3D 프린팅, 고분자·레이저 기술의 발전으로 물보다 낮은 밀도와 강철의 강도를 가진 물질이 개발됐다.

독일 카를스루에 공과대학(Karlsruhe Institute of Technology)의 Jens Bauer연구팀이 개발한 이 물질은 알루미나로 코팅된 벌집구조로 뼈와 유사한 구조의 물질이다.

연구팀은 시뮬레이션을 통해 원하는 성질을 갖는 최적의 미세구조를 찾아냈지만, 머리카락 정도의 미세 물질을 만드는 도구 개발은 어려웠다.

이에 독일회사인 Nanoscribe는 연구팀이 원하는 물질을 만들 수 있는 레이저를 공급했다. 레이저가 조사된 부분은 고체화되고 복잡한 구조의 고체물질을 얻을 수 있다.

그러나 이 물질은 연구팀이 원하는 만큼 강하지 못했다. 연구팀은 시편에 압력을 가하기 전, 알루미나로 얇게 코팅하는 방법을 택해 원하는 모델을 얻을 수 있었다.

50nm두께에 불과한 이 물질은 1000kg/m3이하의 밀도를 가진 어떤 인공·자연 물질보다도 강도가 뛰어났다. 알루미나 층이 더해졌음에도 물보다 가볍고 280MPa의 하중도 견딜 수 있다.

연구팀은 “이 물질이 스키와 같은 생활용품부터 첨단항공기까지 다양한 분야에 활용될 것”이라며 “3D 프린팅, 고분자 및 레이저 기술의 빠른 발전으로 새로운 초경량 물질의 등장이 기대된다”고 밝혔다.

본 연구결과는 Proceedings of the National Academy of Sciences지에 게재됐다.