KR101537372B1 - 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔 및 이의 제조방법 - Google Patents

산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 잔량의 수화겔 전구체를 혼합하고, 가시광선을 조사하여 부피를 가역적으로 변화시킬 수 있는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔을 개시한다. 본 발명에 따르면, 광열전환 효과가 있는 산화그래핀과 온도감응성 수화겔의 물리적 결합을 이용함으로써 광감응성 수화겔을 간단하게 제조할 수 있으며, 낮은 세기의 가시광선을 조사하였을 때 수축되고, 자극을 종료하였을 때 수축한 부피가 초기 상태의 부피로 회복됨을 나타내고, 자극의 개시/종료를 반복하였을 때 수화겔의 가역적인 부피변화를 나타낼 뿐만 아니라 필요한 부분에 국소적인 자극을 통한 부피변화의 조절이 가능하다.

Description

산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔 및 이의 제조방법{Light-responsive hydrogels using photothermal conversion of graphene oxide and method of preparing the hydrogels}
본 발명은 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가시광선을 흡수하여 열을 방출하는 광열전환 효과를 이용함으로써 산화그래핀과 외부자극(주변 온도 등)에 감응하여 부피를 조절할 수 있는 온도감응성 수화겔을 혼합하여 얻어지는 광감응성 수화겔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
수화겔은 친수성 고분자의 화학적 또는 물리적 가교를 통해 제조된 3차원 망상구조로 정의된다. 수화겔은 무수상태 부피의 수십 배까지에 해당하는 물을 함유하여 팽윤하는 특성을 가지고 있다. 내부에 물을 함유하고 있는 친수성 고분자 중 일부는 외부의 자극에 따라 물리적, 화학적 구조가 변화하여 부피를 변화할 수 있으며, 약물전달체나 센서, 밸브, 마이크로렌즈와 같은 분야에서 응용되고 있다.
온도나 수소이온농도와 같은 자극은 팽윤액 전체의 특성을 변화시키며, 자극의 개시/종료가 즉각적으로 이루어지지 않고, 선택적 부위를 국소적으로 제어할 수 없다는 단점이 존재한다. 대표적인 온도감응성 수화겔인 폴리이소프로필아크릴아미드의 부피변화를 이끌어내기 위해서는 수화겔이 포함된 용액전체의 온도를 상승시켜야 하므로, 국소적 제어가 불가능하다. 또한 전기장 또는 자기장은 스위치를 이용하여 자극의 개시/종료를 매우 짧은 시간내에 제어할 수 있지만, 역시 국소적 제어가 불가능하다.
그러나, 빛의 조사에 따라 부피가 변화하는 광감응성 수화겔의 경우, 자극의 개시/종료를 스위치를 이용해 쉽게 제어할 수 있으며, 빛의 크기와 위치 조정을 통해 선택적 부위를 국소적으로 제어하는 것이 가능하다. 또한 빛의 세기와 조사시간 조절을 통해 수화겔의 부피변화를 정밀하게 조절할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 최근 광감응성 수화겔의 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 중에서 수화겔에 발색단, 아조벤젠, 금나노입자 및 산화철 나노입자를 화학적 또는 물리적 방법으로 도입한 연구 결과가 대표적으로 알려져 있다. 그러나, 대표적인 발색단인 스피로벤조피란을 도입한 경우 400 ~ 440 nm의 빛을 조사할 때 고리화반응이 진행되어 부피는 감소하나, 수소양이온이 생성되어 용액을 산성화시키는 단점이 존재하고, 역반응이 매우 느려 부피회복에 많은 시간이 소요된다.
아조벤젠을 도입한 경우는 자외선과 가시광선을 교차로 조사할 때 시스-트랜스 이성질화로 인해 수화겔의 부피변화를 유도하게 되는데, 이는 자극에 따른 부피변화가 크지 않다는 문제점이 있다. 또한, 금 나노입자를 이용한 수화겔은 수 W/cm2에 해당하는 높은 세기의 레이저를 광원으로 필요로 한다는 문제점이 있다.
산화철 나노입자를 도입한 경우는 산화철 나노입자가 가시광선을 흡수하여 열을 방출하고, 이를 온도감응성 하이드로젤이 흡수하여 부피가 변하는 구조이고, 낮은 세기에도 가시광선을 이용할 수 있으나, 빛 투과율이 좋지 않아 두께가 두꺼워지면 광감응성이 균일하지 못하다는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록 제10-0310727호에는 자율-응답적층체, 그 제조방법 및 이를 사용한 창을 개시하고 있다. 상기 특허는 물에 용해된 폴리사카라이드 유도체가 응집되어 온도 상승으로 인해 뿌연 산란을 나타내며 광 투과율 감소를 나타내는 등방성 용액을 적어도 일부분 투명하며 수용액을 직시되게 할 수 있는 셀에서 밀봉한 자율-응답 적층체를 개시하고 있다. 그러나 상기 특허도 국소적인 자극을 주기에는 어려운 점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은
