼운데도 불구하고 탄성이 높으며 기존 경량물질들과 달리 압력과 장력에 모두 강해 95%까지 압축돼도 아무런 손상 없이 원래의 형태로 되돌아올 수 있다. 또한 빛을 거의 완전히 흡수해 '가장 검은 흑색'을 만들어낼 수도 있다.
연구진은 분말 형태의 산화아연을 900℃까지 가열해 나온 결정질 형태를 일종의 정제(錠劑)로 만들었다. 산화아연은 그 속에서 방파제에 사용되는 테트라포드와 같은 모양의 나노 구조를 형성하고 이런 구조가 서로 엮여 안정된 다공질 구조를 만들었다. 이것이 바로 에어로그래파이트의 기초가 된 연결구조인 것이다.
그 다음엔 정제들을 화학 증착(蒸着)용 반응기에 넣어 최고 760℃로 가열해 산화아연에 흑연 원자를 몇겹 두께로 코팅했다. 이 과정에서 주입된 수소가 산소와 반응하면서 수증기와 아연 가스가 배출되고 서로 단단하게 얽힌 튜브 형태의 탄소 구조가 남았다.
아연가스 배출속도가 빠를수록 튜브의 벽에 구멍이 많이 생겨 더 가벼워지는 것으로 나타났다.
연구진은 "이 연구에서 중요한 것은 우리가 에어로그래파이트의 성질을 마음대로 조절할 수 있었다는 것"이라고 강조했다.
이처럼 독특한 성질 덕분에 에어로그래파이트는 리튬-이온 전지의 전극으로 사용될 수 있으며, 이 경우 배터리 전해액이 극소량만 필요하기 때문에 배터리의 무게를 획기적으로 줄일 수 있다.
연구진은 이런 물질을 사용하면 비전도성인 플라스틱도 무게를 늘리지 않고 전도체로 만들 수 있고 정전기도 생기지 않게 된다고 밝혔다. 이들은 이 초경량 물질의 용도가 실로 무궁무진하다고 말했다.
전기 자동차와 전기 자전거, 많은 진동을 견뎌야 하는 항공기와 위성용 전자장비는 물론이고 오염물질을 산화시키거나 분해하는 능력으로 수질 정화용, 또는 공기 정화용으로도 사용될 수 있다는 것이다.
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