스마트 소프트 재료 연구실

스마트 소프트 재료 연구실(Smart Soft Materials Lab.)은 하이드로젤과 그에 기초한 고분자를 연구하여 새로운 기능성 재료를 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 고분자의 종류, 구성, 구조 등을 전략적으로 설계하여 지능형 연성 재료를 개발하고, 이를 생체 모방형 소프트 로봇, 에너지 소자, 약물 전달체 등 다양한 분야에 응용하고자 합니다. 외부 자극에 따른 고분자 사슬의 변화와 젤의 부피 및 형태 변화를 활용하여 효율적이고 혁신적인 재료를 연구하고 있습니다. 자세한 내용은 Research 탭이나 교수님께서 출연하신 Youtube 링크를 클릭하시기 바랍니다. We are actively seeking passionate individuals interested in hydrogel research, functional polymers and soft materials development. 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. 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. 생명체 내부의 고분자 네트워크는 형태 유지, 신호 전달, 기계적 자극 반응 등 생명 유지에 핵심적인 역할을 합니다. 액틴, 콜라겐, 뮤신 등은 정교한 서열에 따라 자기조립하여 안정적인 3차원 구조를 형성하며, 높은 탄성, 신장성, 자가 치유 등의 특성을 나타냅니다. 이러한 생체 네트워크를 모방한 합성 고분자 시스템이 활발히 연구되고 있지만, 서열 제어의 어려움으로 인해 구조적 정밀성과 기능 구현에 한계가 있습니다. 본 연구에서는 RAFT 중합법을 이용한 one-pot 합성을 통해 서열이 정밀하게 조절된 다중 블록 공중합체를 제작하고 있습니다. RAFT 중합은 각 블록의 길이, 조성, 배열 순서를 제어할 수 있어, 이온성 블록을 정밀하게 설계하고, 반대 전하 간의 전기적 인력을 이용해 고도로 정렬된 자기조립 네트워크를 형성할 수 있습니다. 이 과정에서 새로운 자기조립 단위인 '네트머(netmer)'를 발견하였습니다. 네트머는 코어와 브릿지가 반복되는 네트워크 구조로, 루프 형성이 억제되고 결합력이 향상된 특징을 가집니다. RAFT 기반 서열 제어를 통해 네트머의 구조적 특성을 조절할 수 있으며, 이를 바탕으로 형성된 하이드로젤은 기존 마이셀 기반 하이드로젤에 비해 저장탄성률이 11.5배, 연신율이 3배 향상되었습니다. 또한