12년 2024월 XNUMX일, 일본 쓰쿠바 – (ACN Newswire) – 하이드로겔이라고 불리는 미세하게 구조화된 부드럽고 유연하며 팽창 가능한 물질을 만들기 위한 새로운 옵션이 도쿄 농업 기술 대학(TUAT)의 연구진에 의해 개발되었습니다. 그들의 연구는 패턴을 얇은 필름으로 절단하여 나중에 복잡한 하이드로겔 구조로 팽창할 수 있는 'kirigami 하이드로겔'의 새로운 분야를 확장합니다. 이번 연구는 과학기술저널(Science and Technology of Advanced Materials)에 게재됐다.

하이드로겔은 물을 끌어당기는(친수성) 분자 네트워크를 갖고 있어 분자 네트워크 내에 통합되는 물에 노출되면 그 구조가 실질적으로 부풀어오르게 됩니다. 연구원 Daisuke Nakagawa와 Itsuo Hanasaki는 식물 세포벽 구조의 대부분을 형성하는 천연 물질인 셀룰로오스의 나노섬유로 구성된 초기 건조 필름을 사용하여 작업했습니다.

그들은 물을 첨가하여 필름이 부풀어 오르기 전에 레이저 가공을 사용하여 필름에 구조를 절단했습니다. Kirigami 패턴의 특별한 디자인은 세로 방향으로 늘릴 때 너비가 증가하는 방식으로 작동하며, 이를 팽창 특성이라고 합니다. 이러한 팽창 특성은 원래의 박막이 젖었을 때 두께가 충분히 증가하면 나타납니다.

“Kirigami는 글자 그대로 종이를 자른 디자인을 의미하므로 원래는 얇은 시트 구조용으로 제작되었습니다. 반면, 우리의 2차원적 팽창 메커니즘은 시트의 두께가 충분할 때 발현되며, 이러한 하이드로겔 구조의 3차원성은 사용 시 부풀어 오르면서 나타난다. 하이드로겔과 동일한 수분 함량 수준을 유지하는 것보다 사용 전 건조한 상태로 보관하는 것이 편리합니다.” 하나사키는 말한다. “게다가, 하이드로겔의 적응 변형을 유발하여 다른 구조적 상태에 도달하는 순환 하중 동안 변동성이 유지됩니다. 이는 지능형 재료 설계에 중요할 것입니다.”

적응형 하이드로겔의 잠재적 응용 분야에는 로봇 기술의 소프트 구성 요소가 포함되어 있어 조작하는 물체와 상호 작용할 때 유연하게 반응할 수 있습니다. 또한 소프트 스위치 및 센서 구성 요소에 통합될 수도 있습니다. 또한 하이드로겔은 조직 공학, 상처 드레싱, 약물 전달 시스템, 움직임과 성장에 유연하게 적응할 수 있는 재료 등 의료 응용 분야에서도 연구되고 있습니다. TUAT 팀이 달성한 kirigami 하이드로겔의 발전은 향후 하이드로겔 적용을 위한 옵션을 크게 확장합니다.

Hanasaki는 “환경 조건에 대한 적응성을 나타내면서 설계 특성을 유지하는 것이 다기능성 개발에 유리합니다.”라고 결론지었습니다.

자세한 정보
하나사키 이츠오
도쿄농업기술대학
이메일: hanasaki@cc.tuat.ac.jp

종이: https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2331959

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나카미치 야스후미 박사
STAM 출판 이사
이메일 : NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp 

신소재과학기술신문 아시아연구뉴스에서 배포한 보도자료.

주제 : 보도 자료 요약

출처: 신소재 과학 기술
분야 : 화학, Spec.Chem, 과학 및 나노기술

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• 출처: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/90245/