[신기술 소개] 문어 빨판구조 모사한 물속 표면 및 피부 고점착 패치 소재

NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 35, No. 4, 2017 … 399

신기술 소개

생물체가 갖고 있는 다양한 기능을 인위적 으로 모방하여 이용하는 기술을 “생체모방기술 (Biomimetics)”이라 하며, 그 중에서도 자연계에 존재 하는 다양한 화학적·물리적 점착 현상을 모방한 기 능성 점착 소재, 의료용 소재, 반도체 점착 소재, 로 봇 기술들이 주목을 받고 있다. 또한 최근 반도체 공 정 및 소재 기술과 의료용 소재 기술의 대규모 시장 형성에 따라 습한 환경에서도 탈/부착 후 오염물을 남기지 않고 고점착을 유지하는 기능성 점착소재 개 발의 필요성이 커지고 있다.

성균관대학교의 방창현 교수 연구진에서는 문어 빨판의 내부에 존재하는 3차원 미세 돌기구조를 모 사하여 습한 환경 하에서 고점착을 가지며, 반복적 으로 탈부착 가능한 생체모사 점착 패치의 초저가 대면적 제조기술을 개발하였다. 또한 연구진은 문 어 빨판의 독특한 돌기가 빨판 내부표면에서 유체의 응집력 및 모세관 현상을 통해 빨판의 부압(Negative pressure)을 증가시키는 역할을 한다는 것을 최초로 규명하였고, 이에 대한 이론적 모델을 제시하였다.

이를 토대로 문어빨판과 돌출된 돌기구조를 결합 한 진화된 생체모방 점착소재를 개발하였고, 그 결 과 물속의 유리표면에 대해 4 N/cm², 그리고 실리콘 오일 속의 유리표면에서 15 N/cm²의 높은 수직 점 착력을 나타내었다. 연구팀이 개발한 문어모사 패 치는 점착표면에 오염물을 남기지 않고, 건조한 표 면, 물방울이 맺힌 습한 유리표면, 물속의 유리표면, 그리고 실리콘 오일 속의 유리표면의 높은 수직 점

착력을 가지며, 다양한 여러 환경의 표면들에 대해 10,000회 이상의 반복적인 탈부착에도 점착력이 유 지되었다. 또한 습한 피부표면에도 안정적인 점착력 을 갖는 것을 확인하였다. 반복적 탈부착이 가능한 문어모사 패치의 고점착 성능은 수분환경 하에서 세 계 최고의 성능 수준이며, 이를 이용하여 반도체 산 업에서 사용되는 8인치 웨이퍼를 물속에서 고정/이 동시키는 응용기술의 구현에 성공하였다. 또한 피부 상처에 안정적인 점착을 통하여 창상 치료 패치로의 응용 가능성을 확인하였다.

점착 표면에 오염물을 남기지 않는 문어빨판 모 사 점착 소재는 청정 반도체 및 디스플레이 공정의 이송/고정 시스템 및 전자부품의 점착소재로 응용이 가능하며, 추후 피부부착 의료용 생체신호 모니터링 소자의 부착소재 및 약물을 로딩 가능한 창상치료 의료 패치에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

문어 빨판구조 모사한 물속 표면 및 피부 고점착 패치 소재

(A wet-tolerant adhesive patch inspired by protuberances in suction cups of octopi)

Nature, 546(7658), 396-400, DOI:10.1038/nature22382

그림 1. 문어 빨판 내부의 미세돌기를 모사한 물속표면 및 피 부 부착 가능한 고점착 패치 소재[Baik et al, Nature, 546, 396 (2017), DOI:10.1038/nature22382]