투명 고분자 물질 레이저로 초고속 가공하는 기술 개발

서울대 교수팀 "장기 모사 칩 등에 적용"

한국연구재단은 서울대 고승환·전누리 교수 연구팀이 투명 물질인 '폴리디메틸실록산'(PDMS)을 레이저로 초고속 가공하는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

PDMS는 생물학, 의학, 약학, 재료공학 등 분야에서 널리 활용되는 투명한 고분자 물질이다.

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우수한 생체적합 특성으로 최근에는 장기 모사 칩 연구 등에도 활용되고 있다.

장기 모사 칩은 인체 장기의 생리·의·약학적 특성을 모사할 수 있는 체외 기기로, 의약학 연구에서 인체 장기를 대신해 테스트베드로 쓰인다.

PDMS 기반 디바이스는 준비된 틀에 PDMS 레진을 부어 굳히는 방식으로 제작된다.

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하지만 제작 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

레이저 직접 가공법은 틀이 필요 없고, 즉석에서 가공 형상을 바꿀 수 있어 차세대 가공법으로 주목받고 있지만, 투명한 PDMS를 레이저가 그대로 투과해버려 가공이 불가능했다.

연구팀은 PDMS 표면에 사인펜 등을 이용해 불투명한 부분을 만든 뒤 레이저를 조사하는 방법으로 이 같은 문제를 해결했다.

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레이저의 에너지가 흡수되면서 열분해(강한 열에너지에 의해 유기물의 분자구조가 해체돼 분해되는 현상)가 일어나는데, 열분해의 생성물은 원래 물질과 달리 불투명해 레이저를 잘 흡수할 수 있는 상태가 된다.

이러한 열분해가 연쇄적으로 일어나는 연쇄반응 현상을 이용해 연속파 레이저를 이용한 고품질 PDMS 가공법을 개발했다.

최소 이틀 이상 소요되던 기존 공정을 1시간 이내로 단축할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

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장기 모사 칩, 미세 유체역학, 소프트 로보틱스 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 머티리얼스'(Nature Materials) 지난 17일 자에 실렸다.

/연합뉴스