| 초록 |
□ 연구개요 본 연구는 자가치유(self-healing) 성질을 갖는 고분자 수화겔(hydrogel)을 합성하여, 수화겔의 물리적·화학적 특성을 연구함으로써 자가치유 메커니즘을 규명하였다. 다양한 합성법에 따른 수화겔의 구조와 물성을 관찰함으로써, 자가치유 성능에 관여하는 구조적 요인을 확인하고, 뛰어난 물성의 수화겔 합성을 위한 합성 전략과 원리를 구축하였다. 연구 결과는 자가치유 및 고강도, 감응형 등 뛰어난 물성을 갖는 수화겔을 구현하였으며, 다양한 분야의 응용성을 제시하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구의 최종 목표는 자가치유(self-healing) 성질을 갖는 고분자 수화겔(hydrogel)을 합성하여, 수화겔의 물리적, 화학적 특성을 연구함으로써 자가치유의 메커니즘을 밝혀내고, 이를 이용해 수화겔의 연구 분야를 확장시켜 새로운 응용성을 제시하였다. 1차 년도에는 고분자를 기반으로 하는 수화겔의 합성, 2차년도에는 고분자 수화겔 및 clay 기반의 수화겔 복합체 합성 및 분석, 3차 년도에는 이를 바탕으로 합성법 및 메커니즘을 정립하여 수화겔의 응용 방안을 확장하였다. 첫째, 라디칼 중합을 기반으로 하여, 온도 감응형 고분자를 활용하여 자가치유 수화겔 개발 및 강도가 향상된 자가치유 clay-NIPAM 수화겔을 개발하였다. 둘째, 배위결합을 기반으로 하여, pH 감응형 및 자가치유 능력을 갖는 바이오 고분자 수화겔을 개발하였다. 셋째, 다양한 합성 전략을 사용하여 수화겔을 합성하고, 이에 따른 구조와 물성을 조사하였다. 이를 통해 자가치유에 관여하는 합성 인자를 추출하였다. 넷째, 합성 전략이 미치는 구조, 물성 관계를 통해 자가치유 성능이 발현되는 조건을 확립하고, 자가치유 메커니즘을 규명하였다. 다섯째, 다양한 합성 전략을 적용한 수화겔 개발을 통해, 응용분야를 확장하였다. 결과적으로, 생체 친화 고분자 (NIPAM) 무기입자 함유를 통한 고강도의 자가치유 능력을 갖는 수화겔 및 바이오 고분자를 이용한 pH에 감응 자가치유 수화겔을 개발함으로써, 활용성이 확보된 고분자 수화겔에 대하여 자가치유 형성 원리를 제시하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 수화겔의 자가치유에 필요한 분자 간의 상호작용(공유결합, 배위결합, 물리적 확산)을 규명하고 3차원 구조를 제시하였다. 수화겔의 담지 및 방출 능력과 자가치유 능력과의 관계성을 확인하고 구조적 정보를 제공하였다. 이는 바이오 소재로써, 수화겔의 물질의 이동(migration) 및 지지체에서의 물질의 확산(diffusion)과 관련된 중요한 정보로 활용할 수 있다. 개발된 수화겔은 류마티스관절염의 치료에 활용되는 수화겔을 비롯하여 마스크팩에 사용되는 의료용 및 화장품 등의 활용이 제안되며, 또한 장치산업(항공기, 자동차, 선박, 풍력발전)에서 자가치유 코팅 물질 적용에 본 연구 결과의 원리가 활용될 수 있다. 따라서 본 연구 개발 결과는 의료, 화장품 시장 확장 및 산업 수요 증가에 대응할 수 있는 기술로 활용될 것으로 기대된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
