가스와 액체에 영향을 받지 않는 새로운 탄성 소재

탄성과 가스 불침투성 사이에는 오랫동안 균형이 이루어져 왔기 때문에 중요한 단계입니다.

부드러운 소재는 가스 투과성이 높아 신축성 있는 밀봉 씰을 만들기가 어렵습니다. 신축성 있는 전자 장치 및 기술에서 종종 간과되는 측면은 밀봉하여 보호하기 위한 재료의 선택입니다.

국제 연구진이 액체 금속을 사용하여 가스와 액체에 영향을 받지 않는 탄성 재료를 만드는 기술을 개발했습니다.

갈륨과 인듐의 공융 합금(EGaIn)이 새로운 방법에 사용됩니다. 공융은 구성 요소보다 녹는점이 낮은 합금을 말합니다. 이 경우 EGaIn은 실온에서 액체입니다. 과학자들은 EGaIn의 얇은 코팅을 만든 다음 이를 탄성 폴리머로 덮었습니다.

EGaIn의 액체 코팅이 고이는 것을 방지하기 위해 유리 마이크로비드를 폴리머의 내부 표면에 배치했습니다. 그 결과 가스와 액체가 침투할 수 없는 액체 금속 안감의 탄성 백 또는 외장이 탄생했습니다.

연구진은 새로운 소재로 만들어진 밀봉된 용기에서 얼마나 많은 액체 내용물이 증발하고 얼마나 많은 산소가 빠져나가는지 측정함으로써 해당 소재가 얼마나 효과적인지 판단할 수 있었습니다.

공동 교신저자이자 상하이자오퉁대학교 지위안 석좌교수인 타오 덩(Tao Deng)은 “우리는 새로운 물질에 대해 측정 가능한 액체나 산소의 손실이 없다는 것을 발견했다”고 말했다.

“액체 금속 자체는 상당히 비쌉니다. 그러나 우리는 EGaIn 필름을 더 얇게 만드는 등 기술을 최적화하여 비용을 절감할 수 있다고 낙관하고 있습니다. 현재 단일 패키지의 비용은 몇 달러지만 비용 최적화를 시도하지 않았으므로 비용을 절감할 수 있는 방법이 있습니다.”

연구원들은 이 소재가 유연한 배터리와 같이 가스로부터 보호가 필요한 고부가가치 기술의 포장에 사용될 수 있다고 보고했습니다.

이번 연구 논문의 공동 교신저자이자 노스캐롤라이나 주립대학교 화학 및 생체분자공학과의 Camille & Henry Dreyfus 교수인 Michael Dickey는 다음과 같이 말했습니다. 가스에 영향을 받지 않습니다.”

“가스를 차단하는 데 효과적인 것들은 단단하고 딱딱한 경향이 있었습니다. 그리고 탄력성을 제공하는 것들은 가스가 스며드는 것을 허용했습니다. 우리는 가스를 차단하면서 원하는 탄력성을 제공하는 제품을 만들었습니다.”

연구원들은 현재 이 물질이 지금까지 보여줄 수 있었던 것보다 훨씬 더 효과적인 장벽인지 여부를 결정하기 위해 테스트 옵션을 탐색하고 있습니다.

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