홋카이도 대학의 노노야마 타카히로 특임 조교, 쿤 검만 교수 등의 연구 그룹은 고온에서 순식간에 약 2000배 딱딱해지는 신규 고분자 하이드로겔을 세계 최초로 개발했다.
일반적으로 페트병 등의 고분자 재료는 저온에서 딱딱하고(유리 상태), 고온에서 부드럽게(고무 상태) 된다.연구그룹은 온천원 등에 서식하는 호열균의 100℃ 이상의 고온에서도 변성되지 않는 단백질 구조에 주목하여 일반 고분자와는 반대로 저온에서 부드럽고 고온에서 딱딱해지는 고분자 겔을 제작했다.
식품 첨가물에도 사용되는 이 고분자 겔은, 범용성이 있는 저렴하고 무독한 원료로부터 간단하게 제작할 수 있어, 실온 부근의 비교적 낮은 온도에서는 부드럽고 성장하기 쉽지만, 어느 온도 이상으로 급격하게 단단해진다 .이것은 부드러운 식용 젤리가 단단한 플라스틱으로 순식간에 바뀔 정도의 극적인 변화다.식히면 원래의 부드러운 상태로 돌아가 급격한 경화를 여러 번 반복할 수 있다.또한, 경화되는 온도는 겔의 조제 조건만으로 목적 온도에 맞춘 재료를 설계할 수 있다.
또, 이 고분자 겔과 유리 섬유 천을 복합한 재료는, 교통 사고나 스포츠의 액시던트시에, 발생하는 큰 마찰열로 딱딱해져 신체를 보호하는 스마트 프로텍터에 응용할 수 있다.실제로, 아스팔트 표면에 하중을 가하여 고속으로 끌어당기면, 겔 섬유 복합체가 마찰열로 딱딱해져 거의 파손되지 않았다.또한, 딱딱해질 때에 큰 열 흡수를 수반하기 때문에, 혹서 대책용의 열 흡수재에 이용할 수 있다.창유리에 붙이면, 태양으로부터의 열의 일부를 흡수하고, 실내의 온도 상승을 억제하는 효과가 확인되고 있다.
이번 성과는 고온에서 딱딱해지는 신규 온도 응답성 고분자의 기초 연구 및 온도 응답형 스마트 재료의 응용 연구의 촉진에도 기여할 것으로 기대된다.
