초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 제시된 3년간의 연구기간동안 고분자 자기조립체 기반 자가치유 소재의 개발을 통해 (1) 분자간 약한상호작용을 통한 효과적인 자가치유 특성을 갖고 있으며 (2) 고분자 자기조립특성을 이용한 획기적인 기계적 물성의 향상과 (3) 가역적 공유 결합(Reversivle Covalent Bonds)를 이용하여 강력한 네트워크 구조를 발현하여 우수한 물성을 확보하여 궁극적으로 고분자 자기조립체 기반 자가치유 소재를 이용한 응용분야로의 확장된 연구를 진행하는 목표가 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과

□ 연구개요
본 연구는 제시된 3년간의 연구기간동안 고분자 자기조립체 기반 자가치유 소재의 개발을 통해 (1) 분자간 약한상호작용을 통한 효과적인 자가치유 특성을 갖고 있으며 (2) 고분자 자기조립특성을 이용한 획기적인 기계적 물성의 향상과 (3) 가역적 공유 결합(Reversivle Covalent Bonds)를 이용하여 강력한 네트워크 구조를 발현하여 우수한 물성을 확보하여 궁극적으로 고분자 자기조립체 기반 자가치유 소재를 이용한 응용분야로의 확장된 연구를 진행하는 목표가 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 대표적인 자기조립성 고분자인 블록공중합체를 기계적 물성이 향상된 자가치유성 소재로 응용하고자 하였다. 이를 위해 연구기간 동안 본 연구자는 대표적인 자기조립성 고분자인 블록공중합체를 자가치유특성을 갖도록 본 연구그룹에서 보유하고 있는 합성기술인 Living Radical Polymerization 방법을 활용하여 블록공중합체 사슬의 조성, 분자량 및 분자량 분포를 제어하고 설계된 고분자의 합성을 진행하였다. 1차 년도 연구에서는 MMA와 BA로 이루어진Poly(MMA-co-BA)(MB)를 기반으로 하여, 세번째 단량체를 소량 첨가하여 기계적 물성을 향상한 자가치유 소재를 개발 하였다. 결과적으로 세 번째 단량체가 추가된 Poly(MMA-co-BA-co-NPEMA)(MBN), Poly(MMA-co-BA-co-PMA)(MBP), Poly(MMA-co-BA-co-HPMAA)(MBH)로 만든 필름은 Poly(MMA-co-BA)(MB)와 거의 유사한 높은 투과도를 보이며, 특히 Poly(MMA-co-BA-co-NPEMA)(MBN)는 Poly(MMA-co-BA)(MB)보다 향상한 기계적 강도와 유사한 치유력을 보임을 확인하였다. 2차년도 연구에서는 1^st Block으로 MMA와 BA, NPEMA로 이루어진 (MBN)를 합성하고 2^nd Block으로 PS를 도입하여 기계적 물성이 월등히 향상된 자기조립형 자가치유성 소재(MBN-b-PS)를 개발 하였다. 1차년도 연구결과에서 MBN이 매우 우수한 자가치유특성을 보이는 것을 확인하였는데, MBN-b-PS는 MBN과 유사한 자가치유성능을 갖고 있으면서도 상대적으로 향상된 기계적 물성을 확인하였다. 3차년도에는 2^nd Block으로 PS를 도입하여 기계적 물성이 월등히 향상된 자가치유성 소재(MBN-b-PS)를 Melaimide 기반의 가교제(Cross-linker)를 이용하여 Diels-Alder 반응에 의한 가역적 공유결합에 의해 형성된 가교구조가 기계적 물성을 향상시킬 수 있도록 설계하였다. 구체적으로 Diels-Alder 반응 유도를 위해 2^nd Block에 Stryrene 및 FMA(Furfuryl methacrylate)를 도입하여 Poly(MMA-r-BA)-b-Poly(St-r-FMA)(MBN-b-FMA)를 개발하였고 Bismaleimide(BM)을 도입하여 열가소성 가교 소재인 (MBN-b-FMA-BM) 개발하였다. 또한 3차년도에는 이전 개발한 자가치유 소재인(MBN) 이용하여 자가치유특성을 갖는 전도성 소재의 가능성을 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구의 진행을 통해 아직 산업화 전단계인 고분자 자기조립체 기반 자가치유 소재의 개반 관련 원천 기술을 확보하고 자가치유성 고분자의 분자설계와 합성방법에 대한 새로운 접근법을 시도할 수 있으며, 고분자 자기조립체 기반 자가치유 소재를 이용한 전도성 소재, 센서 및 보호필름 응용기술을 확보할 수 있다. 또한, 자가치유성 고분자 소재는 지속적으로 전기전자, 항공우주, 토목건축 산업에 적용이 시도되는 요소 소재로서 본 연구의 수행을 통해 빠른 회복속도와 함께 우수한 기계적 물성은 자갗유성 소재를 확보하여 산업화를 위한 중요 과제를 해결할 수 있으며, 자가치유성 고분자 소재의 사용을 통해 소재의 다양한 산업분야에 사용수명향상이라는 새로운 패러다임을 제시할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1) 연구의 목표 ... 4
• 1-2) 연구의 필요성 및 최종목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 1차년도 (2021년) ... 5
• (2) 2차년도(2022년) ... 5
• (3) 3차년도(2023년) ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• (1) 1차년도 (2021년) ... 6
• (2) 2차년도 (2022년) ... 7
• (3) 3차년도 (2023년) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 29