중국중화권 첨단기술 모니터링 및 DB 구축사업 신소재 분야를 중심으로

산시(山西)대학, 칭화(清華)대학, 미국 Brown University 및 푸단(複旦)대학 화학자들은 최근 공동 연구를 실행하고 최초로 전체 붕소 풀러렌(All-Boron Fullerene) 클러스터 B40을 발견하는데 성공하였다. 연구팀은 동 전체 붕소 풀러센 클러스터 B40을 “붕소 축구 올레핀(Borospherene)”으로 명명했다. 동 연구 성과는 7월 13일 국제 학술지 “Nature Chemistry” 온라인 판에 발표되었다. 지난 2013년 3월부터 산시(山西)대학 분자과학 연구소 자이화진(翟華金) 교수, 리스덴(李思殿) 교수 및 칭화(清華)대학 리쥔(李隽) 교수, 미국 Brown University Lai-Sheng Wang 교수 및 푸단(複旦)대학 류즈판(劉智攀) 교수 연구팀은 협력하여 광전자 에너지 스펙트럼 특징 실험, 전체 구조 검색 및 엄격한 양자 화학 이론 계산을 결합하여 1년 간의 공동 연구와 혁신을 통해 최초로 기상(氣相, Gas phase)에서 더블 체인으로 교차 결합된 완벽한 D2d 대칭성 새장(Cage) 형태의 전체 붕소 풀러 렌(All-Boron Fullerene) 클러스터 B40을 발견하는데 성공했다. 중국 그래핀 분야의 연구와 개발은 시작이 비교적 늦지만 발전이 비교적 신속하며 잠재적인 우세와 장점을 보유하고 있다. 지난 2013년 7월 13일 ‘중국 그래핀 산업기술 혁신 전략 연맹’이 설립되었다. 동시에, 장수(江蘇), 저장(浙江), 선전(深圳), 상하이(上海), 산둥(山東), 푸젠(福建), 랴오닝(遼寧), 충칭(重慶), 헤이룽장(黑龍江) 및 중국과학원 등 기관은 다양한 형식으로 협력 및 혁신하여 산업기술 연맹을 맺었으며 혁신 자원의 최적 조합 및 혁신 산업화의 발전을 추진했다. 지난 2013년 중국과학원 충칭(重慶) 연구원은 12인치의 단층 그래핀을 연구 개발하는데 성공하였다. 지난 2013년 2월 우시(無錫) 거페이(格菲) 전자박막과학기술 회사는 그래핀 전기용량 타입 터치스크린 폰을 연구 개발하였다. 창저우(常州) 제6 원소회사는 연간 100톤의 파우더를 생산할 수 있으며 닝보(寧波) 머시(墨西) 과학기술회사는 연간 300톤의 그래핀 파우더를 생산할 수 있다. 가장 가는 나노섬유, 가장 얇고 가벼운 유기 LED 및 가장 작은 동 배선을 연구 제작하였다. 도레이(TORAY)사의 연구원들은 세계에서 가장 가는 나노섬유를 연구 제작하였다. 직경이 150나노미터인 섬유와 단면이 Y자형을 나타내는 직경이 300나노미터인 섬유도 성공적으로 연구 제작되었다. 새로 연구제작한 섬유는 동등한 중량에서 표 면적이 모두 이전의 제품보다 크고 섬유 간의 틈도 임의로 조절할 수 있으므로 이러한 섬유로 제작된 제품은 보습성, 흡수성, 마찰계수 등 방면에서 모두 이전보다 많이 우수하다. 홋카이도대학교의 연구원들은 온도 변화에 근거하여 발광 색깔을 개변시키는 신 형의 도료를 개발하였다. 자외선이 비추는 상태에서 이 도료는 저온 구역(-80℃)에서는 녹색을 띠며 중온구역에서는 온도가 상승함에 따라 구연산으로부터 황색과 오렌지색으로 변하며 고온구역(200℃)에서는 붉은 색을 띤다. 이 성과는 초음속여객기, 우주선과 고속 철도 등 분야의 설계에서 응용될 가능성이 있다. 도료 분사 형식의 평면 광학 렌즈(喷涂式平面光学镜头)를 성공적으로 연구 제작 하였고 신형의 알루미늄합금 기술의 개발계획을 공포하였으며 남색 연료 프탈레인 정화 동(蓝色染料酞菁铜)을 양자계산에 사용할 수 있음을 발견하였다. 5월, 캐나다 브리티시컬럼비아대학교의 엔지니어들은 미국의 연구단체와 연합하여 도료분사를 이용한 혁신 광학 투명렌즈의 제조와 사용방식에서 돌파적인 진전을 거두었다. 