본 연구는 체적 전환을 통해 전기적 성질을 향상시킨 열반응성 스마트 하이드로겔을 제시한다. 이러한 진전은 중합 과정에서 다중스케일 액체금속 입자(LMPs)를 PNIPAM 하이드로겔에 통합함으로써 구현되었으며, 그로 인해 하이드로겔은 탈팽윤 상태에서 입자 고유의 탄성과 전기전도성을 활용할 수 있다. 기존의 전도성 첨가제와 달리 LMPs는 PNIPAM 하이드로겔에 매우 일관된 체적 전환 비율을 부여하여 전기적 스위칭을 현저히 향상시킨다. 이는 중합 중 LMPs의 핵생성 효과가 최소화되고, 압축 시 폴리머 하이드로겔 내부의 공극(vacancies)과 유사하게 액체와 같은 거동을 보이기 때문으로 설명된다. PNIPAM/LMP 하이드로겔은 6.1자릿수(orders of magnitude)에 이르는 전례 없는 전기적 스위칭을 보이며, 가장 높은 수준의 전기적 스위칭을 나타낸다. 일부 LMPs가 병합되고 팽윤된 상태에서 전도성이 증가하는 현상이 발생하더라도, 반복적인 팽윤/탈팽윤 사이클 이후에도 하이드로겔은 4.5자릿수 이상의 전기적 스위칭을 일관되게 유지하며, 이는 현재까지도 가장 높은 기록이다. 포괄적인 측정 결과, 이 하이드로겔은 견고한 기계적 성질, 조직과 유사한 압축 탄성률, 생체적합성 및 자가치유 능력을 갖는 것으로 확인되었다. 이러한 특성들로 인해 PNIPAM/LMP 하이드로겔은 장기간 이식 가능한 바이오전자소자를 위한 이상적인 후보가 되며, 역동적인 인체 조직과의 기계적 불일치를 해결하는 방안을 제공한다.

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