- 생물체에서 발견되는 열에 민감한 물질로부터 나노구조를 복제하는 금형 제작 기술 개발
- 제작된 나노구조 금형은 최대 1000°C까지 높은 내열성을 달성합니다
- 융합유리 등을 이용한 나노구조체 대량생산의 진전
바카라 족보의 겹눈을 모델로 한 기능성 나노구조의 재현
*원본 논문의 수치가 인용 및 수정되었습니다 크리에이티브 커먼즈 라이센스(Attribution 40 International)
생물체의 나노구조체는 초소수성, 접착성 등의 기능을 가지고 있습니다 이러한 기능을 산업제품에 마음대로 추가할 수 있다면 고기능성 소재 생산에 유리할 것입니다 펨토초 레이저를 이용한 초미세 가공은 나노구조물 제작을 위해 개발되었으며, 이제 단순한 구조도 넓은 면적 가공이 가능해졌습니다 그러나 산업생산을 통한 상용화를 위해서는 단시간 내에 저렴한 비용으로 나노구조체를 성형하는 기술이 필요하다 또한, 금형 제작 중에 열 손상이 발생할 수 있으며, 이는 충분한 열 저항의 필요성과 같은 재료 제한의 형태로 주요 장벽을 형성합니다
AIST의 바카라 족보원들은 열에 민감한 생체 재료에서도 간단한 공정을 사용하여 나노 구조를 성형하는 기술을 개발했습니다
살아있는 유기체에서 발견되는 일부 나노구조는 산업 제품에 사용될 때 초소수성 및 접착성과 같은 유익한 기능을 나타냅니다 다양한 소재에 금형 성형을 통해 이러한 유익한 기능을 부여할 수 있다면 고기능성 소재의 산업적 생산이 가능해집니다 그러나 나노구조체 형성을 위한 금형 제작에는 첨단 장비와 시간이 필요하기 때문에 이들 소재의 산업적 활용이 어렵다 특히, 생명체 등 열에 민감한 소재를 이용해 금형을 제작하려면 복잡한 공정이 필요하다 이번 바카라 족보에서는 소재에 열적 손상을 주지 않으면서 저온에서 고융점 금속 막을 충분히 두껍게 증착하는 기술을 개발했습니다 이를 통해 살아있는 유기체에서 금속에 이르기까지 다양한 재료로 금형을 제작할 수 있습니다
바카라 족보의 겹눈에는 개안이라고 불리는 20,000개 이상의 작은 렌즈와 360° 광각 시야가 있습니다 개안 표면의 나노구조로 인해 김서림을 방지할 수 있습니다 이 기술의 효과를 확인하기 위해 우리는 바카라 족보의 겹눈을 매우 까다로운 모델 재료로 사용하고 나노 구조를 수지에 복제했습니다
우리는 바카라 족보의 겹눈 기능이 금형에서 성공적으로 복제될 수 있음을 입증했습니다 또한, 녹는점이 높은 소재인 유리를 부어 나노구조의 몰드를 성형할 수 있음도 밝혀졌다 이 기술은 기존 가공법으로는 재현이 어려운 제품의 대량생산은 물론, 미세구조를 지닌 제품의 산업생산에도 기여할 것입니다
저널: 고급재료 인터페이스
논문 제목: 바카라 족보에서 영감을 얻은 생체 모방 구조 디자인의 겹눈 렌즈
저자: 타케무라 켄신, 모토무라 타이세이, 이와사키 와타루, 모리타 노부토모, 키쿠나가 카즈야
DOI: 101002/admi202400480