[과학 이야기] 강철보다 강한 유리 나왔다

강철은 물론 지금까지 알려진 어떤 물질보다도 강하고 견고한 유리가 개발됐다고 사이언스 데일리가 보도했다.

로런스 버클리 국립연구소와 캘리포니아 공대 과학자들은 유리 고유의 취성(脆性: 파괴되기 쉬운 성질)과 반대로 작용하는 높은 전단율을 가진 금속인 팔라듐을 합금한 금속 유리를 만들어냈다고 네이처 머티리얼스 최신호에 발표했다.

연구진은 "팔라듐을 함유한 물질은 부피 대 전단율이 높아 충격에 대한 반응으로 광범위한 가소성을 보이며 이 때문에 깨지지 않고 구부러진다"고 설명했다.

유리질 물질은 비결정형 무정형 구조를 갖고 있어 강하지만 균열이 확산되는 것을 막을 구조가 없기 때문에 깨지기 쉽다. 반면 금속의 결정형 구조는 이물질이나 결정입계 같은 미세구조 장애를 갖고 있기 때문에 균열이 확산되지 않게 해 준다.

유리의 취성은 특히 금속성 유리에 심해 아주 작은 충격에도 단일 전단밴드가 형성돼 물질 전체에 확산됨으로써 전체의 파괴로 이어진다.

앞서 연구진은 금속의 두 번째 단계인 결정 단계를 도입함으로써 균열부의 확산을 막는 'DH3'라는 금속유리를 만들었다. 유리의 무정형 구조 안에 스며들어 나뭇가지 모양을 이루는 이 결정단계는 균열이 퍼지는 것을 막는 미세구조 장벽을 형성하게 된다.

연구진은 "이는 무정형 물질에 광범위한 가소성을 더하는 새로운 전략을 사용한 최초의 금속유리 제조 방법이며 이를 바탕으로 앞으로 더 강하고 더 견고한 유리를 만들 수 있을 것"이라고 말했다.