• Science of Emotion and Sensibility
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• v.15 no.1
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• pp.141-148
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• 2012

This study investigated the structural coloration and fabric hand of the caustic reduced fabrics for emotional garment using structural color yarns, which was spun by 37 alternating nylon and polyester layers capable of producing basic colors using biomimetic technology. The colorations of the three kinds of structural color yarns were confirmed using multi angle spectro-photometer, and their triangular cross sections composed with 37 alternating nylon and polyester layers were measured using SEM and were discussed with layer length in relation with coloration and spinning conditions were also set up. The apparent color difference and reflectance of the three kinds of fabrics with different density and weave pattern were analysed as ranging from 400nm to 700nm. The optimum fabric structural design which is made by warp and weft densities(194ends/in ${\times}$ 105picks/in) and caustic reduction condition by $100^{\circ}C$ temperature and 60minutes with NaOH, 20g/l solution were decided through analysis of the mechanical properties and fabric hands of these three kinds of fabrics treated with 3 kinds of the caustic reduction conditions. And it was shown that the rate of caustic reduction was increased from 13% to 23% with increasing temperature and time of caustic reduction. The extensibility, bending rigidity and shear modulus of caustic reduction treated fabrics were decreased by treatment of caustic reduction, on the other hand fabric compressibility was increased. And it was shown that the hand value of specimen number one which was treated with temperature $100^{\circ}C$ and time 60minute was the best and the hand of this fabric was better than that of Morpho $fabric^{(R)}$ made by Teijin co. Japan.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.28 no.11
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• pp.1242-1250
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• 2011

Several biomimetic artificial muscles including the electro-active synthetic polymers (SSEBS, PSMI/PVDF, SPEEK/PVDF, SPSE, XSPSE, PVA/SPTES and SPEI), bio-polymers (Bacterial Cellulose and Cellulose Acetate) and nano-composite (SSEBS-CNF, SSEBS-$C_{60}$, Nafion-$C_{60}$ and PHF-SPEI) actuators are introduced in this paper. Also, some applications of the developed biomimetic actuators are explained including biomimetic robots and biomedical active devices. Present results show that the developed electro-active polymer actuators with high-performance bending actuation can be promising smart materials applicable to diverse applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.293.2-293.2
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• 2013

구조색에 기반을 둔 반사형 디스플레이는 낮은 전력 소모와 쉬운 제조 과정뿐만 아니라 후광 없이 작동이 가능한 장점으로 인해 최근 많은 주목을 받고 있다. 하지만 기술적으로 다양한 색체 구현이 어려워 현재까지는 많이 응용되고 있지는 않다. 이에 본 연구에서 우리는 바이러스(M13-박테리오파지)를 기반으로 한 신개념 컬러 디스플레이를 개발하고자 한다. 우리가 개발하고자 하는 컬러디스플레이는 자가 조립방법으로 만들어진 나노 구조체로 형성되어 있으며, 간단한 실험 조건 조절을 통해 다양한 색깔 구현을 할 수 있다. 특히, MEMS 공정으로 자체 제작한 Micro Heater의 온도 조절을 통해 자가 조립된 나노 구조체의 간격 주기를 조절 하면, 기존에 형성된 색을 원하는대로 자유롭게 바꿀 수 있다. 우리가 개발하고자하는 생체 재료 기반 컬러 소자는 차세대 디스플레이의 또 다른 새로운 시도가 되리라 생각한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.60 no.3
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• pp.407-413
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• 2022

This study demonstrates a method for synthesis of amine functionalized and easily size controllable silica nanoparticles through biomimetic polyamine complex. First, we generate a polyamine nanocomplex composed of polyallylamine hydrochloride (PAH) and phosphate ion (pi) to synthesize silica nanoparticles. The size of polyamine nanocomplex is reversibly adjusted within the range of about 50 to 300 nm according to the pH conditions. Amine groups of the PAH in the nanocomplex catalyzes the condensation reaction of silicic acid. As a results, silica nanoparticles are synthesized based on nanocomplex in a very short time. Finally, we synthesize silica nanoparticles with various sizes according to the pH conditions. In the process of synthesizing silica nanoparticles, polyamine chains that act as catalysts are incorporated into the inside and surface of the particles, subsequently, amine groups are exposed on the surface of silica nanoparticles. As a results, the synthesis and surface modification of silica nanoparticles are performed simultaneously, and the silica nanoparticles introduced with amine groups can be easily synthesized by adjusting the sizes of the silica nanoparticles. Finally, we demonstrate the synthesis of functional silica nanoparticles in a short time under milder conditions than the conventional synthetic method. Furthermore, this method can be applicable to bioengineering and materials fields.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.65.2-65.2
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• 2013

발광다이오드, 태양전지, 광센서, 바이오센서, 나노발전기 등을 포함한 여러 종류의 광전자 소자들의 성능을 향상시키기 위한 새로운 기술적 시도들이 제안되어 왔다. 반도체기반 나노구조는 넓은 표면적과 독특한 특성을 가지고 다양한 기능성의 부여가 용이하며, 주로 나노패턴형성 및 식각에 의한 top-down 방법과 성장/합성에 의한 bottom-up 방법들에 의해 제작되어 왔다. 최근, 단순성, 저비용 공정을 바탕으로 소자 표면상에 나노구조를 형성하여 성능을 개선하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 다층박막을 통한 무반사 코팅을 대체할 수 있는 moth-eye 효과를 이용한 생체모방형 서브파장 무반사 나노구조에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 발표에서는 실리콘, 화합물, 산화물을 포함한 반도체 나노구조들의 설계 및 제작을 통해 구조적, 광학적 특성을 측정, 분석하고 이들의 다양한 광전자소자 응용에 대한 연구결과를 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.108-108
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• 2017

