[논문]엘라스토머의 새로운 도약

정광운; 진광용; 나창운; 이명훈

[국내논문] 엘라스토머의 새로운 도약
Emerging Technologies of Elastomers 원문보기

엘라스토머 = Elastomer, v.43 no.2, 2008년, pp.63 - 71

정광운 (전북대학교 고분자-나노공학과) , 진광용 (전북대학교 고분자-나노공학과) , 나창운 (전북대학교 고분자-나노공학과) , 이명훈 (전북대학교 고분자-나노공학과)

초록
AI-Helper

종래의 고무는 대부분 수송 수단인 타이어의 재료로 사용되어 왔으며, 타이어 산업이 곧 고무 산업이라는 인식이 깊다. 본 고에서는 고무를 포함하는 고분자 엘라스토머의 새로운 응용 분야를 조명하고자 한다. 외부의 자극에 반응하는 엘라스토머의 탄성력을 이용하는 액추에이터(actuator), 종이접기의 기술을 이용하여 프로그램된 엘라스토머 이차원 구조를 삼차원으로 변환 시키는 오리가미(origami), 그리고 리소그라피 기술을 이용하여 제조된 엘라스토머 마이크로 렌즈 등의 최신 연구 분야에서의 고분자 엘라스토머의 활용을 알아보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Up to now, most of researches and practical applications of polymeric elastomers have been focused on rubber, a type of elastomeric materials. Therefore, it has been widely accepted that rubber industry is tire industry. In this review, we would like to illuminate new emerging technologies of elastomers. Among many examples, there are actuators which can transform their mechanical shapes with respect to the surrounding environments. Paper folding (so called "origami" in Japanese) technology can be another good example. Utilizing paper folding technology, three-dimensional (3D) architectures containing multi-functions can be constructed from programmed 2D structures. Elastomer microlens can also be fabricated using lithography technologies combined with chemical reactions.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만 엘라스토머가 우수한 탄성력뿐만 아니라 기계적, 화학적, 물리적으로 안정하기 때문에 최근에 액추에이터(actuator), 오리가미(origami), 전기 활성 시스템(electro-active systems), 그리고 생체 기술(bio-technology) 등의 최첨단 연구 분야에서 최적의 소재로 주목 받고 있다. 최근 연구분야에서 엘라스토머 소재의 활용과 새로운 가능성을 알아보고자 한다.

가설 설정

하지만 유리전이온도가 높아지면 고분자 사슬은 상온에서 진동운동 만이 가능하다. 둘째, 고분자 사슬간의 인력이 약해야 한다.

성능/효과

PDMS 엘라스토머 물질을 사용함으로써 마이크로 렌즈의 미세 구조를 정밀하게 제어 할 수 있을 뿐만 아니라 열적, 화학적, 물리적 안정성을 크게 향상 시킬 수 있다 (Figure 4). 또한 엘라스토머 마이크로 렌즈 패턴 구조를 변화시킴으로써 굴절률을 변화 시킬 수 있고, 결과적으로 빛을 자유롭게 조절할 수 있다.
엘라스토머의 탄성력을 높이기 위해서는 다음과 같은 세가지 조건을 만족시켜야 한다. 첫째, 엘라스토머를 구성하는 고분자 사슬의 회전운동이 상온에서 자유로워야 한다. 상온보다 유리전이온도(T_g)가 충분히 낮은 상태에서 결정성이 없는 장쇄 분자는 사슬 자체의 회전 운동이나 뒤틀림 운동이 가능하여 외력에 의해 쉽게 늘어나며 무정형의 유연한 성질을 보인다.

후속연구

다양한 길이 단위에서 이차원 또는 삼차원의 엘라스토머 패턴 구조를 구현하기 위한 리소그라피 기술, 엘라스토머의 탄성력을 이용해 외부의 자극에 반응하는 액추에이터 기술, 그리고 종이접기 기술을 이용하여 프로그램된 엘라스토머 이차원 구조를 삼차원으로 변환시키는 오리가미 기술을 함께 사용하게 되면 외부 자극에 따른 에너지 변환 시스템과 고차원 패턴 구조가 동시에 구현되어 고집적화 및 고정밀화가 가능한 복합 디바이스 제작이 가능하리라 생각된다. 그 한 예로 마이크로 전자광학에서는 간단하게 이차원으로 설계된 집적회로의 끝과 끝을 화학적 반응성이 높은 엘라스토머로 접착하여 외부 자극에서 화학반응을 거치면 삼차원 엘라스토머 고집적 회로를 제조할 수 있을 것이다 (Figure 8).
²³ 엘라스토머 소재를 사용하게 되면 종이에 비해 보다 우수한 가공성과 외부 자극에 대한 우수한 반응성을 가지기 때문에 보다 정밀한 삼차원 구조의 제작이 가능하다. 또한 완성된 구조에서 다양한 색상을 표현할 수 있으며, 삼차원 구조내의 굴절률의 차이에 따른 광굴절성 삼차원 광학 장비에 사용될 수도 있다.
광감응형 액추에이터의 소재는 결정 형태의 기존 무기재료를 사용하는 것보다 고분자 엘라스토머를 사용함으로써 더욱 다양한 종류와 크기를 표현할 수 있으며 얇은 박막으로 제작이 가능하여 광감응형 액추에이터의 응용에 용이하다. 또한 우수한 광전도성 및 광굴절성에 따라 다양한 성질의 빛을 정밀하게 조절함으로써 향후 정보 산업에서 정보처리의 고속화 및 고밀도화 실현을 위한 광감응형 액추에이터의 제작이 가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	엘라스토머란 무엇인가?	엘라스토머는 탄성고무(가황고무)에서부터 열가소성 엘라스토머, 올레핀계 열가소성 엘라스토머, 열가소성 우레탄 등을 포함하는 고분자 탄성 중합체를 총칭하는 용어로써 플라스틱 고분자나 금속 재료 등에 비해 매우 우수한 탄성력을 가지는 물질이다.
	상용되는 대부분의 엘라스토머는 무엇인가?	엘라스토머는 19세기 말부터 꾸준한 발전을 이룩하여 현재는 건축, 수송 수단, 신발, 코팅, 섬유, 접착제 및 페인트 등에 없어서는 안 되는 필수 재료이다. 상용되는 대부분의 엘라스토머는 가황 고무로써 타이어의 주 성분이기 때문에 많은 사람들이 타이어 산업이 곧 고무 산업이라는 인식을 가지고 있다. 하지만 엘라스토머가 우수한 탄성력뿐만 아니라 기계적, 화학적, 물리적으로 안정하기 때문에 최근에 액추에이터(actuator), 오리가미(origami), 전기 활성 시스템(electro-active systems), 그리고 생체 기술(bio-technology) 등의 최첨단 연구 분야에서 최적의 소재로 주목 받고 있다.

