과학이 빠른 속도로 발전하는 것은 분명히 흥미롭지만, 최신 발전을 따라잡는 것은 종종 감당하기 어렵게 느껴질 수 있습니다. 과거와 현재의 과학적 환경에 대한 독특한 관점을 가진 CAS는 새로운 동향에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 최근 Dow와 CAS의 전문가들이 협력하여 2025년에 주목할 만한 재료 과학 분야의 가장 유망한 과학적 돌파구와 동향을 조명했습니다.
2025년 재료 과학의 주요 동향
자넷(Janet)은 CAS 통찰력 기사에서 내년에 연구와 혁신에 영향을 미칠 재료 과학의 여섯 가지 주요 과학적 동향을 강조했습니다.
- 메타 물질: 무선 통신 및 기타 응용 부문 개선
- 건물 건설의 탈탄소화: 전 세계 배출량을 줄이기 위한 스마트 재료의 혁신
- 에어로젤: 단열재 외의 새로운 용도 찾기
- 스마트 재료: 다양한 응용 부문에서 성능, 안전성 및 편안함 향상
- 대나무: 이 재생 가능한 건축 자재를 혁신적인 방법으로 활용하기
- 열 적응형 원단: 다양한 용도에서 성능을 향상
이러한 동향을 더 자세히 알아보기 위해 해럴드 분(Harold Boone) 박사와 레이튼 존스(Leighton Jones) 박사는 자넷과 함께 여러 관련 주제를 다루는 광범위한 패널 토론에 참여했습니다.
건설에서의 스마트 재료
해럴드는 건설에서 스마트 재료가 건물의 탄소 발자국을 줄이는 데 필수적이라고 설명했습니다. 또한 열 반응에 따라 투명도가 변하는 열 변색 창, 단열재, 자가 치유 콘크리트를 언급했습니다. 해럴드는 캡슐화된 박테리아를 사용한 자가 치유 콘크리트와 같이 일반 사람들의 눈에 띄지 않으면서 중요한 이점을 제공하는 과학의 우아함을 강조했습니다. 이 박테리아는 균열이 생길 때까지 휴면 상태로 있다가 치유 과정을 시작합니다. 이 혁신적인 접근법은 건설 분야에서 장기적인 내구성과 에너지 효율성을 보장합니다. 또한 레이튼은 나노튜브, 그래핀, 기타 나노 복합체 및 특정 폴리머를 콘크리트 배합에 통합하여 공장 저항성과 기타 다양한 기계적 인장 강도 특성을 증가시킬 수 있는 방법에 대해 설명했습니다.
태양 에너지
레이튼은 자신의 태양 에너지 연구에 대한 통찰력을 제공했습니다. 또한 유기 태양전지에서 구조-성질 관계의 모델링과 효율적인 태양전지 소자 생산을 위한 학제 간 협력에 대해 논의했습니다. 레이튼은 다학제 팀과 함께 연구를 공유하여 태양전지 소자의 전기적 및 광학적 성질을 합성, 제작 및 측정했습니다. 또한 태양 에너지가 전 세계 에너지 그리드에서 주요한 역할을 하게 된 과정을 설명했습니다. 도너-억셉터 특성 및 반결정 구조를 개선하기 위한 첨가제 사용과 같은 전력 변환 효율을 개선하는 전략의 중요성도 강조했습니다.
지속 가능한 중합체 솔루션
해럴드는 열 에너지 저장을 위한 상전달 물질이 전도성과 에너지 밀도를 개선하기 위해 연구되고 있다고 설명했습니다. 이러한 물질은 상당한 전력과 냉각이 필요한 데이터 센터에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 또한 탈탄소화 목표를 달성하기 위해서는 산업, 학계, 정부 간의 협력이 필요하다고 강조했습니다. 해럴드는 2050년까지 산업 배출량을 줄이고 건물을 탈탄소화하며 순배출 제로를 달성하기 위해 광범위한 협력을 요구하는 에너지부의 탈탄소화 경제 로드맵에 대해서도 언급했습니다.
메타 물질
레이튼은 다양한 산업에 혁신을 일으킬 수 있는 메타 물질의 잠재력을 강조했습니다. 물체를 '사라지게' 만드는 투명 망토와 같은 몇 가지 흥미로운 응용 부문을 강조했습니다. 또한 오염 물질을 제거하고 기름 유출을 정화할 수 있는 잠재력을 공유하면서 NASA가 이미 이러한 물질의 일부를 사용했다고 언급했습니다.
두 패널은 메타 물질의 상업적 이용 가능성과 잠재적 응용 부문에 대해 논의했습니다. 해럴드는 메타 자료를 상업적으로 이용 가능한 것과 아직 초기 단계에 있는 것, 두 가지 그룹으로 분류했습니다. 또한 지진과 군사 응용 부문에서 위장 및 광학 조작을 위해 지진파를 감쇠시키는 메타 물질의 사용에 대해 언급했습니다. 레이튼은 걷기와 같은 일상적인 움직임에서 주변 에너지를 거두어들여 심박 조율기와 같은 장치에 전력을 공급하는 소재와 같은 웨어러블 기술과 생체 모니터링에서 메타 물질의 역할을 강조했습니다.
전반적으로 2025년에 결과를 보여줄 재료 과학 주제에 대한 심도 있고 상호 연관된 논의를 들을 수 있는 좋은 기회였습니다.
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