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물 흡수-팽윤성 엘라스토머(water-swellable elastomer)는 연성 로봇, 센서 및 에너지 수확 장치에 사용할 수 있는 한 종류의 연성소재(soft material)이다. 대부분의 엘라스토머(elastomer)는 소수성(hydrophobicity)으로 인해 물에 대한 용해도 가 매우 낮지만, 물 흡수-팽윤성 엘라스토머는 내부 포함된 수용성 액적으로 인해 본래의 부피 이상의 물을 흡수할 수 있다. 엘라스토머 내부에 분산된 수용성 액적은 주변 수용성 매질보다 삼투압이 높은데, 액적과 주변 유체 사이의 삼투압 차이가 외부의 물이 액적으로 흡수되도록 한다. 외부 수용성 매질 환경의 조건에 따라, 삼투압이 다르기 때문에, 물 흡수 팽윤성 엘 라스토머는 다양한 팽윤 거동을 보일 수 있다. 본 논문에서는 이온 강도(ionic strength), 매질에 용해된 염의 종류, 온도 등이 물 흡수-팽윤성 엘라스토머의 팽윤 거동에 어떤 영향을 미치는지에 대한 체계적인 연구결과를 보여준다. 물 흡수-팽윤성 엘라 스토머를 만들기 위하여, 물과 글리세롤 혼합물 액적을 실리콘 엘라스토머(두께 150 μm)에 전단응력을 이용하여 분산시켰다. 이러한 실리콘 복합체는 외부 수용성 매질의 삼투압과 복합체 내부 수용성 액적의 삼투압의 차이에 따라 팽윤 거동이 결정되 는 것을 확인하였다. 따라서, 이러한 다양한 매질에서의 팽윤 거동에 대한 연구는 삼투압 센서 혹은 반투성막 등을 설계하는 데 필요한 정보를 제공할 수 있다.
Water-swellable elastomers are an emerging class of soft materials with potential applications in soft robotics, sensors, and energy-harvesting devices. While most elastomers used as matrices have limited water solubility due to their inherent hydrophobicity, swellable elastomers can absorb significantly more water because of embedded aqueous droplets. These droplets have a higher osmotic pressure than the surrounding medium, causing water from the immersion medium to diffuse into the droplets due to the osmotic pressure difference. Swellable composites are expected to exhibit various swelling behaviors depending on the conditions of the aqueous environment. In this study, we report our investigation into how ionic strength, the type of solute dissolved in the medium, and temperature influence the swelling behavior. As a swellable elastomer, we prepared silicone composites (~150 μm thick) containing a mixture of water and glycerol through shear-driven emulsification. These composites exhibit diverse swelling behaviors depending on the osmotic pressure of the aqueous media. Our investigation of swelling behavior in different media is expected to pave the way for designing osmotic pressure sensors.
Abstract
1. 서 론
2. 실 험
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
감 사
Reference
