실리카 나노섬유는 크기가 감소되었을 때 탄력성이 더 우수하다는 발견으로부터 이제껏 만들어진 가장 강하고 가장 가벼운 실리카 나노선이 발명되었다. 이번 발명은 항공, 해운 및 보안 산업을 뒤바꿀 수 있을 것이다.
“같은 무게에서, 실리카 나노선은 고강도 강철보다 15배나 더 강하고 전통적인 GRP(유리강화플라스틱)보다도 10배나 더 강하다”고 사우스앰턴대(University of Southampton) 교수인 데이빗 페인(David Payne) 경은 말했다. 그는 최근에 포토닉스 분야에 대한 공로로 여왕으로부터 기사 작위를 수여받았다. “우리는 사용된 재료의 양을 감소시킬 수 있으며, 따라서 물체의 무게를 줄일 수 있다. 더군다나, 인터넷에 동력을 불어넣고 있는 광섬유에 대해서 우리가 하고 있는 것과 마찬가지로, 우리는 대량으로 실리카 나노섬유를 생산할 수 있다”고 그는 말했다.
이 나노선은 지표의 가장 흔한 2가지 원소인 실리카와 산소로 구성되어 있기 때문에 저렴하면서도 지속적으로 이용할 수 있다고 사우스앰턴대 광전자공학연구센터(ORC) 센터장인 페인은 말했다. 역사적으로 탄소 나노튜브는 구할 수 있는 가장 강한 재료였지만, 높은 강도는 단지 매우 짧은 시료에서만 측정될 수 있었으며, 길이도 수 마이크로미터에 불과해서 실용적인 가치는 적다. 그런데 이번에 페인과 ORC의 동료연구원인 질베르토 브람빌라(Gilberto Brambilla)가 수천 킬로미터 길이로 길게 제조될 가능성이 있는 섬유를 만든 것이다. “보통은, 만약 섬유의 강도를 증가시킨다고 하면 직경을 증가시켜야 하며, 따라서 무게도 증가시키게 된다. 그러나 실리카 나노섬유는 크기를 감소시킴에 따라 강도는 증가하지만 여전히 가볍게 유지된다는 것이 우리의 연구로 입증되었다. 이 섬유의 강도를 최적화시킨 것은 현재 우리가 유일하다”고 브람빌라는 말했다.
왕립학회로부터 약 50만 유로를 지원받은 5년간의 긴 연구는 쉽지 않았다고 최근에 카블리 왕립학회 국제 센터(Kavli Royal Society International Center)에서 열린 특별 세미나에서 브람빌라는 연구자들에게 말했다. “매우 작은 섬유를 다루기가 특히 어려웠다. 그 섬유들은 사람 머리카락보다도 거의 1,000배나 더 작으며, 나는 맨손으로 그 섬유들을 다뤘다. 익숙해지는 데에는 약간의 시간이 걸렸지만, 실리카 나노섬유는 더 작아질수록 더 강해진다는 것을 발견할 수 있었다. 사실, 실리카 나노섬유는 대단히 작아지면 완전히 다른 방식으로 거동한다. 실리카 나노섬유는 연약함을 멈추고 유리처럼 부서지는 대신 연성을 띠게 되어 플라스틱처럼 부서진다. 이것은 실리카 나노섬유가 크게 당겨질 수 있음을 의미한다”고 그는 말했다.
“우리의 발견은 세계적으로 복합재료와 고강도 재료의 미래를 바꿀 수 있으며 해운, 항공 및 보안 산업에 막대한 영향을 줄 수 있을 것이다. 우리는 복합재료 분야에서 실리카 나노섬유의 가능성을 연구하기를 원하며, 이 재료가 항공기, 고속 모터보트와 헬리콥터와 같은 제품의 제조에 널리 이용될 수 있을 것이라고 예상하고 있다”고 브람빌라는 말했다. 이번 발견은 이미 전 세계의 회사들로 하여금 대단히 큰 관심을 불러일으켰다. 현재 나노선의 잠재적인 미래 응용분야에 대한 시험이 전 세계적으로 수행 중이다.
* 그 림 : 사우스앰턴대 과학자들은 실리카 나노섬유가 작아질수록 더 탄력성이 커진다는 것을 발견한 뒤 가장 강하고 가장 가벼운 유리 나노섬유를 개발했다.
출처 : http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=52741
