초록 ▼

□ 연구개요
고분자 이론은 대부분 단분산성을 가정하여 발전되었다. 그러나 실제 고분자는 분자량 분포를 가지기 때문에 단분산성 고분자에 대한 모델과 분자량 분포로부터 다분산성 고분자의 물성을 예측하거나 역으로 다분산성 고분자의 물성으로부터 분자량 분포를 계산하는 것이 중요하다. 이러한 연구결과는 고분자 구조 분석에 다양하게 이용될 수 있다. 본 연구는 측정된 유변물성에 대해서 역의 문제를 수학적 및 수치 해석적 방법으로 연구하여 분자량 분포를 계산하는 프로그램을 개발하고 이를 고분자 구조 분석에 응용하는 것을 목표로 한다.

□ 연구개요
고분자 이론은 대부분 단분산성을 가정하여 발전되었다. 그러나 실제 고분자는 분자량 분포를 가지기 때문에 단분산성 고분자에 대한 모델과 분자량 분포로부터 다분산성 고분자의 물성을 예측하거나 역으로 다분산성 고분자의 물성으로부터 분자량 분포를 계산하는 것이 중요하다. 이러한 연구결과는 고분자 구조 분석에 다양하게 이용될 수 있다. 본 연구는 측정된 유변물성에 대해서 역의 문제를 수학적 및 수치 해석적 방법으로 연구하여 분자량 분포를 계산하는 프로그램을 개발하고 이를 고분자 구조 분석에 응용하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
분자량 분포를 성공적으로 계산하기 위해서는 다음의 세 요소가 필요하다: 첫째로 단분산성 고분자의 선형점탄성을 정확히 기술할 수 있는 모델, 둘째로 측정된 동적탄성률 데이터를 완화탄성률로 변환시킬 수 있는 알고리즘, 마지막으로 얻어진 완화탄성률 데이터들을 이용해 분자량 분포를 정확히 계산할 수 있는 알고리즘이 있어야 한다. 첫 번째 요소인 단분산성 고분자의 선형점탄성 모델의 경우 최근에 비선형 확산방정식에 기초한 분자이론이 비교적 정확한 결과를 주는 것으로 알려졌지만 수학적으로 매우 복잡해서 본 연구에 사용되는 것은 불가능했다. 따라서 본 연구 1년차에는 현상학적 모델을 기반으로 한 새로운 모델을 개발했으며 기존의 이론보다 정확하게 실험결과를 기술할 수 있음을 보였다. 이 모델의 매개변수를 구하는 과정에서 매개변수를 정확히 구할 수 있는 알고리즘의 필요성도 재기되어 개발해서 사용했고, 분자량 분포 계산을 위한 알고리즘의 초기버전을 완성했다. 2년차에 분자량 분포 계산 알고리즘을 개선하여 최종 완성했고 분자량 분포를 성공적으로 계산할 수 있음을 보였으며, 비선형 점탄성 조성방정식의 근본적 연구를 위한 이론개발에 착수했다. 좀 더 일반적인 mixing rule을 얻기 위한 비선형 점탄성 조성방정식의 유도에 대한 이론이 완성되어 투고 및 심사 중이다. 분자량 분포를 가진 고분자 용액에 대한 scaling rule도 개발했다. 3년차에는 고분자 용액에 대해서도 위 알고리즘을 적용시켜 분자량 분포를 계산하기 위해 크립에서 동적탄성률로의 변환 알고리즘, 비선형 점탄성 조성방정식을 이용한 선형영역 예측을 연구했다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구의 결과를 이용해 Teflon과 같이 용액화하기 어려운 고분자도 충분한 양의 동적탄성률 데이터만 있다면 평균분자량 뿐만 아니라 분자량 분포까지 알 수 있다. Cellulose, PP, PE와 같은 고분자도 분자량 분포를 얻기 위해서 기존에는 고온 GPC 등의 특수한 장비를 이용해야 하지만 본 연구 결과를 이용하면 유변물성의 측정만으로도 분자량 분포를 얻을 수 있을 것이다. 추가적인 연구가 필요하겠지만 본 연구 결과는 long chain branch를 가지는 비선형고분자의 혼합체 분석에도 이용될 수 있으며, plateau modulus와 같은 중요한 고분자 구조변수의 결정에도 이용될 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 1차년도 ... 4
• 나. 2차년도 ... 8
• 다. 3차년도 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 35