그들은 한 물질을 개발하여 검경판 표면에 분사하였고 그것을 생물표본 자외선 영상형성의 평면 렌즈에 사용되게 변화시킬 수 있다. 6월, The National Research Council of Canada(NRC)는 신형의 알루미늄합금 기술을 개발하는 새로운 계획을 공포하여 캐나다 운수업이 소형 자동차, 트럭, 트레일러, 버스 심지어는 기차의 무게를 감소시키는 것을 도와주었다. 이 계획의 성공적 인 실시는 미래 8년 내에 운수업의 전체 차 무게가 10% 감소되게 할 수 있다. 7월, 캐나다 알버타대학교(University of Alberta)의 연구원들은 강력한 “인조팔뚝”을 개발했는데 주위의 공기 습도 변화의 구동 하에 “역도”를 할 수 있으며 자기 무게보다 14배 무거운 물체를 수월하게 들 수 있다. 나노기술의 발전을 적극적으로 추진하였으며 나노기술의 연구개발을 전국 중점 연구 분야로 선정했다. 다년간의 노력을 거쳐 이스라엘의 나노기술은 전자, 군수 산업, 소프트웨어, 통신과 생명과학 등 분야에 융합되었고 나노기술 연구에 종사하는 과학연구 단체는 341개로 증가되었으며 6개의 연구형 대학교가 나노연구센터를 설립하였고 나노기술회사의 수량은 100개로 증가하였다. 2013년, 이스라엘 나노과학연구의 성과는 계속 배출되었는데 예를 들면 바이츠만과학원에서 개발한 태양에너지패널 특수 나노도료는 98%의 가시광선을 흡수할 수 있기 때문에 에너지 전환 능률이 크게 제고 되었고 텔 아비브 대학교(Tel Aviv University)에서는 나노기술과 생물학을 결합하여 물 오염을 유효하게 검측할 수 있는 마이크로칩 실험실을 연구 개발하였다. Israel Institute of Technology의 과학자는 산화철 나노재료의 특성을 발견하고 태양광발전과 수소제조를 동시에 진행할 수 있는 실험실 장치를 연구 제작하였다. 21세기에 들어서서 텅스텐-구리 복합재료는 대전차 고폭탄(HEAT, High Explosive Antitank Warhead) 커버 재료, 미사일 노즐 재료 및 표적 재료 등은 군사 및 첨단 기술 분야에서 주목을 받았다. 현재 텅스텐-구리 복합재료는 양호한 전도성, 열전달성 및 우수한 열 안정성으로 인해 이미 높은 전력의 마이크로웨이브 장치 및 대규모적인 집적회로 기판, 내장 부품, 연결 부품 등의 핵심재료에 속한다는 평가를 받고 있다. 높은 열전달성, 높은 열 안정성 및 양호한 정밀 사이즈 성형 성능은 정밀 전자장치의 사용효율을 향상시킬 수 있고 장치의 소형화 및 정밀화 발전에 유리하다. 텅스텐-구리 복합재료의 낮은 열팽창 계수 및 열팽창 계수의 조절 가능성은 소형 전자 장치 중의 실리콘 웨이퍼, 갈륨비소 등 반도체재료 및 튜브용 세라믹재료의 연결 및 매칭에 유리하며 열응력에 의한 열 피로 손상을 방지하여 텅스텐-구리 복합재료가 소형 전자분야에서의 응용범위를 확대할 수 있다. 텅스텐-구리 복합재료는 높은 전도성, 열 전달성과 양호한 아크 침식 저항성 및 열 안전성 등으로 인해 이미 전자기포 유도, 로켓 미사일 분사관 목 및 연소 기체 날개 등 고온 분야에서 중요한 역할을 발휘하고 있다. 최근에 텅스텐-구리 복합재료는 점차적으로 대전차 고폭탄(HEAT, High Explosive Antitank Warhead) 커버 재료로 사용되고 있으며 고 밀도, 극초음속 (Hypersonic) 및 양호한 역학성능은 대전차 고폭탄의 투과력을 향상시키는데 유리한 것으로 나타났다. 유럽 미국 등 선진국들에서의 관련 연구 결과에 따르면 순수한 구리로 개발한 대 전차 고폭탄 커버와 비교할 경우 텅스텐-구리 복합재료의 커버는 3배 직경의 폭발 고도 조건 하에서 투과 깊이를 30% 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. 고성능 텅스텐-구리 복합재료 제조 기술 및 응용연구가 지속적으로 발전함에 따라 군수 산업에서도 더욱 폭넓게 응용될 것으로 전망된다.