다양한 생체 재료들을 이용한 마이크로 및 나노 크기의 표면 구조 모사는 조직공학에서 세포의 성장 및 분화에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 마이크로-나노 구조가 공존하는 계층적 표면 구조는 골 아세포의 증식과 분화에 탁월하여 뼈 조직 재생에 응용되어 왔다. 기존에는 화학적 처리 기법을 이용하여 마이크로 표면 구조가 제작 되었으나 미세 거칠기 및 계층적 표면 구조의 제어가 어려웠다. 현재 이러한 문제점들을 극복하기 위해 플라즈마를 이용한 애칭 기법이 주로 이용되고 있으나 높은 온도 공정 환경에 의한 재료 선택의 한계점 및 오랜 공정 시간에 의한 플라즈마 처리 효율이 감소되어 원하는 표면구조 및 거칠기를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하기 위해 마이크로/나노 주조 기법 이용하여 생체적합성 합성고분자 poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) 위에 연꽃잎 구조를 모사한 후 플라즈마 애칭 기법을 이용하여 마이크로-($3.01-3.07{\mu}m$)와 나노크기 ($97{\pm}16nm$)를 동시에 갖는 계층적 구조를 제작하였다. 제작된 구조의 효능을 관찰하기 위해 조골세포를 배양한 결과 평평한 PCL 구조보다 제작된 계층적 구조가 높은 세포성장률 (>2.9배)및 세포 분화도(>2.1배)를 보였다. 이러한 결과는 새로운 표면 공학적 모델로서 손상된 뼈 및 치아조직 재생을 위한 적합한 거칠기 및 표면적인 환경을 제공해 빠른 재생 능력과 더불어 치료기간의 단축을 가져 올 수 있을 것으로 사료된다.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.8 no.5
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• pp.749-754
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• 2022

High adhesion and water resistance of the skin surface are required for wearable and skin-attachable electronic patches in various medical applications. In this study, we report a stretchable electronic patch that mimics the drainable structure pattern of the hexagonal channels of frog's pads and the sucker of an octopus based on carbon-based conductive polymer composite materials. The hexagonal channel structure that mimics the pads of frogs drains water and improves adhesion through crack arresting effect, and the suction structure that mimics an octopus sucker shows high adhesion on wet surfaces. In addition, the high-adhesive electronic patch has excellent adhesion to various surfaces such as silicone wafer (max. 4.06 N/cm²) and skin replica surface (max. 1.84 N/cm²) in dry and wet conditions. The high skin-adhesive electronic patch made of a polymer composite material based on a polymer matrix and carbon particles can reliably detect electrocardiogram (ECG) in dry and humid environments. The proposed electronic patch presents potential applications for wearable and skin-attachable electronic devices for detecting various biosignals.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.33 no.5
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• pp.357-362
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• 2016

Various species of insects display vivid colors, widely known as 'structural color' due to their optical interference. Morpho butterflies are famous for their brilliant iridescent colors, which arise from the photonic-nanostructures of optical interference on their wings. In this paper, we outline the results of a comparative study of the optical properties of bio-inspired Morpho butterfly structures with the widely known Distributed Bragg Reflector (DBR), conducted using a rigorous coupled-wave analysis (RCWA) method for the two structures. Almost analogous tendencies were observed for both Morpho and DBR structures. With variation in the surrounding media, however, Morpho structures showed an obvious peak shift while no significant changes were observed in DBR, which can be applicable.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.6
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• pp.19-31
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• 2021

자극응답성 액정 엘라스토머(liquid crystal elastomer)는 하이드로겔(hydrogel), 형상 기억 고분자(shape memory polymer)와 더불어 생체 특성을 모방한 인공 근육, 소프트 액추에이터 및 소프트 로봇을 위한 스마트 소재로 최근 높은 관심을 받고 있다. 특히, 액정 엘라스토머는 고무 탄성과 액정 이방성이 결합된 비등방성 탄성 고분자로, 열, 빛, 전기 및 수분과 같은 외부자극에 반응하여 가역적이며, 액정 분자들의 배향조절을 통한 프로그램된 변형이 가능하다. 액정 엘라스토머가 개념 증명을 하는 수준을 넘어 실제로 유용한 소프트 액추에이터 및 로봇 시스템에 적용되기 위해서는 우수한 구동력 및 작업 용량, 높은 구동 변형률, 빠른 응답 시간, 낮은 구동 온도, 다양한 외부 자극반응성 및 높은 에너지 전환 효율 등을 확보하는 것이 중요하다. 본 기고문에서는 액정 엘라스토머의 개념에 대해 소개하고, 이러한 소재가 소프트 액추에이터로써 광범위하게 활용될 수 있도록 다양한 성능들을 향상시킬 수 있는 방법에 대해 소개하고자 한다.

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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• v.10 no.11
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• pp.971-975
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• 2004

This paper deals with the idea of Electroactive paper (EAPap) actuator and its application possibility. EAPap is a paper that produces large displacement under electrical excitation. EAPap is made with a cellulose paper by constructing thin electrodes on both sides of the paper. When electrical voltage is applied on the electrodes, the EAPap produces bending displacement. EAPap has merits in terms of lightweight, dryness, large displacement output, low actuation voltage and low power consumption. Since the power requirement is so small that it is suitable for microwave-driven smart actuators. This paper describes the working principle and performance of EAPap as an artificial muscle and its possibility far many applications.