| 경량 고강인성 나노섬유소 바이오닉 구조 재료 개발 | ||
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 중국과학기술대학교 위수훙(俞书宏) 연구팀은 새로운 바이오매스 바이오닉 구조 재료인 천연 나노섬유소 고성능 구조 재료를 개발하였다. 해당 구조 재료의 밀도는 강철의 1/6에 불과하지만 비강도와 비인성이 모두 전통적인 합금재료, 세라믹스 및 엔지니어링 플라스틱을 초월함으로써 기존의 엔지니어링 플라스틱을 대체할 것으로 예상되며 광범위한 응용 전망을 가지고 있다. 해당 성과는 "Science Progress"에 게재되었다. 항공우주 등 분야에서 엔지니어링 구조 재료에 대한 요구가 지속적으로 높아지고 있는 가운데 엔지니어링 플라스틱, 세라믹스 및 금속 재료 등과 같은 전통적인 구조 재료를 완전히 초월하는 새로운 경량 고강도 재료의 개발은 관련 분야의 실제 응용에 중요한 전략적 의미가 있다. 연구팀은 해당 재료의 경량 및 고강인성 특성은 주로 재료의 미크론급 층상 구조와 나노 3차원 네트워크 구조 설계에서 유래됨을 발견했다. 셀룰로오스 나노섬유 내부의 높은 결정화는 매우 높은 강도를 제공할 수 있고, 섬유 사이는 대량의 수소 결합 등과 같은 가역적 상호작용 네트워크를 통해 결합된다. 이러한 고밀도의 가역적 상호작용 네트워크는 외력의 작용 하에 신속하게 해리되고 재구성되어 대량의 에너지를 흡수함으로써 재료로 하여금 높은 강도를 보유함과 아울러 높은 인성을 보유하도록 함으로써 전통 구조 재료가 동시에 보유하기 어려운 높은 강도와 높은 인성을 모두 보유한다. 또한, 해당 재료는 열팽창 계수가 매우 낮아 온도가 100 ℃ 변동하더라도 치수 변화는 만분의 5 이내로 항공 합금재료 및 엔지니어링 플라스틱보다 훨씬 우수하고 항공 알루미늄합금의 1/5, 엔지니어링 플라스틱의 수십 분의 1에 불과하며 세라믹스에 가깝다. 아울러 120 ℃ ~ -196 ℃ 사이의 반복적인 열충격 순환 테스트에서 여전히 안정적인 역학적 성능과 치수를 보유한다. 고속으로 주행하는 자동차의 고속 충격 하에서도 초고압축 강도를 나타내어 합금 대체품으로 거듭날 전망이다. 이러한 지속가능한 새로운 천연 나노섬유 바이오닉구조 재료는 경량, 고강인성, 높은 치수 안정성, 열충격 저항성, 내충격성, 높은 손상 허용성 등의 우수한 성능을 보유하여 경량화, 내충격 보호, 완충재, 정밀 기기 구조 부품 등 분야에서 광범위한 응용 전망이 있다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-05/06/content_444261.htm?div=-1 |
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