세상에서 가장 가벼운 고체

美 연구진 니켈소재 개발… 스티로폼보다 100배 가벼워

▲ 사이언스 제공

미국 과학자들이 스티로폼보다 100배나 가벼운 세상에서 가장 가벼운 니켈소재(素材)를 개발했다. 얼마나 가벼운지 입김만 불어도 모두 날아가 버리는 민들레 홀씨 다발 위에 올려놓아도 홀씨 하나 흐트러지지 않는다.<사진> 특히 금속 재질인데도 충격흡수력이 고무와 비슷해 진동·충격 흡수재로 적격이라는 평가다.

미국 어바인 캘리포니아대(UC) 연구진은 국제학술지 '사이언스' 17일자에 "99.99%가 공기로 채워지고 나머지 0.01%만 고체인 밀도 0.9㎎/㎤의 금속성 소재를 만드는 데 성공했다"고 발표했다.

지 금까지 개발된 소재 중 가장 가벼운 것은 실리카 하이드로겔(silica hydrogel)이었다. 묵이나 두부, 젤라틴처럼 물속에 규소 입자들이 들어가 고체나 반고체로 굳어진 물질이다. 하지만 실리카 하이드로겔은 밀도가 1㎎/㎤로 이번에 개발된 소재보다 무겁다.

기술의 핵심은 격자(格子)구조에 있다. 연구진은 니켈 93%, 인 7%의 합금으로 벽의 두께가 머리카락 1000분의 1에 불과한 빈 다발을 만들었다. 다발들은 서로 연결돼 3차원 격자 구조를 이뤘다. 덕분에 부피의 대부분이 비어 어깨 높이에서 떨어뜨리면 깃털처럼 10초 이상 공중에 머물며 떠다닐 정도로 가벼워졌다. 연구진을 이끈 로렌조 발더비트(Valdevit) 박사는 "격자 구조 덕분에 가볍고 강한 에펠탑이나 금문교를 나노미터(10억분의 1m) 단위로 만들었다고 보면 된다"고 말했다.

연구진은 새로 만든 소재가 항공우주 분야에서 소리나 진동, 충격을 흡수하는 데 쓸 수 있을 것으로 기대하고 있다. 분석 결과, 부피의 50%까지 압축됐다가도 원래 상태로 돌아가 고무와 비슷한 탄성을 가진 것으로 나타났다. 또 금속임에도 워낙 가벼워 배터리 전극에 쓰면 배터리 무게를 크게 줄일 수 있다고 연구진은 밝혔다.


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