인더뉴스 제해영 기자ㅣ부산대학교(총장 최재원)는 고분자공학과 이재준 교수 연구팀이 KIST 김태안 박사 연구팀과 공동연구를 통해 극한 충격 환경에서 에너지를 효과적으로 흡수하는 새로운 고분자 재료의 원리를 규명했다고 7일 밝혔습니다.
연구팀은 금속-리간드 간 분자 결합이 고변형률 응력파를 받으면 결합이 선택적으로 끊어지며 충격 에너지를 흡수하고 흩어지는 현상을 실험과 시뮬레이션으로 입증했습니다. 이 연구 성과는 재료과학 분야 상위 1% 국제 저널인 'Polymer Testing' 9월호에 게재될 예정입니다.
현대사회에서 초고속 충격이나 폭발 상황에 대응할 수 있는 소재 기술은 국가 안전과 지속 가능성을 위해 중요하며 이번 연구는 금속-리간드 결합 기반 고분자가 이러한 요구를 충족할 수 있음을 과학적으로 증명했습니다.
레이저 유도 충격파 실험과 밀도범함수 이론 계산을 통해 결합 해리 현상을 시간과 공간적으로 정밀하게 추적했으며 트랜스 형태의 결합이 우선적으로 해리돼 에너지 흡수 성능을 높인다는 사실을 밝혔습니다.
또한 이 고분자 재료는 자가치유와 재공정성이 가능해 우주 장비, 방탄 보호 소재 등 극한 환경에서 반복적 충격을 견뎌야 하는 분야에서 활용성이 높을 것으로 기대됩니다.
이재준 부산대 교수는 “이번 연구는 분자 단위에서 응력파의 영향을 해석하고 재료 설계로 연결한 실험-계산 통합 사례로 고성능 충격흡수재의 가능성을 정량적으로 증명했다”고 설명했습니다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원으로 조승래 학부연구생, 이혜미·제시은 석사과정생, 이주호 박사과정생, 배수원 교수, 김태안 박사가 함께 참여했습니다.
