• Smart Structures and Systems
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• 제15권6호
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• pp.1601-1623
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• 2015

Electroactive polymers have attracted considerable attention in recent years due to their sensing and actuating properties which make them a material of choice for a wide range of applications including sensors, biomimetic robots, and biomedical micro devices. This paper presents an effective modeling strategy for nonlinear large deformation (small strains and moderate rotations) dynamic analysis of polymer actuators. Considering that the complicated electro-chemo-mechanical dynamics of these actuators is a drawback for their application in functional devices, establishing a mathematical model which can effectively predict the actuator's dynamic behavior can be of paramount importance. To effectively predict the actuator's dynamic behavior, a comprehensive mathematical model is proposed correlating the input voltage and the output bending displacement of polymer actuators. The proposed model, which is based on the rigid finite element (RFE) method, consists of two parts, namely electrical and mechanical models. The former is comprised of a ladder network of discrete resistive-capacitive components similar to the network used to model transmission lines, while the latter describes the actuator as a system of rigid links connected by spring-damping elements (sdes). Both electrical and mechanical components are validated through experimental results.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.294-298
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• 2008

The ionic polymer-metal composite actuators with selectively grown multiple electrodes were developed to mimic the swimming locomotion of a fish. The developed method is based on combining electroplating with the electroless chemical reduction using the patterned mask. The advantages of this fabrication method are that the initial compositing between the polymer and platinum particles can be assured by the chemical reduction method, and the thickness of each electrode can be controlled easily and rapidly by electroplating. By using the fabricated actuator with a multiple degree of freedom, the oscillatory wave of the flexible membrane actuator was generated and a twisting motion was also realized to verify the possibility of mimicking the fish-like locomotion. The frequency response function was analyzed to investigate the natural frequency and the damping factor by a mechanical shaker and direct electrical excitation through the swept-sine method. Present results show that this novel method can be a promising technique to easily pattern each of multiple electrodes and to implement the biomimetic motion of the polymer actuators with good mechanical bending performance.

• Food Science and Biotechnology
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• 제14권4호
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• pp.554-557
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• 2005

As a device for taste sensation, an 8-channel taste evaluation system was prepared and applied for discriminant analysis of marketed liquor. The biomimetic polymer membranes for the system were prepared through a casting procedure by employing polyvinyl chloride, bis (2-ethylhexyl)sebacate as plasticizer and electroactive materials such as valinomycin in the ratio of 33:66:1, and were separately attached over the sensitive area of ion-selective electrodes to construct the corresponding taste sensor array. The sensor array in conjunction with a double junction reference electrode was connected to a high-input impedance amplifier and the amplified sensor signals were interfaced to a personal computer via an A/D converter. When the signal data from the sensor array for 3 groups of marketed liquor like Maesilju, Soju and beer were analyzed by principal component analysis after normalization, it was observed that the 1st, 2nd and 3rd principal component were responsible for most of the total data variance, and the analyzed liquor samples were discriminated well in 2 dimensional principal component planes composed of the 1st-2nd and the 1st-3rd principal component.

• 한국고분자학회:학술대회논문집
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• 한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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• pp.37-38
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• 2006

Conjugated diacetylene supramolecules are interesting biomimetic materials in view of application to chemical and label-free biological sensors. These supramolecules are unique in changing color from blue to red upon specific binding events. Various binding events including viruses, toxins, glucose, and ionic interactions have been reported detectible. Here, we focus on fabrication of polydiacetylene supramolecule dot array patterns on solid substrates by using a conventional microarrayer. Each dot is found to possess the color-changing property as well as the fluorescence self-emission. This technique allows us, for the first time, to fabricate biochips based on polydiacetylene supramolecules. Label-free detection of small molecules and biological targets will be discussed.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제5권3호
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• pp.265-269
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• 1999

Polyethylene was modified with silanol groups on its surface by photografting of vinyltrimethoxysilane in vapor phase by using benzophenon as a polymerization initiator and by hydrolyzing the methoxysilane groups into the silanol groups with HCI solution. The modified polyethylene formed a dense and homogeneous apatite layer on its surface in a solution with ion concentrations 1.5 times those of human blood plasma within 21 days. This kind of biomimetic process could provide techniques for fabricating apatite-polymer composites with three dimensional structure analogous to the natural bone.

