주위에서 반응할 수 있는 분자들을 인쇄한다고 생각해 보자. 워싱턴 대학 연구 프로젝트는 일반적인 화학과 3-D 프린팅을 융합하고 있다. 과학자들은 물체 상의 힘을 기록하는 쉬운 방법을 제공하도록 늘린 상태에서 보라색으로 변하는 뼈 모양 플라스틱 탭을 개발했다.

UW의 화학과 앤드류 J. 보이드스톤 조교수는 “UW에서 화학측의 기능성 물질들과 엔지니어링 측의 3-D 프린팅의 결과”라고 말했다. 앤드류 조교수는 세계적인 화학 논문지인 “ASC Applied Materials and Interfaces”에 게재된 최근 논문의 교신저자(corresponding author)이다. 

화학과 박사과정 학생인 그레고리 피터슨(Gregory Peterson)과 마이클 라센(Michael Larsen)은 함께 줄로 묶인 많은 반복된 유닛들로 만들어진 플라스틱 혹은 폴리머를 만들었고, 부드러운 플라스틱에 UW 화학연구실의 사업 3-D 플린터를 제공하였다.

한 프린트 헤드는 플렉서블 필라멘트로서 3-D 프린터 회사가 파는 것과 비슷한 폴리카프로락톤(polycaprolactone)을 포함하였다. 다른 프린터 헤드는 스트레치될 때 색깔을 변화시키는 스피로피란(spiropyran) 분자의 삽입으로 만든 것을 제외한 99.5% 이상적인 플라스틱을 포함하였다. 

연구팀은 기능적 화학이 이미 프린트 가능한 물질들로 손쉽게 포함될 수 있기를 희망했고, 연구팀은 화학 디자인인 3-D 프린팅에 매우 빠르게 포함될 수 있다는 것을 발견하였다. 

인쇄된 탭은 힘의 조건 아래 보라색으로 변한 매우 보기 어려운 스트라입들을 가진 흰색 플라스틱 조각이다. 이는 전기 파트가 없는 매우 저렴한 기계적 센서로서 행동한다. 전체 소자는 1달러보다 더 저렴하게 물질들로부터 프린트하는데 약 15분 걸린다.

센서는 빌딩 혹은 다른 구조 상에서 힘 혹은 변형을 기록하는데 사용될 것이다. 연구팀은 충분한 힘으로 충격을 가했을 때 색상이 변하는 미식 축구 헬맷을 위해 가능할 수 있는 힘 혹은 충격의 속도도 기록하는 센서를 개발하기를 바라고 있다.

다른 지침들은 어느 다른 요구된 형태 혹은 다른 플라스틱에 완전하게 둘러싸이고, 중앙 스트라입들에서 색깔 변화를 가지는 어떤 배열에서도 플라스틱들을 프린트하는 기계를 프로그램할 수 있다. 

연구팀은 특히 유기 합성 전문이며, 이는 복합 분자들을 더 간단히 하면서 더 가능한 것들로 만들 수 있는 것을 의미한다. 플라스틱이 어떻게 만들어지는지의 다양성은 서로 다른 방법들로 반응하는 분자들을 만들 수 있다.

물질은 스트레스 조건 아래 있지 않지 않더라도 관찰되기 전에 몇 번의 스트레스가 있었을 것이고, 물질들의 이러한 형태들은 기록될 수 있다.

연구팀은 분자 디자이너를 포함하는 3-D 프린트된 물체들을 만들고 계획하기 위하여 꾸준한 연구를 지속하고 있다. 3-D 프린팅 기술은 환경에 반응하는 디자인된 분자들을 포함하는 다른 소비자 형태들 혹은 개별 의학 임플라트들을 위해 새로운 가능성들을 제공한다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』