[스크랩] 금속보다, 무려 588배 강한 유리 개발

스마트폰 파손 걱정 끝…금속보다 588배 강한 유리 개발

윤태희 기자 / 입력 2016.04.06 16:44 ㅣ 수정 2016.04.06 16:45

기사 원문,

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20160406601026&section=science&type=&page=

스마트 폰이나 태블릿을 바닥에 떨어뜨리면, 누구나 놀라지 않을 수 없다.

기기가 파손되면, 수리하는 데 꽤 큰돈이 들고, 또 귀찮기 때문이다.

그런데 미국의 과학자들이
금속보다 강도가 엄청나게 높고,
탄성 또한, 탁월한 새로운 재질의 유리를 만들어내,
스마트 폰에 쓰일 신소재로 주목받고 있다고
영국 일간 데일리 메일 등 외신이 5일(현지 시간) 보도했다.

즉,
이 유리로 스마트 폰을 만들면,
닥닥한 바닥에 떨어뜨려도, 충격을 흡수해 파손을 막을 수 있다는 것.

이 뿐만 아니라,
새로운 유형의 방탄복이나, 운석 충돌 위험이 있는 위성의 소재로도 사용할 수 있다고 한다.

SAM2X5-630이라는 명칭이 붙여진 이 물질은
강도 테스트에서,
스테인리스 스틸보다, 충격에 588배 더 강하며,
방탄복 소재인 텅스텐 카바이드(탄화 텅스텐) 세라믹보다는,
두 배 더 강한 것으로 나타났다.

이에 대해,
연구 팀의 베로니카 엘리아슨 사우스 캐롤라이나대 교수는
“이 물질은 특이한 화학적 구조로 돼 있어서,
매우 강하면서도 탄성을 갖는다”면서,
“유리처럼 내부 구조물이 거의 존재하지 않지만,
조그만 결정체가 산발적으로 있다”라고 설명했다.

또한,
“이런 결정체가 충격 하중을 받을 때 커다란 차이를 만드는데,
아직 그 이유는 알지 못한다”라고 말했다.

사실 이 물질은

아직 초고강도 유리 화면을 만드는 데 사용할 만큼, 투명하지 못하다.

하지만 이 소재는

바닥에 떨어뜨렸을 때 공처럼 튕기는 성질이 있으므로,

보호 케이스를 만드는 데 사용할 수 있다. 

예를 들어,

스마트 폰에서 흔히 보이는 알루미늄 소재의 옆면과 후면을 이 물질로 대체하면,

스마트 폰을 충격으로부터 더 잘 보호할 수 있다.

이 물질은

인위적으로 만든 대규모 금속성 유리의 한 유형이라고 한다.

그 화학적 구조 덕분에,

엄청난 내구력과 회복 탄력성, 탄성을 갖는다. 

대부분,

금속과 합금의 원자는 잘 정렬된 크리스털 같은 구조를 갖지만,

이 유리의 원자는 훨씬 더 무작위로 정렬돼 있다. 

과학자들은

이 물질을 생산하기 위해,

가루 형태의 철 복합체를 섭씨 630도까지 가열했다.

이 때 연구진은

방전 플라스마 소결(spark-plasma sintering)이라는 공정을 사용했다.

이는,

쇳가루를 흑연 틀에 넣고,

대기압의 1,000배에 달하는 압력을 가하고 전류를 흘려넣는 것이다. 

이 방법으로,

쇳가루를 녹이지 않고 서로 결합하는 순간까지 가열했다.

이에 대해,

올리비아 그레베 UC 샌 디에이고 교수는

“원래 이 물질을 만들려면 몇 시간이 걸리지만,

이 공정으로 단 몇 분 만에 생산할 수 있었다”면서,

“이 물질은 극단적인 조건을 견디도록 설계됐다”라고 말했다. 
　 

연구진은

이렇게 만든 이 물질의 강도를 검사하기 위해,

시속 1799 ~ 3600km의 속도로, 동판을 꽤뚫을 수 있는 가스총을 사용했다. 

이 물질로 만든 1.5 - 1.8mm 조각은

변형없이, 11.76Gpa(기가 파스칼)까지의 충격을 견딜 수 있는 것으로 나타났다. 

이는,

위고니오 탄성 한도라고 하는데,

이와 비교하기 위해 사용된 스테인리스 스틸의 탄성 한도는 0.2Gpa,

탄화 텅스텐은 4.5Gpa인 것으로 나타났다.

참고로,

다이아몬드의 탄성 한도는 60Gpa이다.

또한, 과학자들은

이 물질이 엄청난 탄성을 가진 것을 밝혀냈다.

이 물질과 일반 철을 똑같이 구슬처럼 만들어 낙하하는 실험을 통해,

이 물질의 탄성이 얼마나 큰지를 확인할 수 있었다. 

이 실험을 주도한 안드레아 호지 박사는

“우리는 고속으로 이 물질의 놀라운 탄성 한계를 관찰할 수 있었다”면서,

“이런 작용은, 기존의 기계적 시험에서 뚜렷이 드러나지 않았었다”라고 설명했다. 

 

출처 : 그날이 오면.....

글쓴이 : 이소원 원글보기

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