자기치유 고분자는 외부 자극이나 균열로 인한 손상을 복구할 수 있어 재료의 안정성을 향상하는 데 이상적이다. 그러나 이러한 고분자들에서 흔히 사용되는 생분해되지 않는 소재의 활용은 중대한 환경 문제를 야기한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL)을 이용한 자기치유성 분해성 고분자의 개발에 초점을 맞추었다. PCL과 같은 생분해성 고분자는 플라스틱 폐기물 감소 및 환경 오염 완화에 기여할 수 있는 잠재적 후보로 주목받고 있다. 본 연구에서는 3단계 공정을 통해 3종의 아민 말단 PCL을 합성한 후, 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate)와 반응시켜 요소(urea) 결합이 연결된 PCL(PCLn-IUs)을 제조하였다. PCLn-IUs의 자기치유 능력을 평가한 결과, 요소 결합 함량이 높을수록 자기치유 능력이 증가함을 확인하였다. 또한 리튬이온 배터리(lithium-ion batteries, LIBs)에서 기존의 생분해되지 않는 결합제 대신, 흑연 음극용 대체 결합제로서 PCLn-IUs를 적용할 가능성을 조사하여, 결합제 재료에서 자기치유 특성의 이점을 활용하고자 하였다. 특히, PCL12-IU 기반 전극은 고율(C-rate) 조건에서 탁월한 성능을 보였으며, 0.5C 대비 2C 조건에서 90%의 용량 유지율을 달성하였다. 본 연구 결과는 LIB용 결합제로서 자기치유성 및 생분해성 PCLn-IUs의 중요한 잠재력을 뒷받침하며, 배터리 기술에서의 환경 문제 대응에 적합함을 시사한다.
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