이 연구 주제는 기능성 고분자 설계와 실리콘계 탄성소재의 구조-물성 관계를 정밀하게 제어하는 데 초점을 둔다. 연구실은 PDMS, 실리콘 고무, 불소실리콘, POSS, 고기능성 에폭시와 같은 다양한 고분자 시스템을 기반으로 내열성, 저온 특성, 내화학성, 난연성, 기계적 강도, 유전 특성 등 응용 지향적 성능을 동시에 향상시키는 소재를 개발한다. 특히 반도체, 연료전지, 산업용 씰링 부품, 고방열 필름, 전자소자용 복합재 등 실제 산업 수요가 큰 분야를 겨냥한 연구가 두드러진다. 연구 방법론 측면에서는 공중합체 합성, 가교제 설계, 필러 표면개질, 복합화 공정, 반응압출, 발포 제어, 실리콘 폼 제조와 같은 고분자 공정기술이 핵심을 이룬다. 불소-페닐실리콘 공중합체의 내열성 및 분해 메커니즘 연구, 불소실리콘 합성 조건 최적화, 고내열 난연성 실리콘계 발포 탄성소재 개발, 연료전지 스택 가스켓용 실리콘계 소재 개발 등의 과제는 이 연구 축을 잘 보여준다. 또한 머신러닝 기반 물성 예측과 공정 최적화를 일부 접목하여 실험 중심 연구의 효율성과 소재 설계의 정밀도를 높이고 있다. 이 연구는 차세대 반도체 패키징, 수소연료전지, 전기전자 부품, 고신뢰성 산업용 부품 분야에서 직접적인 파급효과를 가진다. 고방열·비전도성 필름용 하이브리드 필러와 에폭시 기술, 내산성 가스켓, 고내열 난연 실리콘 폼과 같은 결과물은 고분자 소재가 단순 구조재를 넘어 첨단 시스템의 성능과 수명을 좌우하는 핵심 부품 소재임을 보여준다. 따라서 본 주제는 기초 고분자화학과 산업 응용을 연결하는 연구실의 대표 축으로 볼 수 있다.

연구실의 또 다른 핵심 분야는 배터리, 태양전지, 전기화학 반응을 위한 에너지 소재 개발이다. 특히 Zn-공기전지용 비귀금속계 이기능성 전기촉매, 페로브스카이트 태양전지용 전극 소재, 고성능 탄소 기반 복합촉매와 같은 연구는 에너지 변환 및 저장 기술의 실용화에 직접 연결된다. 기능성 고분자와 탄소소재, 금속·금속황화물·산화물 나노입자를 융합하여 높은 활성, 내구성, 공정 안정성을 동시에 확보하는 것이 중요한 목표다. 대표적으로 FeCo 합금 나노입자를 질소 도핑 탄소에 담지한 촉매, N·S 이중 도핑 탄소나노튜브 기반 촉매, Ni 도핑 코발트 황화물/다공성 탄소 복합체는 산소환원반응과 산소발생반응을 모두 효율적으로 수행하는 Zn-공기전지용 촉매로 제시되었다. 또한 나노다공성 p형 NiOx 전극을 이용한 역구조 페로브스카이트 태양전지 연구는 공기 안정성과 광전변환 성능 개선을 동시에 지향한다. 이러한 성과는 나노구조 제어, 이종계면 형성, 헤테로원소 도핑, 다공성 탄소 매트릭스 설계 등 전기화학 성능을 극대화하는 재료공학 전략 위에서 이루어진다. 이 주제의 장점은 연구실의 고분자·복합재 역량이 에너지 시스템으로 자연스럽게 확장된다는 점이다. 고분자 매트릭스는 촉매 분산성, 전극 구조 안정성, 공정 유연성 측면에서 중요한 역할을 하며, 탄소 및 무기 나노소재와의 결합을 통해 상용화 가능성이 높은 하이브리드 소재를 구현할 수 있다. 따라서 본 연구는 친환경 에너지 전환, 고효율 저장장치, 차세대 배터리 산업 인력 양성과도 맞물리며 연구실의 미래 지향성을 잘 보여준다.

연구실은 에어로겔과 다공성 복합소재를 기반으로 한 탄소포집 및 친환경 자원순환 기술도 활발히 수행하고 있다. 실리카 기반 에어로겔, 고분자 가교 에어로겔, 하이브리드 다공성 소재는 낮은 밀도와 높은 비표면적, 우수한 흡착 성능을 동시에 갖기 때문에 CO2 포집, 촉매 담지체, 단열재, 전자파 차폐재, 경량 구조재 등 다양한 응용 가능성을 가진다. 연구실은 이러한 다공성 구조를 단순 흡착재에 그치지 않고 화학반응 및 에너지 활용까지 연계하는 방향으로 확장하고 있다. 특히 실리카계 에어로겔을 이용한 CO2 흡착과 활용 연구, PVP 가교 에어로겔의 기계적 강도 향상, PVMDMS@PVP 에어로겔 촉매를 통한 CO2 포집 및 기상 사이클로부가 반응 연구는 매우 특징적이다. 이 연구에서는 장시간 운전 안정성, 반복 열사이클 내구성, 높은 CO2/N2 선택도, 생성물의 전해질 활용 가능성까지 검증하여 포집-전환-활용이 연결된 플랫폼을 제시했다. 또한 MXene 복합 에어로겔, 실리카·폴리우레탄 하이브리드 단열재, 바이오실리카 흡착제 등으로 응용 범위를 넓히고 있다. 동시에 친환경 복합소재 측면에서는 발전회, 폐플라스틱, 산업 부산물 등 폐자원을 활용해 고강도 플라스틱 복합체와 재활용 엔지니어링 플라스틱 부품을 개발하고 있다. 발전회를 탄산화하여 플라스틱 충진재로 활용한 특허와 복합탄산염 기반 친환경 소재 개발 과제는 탄소저감과 폐기물 고부가가치화를 결합한 사례다. 즉 이 연구축은 환경 문제 해결, 순환경제 구현, 고성능 소재화라는 세 가지 목표를 동시에 추구하며 연구실의 사회적 기여도를 높이는 중요한 분야다.