Current Research Topics:
1) Design of Sequence Controlled Multi-Block Polymers
(구조와 서열이 제어된 다중블록 공중합체 설계)
본 연구실에서는 RAFT(reversible addition fragmentation chain transfer) 중합법을 이용하여 one-pot synthesis 과정을 통해 서열이 조절된 다중 블록 공중합체를 합성하고 있으며, 블록 공중합체의 각 블록의 고분자 종류, 서열, 길이를 조절하여 마이셀을 포함한 다양한 자기조립 구조체를 만들고 있습니다. 자기조립 구조체는 물리적인 상호작용으로 인해 3차원 네트워크를 형성할 수 있으며 그 결과 하이드로젤이 얻어지게 됩니다. 이렇게 형성된 하이드로젤의 내부 구조를 다양한 이미지 분석 방법을 통해 확인하고, 하이드로젤의 기계적 물성, 점탄성, 물질 확산, 점도 등을 분석하여 고분자 구조와 하이드로젤 물성 간의 상관 관계를 이해하고자 합니다. 본 연구는 새로운 재료 시대를 선도할 수 있는 새 고분자 기본 구성 단위를 창출해 낼 수 있으며, 이는 광범위한 새로운 소재 설계에 다양하게 활용될 수 있습니다.
2) Design of Stimuli-responsive Polymers
(자극응답성 고분자 설계)
자극 응답성 고분자 소재는온도, 빛, 전기장, 자기장, 습도 등 주변 환경 변화를 감지하여 고분자의 구조, 용매에 대한 용해도, 이온 또는 분자의 물질 전달 등이 변하면서 다양한 물리적 신호를 화학적 또는 생화학적 신호로 전환시키는 소재입니다. 대표적인 온도 감응성 고분자로는 poly(N-isopropylacrylamide)가 있으며, 32 °C 이하에서는 물에 용해되고, 그 이상의 온도에서는 침전됩니다. 본 연구실에서는 온도응답성 고분자인 poly(N-isopropylacrylamide)외에도 poly(2-isopropyl-2-oxazoline) 등을 합성하고, 고분자의 온도 응답 메커니즘을 분석하는 기초연구를 진행하고 있습니다. 더 나아가 응답 속도를 개선하기 위해 고분자의 토폴로지를 조절하고 있으며, 이를 기반으로 한 하이드로젤은 응답 속도, 응답 민감도, 부피 변화량 등을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 소프트 액추에이터의 구성 재료로서 그 활용 가치를 더욱 높일 것으로 기대됩니다.
3) Development of Polymer Based Biomimetic Soft Actuators
(생체모방형 소프트 액추에이터 개발)
액추에이터란 외부로부터 가해진 물리적, 화학적, 열 에너지 등을 제어 가능한 기계적인 운동으로 변환시키는 재료를 뜻합니다. 특히 재료 자체가 유연하여 부드러운 움직임을 재현할 수 있는 소프트 액추에이터의 연구가 최근에 활발히 진행되고 있습니다. 그 중에서도 하이드로젤 액추에이터는 유연한 고분자 사슬과 물로 구성 되었다는 재료의 특성 때문에 인체 근육과 비슷한 탄성과 강도를 갖고 있으며 생물체의 부드럽고 유연한 운동을 재현할 수 있기 때문에 생체 모방 액추에이터로서의 응용 가능성이 매우 높습니다. 보다 효율적이고 지능적인 액추에이터를 개발하기위해, 자연 및 생물학적 시스템에서 찾을 수 있는 움직임에 대한 기본 구동 메커니즘을 이해하는 것이 중요합니다. 본 연구실에서는 자극 응답성 고분자 젤의 합성과 분석을 바탕으로 외부자극에 의해 큰 부피 변화와 빠른 변형을 발생시킬 수 있는 젤 액추에이터 개발을 진행하고 있습니다.
4) Fabrication of Composite Gels for Energy Application
(나노복합 고분자 젤 개발 및 에너지 재료로서의 응용)
구부러지거나 변형될 수 있는 웨어러블 전자기기를 구동하기 위해서는 기계적인 변형에 안정한 에너지 저장 장치가 필요합니다. 이에 따라 소재 자체가 신축성을 가지면서 우수한 전도성을 나타내는 소재를 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 본 연구실에서는 기능성 고분자와 무기 재료를 이용한 복합 재료를 개발하고 있으며, 고분자와 무기재료간의 상호작용을 조절하여 원하는 기계적 물성 및 전기화학 성능을 갖는 에너지 재료를 개발하고 있습니다.
