초록 ▼

4D 프린팅은 재료 내 자극감응형 특성을 프로그래밍 함으로써 발현되는 독특한 기능성의 3차원 구조체 제작을 바탕으로 다양한 응용분야에 큰 파급효과가 예상되는 기술로서 주목받고 있음. 본 과제는 자극 감응형 유기소재의 원천기술 및 4D 프린팅 공정기술 연구를 통해 ‘self-healing flexible ionic conductor’ 구현을 그 목표로 하고 있음. 이를 통해, 자극감응형 ‘형상변화’ 3차원 구조체에 국한되는 기존의 4D 프린팅 기술을 넘어 다양한 자극감응형 기능성 유기 소재를 4D 프린팅에 적용하여 선제적 4D 프린팅

4D 프린팅은 재료 내 자극감응형 특성을 프로그래밍 함으로써 발현되는 독특한 기능성의 3차원 구조체 제작을 바탕으로 다양한 응용분야에 큰 파급효과가 예상되는 기술로서 주목받고 있음. 본 과제는 자극 감응형 유기소재의 원천기술 및 4D 프린팅 공정기술 연구를 통해 ‘self-healing flexible ionic conductor’ 구현을 그 목표로 하고 있음. 이를 통해, 자극감응형 ‘형상변화’ 3차원 구조체에 국한되는 기존의 4D 프린팅 기술을 넘어 다양한 자극감응형 기능성 유기 소재를 4D 프린팅에 적용하여 선제적 4D 프린팅 소재 원천기술을 확보하고,소자적용 시 높은 유연성 및 물리적 데미지에도 자가치유를 통해 기능성의 회복을 나타내는 소재원천기술과 4D 프린팅을 통한 구조적 자유도를 확보, 촉각 센싱과 자가치유가 가능한 인공피부 및 근육을 비롯한 센서,바이오, 로보틱스 등 다양한 응용분야에 적용이 가능한 소재 및 공정 핵심기술의 확보를 수행하고자 함. 당해연도의 연구 결과는 하기와 같음.

○ 4D 프린팅 적용을 위한 ion conductive self-healing hydrogel system 설계
- 4D 프린팅을 통해 제작된 3차원 구조체의 소자 응용시, 전기적 방식의 signal 구현을 위한 self-healing hydrogel의 우수한 이온전도도 확보 (~5.5 × 10^-3 S/cm)
- 4D 프린팅을 통해 제작된 3차원 구조체의 소자 적용시, mechanical damage의 자가치유를 통한 물리적 특성 및 기능성의 회복 (이온전도도, ~97%)을 기반으로 한 높은 내구도의 소자 구현을 위한 self-healing network 형성
- Ion conductive self-healing hydrogel의 화학구조 설계를 통한 점탄성 유변특성의 조절 및 이를 통한 4D 프린팅向 소재 공정성 확보

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

Research Results
This year, a basic insight on stimuli-responsive organic materials have built based on the systematic study on self-healing functional organic materials and ion conductive gel systems. The designed ion conductive self-healing hydrogel systems exhibit excellent ion conductivity (5

Research Results
This year, a basic insight on stimuli-responsive organic materials have built based on the systematic study on self-healing functional organic materials and ion conductive gel systems. The designed ion conductive self-healing hydrogel systems exhibit excellent ion conductivity (5.5 × 10^-3 S/cm) which enable electronic signal input/output for device application. In addition, we confirmed the formation of a self-healing network for highly durable device demonstration based on recovery of physical properties and functionality (ion conductivity, ~ 97%) through self-healing of mechanical damages.

The chemical structural design of the proposed ion conductive self-healing hydrogel system directly affects the rheological properties of the hydrogel which directly connected with the processability of materials in the extrusion-based 3D printing process. The modification of rheological properties have conducted with systematic chemical structure design of polymer network to ensure the material processability for 4D printing.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1 절. 연구개발의 목적 ... 8
• 제 2 절. 연구개발의 필요성 ... 8
• 1. 4D 프린팅의 정의 및 연구 필요성 ... 8
• 2. 현 4D 프린팅 기술 상태의 취약성 ... 10
• 3. 차세대 소자 구현을 위한 자가치유 유연 이온 전도체 ... 10
• 제 3 절. 연구개발의 범위 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 1절. 국내외 기술 및 연구동향 ... 16
• 제 2절. 4D 프린팅의 예상 응용분야 ... 19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 20
• 제 1절. 자가치유 유연 전도체 구현을 위한 고분자 네트워크 설계 ... 20
• 제 2절. 고분자 네트워트 설계에 의한 자가치유 기능성 구현 ... 25
• 제 3절. 이온전도성 유연 전도체 구성 및 이온 전도도 분석 ... 28
• 제 4절. 고분자 네트워크 설계에 의한 소재의 3D 프린팅 공정성 확보 ... 33
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 37
• 제 1절. 기술적 성과 ... 37
• 제2절. 사회·경제적 성과 ... 37
• 제3절. 국가발전의 기여도 ... 38
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 39
• 제 1절. 추가 연구의 필요성 ... 39
• 제2절. 타 연구에의 응용 ... 39
• 제 6 장 참고문헌 ... 40
• 끝페이지 ... 41