英 캠브리지대, 부드럽고 신축성 있는 '젤리 배터리' 개발

 

 

 

 

 

영국 캠브리지대 연구팀이 소프트 로봇이나 웨어러블 장치에 사용할 수 있는 부드럽고 신축성 있는 ‘젤리 배터리’를 개발했다고 17일 밝혔다. 이 배터리는 약물을 전달하거나 뇌전증과 같은 질환을 치료하기 위해 뇌에 이식될 수도 있다.

 

캠브리지대 연구팀은 전기뱀장어로부터 영감을 얻어 젤리 배터리를 개발했다. 전기뱀장어는 '전기세포'라고 불리는 변형된 근육세포로 먹이를 기절시킬 수 있다.

 

캠브리지대 연구팀이 개발한 젤리 물질은 끈적한 레고처럼 층층이 쌓인 구조를 가지고 있어 전류를 전달할 수 있다. 자가 치유 기능을 갖고 있는 젤리 배터리는 전도성에 영향을 주지 않고 원래 길이의 10배 이상까지 늘어날 수 있다. 이러한 신축성과 전도성을 단일 물질로 결합한 것은 이번이 처음이라는 설명이다.

 

연구팀은 이번 연구 성과를 학술 전문지인 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.(논문 제목:Highly Stretchable Dynamic Hydrogels for Soft Multilayer Electronics)

 

젤리 배터리는 하이드로젤로 만들어졌다. 이 하이드로젤은 60% 이상의 물을 함유한 폴리머의 3D 네트워크다. 폴리머는 젤리의 기계적 특성을 제어하는 가역적인 온ㆍ오프 상호작용에 의해 고정된다. 하이드로젤은 기계적 특성을 정확하게 제어하고 인체 조직의 특성을 모방할 수 있기 때문에 소프트 로봇이나 바이오전자 분야에 응용할 수 있다. 하지만 이러한 응용을 위해서는 전도성과 신축성이 모두 필요하다.

 

연구팀은 "전도성과 신축성은 보통 상충되기 때문에, 매우 신축성 있고 전도성이 높은 물질을 설계하는 것은 어렵다. 일반적으로 전도성은 물질이 길게 늘어날 때 감소한다"고 말했다. 이어 "하이드로젤은 중성 전하를 가진 폴리머로 만들어지지만, 하이드로젤을 충전하면 전도성을 띠게 될 수 있다"며 “각 젤의 소금성분을 바꿈으로써, 끈적거리게 만들고 여러 층으로 뭉치게 할 수 있어, 더 큰 에너지 잠재력을 갖게 될 수 있다"고 말했다.

 

젤리 배터리는 전도성 손실 없이 층이 갈라지지 않고 늘어나게 한다. 젤리 배터리는 부드럽고 인체 조직에 융합할 수 있기 때문에 향후 생체 의학 임플란트에도 활용될 수 있다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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