깃털만큼 가벼운 금속 등장...더 놀라운 것은?

지구상에서 가장 가벼운 금속이 미국의 연구진에 의해 개발됐다. 너무 가벼워 깃털같이 민들레홀씨들 위에 사뿐히 올려 놓아도 까딱없을 정도다.

씨넷은 18일(현지시간) 美 UC어바인,캘리포니아공대(칼테크), HRL연구소 과학자들이 공동으로 지구상에서 가장 밀도가 낮은 물질인 속이 빈 금속니켈 튜브로 격자를 만들었다고 보도했다.

토비아스 섀들러 HRL연구원은 “이 미세금속격자는 사람 머리카락의 1000분의 1에 불과한 가느다란 100나노미터(1nm=10억분의 1미터)두께의 속이 빈 관을 상호연결시켜 조립했다”고 말했다.

■어떻게 이렇게 가벼울 수 있을까?

이 물질의 질량은 99.99%가 공기로 돼 있다. 이 금속의 밀도는 1제곱센티미터에 0.9밀리그램에 불과하다. 물론 이 금속관 속의 공기무게를 제한 무게다. 이 금속격자의 밀도는 물의 1천분의 1에 불과하다. 이 물질 제조 및 조립에 참여한 HRL과학자들은 이를 '미세 금속격자(metallic micro lattice)라고 부르는데 소리,진동, 그리고 충격을 흡수하는데 유용하게 사용될 것으로 보고 있다. 또 이를 사용해 리튬이온전지의 저장 용량을 높여주는 성질을 이용해 전극을 만들어 배터리제조비용을 줄이고, 컴퓨팅기기용 공기 냉각기기를 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이와함께 자동차,항공기,우주선제작시 이 가벼운 재료를 사용하게 될 것으로 내다 봤다.

연구원들은 1mm~100분의 1mm에 이르는 특성을 가진 물질을 조립함으로써 이 깃털처럼 가벼운 금속 물질을 만들어 낼 수 있었다.

연구진은 이 방법을 17일자 사이언스지에 소개했다. 이 개발에 참여한 빌 카터 HRL연구원은 이 설계를 “강하지만 대부분이 공기로 되어있는 에펠 타워의 미세규모 버전”이라고 비유해 설명했다. ■누르면 찌그러지지만...놀라운 복원력

이 물질의 또다른 놀라운 속성은 눌렸을 때에 이 작은 관은 찌그러지지만 압력이 사라지면 원상복구된다는 점이다. 실제로 압력실험을 해 본 결과 눌리면서 원래의 50%로 줄어들었던 이 격자는 압력이 사라지자 원래 높이의 98%까지 키가 회복됐다.

이 성질은 이 물질이 충격을 받았을 때의 충격완화제와 비슷한 역할을 할 수 있음을 보여주는 것이다. 칼테크의 이번 연구는 미국방부의 고등기술연구원(DARPA)의 지원을 받아 이뤄진 것이다.

아래 동영상은 이 니켈금속격자가 압력을 받아 위축됐다가 원상복귀하는 3차원 미세니켈격자 구조의 기술개발상황을 잘 보여준다.