바다를 표류하거나, 우주 정거장에 고립되거나, 전쟁 지역에 갇히는 엔지니어들은 새로운 것을 만들거나 수리를 위해 노력하는 엔지니어들이 종종 보유하고 있는 자재의 제약을 받는다.

그러나 고무줄 같은 재료나 어리석은 퍼티 공에서부터 유연한 플라스틱 시트나 딱딱하고 성형된 장치에 이르기까지 무엇이든 만들 수 있는 단일 폴리머가 있다면 어떨까?

인체의 모든 유형의 성체 세포를 생성할 수 있는 다능성 줄기 세포와 마찬가지로 사이언스 저널에 기술된 새로운 종류의 플라스틱은 다양한 형태를 취할 수 있다.

"우리는 이것이 다능성 거동을 보이는 합성 물질의 첫 번째 예라고 믿는다."라고 시카고 대학교 프리츠커 분자공학과 교수이자 이번 연구의 수석 저자인 스튜어트 로완(Stuart Rowan)은 말했다. "우리는 이것이 머티리얼 디자인을 생각하는 다른 방식을 향한 길을 열어준다고 믿는다."

다능성 물질은 가역적으로 부서지고 재형성될 수 있는 "동적 공유 결합"을 포함하는 폴리머로 구성된다. 재료를 낮은 온도(약 60°C 또는 약 140°F)로만 가열하면 더 많은 결합이 형성되어 실온에서 단단하고 고강도 재료가 생성된다. 이것들은 무엇보다도 플라스틱 도구를 만드는 데 사용될 수 있다.

그러나 더 높은 온도(약 230°F/110°C)로 가열하면 결합이 더 적게 형성되고 결과적으로 예를 들어 감압 접착제로 사용할 수 있는 더 부드럽고 확장 가능한 재료가 된다.

보인턴은 “우리가 얻을 수 있는 기계적 특성이 너무 다양하다는 사실에 놀랐다.”라고 말했다. "이 단일 공급원료 물질을 단단하고 고강도 물질처럼 작용하는 물질이나 고무줄처럼 매우 유연한 물질로 바꿀 수 있다."

연구진은 두 극단 사이의 온도를 조정함으로써 재료의 특성을 미세 조정하여 다양한 특성과 기능을 부여할 수 있음을 보여주었다.

더욱이, 생성된 물질은 비록 실온에서는 안정적이지만 다른 온도에서 다시 단련되어 새롭고 다른 상태에 접근할 수 있다.

“달이나 화성에 살려면 재료를 잔뜩 가지고 갈 수도 없고, 아마존 프라임 배송도 안 되니까, 갖고 싶은 재료 하나쯤 있으면 좋을 것 같다.”고 보인턴은 말한다.

달이나 화성과 같은 자원이 부족한 환경에서 주문형 재사용 재료로 사용되는 것 외에도 이 작업은 플라스틱 재활용에 대한 다양한 접근 방식의 문을 열어준다. 오늘부터 사용하라).

연구팀은 현재 현재의 플라스틱을 대체할 수 있는 재료는 물론 새로운 기능적 특성을 지닌 재료를 만드는 것을 목표로 다능성 재료에 주입될 수 있는 기계적 특성의 범위를 개선하는 방법을 조사하고 있다.

로완은 “우리는 재료 디자인에 대한 우리의 생각 방식을 재구성하고 싶다.”라고 말한다. "하나의 용도에 대해 하나의 재료를 설계하는 대신, 이를 뒤집어 다양한 용도에 유용하도록 차별화될 수 있는 하나의 재료를 만들 수 있는지 살펴보겠다."

시카고 대학, 아르곤 국립 연구소, 미 육군 연구소, NASA, 국립 표준 기술 연구소(NIST)의 추가 연구원들이 이 작업에 기여했다.

이 작업에 대한 자금은 국립 과학 재단, 국립 과학 재단 재료 연구 과학 및 엔지니어링 센터(MRSEC), NASA 우주 기술 대학원 연구 기회, 육군 연구소 및 NIST 계층적 재료 설계 센터에서 나왔다.

출처: 시카고대학교