전기활성고분자는 생체학적 근육과 비슷한 특성을 가지며 유사한 방식으로 거동하기 때문에 생체 모방 로봇, 의료용 기기 등 생명공학 및 의공학 분야에서도 연구가 진행되고 있다. 특히 전기활성고분자 중 유전성 ...
전기활성고분자는 생체학적 근육과 비슷한 특성을 가지며 유사한 방식으로 거동하기 때문에 생체 모방 로봇, 의료용 기기 등 생명공학 및 의공학 분야에서도 연구가 진행되고 있다. 특히 전기활성고분자 중 유전성 탄성체는 기계적 특성이 실제 자연근육과 유사하여 인공근육이라고도 불린다. 본 연구에서는 유전성 탄성체를 이용한 구동기의 응용대상을 동적 세포배양 시스템으로 설정하였다. 세포 자극판은 유전성 탄성체 종류 중 하나인 실리콘을 사용하였다. 편향변형률에 기반한 메카노규제 이론을 도입하여 유한요소해석을 통해 세포분화 예측을 시도하였으며, 해석 결과 낮은 수준의 변형률(4%) 및 변형률이 점진적으로 감소하는 이력이 부가되면 세포분화에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 전기활성고분자를 이용한 실제 시스템을 구현하기 위해 실험을 수행하였다. 실리콘 박막을 제조하고 기본 거동을 평가하였다. 유전성 탄성체 거동에 대응할 수 있는 유연전극을 개발하였다. 자이리톨(0, 10, 30, 50, 70wt%)이 첨가된 전극이 도포된 실리콘의 인장시험을 통해 전극의 유연성을 확인하였으며, 자이리톨이 70wt% 첨가되었을 때가 유연전극으로서 가장 가치 있음을 확인하였다. 또한, 전극을 균일하게 도포하기 위한 방법과 전극과 실리콘의 젖음성을 향상시키기 위한 방법을 제시하였으며 #120으로 표면처리 된 실리콘 필름에서 전극의 젖음성이 향상됨을 확인하였다.
전기활성고분자는 생체학적 근육과 비슷한 특성을 가지며 유사한 방식으로 거동하기 때문에 생체 모방 로봇, 의료용 기기 등 생명공학 및 의공학 분야에서도 연구가 진행되고 있다. 특히 전기활성고분자 중 유전성 탄성체는 기계적 특성이 실제 자연근육과 유사하여 인공근육이라고도 불린다. 본 연구에서는 유전성 탄성체를 이용한 구동기의 응용대상을 동적 세포배양 시스템으로 설정하였다. 세포 자극판은 유전성 탄성체 종류 중 하나인 실리콘을 사용하였다. 편향변형률에 기반한 메카노규제 이론을 도입하여 유한요소해석을 통해 세포분화 예측을 시도하였으며, 해석 결과 낮은 수준의 변형률(4%) 및 변형률이 점진적으로 감소하는 이력이 부가되면 세포분화에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 전기활성고분자를 이용한 실제 시스템을 구현하기 위해 실험을 수행하였다. 실리콘 박막을 제조하고 기본 거동을 평가하였다. 유전성 탄성체 거동에 대응할 수 있는 유연전극을 개발하였다. 자이리톨(0, 10, 30, 50, 70wt%)이 첨가된 전극이 도포된 실리콘의 인장시험을 통해 전극의 유연성을 확인하였으며, 자이리톨이 70wt% 첨가되었을 때가 유연전극으로서 가장 가치 있음을 확인하였다. 또한, 전극을 균일하게 도포하기 위한 방법과 전극과 실리콘의 젖음성을 향상시키기 위한 방법을 제시하였으며 #120으로 표면처리 된 실리콘 필름에서 전극의 젖음성이 향상됨을 확인하였다.
Electro-active polymer contracts and releases by an electrical stimulation, while it generates an electrical energy by a mechanical stimulation. Dielectric elastomer, which is a type of electroactive polymer, commonly referred to as artificial muscles due to their similar properties to natural muscl...
Electro-active polymer contracts and releases by an electrical stimulation, while it generates an electrical energy by a mechanical stimulation. Dielectric elastomer, which is a type of electroactive polymer, commonly referred to as artificial muscles due to their similar properties to natural muscle. Dielectric elastomer is potentially capable of transferring mechanical strains to developing cells. Silicone rubber film, which is a type of dielectric elastomer, was used as a flexible stimulator to transfer mechanical strains to developing cells. Mechano-regulation theory with a deviatoric strain was used to estimate arbitrary tissue differentiation under strain conditions during iterative calculations by means of finite element analysis. The simulation results revealed that driving strain conditions mainly comprising low levels of strain (4%) and gradually decreasing the loading condition provided appropriate conditions for osteogenesis. Electrical test was carried out to confirm the basic behavior of the dielectric elastomer. And the fabrication of flexible electrodes coated on the surface of a silicone rubber film was carried out. Controlled amounts of Xylitol powder were added to the commercial PEDOE:PSS to enhance resilience of the electrode. To check resilience of the fabricated composite electrodes, tensile tests were carried out using silicone films coated with the electrodes. From the test results, it was found that 70wt% Xylitol containing conductive polymer had excellent elongation and high failure strains. Furthermore, surface of the silicone film was polished with various abrading papers to enhance the wettability of the PEDOT:PSS on the surface of the silicone film. It was found that the silicone film polished with #120 abrading paper had the best wettability and guaranteed excellent bonding behavior.
Electro-active polymer contracts and releases by an electrical stimulation, while it generates an electrical energy by a mechanical stimulation. Dielectric elastomer, which is a type of electroactive polymer, commonly referred to as artificial muscles due to their similar properties to natural muscle. Dielectric elastomer is potentially capable of transferring mechanical strains to developing cells. Silicone rubber film, which is a type of dielectric elastomer, was used as a flexible stimulator to transfer mechanical strains to developing cells. Mechano-regulation theory with a deviatoric strain was used to estimate arbitrary tissue differentiation under strain conditions during iterative calculations by means of finite element analysis. The simulation results revealed that driving strain conditions mainly comprising low levels of strain (4%) and gradually decreasing the loading condition provided appropriate conditions for osteogenesis. Electrical test was carried out to confirm the basic behavior of the dielectric elastomer. And the fabrication of flexible electrodes coated on the surface of a silicone rubber film was carried out. Controlled amounts of Xylitol powder were added to the commercial PEDOE:PSS to enhance resilience of the electrode. To check resilience of the fabricated composite electrodes, tensile tests were carried out using silicone films coated with the electrodes. From the test results, it was found that 70wt% Xylitol containing conductive polymer had excellent elongation and high failure strains. Furthermore, surface of the silicone film was polished with various abrading papers to enhance the wettability of the PEDOT:PSS on the surface of the silicone film. It was found that the silicone film polished with #120 abrading paper had the best wettability and guaranteed excellent bonding behavior.
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