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자기 수복성을 보이는 환동 네트워크 고분자

전문가 제언: ○ 폴리로택산(polyrotaxane)구조는 분자 축인 선상 고분자가 고리 분자의 구멍을 관통한다. 더욱이 고리 분자가 빠져나가지 않도록 큰 분자로서 고분자의 양 말단을 고정시킨 초분자 집합체이다. 이는 고분자량의 PEG를 사용하여서 고리분자 α-CD가 헐렁하게 들어간 폴리로택산을 합성하였다. 이어서 다른 폴리로택산 상의 α-CD을 화학적으로 가교하였다. 가교된 8자 모양의 가교점이 자유롭게 움직이는 고분자 재료를 최초로 제조하였다.

○ 이를 환동 고분자재료 (slide-ring materials) 또는 초분자 네트워크라고 명명하였다. 이 기고는 이상과 같은 배경에 근거한 환동 고분자에 관한 기초와 자기 수복성(self-hearing properties)재료에 대한 응용 예를 소개하였다. 환동 고분자 재료는 CD의 환동성에 의해 가교점이 자유롭게 움직이기 때문에, 종래 가교점이 고정된 엘라스토머나 젤과는 크게 다른 특성을 보여준다. 예를 들면, 환동 젤은 건조 중량에 대해 최대 24,000배의 팽창률은 원래 길이에 24배의 신장률을 보여준다.

○ 환동 고분자는 고리와 string(줄상)고분자의 엔트로피가 활차효과에 의해 동적으로 결합한 새로운 탄성재료이다. 종래 고무나 젤 등과는 원리적으로 다른 새로운 특성을 보여준다. 특히 종래 고분자재료가 string의 엔트로피만으로 다양한 물성을 실현하고 있다. 환동 네트워크는 고리의 엔트로피가 존재하고 있는 점에서 전혀 새로운 탄성재료로서 간주된다.

○ 응용 면에서는 도료의 도막이 손상되더라도 초분자 네트워크를 이용한 자기수복성이라는 특성을 가진 내찰상성의 재료로서 실용화되고 있다. 또한 진동흡수 재료 등의 다양한 분야에서 새로운 탄성 재료로서 큰 기대를 하고 있다.

○ 현재 로택산, 카테난 등 기하학적 구속에 의해서 분자 집합체를 형성하고 있는 토포로지컬 초분자는 움직임을 이용해서 분자 스위치나 분자 모터 등이 세계적으로 연구가 활발하다. 이러한 미래 창제적인 신기능성 나노 물질들의 개발을 위해서는 운동성 초분자 등에 대한 체계적인 연구 지원책이 필요하다.

저자: Kohzo ITO et al.
자료유형: 학술정보