초록 ▼

무한한 에너지원인 빛에 반응하여 변형하는 물질은 그 반응의 직접성과 친환경성으로 인하여 매우 매력적이다. 빛으로부터 기계적 거동을 일으키기 위해서는 빛에 적절히 반응하며(광반응) 능동적으로 구조적 변형을 일으키는(자가변형) 물질이 필수적이다. 이를 대표하는 광반응 고분자는 지능적, 유연적, 자연친화적이라는 우수한 잠재성에도 불구하고 원리 규명, 해석·설계 모델, 응용을 위한 원천기술의 부재로 무한한 가능성을 발현하지 못하고 있다. 이에 본 연구단은 광반응 물질의 자가변형 조절을 위한 원자/분자 수준에서의 해석·설계와 거시적 시스템의

무한한 에너지원인 빛에 반응하여 변형하는 물질은 그 반응의 직접성과 친환경성으로 인하여 매우 매력적이다. 빛으로부터 기계적 거동을 일으키기 위해서는 빛에 적절히 반응하며(광반응) 능동적으로 구조적 변형을 일으키는(자가변형) 물질이 필수적이다. 이를 대표하는 광반응 고분자는 지능적, 유연적, 자연친화적이라는 우수한 잠재성에도 불구하고 원리 규명, 해석·설계 모델, 응용을 위한 원천기술의 부재로 무한한 가능성을 발현하지 못하고 있다. 이에 본 연구단은 광반응 물질의 자가변형 조절을 위한 원자/분자 수준에서의 해석·설계와 거시적 시스템의 다양한 거동을 구현하는 메커니즘을 해석·설계하는 과정을 체계적으로 융합하는 창의적 연구를 제안한다. 이를 통해서 광반응 물질의 빛에 의한 단순한 변형으로부터 다양한 기계적 변형을 이끌어 내는 새로운 원천기술을 제시하는 것이 본 연구의 목표이다.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose
It would be fascinating to use light source which is free of cost, infinite environment-friendly on a material, so called PRP (Photo Responsive Polymer) whi chi n reqsupaonntsietys , toa nidt aasd eqsumaatretlnye stso, yfileelxdi bsileitlyf , traannds fonramtuarteio nfr iienn dmliencehsas

Purpose
It would be fascinating to use light source which is free of cost, infinite environment-friendly on a material, so called PRP (Photo Responsive Polymer) whi chi n reqsupaonntsietys , toa nidt aasd eqsumaatretlnye stso, yfileelxdi bsileitlyf , traannds fonramtuarteio nfr iienn dmliencehsasn, icita l hbaesh anvoito r.s hAowlthno uigtsh fPuRllP phoatesn tgirael ats inacdev anthtaegree s iss uncoh tehxep lidcietslyig ne stfarabmlisehweodr km otdoe lh aton dluen dtehres tasnedl f-itsd efmourmltiipnhgy sbicesh/amvuioltriss caolfe PbRePha vbioortsh. iTnh earteofmorice/,m wolee c uplarro paonsed ceolunctiidnautuem t hsec arleel.a tiTonhseh ipp rboeptowseede n dleigshigt ni npfruatm aenwdo rmke cwhailnl icparl odveidfoer mainn g ebneghinaeveiorirn.g technology which will contents
We propose three main parts of methodology to proceed photo-responsive structure research.
As a primary step, theoretical model of trans-scale physics (atomistic-molecular-continuum scale) was constructed to analyze photo-mechanical coupled behavior. Physical properties of each scale (Quantum mechanics: photon-electron relationship, Molecular dynamics: polymer behavior in micro scale) was substituted to the model of upper scale, and macroscopic deformation from the molecular behavior was realized in the continuum model. Second, material design platform of PRP architecturing was established. Theoretical model of the former part provided design parameters, and, as a key parameter, physical property of polymer chains. At last, we are going to conduct mesoscale patterning which combines PRP film with various heterogeneous materials for a number of complex macroscopic photodeformation types. It is also based on multiscale theoretical model in the first part. We perform above three methodologies in turn (construction of theoretical model → PRP architecturing → mesoscale patterning). The developed design & manufacturing technologies can widen applicability of photo-deformable structures.

Developement results
We published 63 international SCI journals which represent their own originality and creativity, and participated in 63 international and 140 domestic conferences taking vigorous communication in related scientific field at the second phase research.
Conventional azobenzene-based photo-responsive structures have shown limited simple mechanical behaviors such as bending, shrinkage, or elongation as the light is irradiated. So, we proposed design methods of multifunctional photo-responsive structures with complex behaviors according to the following four research strategies.
1) Advancement of multi-scale simulation framework
- Design of photo-patterns and geometry of the PRP structures using the advanced multi-scale simulation techniques.
2) Investigation and control of complex photo-responsive deformations
- We realized complex photo-deformation modes (sequential folding, bending, and vibration) and clarified mechanism with an analytical model
3) Manufacturing of photo-responsive self-deformable structures
- We developed photo-responsive nanocomposites with enhanced mechanical proeprties and photo-actuating devices which can responds to body temperature.

Expected Contribution
It is expected that the results of our research yield new multidisciplinary fields, future mechanical system and alternative energy industry. Analyzing and manufacturing platform which provides technological background for above applications also have inherent future-oriented aspects. Furthermore, its application in scientific fields such as biomimetics, energy, nano and applied mechanics is promising. Especially, as an applicable field, a state of the art energy conversion technology using photo-responsive structure will raise wide positive effects on eco-friendly, future-oriented and sustainable technology.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국 문 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 7
• 가. 최종목표 ... 7
• 나. 단계목표 ... 7
• 다. 당초 목표의 수정․보완(중요 연구변경) 사유 ... 7
• 라. 2단계 연차별 연구목표 및 내용 ... 8
• 2. 연구 추진전략 및 방법 ... 9
• 3. 주요 연구개발결과 ... 37
• 가. 계획대비 달성도 ... 37
• 나. 대표적 연구업적 ... 40
• 다. 현 단계 달성된 연구결과의 세계적 연구 위상 ... 41
• 라. 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 43
• 마. 연구역량 향상 정도 ... 49
• 바. 세계적 연구리더로서 연구책임자의 성장 정도 ... 50
• 4. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 53
• 5. 연구개발성과 현황 ... 53
• 6. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설․장비 현황 ... 104
• 7. 기타사항 ... 104
• 끝페이지 ... 105