본 연구의 장기적인 목표에서는 생체친화 기능성 젤 소재를 기반으로 인공피부소자를 구현하고자 하며, 장시간 및 넒은 온도 범위에서 안정적으로 구동이 가능한 소재시스템의 개발이 필수적임. 이를 위해, 본 과제에서는 소재 설계를 통해 우수한 소재 내구성을 나타내는 오가노젤 혹은 오가노하이드로젤을 구현하여 긴 시간동안 성능의 저하 없이 구동이 가능한 소자 수명 개선과 넓은 구동온도 구간을 확보하고자 함. 하지만, 많은 오가노젤의 경우 media로 사용하는 organic solvent의 생체독성으로 인해, 바이오메디컬 관련 응용에 제약을 받고 있음. 따라서, 본 연구에서는 기존에는 e-skin device나 wearable device에 사용된 바 없는 새로운 organic media를 도입하여 섬유 및 고분자 네트워크를 기반으로 한 생체친화 젤 소재를 구성하고자 함. 기능성을 강조한 기존의 오가노젤 연구에서는 널리 고려되지 않았던 스킨케어 산업에 사용되는 organic media 들에 대한 체계적인 study를 바탕으로, 높은 소재 내구성과 더불어 피부에 대한 저자극 생체친화적 특성의 새로운 젤 소재를 구성하고자 함. 뿐만 아니라, 이러한 젤 소재를 성공적으로 구성하고 인공 피부소자 응용을 위한 목표 기능성을 부여하기 위해서는 polymer network의 설계 및 organic media의 특성에 대한 깊이 있는 insight의 확보가 필수적임. 섬유 및 고분자 네트워크와 media를 포함한 소재의 설계에 따라 젤의 이온전도성 등의 기능성, 기계적 특성, 유변학적 특성 등에 지대한 영향을 미칠 뿐만 아니라, 젤 형성 자체가 불가능한 경우가 발생함. 본 연구에서는 polymer network를 구성하는 component 들의 상호작용 및 특성에 대한 이해를 바탕으로 생체친화 젤 소재를 구성하고, 나아가서는 소재 설계에 따른 gelation 특성, 기계적 특성, 유변학적 특성, 이온전도성, 건조 및 동결특성 등 특성 변화에 대한 insight를 확보하고 향후 인공피부소자에 적용하기 위한 소재 후보군을 확보하고자 함. 본 과제에 의해 도출된 생체친화 & 기능성 소재기술은 향후 인공피부소자에 적용되어 신체 이식 등의 방식으로 응용 가능성이 높음. 따라서, 확보된 젤 소재의 생체적합성등의 평가가 필요하며, 본 연구에서는 우선적으로 확보된 젤 소재 후보군에 세포 배양을 통한 세포독성 평가를 통해 생체적합성을 확인하고자 함. 또한, 본 연구를 통해 도출된 생체친화 젤 소재의 3D 프린팅 기반 인공피부소자 응용을 위해, 점탄성 거동을 포함한 유변학적 특성의 최적 설계가 필수적이며, 이를 위해 젤 소재를 구성하는 polymer network의 구성 방식을 다변화하여 물질 설계와 그 특성 간의 상호관계를 정립하고자 함. 한편, 본 연구에서 목표로 하는 소재기술을 기반으로 한 인공피부소자에서는, 인체의 신호전달체계를 모사하여 이온전도 기반의 촉감감지 기능성을 구현하고자 함. 이를 위해 본 과제에서 확보하고자 하는 젤 소재에 이온전도성을 부여하고자 하며, network의 구성, organic media의 종류, 이온의 함유 형태에 따른 이온전도도의 평가를 통해 소재 설계에 따른 기능성의 변화를 검토하고자 함. 이온의 함유는 구성된 젤 소재의 젤화 특성 및 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있으며, 소재의 구성에 따른 특성평가 결과를 소재 설계에 재반영하고자 함. 뿐만 아니라, 목표 소재기술 확보와 병렬로 3차원 구조의 인공피부소자 구현을 위한 3D 프린팅 공정기술 관련 사전연구를 수행하고자 함. 3D프린팅 방식에 있어서는 압출 방식의 3D프린팅 기술을 우선적으로 검토할 예정이며, 3D프린팅 적용 시 가해지는 압력 하에서의 소재의 유변학적 특성 변화와, 형성된 복잡형상의 구조 유지 특성에 중점을 맞춰 소재 및 공정기술 개발 사전연구를 수행하고자 함.