찢김 방지 방직품 제작에 사용할 수 있는 탄성 초재료

 

초재료 설계 분야에서는"강할수록 좋다"가 주도적인 규칙이었다.초재료는 미시적 구조를 가진 합성재료로 재료 전체에 탁월한 성능을 부여할 수 있다.그러나 더 강한 경도를 추구하면서 재료의 유연성을 희생하는 경우가 많다.이 문제를 해결하기 위해 팀은 단단한 미시적 지지 구조와 더 부드러운 짜임 구조를 결합한"이중 네트워크"를 설계했습니다.이 신소재는 유기유리와 비슷한 폴리머로 만들어져 끊어지지 않고 자체 크기의 4배 이상으로 스트레칭할 수 있으며 다른 형태의 폴리머는 스트레칭성이 거의 없다.

이 새로운 듀얼 네트워크 설계는 폴리머뿐만 아니라 탄성 세라믹, 유리, 금속 등의 재료를 만드는 데도 적용될 수 있다.이 질기고 유연한 재료들은 찢김 방지 섬유, 플렉시블 반도체, 전자 칩 패키지, 조직 복구를 위한 세포 배양 브래킷 등을 만드는 데 사용될 수 있다.

 

이 팀은 두 가지 미시적 구조를 결합하여 이러한 초재료를 만들었습니다. 하나는 기둥과 트러스로 구성된 강성 메쉬 모양 브래킷입니다.다른 하나는 각 기둥과 트러스를 둘러싸고 있는 코일로 구성된 구조이다.이 두 재료는 모두 같은 아크릴 플라스틱으로 만들어졌으며 고정밀 레이저 인쇄 기술인 이중 광자 광각을 사용하여 한 번에 완성되었습니다.

 

팀은 이 새로운 이중 네트워크 하이퍼소재에 대해 나노 기계 프레스에 샘플을 연결하여 스트레칭 강도를 측정하고 고해상도 비디오를 녹화하여 스트레칭과 찢어지는 과정을 관찰하는 등 다양한 압력 테스트를 실시했다.그 결과 기존 체크 패턴의 초소재에 비해 새 디자인은 자체 길이의 3배, 기존 디자인의 10배까지 늘어난다.또한 재료에 전략적 구멍 (즉, "결함") 을 도입함으로써 응력을 더욱 분산시키고 재료의 탄성과 내파열성을 향상시킬 수 있습니다.

 

이 진전은 재료 과학 분야의 중대한 돌파구를 상징하며 미시적 구조의 설계를 통해 재료의 전반적인 성능을 최적화하는 방법을 보여줍니다.