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1천도 고온에도 안정·투명한 인공치아 소재 개발(종합)

KAIST, 그래핀보다 뛰어난 'BNNP' 첨가한 세라믹 재료 개발

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 국내 연구진이 1천도의 고온에서도 안정적인 상태를 유지하는 인공치아 소재를 개발했다.

KAIST(한국과학기술원)는 신소재공학과 홍순형 교수와 원자력및양자공학과 류호진 교수 공동 연구팀이 2차원 나노 소재 '질화붕소 나노플레이트렛'(BNNP)을 첨가해 인공치아용 세라믹 재료를 개발했다고 4일 밝혔다.

1천도 고온에도 안정·투명한 인공치아 소재 개발(종합) - 2

인공치아 등 인공뼈와 우주항공용 고온 소재 등에 쓰이는 세라믹은 내충격성이 약해 쉽게 깨지는 단점이 있다.

이 때문에 그래핀(흑연의 한 층에서 떼어낸 2차원 탄소나노물질) 등 강화재를 첨가하는 연구가 진행되고 있지만, 그래핀은 전기전도도가 높아 절연성이 요구되는 세라믹 기판에 적합하지 않은데다 350도 이상에서 산화되고, 검은 색깔이어서 인공치아에 활용하기 어렵다는 문제가 있다.

연구팀은 질소와 붕소 원자가 육각형 벌집모양 형태로 결합한 두께 10나노미터(㎚, 10억분의 1m) 이하의 2차원 나노 소재 'BNNP'를 개발했다.

BNNP는 소재가 투명하고 생체적합한데다 1천도의 높은 온도에서도 변성되지 않아 그래핀보다 안정적이다.

그동안 제조공정이 어려워 활용이 어려웠지만, 연구팀은 '볼밀링'(ball milling, 용기에 쇠공과 대상 물질을 넣고 회전시켜 에너지를 가하는 방식)을 사용해 BNNP를 제조하는데 성공했다.

질화붕소와 쇠공을 한꺼번에 넣고 회전하는 간단한 공정을 사용해 질화붕소 각각의 층을 떼어낸 뒤, 정밀한 질화붕소 나노플레이트렛을 대량으로 제조했다.

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이어 계면활성제를 이용해 세라믹 재료 안에 BNNP를 균일하게 분산시켰다.

세라믹 소재에 2%만 첨가하는 것만으로도 강도는 10%, 마모에 견디는 특성은 30%씩 향상하는 것으로 나타났다.

KAIST 신소재공학과 이빈 박사과정 학생이 제 1저자로 참여한 이번 연구는 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports) 지난달 8일자 온라인 판에 실렸다.

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jyoung@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2016/07/04 11:45 송고

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