젖은 물체도 잘 붙였다 빛 쬐면 떨어지는 접착제

[요약]미국 하버드대와 중국 자오퉁대 공동연구팀이 생체조직처럼 젖은 물체에도 강력한 접착력을 보이면서 특정 주파수의 빛을 쬐면 쉽게 떨어지는 접착 물질을 개발했다.(2018.12)

반창고를 피부에서 떼어내는 일이 덜 고통스러울 수 있게 됐다. 미국 하버드대의 에이 파울슨 공학 및 실용과학대(SEAS)와 중국의 시안 자오퉁대 공동 연구팀이 수분 젤이나 생체 조직 같은 젖은 물체에 굉장히 강한 접착력을 보이면서 특정 주파수의 빛을 쬐면 쉽게 떨어지는 접착 물질을 새로 개발했다.

접착제는 상처 드레싱이나 경피 약물전달시스템, 웨어러블 로봇과 같은 분야에서 붙였다가 고통 없이 떼어내는 데 사용될 수 있다. 논문은 학술지 <어드밴스트 머티리얼스>(Advanced Materials)에 발표됐다.

논문의 주저자인 가오양 시안 자오퉁대 연구원은 “강력한 접착력은 보통 공유결합이나 물리적인 작용, 또는 둘 다를 필요로 한다. 공유결합을 통한 접착은 제거가 힘들고, 물리적인 작용을 통한 방식은 보통 용제를 이용하는데 이는 환경에도 좋지 않고 시간이 많이 든다. 빛으로 제거 과정을 활성화시키는 우리의 방식은 비침습적이고 고통을 수반하지 않는다”고 말했다.

접착제는 끈적이지 않는 두 물체 사이에 붙은 중합체 사슬로 이뤄진 수용액으로 구성된다. 마치 빵 두 쪽 사이의 잼과 같은 구조이다. 두 물체는 자체적으로 붙지 않지만 중합체 사슬이 분자 단위 봉합의 구실을 해 이미 존재하는 이러한 중합체 연결로 두 물체를 연결하는 방식이다. 이러한 방식은 ‘위상적 얽힘’(topological entanglement)이라고 말한다.

자외선에 노출되면 이런 연결이 풀리면서 두 물체는 떨어지게 된다. SEAS의 역학 및 재료공학대 소속 숴쯔강 박사가 이끄는 연구팀은 광범위한 재료들을 이용해 접착제를 테스트했다. 두 수용 젤, 수용 젤과 유기 조직, 두 탄성중합체, 수용 젤과 탄성중합체, 그리고 수용 젤과 무기 고형물에 대해 실험을 진행했다.

논문 공저자인 우강링 시안 자오퉁대 연구원은 “우리의 방식은 여러 가지 물질에서 효과적으로 성공했다. 더욱 여러 물질들에 응용될 수 있다”고 말했다.

연구팀은 접착 상태를 푸는 데 자외선을 이용하는 것에 주력했다. 하지만 중합체 연결의 경우 근적외선으로도 해제가 가능하다고 연구팀은 밝혔다. 이런 경우 많은 의료 시술에서 새롭게 응용될 수 있다.

숴 박사는 “자연에서 두 개의 젖은 물체는 서로 붙으려고 하지 않는다. 이런 난관을 뛰어넘을 수 있는 일반적인 방법을 찾아냈다. 분자 단위 봉합은 젖은 물체들을 강력하게 접착시킬 수 있다. 더 나아가 이러한 강력 접착은 특정 신호에 반응해 영구적이거나 일시적, 혹은 필요에 따라 제거 가능하게 만들어질 수 있다. 우리가 보기에는 자연에는 허점이 많고 그 허점들은 봉합되기를 기다리고 있다”고 말했다.