Polysilsesquioxanes are essentially hybrid materials consisting of inorganic framework and organic functional groups. A proof of concept study for a new type of gas separation membrane was considered based on the ladder-structured poly(phenyl-co-glycidoxypropyl) silsesquioxanes with phenyl:glycidoxypropyl copolymer ratio of 6:4 (LPG64), which were synthesized by a base-catalyzed sol-gel reaction. Also, by selectively introducing polyethylene oxide (PEO) groups covalently bound to the LPSQ, we effectively suppressed the PEO crystallization, allowing for excellent CO2/H2 and CO2/N2 separation under single as well as mixed gas conditions. Engineering molecular structures of LPSQs will be discussed in detail to investigate the fundamentals of gas transport in LPSQ-based membranes as well as their extended application.

본 연구는 사다리형 폴리실세스퀴옥산 구조에 CO2 친화적인 polyethylene oxide (PEO) 기를 도입하여 우수한 CO2 선택성을 지닌 분리막을 성공적으로 개발하였다. 보다 구체적으로, 세 가지 copolymer 비율 (즉, 40/60, 60/40, 80/20 mol/mol)로 poly(methoxy(polyethyleneoxy) propyl-co-methacryloxypropyl) silsesquioxane을 합성하였고, UV 광경화를 통하여 기계적으로 안정한 분리막을 제조하였다. 이중의 단단한 실록산 백본에 PEO를 공유결합 시킴으로써, PEO의 결정화를 효과적으로 억제하였고, 단일가스와 혼합가스 조건 모두 매우 우수한 CO2/H2 그리고 CO2/N2 분리성능을 지님을 증명하였다.

Sulfunated poly(ether ether ketone) (SPEEK) (60%)와 Poly(ether sulfone) (PES) (40%)의 블렌드에 다양한 종류의 polysilsesquioxane (PSQ)구를 첨가하여 전해질 막을 제조하였다. 이 때 PSQ구의 양은 10 wt%로 고정하였다. 제조된 막을 사용하여 PSQ 구의 종류에 따른 메탄올 투과도, 수소 이온 전도도, 그리고 이온 교환 용량의 변화를 측정한 결과 모든 경우에 있어서 수소 이온 전도도와 메탄올 투과도가 Nafion 117보다 낮았으며 PSQ 구를 함유하지 않은 SPEEK/PES(6:4) 블렌드보다는 높았다. 특히, MS64구와 VTMOS구를 포함한 전해질 막의 경우에는 수소 이온 전도도와 메탄올 투과도의 비로 나타내는 선택도가 25℃에서 Nafion 117보다 2배 이상 높았다.

기존의 유기계 자외선차단제는 피부투과 및 자극으로 인한 안전성의 문제가 제기되었으며, 무기계 자외선차단제는 나노화에 따른 안전성 문제가 제기되고 있다. 이로 인하여, 최근의 자외선차단제 연구는 유효성뿐만 아니라 안전성이 우수한 다양한 형태의 자외선차단제가 연구되고 있으며, 그 중의 하나가 유기-무기 결합구조의 자외선차단제에 관한 연구이다. 본 연구진은 가교된 고분자 입자 타입의 신규 자외선차단제로서 메톡시신나미도프로필실세스퀴옥산의 제조, 물성 및 유효성 평가에 대하여 보고한 바가 있다. 본 연구는 신규 자외선차단제인 메톡시신나미도프로필실세스퀴옥산의 랫드에 대한 배·태자 발생독성 연구에 관한 것으로서, 이러한 평가는 본 시험물질이 임상에서 임신 전·후에 노출 되었을 경우 불임 및 배ㆍ태아의 이상에 대한 구체적인 정보를 제공해줄 것으로 기대된다.

신규 자외선차단제로 개발된 methoxycinnamidopropyl polysilsesquioxane은 유기-무기 혼성 구조의 고분자 입자로, 본 연구진은 이미 신규 자외선차단제에 대한 제조방법, 물리적 특성 및 자외선차단 효과에 대해 보고한 바 있다. 본 연구에서는 기존의 대표적인 유기 자외선차단제인 ethylhexyl methoxycinnamate (EHMC)와 동일한 기능기를 갖는 methoxycinnamidopropyl polysilsesquioxane의 광화학적 특성과 자외선에 대한 광안정성을 평가하였다. 또한, 자외선 흡광도와 형광의 상관관계를 이용하여, 광안정성을 향상시킬 수 있는 광안정화제에 대하여 연구하였다. Methoxycinnamidopropyl polysilsesquioxane은 광화학적으로 EHMC와 유사한 특성을 보였으며, octocrylene, ethylhexyl methoxycrylene 및 bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine이 우수한 광안정화제로 확인되었다.

기존의 유기계 자외선차단제는 피부에 대한 자극과 투과의 문제, 무기계 자외선차단제는 백탁현상 등 몇 가지 문제점이 알려져 있다. 최근에 보다 효과적인 자외선차단제를 개발하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 그 중의 하나가 유기/무기 복합구조의 자외선차단제에 대한 연구이다. 본 연구진은 새로운 자외선차단제인 메톡시신나미도프로필폴리실세스퀴옥산의 제조와 그 효과에 대해 보고한 바 있다. 특별히, 본 연구는 신규 자외선차단제의 화학적 구조에 대한 정성적인 분석과 향상된 자외선차단 효과 및 화장료 제형에 대한 적용성을 평가하였다. 자외선차단제의 구조분석은 TGA, solid state NMR, 원소분석을 이용하여 평가하였으며, 자외선차단지수는 5 wt%를 포함하는 제형을 평가하였을 때, 6.0 정도의 수치를 보였다. 또한, 기존의 유기 및 무기 자외선차단제와 혼합적용 시, 자외선차단효과에 대한 우수한 시너지 효과를 나타내었으며, W/S 유형의 화장료 제형에서 우수한 적용성을 보였다.