다공성 고분자·탄소 복합소재의 전기적 구동 및 에너지·분리 기능 구현 연구

Electrical-Actuated Porous Polymer/Carbon Composites for Separation and Wearable Sensing

연구 내용

다공성 고분자 기반에 전도성 성분을 도입해 Joule-heating 분리 성능을 높이고, 표면 특성을 제어해 트라이보전 소자·센서를 구현하는 연구

본 연구는 다공성 monolith 및 carbon 소재의 표면·전기적 특성을 설계해 구동형 기능을 구현합니다. mesoporous fibers를 단일 공정에서 얽힘 구조로 형성하고, polypyrrole nanoparticles를 도입해 strain-responsive 전도성을 부여함으로써 압축성과 고플럭스 분리 성능을 확보합니다. 또한 양전하 성능을 갖는 조성 설계를 위해 conjugated mesoporous 구조와 charge-trapping 관점을 결합하여 triboelectric nanogenerator 응용을 검토합니다. 탄소 소재 자체에서는 fluorination-defluorination 또는 boron-assisted passivation으로 탄소 엣지의 반응성과 표면 성질을 조절하는 연구를 수행합니다.

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연구 흐름

초기에는 mesoporous fiber 기반 다공성 monolith를 one-pot 합성으로 구축하고, polypyrrole 도입을 통해 전기적 구동이 가능한 형태의 흡착·분리 소재를 확보했습니다. 이후에는 구동 특성을 활용해 점성 연료 오일 회수에서 고플럭스 분리와 온도 상승 거동을 연계하는 방향으로 연구를 확장했습니다. 병행하여 탄소 엣지의 표면 상태를 fluorination-defluorination 또는 boron passivation으로 제어해 반응성·표면 특성을 조절하는 연구를 수행했습니다. 최근에는 conjugated mesoporous 구조를 기반으로 양전하 triboelectric 성능을 개선하고, machine-learning 기반 웨어러블 센서 응용으로 연결하는 확장 연구를 진행합니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

고플럭스 오일-물 분리소재
전기 구동 Joule-heating 모노리스
압축형 다공성 흡착제
웨어러블 트라이보전 센서
양전하 성능 triboelectric 레이어
전하 트래핑 유전체 설계
탄소 엣지 패시베이션 공정
전도성 복합 다공성 구조
표면 특성 제어형 탄소 소재
전기 열 기반 수처리 공정