참고문헌 (27)

M. T. Payne and C. P. Rader, "Elastomer Technology Handbook", ed. by N. P. Cheremisinoff, chap. 14, p.557, CRC Press, Tokyo, 1993
J. E. Mark, B. Erman, and F. R. Eirich, "Science and Technology of Rubber", 2nd Ed., Academic Press, New York, 1994
A. N. Gent and M. Shen, "Science and Technology of Rubber", ed. By F. R. Eirich, Academic Press, New York, 1978
W. P. Mark, N. M. Bikales, C. G. Overberger, G. Menges, and J. I. Kroschwitz, "Encyclopedia of Polymer Science and Engineering", Vol. 5, John Wiley & Sons, Inc, USA, 1985
R. B. Seymour, Polym. News, 17, 176 (1992)
V. L. Colvin, "From opals to optics. Colloidal photonic crystals", MRS Bull., 26, 637 (2001)

상세보기
J.-H. Jang, C. K. Ullal, M. Maldovan, T. Gorishnyy, S. Kooi, C. Y. Koh, and E. L. Thomas, "3D Micro- and Nanostructures via Interference Lithography", Adv. Funct. Mater., 17, 3027-3041 (2007)

상세보기
Y. Xia and G. M. Whitesides, "Replica molding with a polysiloxane mold provides this patterned microstructure", Angew. Chem. Int. Ed., 37, 550 (1998)

상세보기
T. Ikeda, J. Mamiya, and Y. Yu, "Photomechanics of Liquid-Crystalline Elastomers and Other Polymers", Angew. Chem. Int. Ed., 46, 506 (2007)

상세보기
E. P. Chan and A. J. Crosby, "Fabricating Microlens Arrays by Surface Wrinkling", Adv. Mater., 18, 3238-3242 (2006)

상세보기
R. F. Stevens and N. Davies, "Lens arrays and photography", The Journal of Photographic Science, 39, 199-208 (1991)

상세보기
N. F. Borrelli, "Microoptics technology: fabrication and applications of lens arrays and devices", Marcel Dekker, New York, 1999
K. Uchino, "Electrostrictive actuators: materials and applications", Am. Ceram. Doc. Bull., 65, 643-652 (1986)
T. Huang, H. Xu, K. Jiao, L. Zhu, H. R. Brown, and H. Wang, "A Novel Hydrogel with High Mechanical Strength: A Macromolecular Microsphere Composite Hydrogel", Adv. Mater., 19, 1622-1626 (2007)

상세보기
J. Guan, H. He, D. J. Hansford, and L. J. Lee, "Self-Folding of Three-Dimensional Hydrogel Mic rostructures", J. Phys. Chem. B, 109, 23134 (2005)

상세보기
M.-H. Li and P. Keller, "Artificial muscles based on liquid crystal elastomers", Phil. Trans. R. Soc. A, 364, 2763 (2006)

상세보기
http://filologanoga.blogspot.com/2007/01/vizualizacija.html
http://www.repubblica.it/2004/j/sezioni/scienza_e_tecnologia/robotmedico/robotmedico/robotmedico.html
http://www.jpl.nasa.gov/news/features-print.cfm?feature492
http://www.memx.com/products.htm
Y. Yu and T. Ikeda, "Soft Actuators Based on Liquid-Crystalline Elastomers", Angew. Chem. Int. Ed., 45, 5416-5418 (2006)

상세보기
Tilman Buchner, Dr. Dissertation, MIT (2003)
S. Kinoshita, S. Yoshioka, and K. Kawagoe, "Mechanisms of structural colour in the morpho butterfly : cooperation of regularity and irregularity in an iridescent scale", Proc. R. Soc. Lond. B, 269, 1417-1421 (2002)
M. Boncheva, S. A. Andreev, L. Mahadevan, A. Winkleman, D. R. Reichman, M. G. Prentiss, S. Whitesides, and G. M. Whitesides, "Magnetic selfassembly of three-dimensional surfaces from planar sheets", PNAS, 102, 3924-2929 (2005)
C. Py, P. Reverdy, L. Doppler, J. Bico, B. Roman, and C. N. Baroud, "Capillary Origami : Spontaneous Wrapping of a Droplet with an Elastic Sheet", Physical Review Letters, 98, 156103 (2007)

상세보기
L. Mahadevan and S. Rica, "Self-Organized Origami", Science, 307, 1740 (2005)

상세보기
G. T. Pickett, "Self-folding origami membranes", EPL, 78, 48003 (2007)

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증