셀프힐링 플라스틱이 회복할 수 있는 원리는 뭔가요?
칼로 그어서 구멍을 뚫어도 시간이 지나면 자가회복을 하여 원상태로 돌아오는 플라스틱이 있다고 들었습니다. 그런데 생물이 회복하는 것도 아니고 어떻게 플라스틱이 자가회복이 되는 것인가요?
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
셀프 힐링 플라스틱'은 스크래치가 나도 10초간 문지르면 자동으로 회복된다고 합니다. 아무래도 물질의 변형성과 외부자극에 의한 회복이겠죠.
감사합니다.
안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.
셀프힐링 플라스틱은 자가복원 능력을 갖춘 플라스틱 소재로, 손상된 부분을 자동으로 복원할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 이러한 소재는 재료 과학 및 공학 분야에서 연구되고 개발되며 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.
셀프힐링 플라스틱의 자가복원 메커니즘은 주로 다음과 같은 원리를 기반으로 합니다:
미세한 캡슐 포함: 소재 내부에는 미세한 캡슐이나 미세한 화학 반응 물질이 포함되어 있습니다. 이러한 캡슐은 손상이 발생하면 깨어져 내부의 물질이 노출되도록 됩니다.
화학 반응: 손상으로 인해 캡슐이 깨지면 내부에 있는 화학 물질이 활성화됩니다. 이 화학 물질은 주로 손상 부분을 메우거나 복원하기 위한 반응을 시작합니다.
자동 활성화: 이러한 화학 반응은 주로 온도, 압력 또는 다른 환경 조건의 변화에 의해 자동으로 활성화됩니다. 예를 들어, 손상이 발생하면 온도가 상승하거나 압력이 가해짐으로써 화학 반응이 진행됩니다.
손상 복원: 화학 반응을 통해 생성된 물질은 손상된 영역을 메우거나 복원합니다. 이렇게 하면 플라스틱의 내구성이 회복되고 손상이 감소됩니다.
셀프힐링 플라스틱은 주로 구조물의 내구성을 향상시키고 수명을 연장하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 셀프힐링 콘크리트는 콘크리트 구조물의 균열을 자동으로 복원하여 강도를 유지하고 오래 지속되도록 합니다. 또한 전자 기기의 플라스틱 부품에서 손상을 줄이고 기기의 수명을 연장하는 데에도 사용될 수 있습니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
셀프힐링 플라스틱, 즉 자가 치유 고분자는 균열이나 긁힘 등의 외부 손상을 스스로 회복하는 특성을 가지고 있습니다.
자가 치유 고분자 시스템은 크게 '외부 자가 치유'와 '고유 자가 치유' 시스템으로 나뉩니다.
우선 외부 자가 치유 시스템은 연속상의 고분자 매트릭스에 내장된 미 반응 물질을 포함하는 혈관과 같은 네트워크 또는 마이크로 캡슐로 구성되며, 균열이 발생할 때 자동으로 치유제를 방출하고, 방출되는 치유제는 중합성 물질로 분산된 반응물 또는 촉매와의 경화 공정을 통해 손상된 영역을 채우고 손상을 회복시킵니다.
반면에 고유 자가 치유 시스템은 가역적 동적 공유 결합, 초분자 상호 작용 및 착물 형성 등에 의해 유도될 수 있는 고분자 물질의 고유한 점탄성 흐름에 기초한 치유 특성을 바탕으로 하며, 이러한 시스템은 반복적인 성능의 구현이 가능하지만 외부 자가 치유 시스템은 일회적으로 제한적인 단점을 가지고 있습니다.
따라서, 손상된 시료에 외부 열을 가하면 중합체의 디엔과 친디엔체가 재결합 과정을 거쳐 손상된 부위를 복구하여 치유를 가능하게 하는 것이 이러한 셀프힐링 플라스틱의 원리라 할 수 있습니다.