경북대 신소재공학부 박성혁 교수팀과 단국대 신소재공학과 주수현 교수팀이 3차원 연속연결구조 고특성 금속 복합재료에 개발했다.

금속 복합재료는 금속 기지재에 강화재를 첨가하고 이를 분산시켜 금속의 물성을 향상시킨 복합재료다.

기존 금속 복합재료는 대부분 분말이나 섬유 강화재를 사용해 제조된다.

하지만 강화재들이 불균일하게 분포하고 섬유 강화재의 배열 방향에 따라 소재 물성이 달라지는 문제가 있었다.

3차원 연속연결구조는 이러한 문제를 해결하기 위한 혁신적인 금속 복합재료 구조다.

금속 기지재와 강화재가 서로 3차원 연속연결된 형태로 구성돼 기지재와 강화재 사이의 결합력을 높인다.

또한 계면 면적이 극대화돼 물리적·화학적·전기적 특성이 기존의 복합재료보다 크게 뛰어나다.

공동연구팀은 금속 용탕 탈성분법을 활용한 새로운 투스텝 LMD 공정법을 개발에 성공했다.

해당 공정을 이용해 알루미늄을 소량 첨가한 3차원 연속연결구조를 가진 마그네슘-타이타늄 복합재료를 성공적으로 만들었다.

개발 소재는 기존 복합재료에 비해 경도가 80% 이상 향상되고 강도와 연성도 훨씬 더 우수했다.

개발된 복합재료는 고강도와 경량화가 요구되는 미래 모빌리티 소재로 적용할 수 있으며 마그네슘의 생분해성과 타이타늄의 생체안전성으로 생체용 소재 적용까지 가능하다.

박성혁 교수는 “이번에 개발한 복합재료는 기존의 단점들을 극복하고 뛰어난 특성을 가지는 것은 물론 제조 방법이 매우 간단해 활용성이 높다”며 “현재 국가과제를 통해 이 복합재료를 미래 항공 모빌리티 소재로 활용하기 위한 연구를 진행하고 있다”고 말했다.

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