미래 헬멧, 방호복에 적용될 자기장 노출 즉시 경직되는 새로운 메타물질

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미국 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory / LLNL)의 연구진은 자기장(Magnetic fields)에 노출되는 되는 즉시 역학적 성질이 변형되는 새로운 형태의 메타물질을 공개했습니다. 위 사진 속의 이 물질은 3D 프린터로 인쇄되었으며 자기장에 노출되면 매우 딱딱한 형태로 변화합니다.

FRMMs(field-responsive mechanical metamaterials)라 이름 지어진 이 물질은 위와 같은 격자 형태에 내부는 끈적끈적한 자기 유변 유체(Magnetorheological Fluid)로 채워져있습니다. 4D 프린팅이라 불리는 환경에 변화가 생기면 출력된 외부 형태가 변형되는 것과는 다르게 외부 형태 변화가 이루어지지는 않습니다. 다만 자기장의 영향으로 자기 유변 유체 내부가 체인 형태로 결속됨으로써 딱딱한 성질로의 내부 변화가 이루어집니다. 또한 이 딱딱함의 강도는 적용된 자기장의 강도에 비례하기 때문에 언제든 다양한 강도의 성질로 변형이 가능합니다.

격자 형태의 출력은 리버모어 국립 연구소의 Large Area Projection Microstereolithography 플랫폼을 이용해 진행되었으며 이 플랫폼은 감광성 레진과 광역 빛을 이용해 미세한 특징을 갖는 물체를 출력하는 것에 특화되어 있습니다.

연구진은 미래에 이 물질이 사용될 수 있는 예시를 몇 가지 제시했는데요. 먼저, 자동차용 시트에 적용할 수 있다고 언급했습니다. 평소에는 푹신한 형태로 존재하다가 교통사고와 같은 유사시에 딱딱한 형태로 변화하여 추가적인 사고를 방지할 수 있게 되는 것이죠. 그 외에 소프트 로봇, 미래형 헬멧, 방호복 등에도 적용될 수 있습니다.

 

 

하지만, 현재까지는 3D 프린터로 내부가 비워진 형태를 출력한 뒤 연구원이 수동으로 자기 유변 유체를 내부에 삽입하는 과정이 필요한데요. 연구팀은 앞으로 이러한 과정이 필요하지 않도록 레진과 자기 유변 유체 소재를 혼합하는 연구를 진행할 것으로 알려졌습니다. 또한, 연구팀은 앞으로 자기장이 아닌 외부의 자극에도 내부 역학 성질의 형태가 변화될 수 있도록 하는 연구도 진행할 계획입니다.

더 자세한 내용은 로렌스 리버모어 국립연구소 뉴스 페이지를 참고하세요.

 

 

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