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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

안교진 (포항공과대학교, 포항공과대학교 일반대학원)

지도교수
김연수
발행연도
2021
저작권
포항공과대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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하이드로젤은 친환경적이며, 생체 친화적이며 변형이 가능한 특성으로 인해 웨어러블 기기 및 에너지 기기에 광범위하게 적용되고 있다. 특히, 하이드로젤은 다량의 물을 포함하고 또한 물에 용해되는 다수의 이온을 포함할 수 있다. 따라서 이온성 하이드로젤을 이용한 하이드로젤 기반 센서 또는 에너지 발생기가 보고된 바 있다. 그러나 지금까지의 연구는 주로 상온에서 작동하는 하이드로젤에 초점이 맞춰져 있었고, 영하와 같은 저온에서도 원활하게 작동하는 하이드로젤에 대한 연구는 거의 없었다. 하이드로젤은 대부분이 물로 이루어지기 때문에 영하의 온도에서 물이 얼어붙어 하이드로젤 고유의 부드러움, 신축성, 이온 전도성 등이 저하될 수 있다. 본 연구에서는 하이드록시에틸 아크릴레이트(Hydroxyethyl acrylate, HEA) 고분자와 라포나이트와 같은 점토 나노시트를 이용하여 물리적인 하이드로겔을 제조하여 동결방지 효과, 높은 신축성, 높은 이온전도도를 나타내는 하이드로젤을 제조하였다. 하이드로젤의 내부 구조를 미세하게 조절하기 위해 라디칼 중합 과정에서 소수성 단량체인 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA)에 대한 HEA의 비율을 변화시키면서 고분자의 소수성 정도를 조절하였다. 생성된 하이드로젤은 모두 LiCl 수용액에 담그고 하이드로젤에 존재하는 LiCl 이온으로 인해 결빙방지 효과와 이온전도도를 나타내었다. 우리는 실온 및 -20 ° C에서 각 하이드로젤의 기계적 및 전기적 특성을 분석했습니다. 하이드로젤을 구성하는 고분자의 소수성 정도가 높을수록 고분자와 물의 상분리에 의해 젤 네트워크는 점차 초다공성 구조가 된다. 그 결과, 고분자가 풍부한 도메인이 형성되어 영률 및 인성과 같은 하이드로젤의 기계적 강도가 향상되었습니다. 또한, 상 분리는 이온이 쉽게 이동할 수 있는 채널을 형성하여 이온 전도성을 향상시키는 거대한 공극을 생성했습니다. 즉, 고분자 소수성이 가장 높은 하이드로젤과 5M LiCl 용액이 가장 높은 신축성, 인성, 이온전도도를 나타냈다. 이 전략은 견고한 웨어러블 하이드로젤 센서 개발에 새로운 영감을 제공할 것으로 기대됩니다.

목차

I. Introduction ---------------------------------------------------------------------------------- 1
II. Experimental-------------------------------------------------------------------------------- 6
2.1. Materials
2.2. Synthesis of the Poly(2-hydroxyethyl acrylate-co-methyl methacrylate) (P(HEA-co-MMA))/Laponite Nanocomposites Hydrogels and Other Hydrogels
2.3. Determination of Water Content
2.4. Differential Scanning Calorimetry Analysis
2.5. Microstructural Characterization
2.6. Mechanical Characterization
2.7. Electrical Characterization
III. Results and Discussion ----------------------------------------------------------------- 11
3.1. Pre-tests about Mechanical and Electrical Properties of Laponite-based Hydrogels
3.2. Fabrication of Poly(HEA-co-MMA)/Laponite Hydrogels
3.3. Anti-freezing Properties of Poly(HEA-co-MMA)/Laponite Hydrogels
3.4. Mechanical Properties of Poly(HEA-co-MMA)/Laponite Hydrogels
3.5. Electrical Properties of Poly(HEA-co-MMA)/Laponite Hydrogels
Ⅳ. Conclusion ------------------------------------------------------------------------------- 45
4.1. Microstructures
4.2. Tensile properties
4.3. Room-temperature deformation behaviors
4.4. Cryogenic-temperature deformation behaviors
Ⅴ. Summary ---------------------------------------------------------------------------------- 52
Ⅵ. References -------------------------------------------------------------------------------- 55

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