The Electroresponse Properties of Alginate Films under the Electric Field

Alginate is a natural ionic polymer including numerous anionic groups and can be actuated by the ionic group under the electric field. The crosslinked alginate films were fabricated with CaCl$_2$. The thermal, mechanical and electroresponse properties of the films were investigated by thermogravimetric analysis, tensile and bending tests. The initial degradation and tensile strength increased according to the degree of crosslinking. Also, the swelling ratio of the films increased with decreasing degree of crosslinking and increasing pH due to free volume and electrostatic repulsion. The films actuated by an electric stimulus exhibited gentle and flexible action like a pendulum. In the electric field, the electric stimuli such as the applied voltage, ionic strength and kind of electrolyte solution had an effect on the electroresponse of the films. Alginate films with 5 wt% crosslinking agent showed the highest bending angle and reversible bending behavior. When the ionic strength of NaCl and KCl electrolyte solution was 0.1 M, the films showed the highest electroresponse. The bending behavior of the films increased with the applied voltage.

알지네이트 필름의 전기장 하에서의 응답 특성

알지네이트는 곁사슬에 강한 음이온을 가지고 있어 전기장 하에서 구동 특성을 발현할 수 있다. 본 연구에서는 가교제로 CaCl$_2$를 사용하여 가교 알지네이트 필름을 제조하였고, 제조된 필름의 열적 특성, 기계적 특성 및 전기적 구동 특성을 열중량 분석, 인장 강도 실험 및 전기응답 실험을 통하여 조사하였다. 가교제의 농도가 증가함에 따라 필름의 초기 분해 온도와 인장 강도가 증가하였다. 또한 팽윤비는 사슬 내 자유부피와 정전기적 반발력에 기인하여 가교제 농도의 감소와 pH가 증가함에 따라 증가하였다. 저기 자극에 의하여 알지네이트 필름은 유연한 물리적 거동을 발현하였다. 전기장에서 전압, 이온 강도 및 저해질 용액의 종류에 따라서 필름의 응답 속도 띤 거동에 영향을 주었다. 가교제의 농도가 5 wt%일 때 가장 좋은 굽힘 거동과 반복 회복성을 보였으며, NaCl과 KCl 전해질 용액의 이온 강도가 0.1 M일 때 가장 높은 전기 반응성을 나타냈다. 또한 전압이 증가됨에 따라 전하의 이동이 활발해지고 따라서 굽힘 거동이 증가하였다.