기계, 건물, 항공기 등 구성 요소가 기계적 응력을 받는지 여부를 아는 것은 항상 도움이 됩니다. 통합된 발광 조류를 사용하여 검사관에게 빠르고 쉽게 정보를 제공하는 새로운 소재입니다. 샌디에이고 캘리포니아 대학의 과학자들이 개발한 실험 물질은 주로 알지네이트라고 불리는 해초 기반 중합체와 와편모충이라고 불리는 살아있는 단세포 조류가 결합되어 만들어졌습니다. 또한 무거운 하중을 견딜 수 있도록 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트라는 폴리머가 포함되어 있습니다.
바다에서는 와편모충류가 빛을 발산하여 포식자를 저지합니다. 새로운 재료로 3D 프린팅된 작은 구조물에서는 재료가 압착되거나 늘어나거나 비틀어질 때도 빛이 납니다. 기계적 응력이 클수록 빛은 더 밝아집니다.
중요한 점은 이 재료로 만든 기계적 스트레스 센서에는 전원 공급 장치나 전자 장치가 필요하지 않다는 것입니다. 그럼에도 불구하고 와편모충류는 광합성을 위해 규칙적인 빛과 어둠의 주기를 필요로 합니다. 빛에서 얻은 에너지는 어둠 속에서 생물발광을 생성하는 데 사용됩니다. 지금까지 3D 프린팅 구조물은 유지 관리가 거의 필요하지 않으며 "가혹한 조건"에서 약 5개월 동안 작동할 수 있습니다.
추가로 개발되면 이 물질은 빛 신호를 사용하여 약물 페이로드를 방출하거나 치료를 전달하는 소프트 로봇공학이나 의료용 임플란트와 같은 분야에도 응용될 수 있을 것으로 예상됩니다.
이번 연구의 수석 저자인 Shengqiang Cai 교수 연구실의 박사과정 학생인 Chenghai Li는 "현재 연구는 자립적이고 자연에서 발견되는 근본적인 기계적 자극에 민감한 새로운 물질을 만들기 위해 생물과 무생물 구성 요소를 결합하는 간단한 방법을 보여줍니다."라고 말했습니다.
이번 연구에 관한 논문은 최근 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 게재되었습니다. 아래 비디오에서 우리는 이 물질로 만들어진 구조물이 빛나는 것을 볼 수 있습니다.