비뉴턴 유체 D3O 슈퍼 충격흡수 물질

 

현실판 아이언맨 액체라고 불리는 D3O는 비뉴턴 유체라고 하며 평소에는 부드러운 재료지만 충격을 받으면 즉시 경질화되고 단단해집니다. 이 재료를 이용해 헬멧, 스포츠 장비, 무릎 보호대, 스마트폰 케이스 등 산업용 안전 장비 등 다양한 분야에 사용되고 있습니다.

 

D3O는 특수한 유연성과 충격 흡수 능력을 가진 폴리우레탄 기반의 스마트 재료입니다. 이 재료는 액체 상태에서 존재하지만 힘이 가해지면 분자 간의 결합이 강해져 순간적으로 고체상태로 변하며 충격을 흡수합니다.

 

 

D3O는 상품명

 

휴대폰 케이스부터 무릎 보호대, 발레 슈즈에 이르기까지 100개 이상의 제품에서 찾을 수 있는데 이 재료의 주요 목적은 충격 보호를 제공하는 것입니다. 1999년 영국 엔지니어 리처드 파머(Richard Palmer)가 발명했는데 열렬한 스노 보더였던 그는 보드에서 잦은 충돌로 인해 타박상으로부터 보호할 목적으로 개발되었고  주황색의 "슈퍼 끈적끈적한" 애칭으로 알려져 있습니다. 

 

 

뉴턴 유체와 비뉴턴 유체 

 

대부분의 유체의 점도가 온도에 영향을 받는데 점도는 흐름에 대한 유체의 저항을 설명하는 양입니다. 점도가 높은 유체는 움직임이 저항하는 반면 점도가 낮은 유체는 쉽게 흐릅니다. 시럽이나 꿀과 같은 점성이 높은 물질은 물과 같이 점성이 낮은 물질보다 붓는 데 오래 걸립니다. 

 

 

물질이 가열되면 점성이 낮아지고 냉각되면 점성이 더 높아지는 것을 착안 예를 들어, 엔진이 가열되면 오일이 점성이 줄어들고 더 쉽게 흐릅니다. 그래서 물과 기름과 같은 일반적인 유체는 뉴턴이며, 일부 유체의 점도는 온도 이외의 요인으로 영향을 받습니다. 이러한 유체를 비뉴턴 유체라고 합니다. 

 

 

비뉴턴 유체의 점도는 교반 또는 압력(전단 응력)으로 인해 변경됩니다. 비뉴턴 유체는 폴리머입니다. 폴리머는 거대한 거대 분자형 구조이며, 가장 일반적인 합성 폴리머는 플라스틱, 고무, 폴리에스터, 스판덱스와 같은 직물입니다. 천연 고분자 DNA, 단백질 및 전분이 포함됩니다. 

 

D3O의 적용 분야

 

D3O에 갑작스러운 응력이 가해질 때마다 즉시 점성이 높아지기 때문에 충격 보호 기능을 제공할 수 있다는 것입니다. 그중 가장 큰 용도 중 하나는 무릎 및 팔꿈치 보호대입니다. 정상 상태는 유체처럼 행동하며 흐르는데 스케이트를 타다가 넘어져 무릎이 땅에 부딪히면 밝은 이 주황색 D3O퍼티는 즉시 경화되어 기존 무릎 보호대보다 더 높은 수준의 보호 기능을 제공합니다.  

 

D3O로 만든 보호 장비는 플라스틱의 일종인 열가소성 폴리우레탄(TPU)으로 만든 외부 표면을 가지고 있습니다. TPU는 충격 표면 전체에 퍼트리는 데 도움이 되면 D3O는 충격으로 인한 충격을 경화시키고 흡수합니다. 

 

방탄조끼

 

주로 D3O는 방탄조끼와 헬멧에 통합되었습니다. 다른 물질과 겹쳐 놓았을 때 더 효과적이며, 총알이나 파편과 같은 발사체의 침투를 방지하는 데 매우 효과적으로 이렇게 제작된 방탄복이 충격을 받으면 즉시 경화되어 착용자를 보호합니다. 

 

 

휴대폰 케이스

 

D3O는 휴대폰 케이스에 적용된 제품이 있는데 측면의 밝은 주황색 줄무늬로 쉽게 식별할 수 있습니다. 휴대폰을 자주 떨어뜨리는 경향이 있다면 이러한 재질의 케이스를 고려해 볼 수 있습니다. 

 

 

마무리

 

D3O의 사용과 그리고 다른 유사한 비뉴턴 제품의 적용은 끝이 없어 보입니다. 심각한 외부 충격을 받는 작업과 외부 운동을 주로 한다면 보호 용품 중 D3O 마크가 표시된 기어를 선택해 보는 것이 훌륭한 옵션입니다. 

 

 

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