일본산업뉴스요약

탄소섬유 플라스틱, 알루미늄 표면에 간단히 접합
와세다대학, 신기술 개발, 자동차 등 경량화에 도움

와세다대학의 호소이(細井) 조교수 팀은 가볍고 강한 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP)과 알루미늄을 간단히 접합하는 기술을 개발했다. 알루미늄 표면에 바늘 모양의 미세한 돌기를 만들어 열로 녹인 CFRP가 그 사이로 들어가 접합되도록 한 기술로, 자동차와 전자기기 등의 경량화에 도움이 될 전망이다. 3년 후의 실용화를 목표로 한다.

탄소섬유에 수지를 혼합한 CFRP는 철과 같은 금속보다 강도가 높고 가벼워 항공기 부품 등에 이용되고 있다. 현재는 전용 접착제로 금속과 접합하고 있지만, 말리는데 수 시간이 걸린다 단점이 있다.

호소이 조교수 팀이 개발한 것은 열로 녹이는 ‘열가소성’ 타입의 CFRP와 알루미늄을 접합시키는 기술이다. 알루미늄 표면을 산화한 후에 약품으로 녹여 높이 약 2마이크로미터의 돌기가 약 1마이크로미터 간격으로 늘어선 상태로 만든다. 여기에 금속과 CFRP에 결합되기 쉬운 물질을 도포해 강력하게 접합되도록 했다.

섭씨 300도로 가열한 알루미늄에 CFRP를 가까이 대면 CFRP 안의 수지가 표면에서 녹아 돌기 사이로 스며들어 수 분만에 접합된다. 두께 2mm의 CFRP와 알루미늄 판으로 실험해본 결과, 접합 면의 강도는 전문 접합제와 같은 수준이었다.

실험에서 접합된 것을 해체해 알루미늄을 표면을 전자 현미경으로 관찰한 결과, CFRP에도 미세한 돌기가 만들어져 수지가 빈틈없이 알루미늄의 돌기 사이로 스며들어 있었다. 호시이 조교수는 “접합된 부분에서 균열이 생기더라도 확대되기 어려워 수명도 길어질 수 있을 것이다”라며 기대감을 나타냈다. 기존의 접착제의 경우, 접합 면이 평평해 충격 등으로 발생된 균열이 주위로 확대되기 쉽다고 한다.

가벼운 CFRP를 금속 재료와 혼합해 사용할 수 있게 된다면 자동차와 전자기기 등의 경량화로 이어질 것이다. 얇은 판 상태로도 접합이 가능하기 때문에 CFRP와 금속을 쌓아 올린 신소재 개발에도 도움이 될 수 있다.

연구팀은 앞으로 다른 종류의 금속과의 접합 방법 등도 모색해나갈 계획이다. 이번 기술과 같이 금속 재료의 표면에 미세한 돌기를 만들 수 있게 된다면 간단히 접합될 수 있을 것으로 전망된다.

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