지능형 연성 나노소재 연구실
고분자공학전공 김대석
지능형 연성 나노소재 연구실은 액정, 콜로이드, 초분자, 고분자 등 다양한 연성소재의 자기조립 및 자극-반응성 특성에 대한 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 분자 수준의 상호작용에서부터 거시적 구조 제어에 이르기까지, 연성소재의 구조적·기능적 특성을 심층적으로 분석하고, 이를 기반으로 차세대 지능형 소재 개발에 앞장서고 있습니다.
특히, 액정 엘라스토머와 같은 자극-반응성 고분자 소재의 합성, 분자 조립 특성 분석, 그리고 2차원 및 3차원 마이크로/나노 구조의 정밀 제어 및 패터닝 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 이러한 연구는 스마트 윈도우, 센서, 디스플레이, 바이오 소재 등 다양한 산업 분야에서의 응용 가능성을 높이고 있습니다.
또한, 반응성 비등방성 고분자 소재를 기반으로 한 스마트 구동시스템, 소프트 로보틱스, 스마트 햅틱 디스플레이, 4D 프린팅 소재 등 혁신적인 응용 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 외부 자극에 따라 자유롭게 형태를 변화시키거나, 색상 변화를 유도할 수 있는 소재 개발을 통해, 자가 조절형 소프트 로봇, 환경 감응형 센서, 스트레스 감지용 스마트 섬유 등 다양한 스마트 시스템을 구현하고 있습니다.
연구실은 나노입자 및 기능성 코팅 소재의 설계와 응용에도 주력하고 있습니다. 승화성 액정 초분자 및 고분자 기반의 나노입자 조립체 제조 방법 개발, 포토크로믹 마이크로캡슐을 이용한 위장 코팅, 친환경 식용 접착제 등 실용적이고 혁신적인 소재 응용 연구가 이루어지고 있습니다. 나노입자와 액정 소재의 상호작용을 이용한 표면 개질 및 초소수성 표면 구현, 광 감응형 센서 개발 등 첨단 융합 연구도 활발히 진행 중입니다.
이처럼 지능형 연성 나노소재 연구실은 소재화학과 고분자공학의 융합을 통해, 미래 신소재 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 다양한 국내외 연구 프로젝트와 산학협력을 통해, 실제 산업 현장과 일상생활에서 활용 가능한 지능형 시스템과 소재 개발에 기여하고 있습니다.
Mechanochromic Sensors
Soft Robotics
Smart Actuators
연성 나노소재의 자기조립 및 자극-반응성 특성 연구
지능형 연성 나노소재 연구실은 액정, 콜로이드, 초분자, 고분자 등 다양한 연성소재의 자기조립 현상과 자극-반응성 특성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연성소재들은 외부 자극(열, 빛, 기계적 힘 등)에 따라 구조적 변화를 일으키는 독특한 특성을 지니고 있어, 차세대 스마트 소재 개발에 핵심적인 역할을 합니다. 연구실에서는 분자 수준에서의 상호작용과 조립 메커니즘을 분석하여, 소재의 거시적 특성까지 체계적으로 연결하는 연구를 진행하고 있습니다.
특히, 액정 엘라스토머와 같은 자극-반응성 고분자 소재의 합성과 이들의 분자 조립 특성 분석에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 2차원 및 3차원 마이크로/나노 구조의 정밀 제어 및 패터닝 기술을 개발하고, 다양한 응용 분야에 적용할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다. 이러한 연구는 고기능성 스마트 윈도우, 센서, 디스플레이, 바이오 소재 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있습니다.
더불어, 연구실은 연성소재의 구조적 특성뿐만 아니라, 이들이 외부 환경에 어떻게 반응하고, 그 반응을 어떻게 제어할 수 있는지에 대한 근본적인 이해를 바탕으로, 미래 지능형 소재의 설계와 구현을 목표로 하고 있습니다. 이를 통해 소재화학 및 고분자공학 분야의 혁신적인 발전을 선도하고 있습니다.
