▲ 불가사리 로봇의 능력(이미지=동난대)
문어, 해파리, 불가사리 등 해양 연체동물은 주변 환경이나 배경에 맞춰 자신들의 색깔이나 형태를 바꿀 수 있는 위장 능력을 갖추고 있다. 연체동물의 이같은 자연적 위장 능력은 자연에서 일어나는 아주 흥미롭고 신비로운 현상 중 하나다.
중국 난징에 위치한 동난대(东南大学) 연구진이 열과 압력이 가해지면 모양이나 색깔이 변하는 불가사리 모양의 소프트 로봇을 개발했다고 과학 전문매체 ’피스닷오알지(phys.org)‘가 보도했다. 이번 연구 성과는 전문저널인 ’안게반트 케미에(Angewandte Chemie,응용화학)‘에 게재됐다.
연구팀은 연체동물의 특별한 위장 능력을 모방하기 위해 액정 탄성체(liquid crystal elastomer)를 재료로 활용했다. 이 재료에 열을 가하면 방향성을 갖고 있는 액정 분자들이 기존 질서를 잃으면서 재료 부분이 수축하게 된다. 연구진은 이 같은 수축 효과를 활용해 소프트 로봇이 기어다니도록 했다.
연구진은 고분자(폴리머) 물질을 불가사리 모양으로 성형하고, 촉수에 적외선에 민감한 염료를 첨가했다. 이 부위에 근적외선을 비추면 '광열 효과(photothermal effect)'가 발생하면서 가열시 수축하고 냉각되면 팽창한다. 한쪽 팔만 빛 자극을 받았기 때문에 불가사리 로봇은 마치 애벌레처럼 ‘수축-팽창’을 하는 촉수에 의해 밀리면서 표면 위에서 천천히 움직일 수 있다.
불가사리 모양의 소프트 로봇은 색깔도 바꿀 수 있다. 연구진은 고분자 가닥을 연결하는 분자 염료인 '교차 링커'(cross-linker, 가교제(架橋劑))를 재료에 통합했다. 여기에 사용되는 동적인 교차 연결 시스템은 쉽게 깨지도록 만들어졌다. 가열과 압력을 받으면 분자 부분이 분리되면서 이전의 노란색 염료 분자가 빨갛게 변한다. 연구진은 이를 "불가사리의 자연적인 위장 효과와 비슷하다“고 했다.
불가사리 로봇은 '자가 치유'와 '재활용' 특성도 보였다. 연구진이 촉수를 잘라내고, 그 부분들을 다시 가열하자 매끄럽게 치유됐다는 것이다.
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