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섬유&염색
‘냉감성과 보온성을 동시에’ 일타쌍피
中 연구팀, 키토산과 실크로 미세구조의 ‘다공성 섬유’ 개발
기사입력: 2020/05/07 [11:55]  최종편집: TIN 뉴스
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TIN뉴스

온도와 압력으로 물질의

상이가 바뀌는 ‘상전이’ 원리 응용

섬유 공극에 열에너지 흡수·방출

가능한 ‘PEG’ 주입 및 코팅처리

 

 

중국 우한 화중과학기술대학 연구팀(Optical and Electronic Information)이 냉감성과 보온성을 동시에 구현하는 스마트 섬유소재를 개발했다. 즉 추울 때는 따뜻하고, 무더울 때는 차가워진다.

 

동 소재는 ‘Flexible and Robust Biomaterial Microstructured Colored Textiles for Personal Thermoregulation’이라는 논문명으로 지난 3월 27일 미국 화학지(ACS)에 실렸다.

 

‘개인 체온 조절이 가능한 유연성과 견고한 바이오 소재 미세구조 착색섬유’로 해석할 수 있다. 기존 피부 표면의 수증기를 열로 바꾸는 ‘히트텍’과 같은 발열소재와는 다르다는 것이 연구진의 설명이다.

 

발열 섬유소재는 몸에서 발생하는 수분이 증발하면서 물 분자가 레이온 섬유 공극 사이로 이동해 물 분자를 흡착하는 원리다. 이때 섬유에 붙은 물 분자가 움직이려는 운동에너지가 열에너지로 전환된다. 여기에 그물형 구조의 아크릴 섬유가 따뜻한 공기를 붙잡아 보온성을 유지한다.

 

반면 연구팀이 개발한 섬유는 게나 세우 등의 갑각류 껍질에서 추출한 키토산과 실크로 매우 미세한 구조를 띠는 다공성 섬유다. 

 

섬유의 미세한 구멍에 ‘상전이’ 원리를 응용해 열에너지 흡수나 방출이 가능한 폴리에틸렌글리콜(PEG, polyethylene glycol)을 주입했다. 이후 PEG가 새지 않도록 실리콘 일종인 폴리디메틸 폴리실록산(polydimethylsiloxane)으로 코팅처리를 했다.

여기서 상전이(相轉移, Phase transition)는 온도와 압력 등 외부 변화로 인해 물질의 상이 바뀌는 현상이다. 

 

연구팀 실험 결과, 동 섬유는 유연성과 강도가 우수할 뿐 아니라 단열성과 발수성에도 탁월한 효과를 보였다. 또한 연구팀이 섬유소재를 이용해 장갑을 만들어 50℃ 상자 안에 손을 넣으면 PEG가 녹으면서 열을 흡수해 손이 차가워졌다.

 

반대로 장갑을 낀 손을 10℃ 상자 안에 놓으면 PEG가 굳어지면서 열을 방출해 손이 따뜻해졌다. 연구팀은 기존 섬유 제조시설에서 생산할 수 있어 대량 생산도 가능하다는 주장이다.

 

[용어설명]

폴리에틸렌글리콜(PEG, polyethylene glycol)은 세포융합을 일으키는 데 사용하는 중합체. 세포와 세포, 세포와 리보솜 등을 원심침강 등으로 밀착시켜 고농도의 PEG을 작용시키면 막융합을 한다. 혼성세포(hybridoma)를 형성할 때 사용한다. 융합의 기구는 고농도의 PEG에 의한 자유수의 소실에 따른 소수적 상호작용의 저하라는 주장도 있고 불순물의 영향이라는 설도 있다. PEG는 단백질, 핵산 등의 분리를 위한 수용액2층계의 구성성분으로서도 사용한다.

 

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

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