[과학을 읽다]더우면 붙고 차가우면 떨어진다

UNIST 연구팀, '스마트 접착 패드' 개발

▲문어 빨판 모사 스마트 접착 패드의 전자현미경 이미지.[사진제공=UNIST]

[아시아경제 정종오 기자] 온도 변화에 따라 달라붙고 떨어지는 패드가 나왔습니다. 더우면 붙고 차가우면 떨어지는 문어 빨판 접착판이 개발됐습니다. 국내 연구팀이 문어 빨판처럼 표면에 착 달라붙는 '스마트 접착 패드'를 내놓았습니다.

외부 온도가 높으면 달라붙고 온도가 낮으면 떨어지는 특성을 가집니다. 이용자가 원하는 부분에 필요한 만큼 붙일 수 있는 고성능 스마트 접착 패드입니다. 의료용 접착패치, 로보틱스 분야에 폭넓게 응용될 중요한 소재가 될 것으로 기대됩니다.

문어는 다리에 있는 빨판 속 근육을 움직여 외부 표면에 달라붙는 정도를 조절합니다. 빨판이 어떤 표면에 달라붙으면 외부와 단절된 공간(cavity)이 생깁니다. 문어가 빨판 근육을 움직이면 빨판 벽 두께가 달라져 공간 크기에도 영향을 주죠.

이는 공간 내·외부 압력차이로 이어져 접착특성까지 조절합니다. 빨판 벽이 얇으면 공간 내 압력이 낮아져 잘 달라붙고 반대의 경우는 잘 떨어지는 것이죠. 문어는 이 원리를 이용해 외부 표면에 접착하거나 기어오릅니다.

연구팀은 문어 빨판의 구조와 접착특성 조절 원리를 스마트 접착 패드에 적용했습니다. 우선 고분자 탄성체인 PDMS(polydimethylsiloxane)에 움푹 파인 구멍을 뚫고 여기에 열반응성 하이드로젤(pNIPAM)을 붙인 뒤 코팅했습니다. 구멍 뚫린 PDMS가 빨판 모양이고 열에 반응하는 하이드로젤이 빨판 근육 역할을 하도록 만들었습니다.

열반응성 하이드로젤인 pNIPAM은 32도 보다 높은 온도에서는 수축하고 이보다 낮은 온도에서는 습윤 팽창하는 성질을 가지고 있습니다. 이 재료로 만든 스마트 접착 패드는 외부 표면에 닿았을 때 온도에 따라 접착특성이 달라져 문어 빨판처럼 작동하게 됩니다.

이번에 개발된 스마트 접착 패드는 특히 붙이기 전에 미리 눌러주는 '예압(preload)'이 필요치 않습니다. 마이크로·나노 분야에서 응용가능성이 클 것으로 기대됩니다.