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.

낮은 농도와 높은 농도의 염 용액에서 Poly(styrene sulfonic acid)(PSSA) 겔의 팽윤도에 대한 이온 특성화 효과를 SO3-와 페닐 고리의 수소결합을 통하여 조사하였다. 낮은 농도에서 PSSA 수화 겔의 수축 정도는 SO3-와 물 사이의 수소 결합에 대한 음이온의 불안정화 영향 때문에 음이온에서는 SCN-〈Br-〈Cl-〈F-의 순서를 따랐다. 재 팽윤은 계에서 특별한 상호 작용이 있을 때 높은 농도에서 관찰되었다. 반면 양이온에서 PSSA 겔의 수축은 Li+〈Na+〈K+〈Ca+2 순서를 따랐다. Ca+2 이온에서의 큰 수축 효과는 이가 양이온(+2)에 의한 PSSA 겔의 물리적 가교 때문에 나타난 것으로 보인다. 양이온에서의 수축은 SO3-와 양이온 사이의 상호작용 정도에 비례하였다. PSSA의 팽윤에 대한 이온 특성화 효과는 SO3-와 페닐 고리의 수화 수소결합에 대한 이온의 영향 정도, 양이온과 π 전자의 상호작용, 소수성 상호작용, 그리고 분산력 등이 복합적으로 작용하여 나타난다고 볼 수 있다.

Superporous Hydrogels (SPHs) have been extensively investigated for various biomedical applications due to their fast swelling and superabsorbent properties. In this study, glycol chitosan that is one of most abundant natural polymers was used as a cross-linking agent instead of bisacrylamide (BIS), which is a broadly used crosslinking agent for preparation of SPHs. Glycol chitosan was modified to have reactive vinyl groups by chemical conjugation with glycidyl methacrylate (GMA). The vinyl group-containing glycol chitosan (GC-GMA) was characterized by FT-IR and 1H-NMR measurements. SPHs have been prepared in various synthetic conditions to establish the optimum synthetic process for making superporous structure, where the inner pores are interconnected to each other to form a open channel structure. Various SPHs with different GC-GMA contents have been successfully prepared and have been observed to show faster swelling properties than other conventional SPHs. From the study on the swelling behavior of SPHs, the GC-GMA content is considered to be an important factor for controlling their swelling properties.