하이드로겔은 친수성 고분자 네트워크로 높은 수분 함량과 생체적합성을 가지며, 조직 공학, 약물 전달 등 다양한 바이오 응용 분야에서 활용되고 있다. 그러나 하이드로겔의 친수성 표면은 약물 방출 속도를 지속적이고 정밀하게 제어하는 데 한계로 작용할 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 약물의 방출 제어가 가능한 표면 개질 기술의 개발이 요구된다. 이 에 본 연구에서는, 표면 개질 기술의 모델 연구로써, poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) 하이드로겔 표면의 알코올 기(-OH)를 octyltrichlorosilane (OTS)와 반응시켜 소수성 표면으로 개질하였다. 이러한 접근법은 하이드로겔의 기계적 특성과 같은 벌크 성질을 유지하면서도, 약물의 방출 속도 등에 영향을 주는 표면 특성을 제어할 수 있다. 나아가, 약물 전달뿐 아니 라 조직공학 지지체 및 바이오센서와 같은 생체 소재 개발을 위한 기반 기술로 확장 가능할 것으로 기대된다.

Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (PVDF-TrFE) is a promising ferroelectric polymer for flexible electronics and energy-harvesting devices, owing to its high piezoelectric coefficient and mechanical flexibility. Here, we report that electrohydrodynamic instability induces the formation of closely packed nanostructures on PVDF-TrFE thin film. Intriguingly, the strong electric field used in the fabrication process drives the polymeric fluid of PVDF-TrFE upwards to form the surface structures, facilitating molecular dipole alignment and crystalline ordering. This effect contributes to improved crystal alignment, as confirmed by enhanced X-ray diffraction and Raman characteristic peaks. The nanostructured PVDF-TrFE films exhibit enhanced dielectric properties including permittivity, dielectric loss, and ferroelectric polarization. Notably, P-E loop measurements showed a larger remnant polarization and higher saturation polarization in the nanostructured PVDF-TrFE films, indicating improved ferroelectric behavior. Our results suggest that the electrohydrodynamic instability provides a simple but effective route to simultaneously tailor the surface morphology, crystalline phase, and electrical performance of PVDF-TrFE films.

본 연구에서는 디벤조퓨란(dibenzofuran), 바이페닐(biphenyl), 7-브로모-1,1,1-트라이플루오로헵탄-2-온(7-Bromo- 1,1,1-trifluoroheptan-2-one)을 단량체로 사용하여 강산 촉매하에서 축합중합을 수행함으로써 가지형 구조의 이오노머 전구체 (BFBC7Br)를 합성하였다. 이후 4차 암모늄기로의 개질 반응을 통해 OH⁻ 이온 전달이 가능한 디벤조퓨란–바이페닐 기반 이 오노머(BFBN)를 제조하였다. 합성된 BFBN의 화학 구조, 분자량 및 열적 특성을 분석하였으며, 용액 캐스팅(solution casting) 공법을 이용하여 BFBN 막을 제조하고 그 수화 거동 특성을 평가하였다. 또한 기계적 물성과 이온전도도를 PiperION 막과 비교함으로써 구조적 차이에 따른 성능 특성을 분석하였다. 그 결과, BFBN 막은 PiperION 대비 유연한 알킬 측쇄의 도입으 로 인해 변형 수용성(연신율)이 향상되었으며, 가지형 구조가 형성하는 친수/소수 영역의 미세상 분리 효과로 인해 우수한 OH⁻ 이온 전도도를 나타내었다.

부피가 큰 테트라페닐보레이트를 대응 음이온으로 갖는 이온성 공액구조 고분자 전해질을 소듐 테트라페닐 보레이트를 이용한 폴리(2-에티닐-N-퍼플루오로헥실피리디늄 아이오다이드)의 이온교환반응을 통해 합성하였다. 여 러 가지 분석장비를 사용하여 고분자 구조를 분석한 결과, 합성한 고분자는 N-퍼플루오로헥실피리디늄 테트라페닐 보레이트 치환기를 갖는 폴리아세틸렌 주쇄 구조임을 알 수 있었다. 폴리(2-에티닐-N-플로로헥실피리디늄 테트라페 닐보레이트)의 전기-광학적 및 전기화학적 특성을 측정하고 분석하였다. 고분자의 흡수 스펙트럼에서 최대 흡수 피 크는 330nm와 466nm에서 관찰되었다. 전기화학적 특성 시험의 50 주기의 연속 스캔 실험을 통하여 본 고분자의 산화 및 환원 안정성을 확인하였다. 이 고분자는 도핑과 탈도핑 피크 사이에서 비가역적인 전기화학 거동을 보였 으며 동역학적 확산 거동을 보였다.

초임계 이산화탄소 조건에서 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT)에 공유결합으로 조합된 폴리(2-에티닐피리디 늄 염) 복합체를 제조하였다. 초기 반응 단계에서 MWCNT 표면에서 형성된 4차염화 2-에티닐피리디늄 염의 활성 화된 아세틸렌 삼중 결합이 MWCNT 표면에서 연속적으로 중합되어 폴리(2-에티닐피리디늄 염)이 공유결합으로 조 합된 MWCNT가 용이하게 제조되었다. MWCNT/폴리(2-에티닐피리디늄 염)의 전기 광학 및 전기화학적 특성을 측 정하고 분석하였다. 해당 복합체의 광발광 피크는 2.04 eV의 광자 에너지에 해당하는 610 nm에서 관찰되었다. SnO2:F/TiO2/N719 염료/고체 전해질/Pt 장치가 있는 준고체 DSSC를 MWCNT/P2EP로 제조하였는데, 이의 최대 에 너지 변환효율은 5.33%였다.