이 연구 주제는 고분자 매트릭스 내부에 다양한 크기, 형상, 표면특성을 갖는 나노입자가 분산될 때 형성되는 미세구조와 그에 따른 기계적·유변학적·동역학적 물성을 규명하는 데 초점을 둔다. 특히 연구실은 단순한 평형 상태의 분산 구조만이 아니라, 용매 이력, 건조 경로, 전단 유동, 열처리와 같은 공정 조건이 고분자-입자 계면에 남기는 비평형 흔적이 최종 성능을 어떻게 좌우하는지에 주목한다. 이를 통해 기존 조성 중심의 재료 설계를 넘어, 공정 경로 자체를 설계 변수로 활용하는 새로운 고분자 복합재료 설계 전략을 제시한다. 구체적으로는 흡착 고분자층, 짧은 사슬과 긴 사슬의 선택적 흡착, 입자 크기와 형상 비등방성, 나노입자 응집 및 재배열, 고분자 사슬 교환 동역학 등을 종합적으로 분석한다. 연구 대상에는 실리카, 탄소블랙, 리그닌 나노입자, 셀룰로오스 나노결정 등 다양한 기능성 나노입자가 포함되며, SAXS, SANS, 유변학, 유전분광, 단일입자 추적, 분자동역학 시뮬레이션 등 실험·이론 기법을 함께 활용해 다중 스케일에서 구조와 운동성을 해석한다. 이러한 접근은 미세구조와 거시적 물성 사이의 상관관계를 정량적으로 밝히는 데 강점을 가진다. 이 연구는 고강도·고인성 복합재, 친환경 바이오 기반 복합재, 공정 안정성이 높은 코팅 및 슬러리, 차세대 기능성 소프트 소재 개발에 직접 연결된다. 특히 비평형 효과를 억제하거나 의도적으로 활용함으로써 기존보다 우수한 강화 효과, 장기 안정성, 분산 제어성을 갖는 재료를 구현할 수 있다. 궁극적으로는 고분자 구조·물성의 근본 원리를 바탕으로, 에너지·전자·환경·바이오 응용에 적합한 고성능 나노복합체 플랫폼을 확장하는 것이 핵심 목표이다.

이 연구 주제는 블록공중합체의 자기조립 현상을 이용하여 수 나노미터급의 정교한 패턴과 정렬 구조를 구현하는 데 중점을 둔다. 블록공중합체는 상분리 특성에 의해 선, 점, 실린더, 구형 배열 등 다양한 주기 구조를 자발적으로 형성할 수 있기 때문에, 차세대 나노리소그래피와 대면적 패터닝 기술의 핵심 소재로 주목받는다. 연구실은 특히 박막 환경에서의 도메인 배향 제어, 결함 저감, 대면적 정렬, 그리고 공정 단순화를 동시에 달성할 수 있는 실용적 자기조립 전략을 개발하고 있다. 이를 위해 공기-물 계면에서 형성되는 자기조립 층의 전사, 표면 중성화, 전단 정렬, 용매 증기 어닐링, 직접 용매 침지, 나노스크래치 유도 정렬 등 다양한 인터페이스 제어 기법을 연구한다. 또한 금속 함유 블록공중합체와 금속 침투 공정을 결합하여 고종횡비 나노선, 와이어 그리드 편광자, 2차원 육각배열 구조와 같은 기능성 나노구조를 구현한다. 이러한 연구는 기존 포토리소그래피의 한계를 보완하면서도 저비용·대면적·고해상도 공정으로 이어질 수 있다는 점에서 기술적 가치가 크다. 연구 성과는 반도체 미세패턴, 광학 소자, 센서, 나노와이어 전극, 메타표면 등 다양한 첨단 응용으로 확장될 수 있다. 특히 sub-10 nm 수준의 패턴 형성과 결함 제어는 차세대 집적소자 제조에서 매우 중요하며, 자기조립 기반 제조는 공정 복잡도를 줄이는 대안 기술로서 의미가 크다. 이 연구는 고분자 물리와 계면과학의 기초 이해를 바탕으로, 실제 소자 제작으로 연결되는 나노제조 플랫폼을 구축한다는 점에서 연구실의 대표적인 축을 이룬다.

이 연구 주제는 이차전지, 슈퍼커패시터, 신축성 전자소자 등 에너지 저장·변환 시스템에 적용되는 기능성 고분자 및 탄소 기반 복합소재를 설계하는 데 초점을 둔다. 연구실은 전극, 바인더, 전해질, 전류집전체 등 각 구성요소의 미세구조와 계면 상호작용을 정밀하게 조절해 전기화학 성능과 기계적 안정성을 동시에 향상시키는 전략을 추구한다. 특히 고분자 구조와 유변학적 특성이 제조 공정성과 최종 성능에 미치는 영향을 함께 다룬다는 점이 특징이다. 대표적으로 신축성 수계 리튬이온전지를 위한 하이브리드 탄소 필러/고분자 전극, 건식 후막 전극용 초결착 바인더, 고체 고분자 블렌드 전해질, 그래핀 산화물 겔 기반 슈퍼커패시터 전극, 자가치유 및 광패터닝이 가능한 TPU 엘라스토머 등이 포함된다. 연구실은 탄소나노튜브, 카본블랙, 그래핀 산화물, 혼합전도성 바인더 등의 네트워크 형성과 변형 중 전도 경로 유지 메커니즘을 구조 분석으로 규명한다. 또한 슬러리와 분산계의 안정성, 바인더의 흡착 상태, 건식공정에서의 분말 응집, 이온 수송 메커니즘 등 제조 관점의 핵심 문제도 함께 다룬다. 이러한 연구는 고에너지밀도 전지, 유연·신축 전자기기, 저에너지 공정 기반 배터리 제조, 지속가능 전극 소재 개발에 직접적인 파급효과를 가진다. 단순히 새로운 소재 조합을 제안하는 데 그치지 않고, 구조 형성 원리와 공정-성능 상관관계를 정량적으로 제시함으로써 실제 산업 적용 가능성을 높이고 있다. 결과적으로 이 연구는 고분자 구조 및 물성 이해를 바탕으로 차세대 에너지 소재의 성능, 안정성, 제조 효율을 동시에 개선하는 방향으로 발전하고 있다.