https://youtu.be/MUt1YKtn6kM

MIT 연구진이 3D 프린터로 만든 유연한 구조물은 자석에 반응해 거의 즉각적으로 자신의 형태를 바꿀 수 있다.

자기장을 이용해 조작되는 이 물체는 3D 출력가능한 잉크의 일종으로 만들어지는데, 잉크에는 작은 자기 입자가 들어가 있다.

이 물체에 자석을 갖다대면 순식간에 기고, 구르고, 뛰고, 잡는 동작을 해낸다. 유연한 고리 모양이 마구 구겨지기도 하고, 기다란 관모양이 쥐어짜듯 닫히기도 하며, 어떤 것은 스스로 접히기도 한다.  

거미처럼 생긴 “움켜쥐는 물체”도 있는데, 기고, 구르고, 뛰고, 지나가는 공을 재빨기 잡아채기도 한다. 심지어 작은 알약은 감싸서 평평한 표면을 가로질러 옮겨놓도록 조종할 수도 있다.

쏸허 자오(Xuanhe Zhao) MIT 부교수와 동료 연구원들은 3D 프린터의 노즐 주변에 전자석을 달아서 출력 시 잉크에 있는 자기 분자들이 단일 방향으로 몰릴 수 있도록 했다.

이 방식을 이용하면 단순히 전자기의 방향을 바꿈으로써 구조물의 각 부분을 출력할 때 자기 분자의 방향을 조절해나갈 수 있다. 

개발자들은 유연하지만 단단한 구조를 만들어내는 이 새로운 출력기법이 원격으로 조종되는 생체의료 기기 개발에 사용될 수 있기를 기대하고 있다.

가령, 혈관 주변에 구조물을 달아 혈액순환을 조절할 수도 있고, 자석을 이용해 위장관으로 장치를 이동시켜 사진을 촬용하거나 조직 샘플을 떼어낼 수도 있다. 또 몸 안에서 막힌 것을 제거하거나 특정 약물을 특정 위치로 이동시킬 수도 있다. 

이번에 개발된 기술은 각 부위별로 고유한 자기분자 뱡향성을 가진 구조물을 만들어 내기 때문에 외부 자기장에 노출될 때 각기 다른 방향으로 움직이면서 전체적으로 정교한 분절운동이 가능해진다. 

자성으로 움직이는 이 구조물은 말랑말랑한 소재를 이용해 다양한 역학적 방법으로 형태를 변형하거나 움직이도록 만들어진다는 점에서 “소프트 감응기기(soft actuated devices)”의 한 유형이라 볼 수 있다. 

온도나 PH 농도의 변화에 따라 부푸는 히드로겔 기기나, 열이나 빛 같은 자극에 반응해 변형하는형태기억 폴리머와 액정 엘라스토머 등도 유사한 사례이다.

그러나, 형태기억 폴리머와 액정 엘라스토머는 반응율이 느리고, 형태변형에 몇분에서 몇 시간이걸린다.

이 자기 구조물은 또 공기나 물에 의해 구동되는 공압 및 수압 장치와도 유사하지만, 이들은 펌프와 연결이 필요하다는 점에서 원격조정 장치에는 비효율적이다.  

따라서 빠르고, 강력하며, 신체친화적이고 원격조정가능한 자기 구조물이야말로 신체와 같은 폐쇄된 공간에서 정교한 작업을 수행해야 하는 소프트로봇 제작에 이상적인 소재라 할 수 있다고 연구진은 밝혔다.

자료출처: www.dezeen.com