[이미디어= 황원희 기자] 태국, 프랑스, 싱가포르 뉴캐슬 대학교의 과학자들은 더 강력한 물질을 만들기 위해 작은 셀룰로오스 나노 섬유와 긴 파인애플 잎 섬유를 모두 사용해 이를 상용화하는 획기적인 연구를 수행했다. 연구진은 에폭시에 다양한 양의 CNF(고분산 기능성 셀룰로스 나노 섬유)를 첨가했고 1% CNF가 충격 강도를 크게 증가시켰다는 것을 발견했다. PALF(pineapple leaf fiber;파인애플잎 섬유)-에폭시 복합체는 상당한 유연성과 강도 향상을 보였다. CNF와 PALF를 결합한 결과 충격 강도의 획기적인 강화로 이 연구 결과는 재료 개발에 혁명을 일으킬 수 있다.

나노 소재(Nanomaterials)에 발표된 이 새로운 연구에서, 과학자들은 셀룰로오스 나노 섬유로 알려진 믿을 수 없을 정도로 작은 입자의 섬유를 통해 어떻게 물질을 더 강하게 만들 수 있는지 알아냈다. 또한 그들은 파인애플 잎의 긴 섬유와 에폭시라고 불리는 물질을 사용하여 합성물을 만드는 데 초점을 맞췄다. 일관성을 유지하기 위해 20% 일정량의 PALF를 혼합물에 사용했지만 CNF의 양을 에폭시 혼합물의 1%, 3%, 5%로 변경했다. 합성물은 손으로 재료를 층층이 쌓아 조심스럽게 조립되었다.

서로 다른 조합의 영향을 확인하기 위해 CNF 단독, PALF 단독 및 CNF와 PALF의 혼합물로 보강된 합성물을 비교했다. 놀랍게도, 미세 CNF 섬유를 에폭시에 첨가하는 것은 에폭시의 유연성과 강도에 거의 영향을 미치지 않았다. 그러나 CNF를 1%만 첨가했을 때 에폭시 단독으로 사용했을 때에 비해 에폭시의 충격 강도는 약 115%까지 치솟았다. 또한 CNF의 양을 3%, 5%로 증가시킬 경우 충격 강도가 감소하여 에폭시 단독으로 사용하는 것과 유사한 상태인 것을 알 수 있었다.

더 자세한 것을 조사하기 위해, 그들은 합성물의 부서진 표면을 강력한 현미경으로 조사했다. 이에 합성물이 부서지면서, 표면이 매끄러운 것에서 훨씬 더 거칠어진 것으로 바뀌었다는 것을 알 수 있었다.

20% PALF의 에폭시를 사용했을 때 흥미로운 사실은 유연성과 강도 모두 놀라운 증가를 경험할 수 있다는 것이다. 유연성은 약 300% 향상된 반면, 강도는 에폭시 단독으로 사용할 때보다 놀랍게도 240% 증가했다. 하지만, 이 복합 재료의 충격 강도는 단독 에폭시를 사용하는 것에 비해 700%까지 치솟았다.

합성물에 CNF와 PALF를 결합했을 때, 연구원들은 PALF만을 사용한 것과 비교했을 때 유연성과 강도에 큰 변화를 보이지 않았다. 그러나 충격 강도는 눈에 띄게 개선되었다. CNF가 1%인 에폭시를 사용했을 때 충격 강도는 20%인 PALF 에폭시를 사용했을 때에 비해 약 220%까지 치솟았고, 에폭시를 단독으로 사용했을 때에 비해 놀라운 수치로 치솟은 1520%였다. 이 결과는 CNF와 PALF의 결합 효과를 통해 충격 강도의 현저한 증가가 달성되었음을 명확하게 알 수 있다.

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