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자극응답성 고분자 설계에 관련된 최근의 연구 동향과 과제

전문가 제언: ○ 주위 환경 조건 변화에 의해 나타나는 다양한 종류의 자극에 대해 응답이 가능한 고분자 스마트재료가 보고 된지 40여 년 이상이 경과하였으며 그 동안 자극응답성 재료의 합성과 설계기술이 비약적으로 발전되어 왔다.

○ 생체계에서 구조와 조성의 기울기에 의해 일어나는 응답거동을 모방한 용액, 젤, 계면과 표면과 고체상의 응답성 합성고분자가 개발되었다. 이들 응답성 고분자 재료에서 고분자의 세그먼트나 사슬은 그 운동에 공간적인 제약을 받는데 사슬 운동이 구속되는 정도에 따라 결정되는 에너지를 투입하여 고분자의 디멘젼을 변화시켜 응답성을 발현시킨다.

○ 고분자 응답성의 감도는 고분자 사슬의 길이에 의존되므로 분자량 분포가 좁고 잘 제어된 구조를 가지는 고분자를 응답성 재료로 사용하여야 한다. 이를 위해서는 안정한 라디칼, 원자이동 라디칼, 가역적 첨가-해리 라디칼 등의 정밀라디칼 중합이나 리빙 음, 양이온 중합 방법 등의 정밀중합 방법의 개발이 필요하며 지난 30여 년간에 각종 정밀중합 방법이 활발하게 발표되었다. 국내에서도 정밀라디칼중합에 의한 단독중합체와 블록공중합체 합성에 관련된 연구보고가 다수 발표되었는데 이러한 합성의 결과는 응답성 고분자 재료의 개발로 연결될 것으로 보인다.

○ 물리적이나 화학적 가교결합을 가지는 젤이나 고상의 고분자의 네트워크는 그 형태를 유지하는 범위 내에서 응답성이 발현되는데 우수한 기능을 가지는 응답성 재료를 개발하기 위해서는 응답재료의 물리 화학적 이해를 더욱 심화시킬 필요가 있다. 고분자 재료의 사용량을 줄이면서 외부 또는 내부의 자극에 대해 민감한 물리-화학적 응답을 나타내는 네트워크를 설계하는 것이 앞으로의 과제가 될 것으로 예상된다.

○ 본고에서는 자극응답성 고분자 재료의 개발 사례와 함께 앞으로 개발이 기대되는 다중 자극응답성 재료 등 고기능성 응답성 재료를 개발방향을 제시하고 있어 이 분야 연구자들에게 매우 유익한 자료를 제공하고 있다.

저자: Fang Liu
자료유형: 학술정보