스마트 구동시스템 및 소프트 로보틱스 응용
본 연구실은 반응성 비등방성 고분자 소재와 액정 엘라스토머를 기반으로 한 스마트 구동시스템 및 소프트 로보틱스 응용 연구에 집중하고 있습니다. 필름, 필라멘트, 에멀젼 등 다양한 구조에서 나타나는 형상 가변 및 반사광 특성을 분석하고, 이를 실제 구동 시스템에 적용하는 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 소프트 로봇, 스마트 햅틱 디스플레이, 4D 프린팅 소재 등 혁신적인 응용 분야로 확장되고 있습니다.
특히, 액정 엘라스토머의 이방성 특성과 자극-반응성을 활용하여, 외부 자극에 따라 자유롭게 형태를 변화시키거나, 색상 변화를 유도할 수 있는 소재를 개발하고 있습니다. 이를 통해 자가 조절형 소프트 로봇, 환경 감응형 센서, 스트레스 감지용 스마트 섬유 등 다양한 스마트 시스템을 구현하고 있습니다. 최근에는 다파장 감응형 소프트 로봇, 광 감지 센서, 재활용 가능한 스마트 소재 등 지속가능성과 실용성을 동시에 고려한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 단순한 소재 개발을 넘어, 실제 산업 현장과 일상생활에서 활용 가능한 지능형 시스템의 구현을 목표로 하고 있습니다. 미래형 로봇, 웨어러블 디바이스, 바이오메디컬 기기 등 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어낼 수 있는 핵심 원천기술을 확보하고 있습니다.
나노입자 및 기능성 코팅 소재의 설계와 응용
연구실은 나노입자, 하이브리드 나노소재, 기능성 코팅 소재의 설계 및 응용에도 주력하고 있습니다. 승화성 액정 초분자 및 고분자 기반의 나노입자 조립체 제조 방법을 개발하여, 주기적이고 정밀한 나노구조 배열을 구현하고 있습니다. 이러한 기술은 광학, 센서, 환경소재 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 고기능성 소재 개발에 기여하고 있습니다.
특히, 포토크로믹 마이크로캡슐과 에폭시 수지를 이용한 위장 코팅, 다공성 엘라스토머를 활용한 스마트 윈도우, 친환경 식용 접착제 등 실용적이고 혁신적인 소재 응용 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 나노입자와 액정 소재의 상호작용을 이용한 표면 개질 및 초소수성 표면 구현, 광 감응형 센서 개발 등 첨단 융합 연구도 진행 중입니다.
이러한 연구는 소재의 미세구조 제어를 통한 새로운 기능성 부여와, 실제 산업적 응용을 위한 실용화 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 나노기술과 고분자공학의 융합을 통해, 미래 신소재 분야의 혁신을 이끌어가고 있습니다.
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Tomographic Strain Indicator of Chiral Liquid Crystalline Elastomer
Hye Joo Lee+, Se-Um Kim+, Hyo Seok Oh, Soon Mo Park, Jaeyub Hyun*, Young-Seok Kim*, Dae Seok Kim*
Chemical Engineering Journal, 2025
2
Ultra tough and high resilience mechanochromic fibres for real world stress detection
Yu Jin Jeong, Youngeun Lee, Taekyung Won, Ji Won Lee, Youngho Eom*, Dae Seok Kim*
Nature Communications, 2025
3
Development of Seed Germination Enhancement Capsulation Technology Using Carboxymethyl Cellulose Double-Layer Hydrogel Films
Ji Won Lee, Yu Jin Jeong, Dae Seok Kim*
Polymer(Korea), 2025
2
휴먼인터페이스 적용 가능한 체온 구동 소프트 로봇 소재 개발
3
불소계 코팅막의 산성용액에 대한 저항성 평가를 위한 직접 시각화 및 모니터링법 개발: 기술 실용화 검증