3D 프린팅으로 자연을 모방한 구조색을 인쇄하고, 이방적인 기계변색을 구현하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발 됐다.

부산대학교 응용화학공학부 안석균 교수 연구팀은 "3D 프린팅 방식으로 콜레스테릭 액정 탄성체를 제작할 경우 출력되는 형태와 배향 방향을 자유롭게 디자인할 수 있다는 장점이 있다"고 말했다.

구조색은 물체의 색상이 안료나 염료에 의해 나타나는 것이 아닌, 물체가 이루는 나노 구조에 의해서 나타나는 색상이다. 즉, 물체의 나노 구조가 특정 파장의 빛을 반사하거나 산란해 색상이 나타나게 만든다. 

구조색은 영롱하고 반짝이는 색감으로, 자연에서는 수컷 공작새의 깃털이나 나비의 날개, 카멜레온의 피부 등에서 관찰된다.

안 교수 연구팀은 우선 직접잉크쓰기 3D 프린팅법과 광경화법을 결합해 콜레스테릭 액정 탄성체를 제작했다. 

구조색을 인공적으로 만드는 방법으로는 배향 방법으로는 표면배향법이나 이방성 건조방식이 있으나 한계가 있다. 

이에 비해 3D 프린팅 방식으로는 출력 형태와 배향방법을 자유롭게 디자인할 수 있다.  

콜레스테릭 액정 탄성체를 3D 프린팅 기술과 접목하려는 연구는 많은 주목을 받고 있으나 이를 이용해 이방적 기계 변색을 구현한 연구는 보고된 바 없다. 

연구팀이 직접잉크쓰기 3D 프린팅법과 광경화법을 결합해 만든 콜레스테릭 액정 탄성체는 특이하게도 기존에 알려진 콜레스테릭 액정 탄성체와는 달리 보는 방향에 따라 다른 반사색을 나타냈다.

연구진은 이에 대해 나선축이 기판에 수직으로 형성되는 기존 콜레스테릭 액정 탄성체와는 달리 프린팅 공정에 의해 기울어진 나선축이 형성됐기 때문이라고 설명했다.

특히 3D 프린팅 된 콜레스테릭 액정 탄성체는 늘리는 방향에 따라서도 서로 다른 색상을 반사했다. 

프린팅 방향과 수직 및 수평으로 늘리는 방향의 조합에 따라 반사되는 색상에 차이를 줄 수 있다는 점을 이용하면 한 가지 잉크만으로도 다양한 기계변색 패턴을 만들 수 있다는 장점이 있다.