가장 가벼운 금속

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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-10-20
보잉사는 마이크로격자(microlattice)라고 불리는 가장 가벼운 금속을 만드는데 성공했다. 이 재료는 99.99%가 공기로 구성되어 있다. 이 재료는 보잉사의 HRL Laboratories, 캘리포니아 대학(University of California), 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)의 연구진에 의해서 개발되었다. 이 재료는 항공기 또는 로켓의 무게를 감소시키는데 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 이 연구는 몇 년 전부터 재료 개발이 이루어졌지만 어떤 유형의 변화가 발생해서 이런 재료가 만들어졌는지를 아직 알지 못하고 있다. 비행기의 무게가 점점 더 많이 나갈수록, 착륙과 비행 중에 더 많은 연료가 소모된다. 더 가벼운 재료를 만들기 위한 노력은 그동안 지속적으로 진행되었다. 이번 연구진은 민들레 홀씨 위에 이 재료로 만들어진 직육면체를 놓음으로써 이 재료가 매우 가볍다는 것을 증명했다. 또한 이번 연구진은 이 재료가 높은 수준의 충격 흡수력을 가진다는 것을 증명했는데, 이것은 비행기 소재로서 유망한 압축과 회복을 할 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 항공기의 주요 구성 성분이 아니라 객실 속에 사용될 수 있다. 즉, 현대 항공기의 내부 환경을 꾸미는데 사용될 수 있을 것이다. 이번 연구진은 템플릿(template)을 생성시키고 무전해 니켈 도금으로 이것을 코팅함으로써 이 재료를 만드는데 성공했다. 그 후에 템플릿은 에칭에 의해서 제거되었다. 이번 연구진은 가벼운데도 불구하고 뼈를 강하게 하는 것과 유사한 방법으로 격자의 강도를 증가시킬 수 있다. 이 격자는 마이크로크기 이하로 내려갈 수 있고 단지 100나노미터의 두께를 가진 벽을 가진 매우 작은 튜브의 네트워크이다. 이 격자는 니켈-인 합금으로만 만들어지고, 새롭게 만들어진 마이크로격자 속에 사용될 수 있는지는 아직 분명하지 않다. 이 재료는 같은 부피의 스티로폼과 비교할 때 무게가 100분의 1 정도로 매우 가볍다. 강도는 웬만한 금속보다 강하고, 충격 흡수력도 뛰어나다. 이번 연구진은 이 구조물 속에 달걀을 넣어서 25층 높이의 빌딩에서 떨어뜨리는 실험을 한 결과 달걀이 깨지지 않았다는 것을 증명했다. 이번 연구진은 이 재료가 항공기에 유용한 이유와 동일하게 우주선에 적용될 수 있다고 제안했다. 무게를 절감하고 압축될 수 있는 능력은 우주선의 화물창의 공간을 확대시킬 수 있을 것이다. 이 연구결과는 유튜브에 ‘세계에서 가장 가벼운 금속’이라는 제목으로 보잉사에 의해서 게재되었다. 그림. 세계에서 가장 가벼운 마이크로격자. 561fa7583f0c4.jpg http://phys.org/news/2015-10-boeing-lightest-metal.html