• 폴리머
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• 제39권2호
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• pp.317-322
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• 2015

염분차발전은 해수와 담수가 지속적으로 공급되는 곳에 설치된다면 다른 신재생에너지원에 비해 24시간 지속적으로 전력을 생산할 수 있는 시스템이다. 발전량은 물투과도 및 염배제율에 의해 결정되기 때문에, 세포막에 존재하는 물반투과 단백질인 아쿠아포린 분리막을 이용한 압력지연삼투법을 연구하였다. 염으로는 NaCl과 이온선택성 확인을 위하여 $NaNO_3$이 사용되었다. 생체모방형 아쿠아포린 분리막의 물투과량은 2 M 이하의 농도에서 거의 나타나지 않았다. 더욱이, 3 M 이상의 농도에서 유도용액의 농도에 따른 물투과량 차이 및 이온선택도 또한 크게 나타나지 않았다. 따라서 생체모방형 아쿠아포린 분리막은 압력지연삼투 공정에 적용하기 어렵지만, 만약 이를 극복할 수 있는 구조체가 개발된다면 세포에서의 성능치를 기대할 수 있을 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권6호
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• pp.658-664
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• 2013

Bending actuators composed of cellulose with an electrically conducting polymer (CP) are fabricated and their performance is characterized in the air. Two different counter ions, perchlorate and tetrafluoroborate are used as dopant ions in the polyaniline CP processing. CP-cellulose-CP trilayer and CP-cellulose bilayer samples are fabricated with different dopant ions, and their actuation performance is evaluated in terms of tip displacement, blocked force and electrical power consumption along with the humidity level and actuation frequency. The trilayer samples substantially enhanced the tip displacement compared to the bilayer ones. The actuation performance of the trilayer actuator is three times better than that of original cellulose electro-active paper (EAPap) actuator. The displacement and blocked force of CP-EAPap actuators are dependent on the humidity and frequency.

• 폴리머
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• 제29권3호
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• pp.221-230
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• 2005

복합재료에 있어서 계면상호작용과 상계면은 이를 구성하고 있는 성분의 함량이나 형태 또는 구조와는 관계없이 입자가 충전된 고분자 또는 고분자 블렌드, 섬유강화 복합재료, 나노복합재료 그리고 생체재료 등의 기본적 물성에 매우 중요한 역할을 한다 계면접착에 영향을 미치는 주요 성분들의 역할에 대한 인식과 이에 따른 적절한 표면처리는 관련기술로의 적용뿐만 아니라 다른 여러 연구 및 개발 분야에도 중요한 기술적 진보를 가져다준다. 그러나 모든 복합재료에서 계면과 상계면의 역할이 중요할지라도 이러한 표면처리 방법은 특정 시스템의 특성뿐만 아니라 그 목적에 맞게 적절하게 선택되어야 한다. 본 연구에서는 복합재료 시스템의 두 성분간의 계면상호작용을 향상시켜 최종 복합재료의 요구 물성을 증가시키기 위하여 여러 종류의 표면처리를 행하였으며, 그 결과들에 대하여 고찰하였다.

• 공업화학
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• 제32권4호
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• pp.371-378
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• 2021

고체 표면의 박테리아 부착억제를 목적으로 고분자를 이용한 친수성 표면 개질 연구가 주목을 받고 있다. 부착억제기능은 세포독성이 아닌 작용으로 바이오필름 형성의 초기단계 방지를 목적으로 하며 친수성 또는 이온성 고분자가 도입된 고체 표면은 단백질, 박테리아 등 생물 개체의 부착방지에 효과적이다. 이는 표면에서의 친수층 형성으로 인한 표면 장벽 형성, 고분자 사슬에 의한 반발력과 삼투압성 응력 작용, 그리고 이온성 고분자와 세포 표면의 정전기적 상호작용에 기인한다. 부착억제를 위한 고분자의 표면 도입은 주로 표면 기능기와의 결합을 이용한 접합 방식과 자연모방 접착 기능기를 활용한 침적 방식으로 이루어지고 있다. 본 총설에서는 표면 도입 시 부착억제 기능을 보이는 대표적인 고분자의 종류, 코팅방법, 및 항균 특성을 소개하고 향후 공공시설, 산업 등으로의 대면적 응용을 위한 고려사항들을 다루고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.669-674
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• 2013

최근 생체모사 융모는 검체검사 및 신약개발 등의 분야에서 비용 및 윤리적 문제를 해결하기 위한 대안으로 부각되고 있다. 본 연구는 생체모사 융모구조 3 차원 하이드로젤 지지체의 효과적인 제작을 위한 고분자 몰드의 가공에 관한 내용을 다루고 있다. 고분자 몰드 제작을 위하여 레이저 가공 및 마이크로 드릴링 가공 프로세스를 적용한 실험이 수행되었다. 가공 프로세스 최적화를 위하여 다양한 조건에서 레이저 가공 및 마이크로 드릴링 실험을 진행하였으며, 이 때 폴리카보네이트(poly-carbonate) 고분자 몰드가 사용되었다. 전자주사현미경 및 광학현미경 관측을 통하여 고분자 몰드 및 생체모사 융모 형상을 관측하였다. 실험결과 생체모사 융모는 레이저 가공 및 마이크로 드릴링을 적용한 경우 모두 적절한 형상을 보이는 것으로 확인되었다.