수십 mW/cm2의 낮은 세기의 가시광선을 통해서도 광열전환 효과에 의해 큰 부피변화를 보이며 가역적으로 수축/팽윤을 반복할 수 있는 광감응성 수화겔을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은
가시광선을 통해서도 광열전환 효과에 의해 큰 부피변화를 보이며 가역적으로 수축/팽윤을 반복할 수 있는 광감응성 수화겔의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 양태로서,
0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 잔량의 수화겔 전구체를 혼합하고,
가시광선을 조사하여 부피를 가역적으로 변화시킬 수 있는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔을 제공한다.
상기 산화그래핀의 함량이 1.0 내지 20 중량%인 것이 바람직하다.
상기 수화겔 전구체는 N-이소프로필아크릴아미드, N-n-프로필아크릴아미드, N,N'-디메틸아크릴아미드, N,N'-디에틸아크릴아미드, 메타크릴산, 2-하이드록시메타크릴산, 및 N-2-디에틸아미노에틸 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체인 것이 바람직하다.
상기 수화겔 전구체는 이소프로필아크릴아미드인 것이 바람직하다.
상기 수화겔의 두께는 1 ㎛ 내지 5 mm인 것이 바람직하다.
상기 수화겔은 빛에 의한 자극에 의하여 부피가 수축되고, 빛의 자극이 종료되면 최초 상태의 부피로 회복되는 과정을 가역적으로 반복될 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다른 양태로서,
0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 수화겔 전구체를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 경화하여 일정한 두께를 갖는 망상 구조의 겔로 만드는 겔 형성단계; 및
상기 수화겔에 가시광선을 조사하여 부피가 변화되는 광감응성 수화겔 형성단계;를 포함하는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔의 제조방법을 제공한다.
상기 광감응성 수화겔 형성 단계에서 가시광선의 조사 세기는 0.01mW/cm2 내지 10W/cm2인 것이 바람직하다.
상기 가시광선의 조사시간은 1초 내지 15분인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 광열전환 효과가 있는 산화그래핀과 온도감응성 수화겔의 물리적 결합을 이용함으로써 광감응성 수화겔을 간단하게 제조할 수 있고, 수십 mW/cm2에 해당하는 낮은 세기의 가시광선을 이용하여 수화겔의 부피변화를 얻을 수 있다.
또한 가시광선의 조사를 종료하였을 때, 수축한 부피가 초기 상태의 부피로 회복되고, 자극의 개시/종료를 반복하였을 때 수화겔의 가역적인 부피변화를 얻을 수 있고, 반복된 개시/종료에서도 초기의 부피변화 정도가 변하지 않고 유지되고 국소적인 자극이 가능함으로써 그에 따른 부피변화를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광감응성 수화겔의 가시광선 조사에 따른 부피변화 원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광감응성 수화겔의 가시광선 조사시간에 따른 부피변화를 나타낸 그래프이다. 구체적으로 a)는 가시광선의 조사시간을 3분과 6분으로 하여 부피변화 본 그래프이며, b)는 산화그래핀의 질량분율을 단량체 대비 1.0부피%, 2.0부피%, 3.5부피%로 하여 부피변화를 본 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광감응성 수화겔의 가시광선에 의한 부피변화가 가역적으로 반복됨을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광감응성 수화겔의 선택적인 부분에만 빛을 조사하였을 때, 조사된 부분에서만 광열전환 효과에 의해 열이 발생함을 보여주는 열화상 사진이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 잔량의 수화겔 전구체를 혼합하고, 가시광선을 조사하여 부피를 가역적으로 변화시킬 수 있는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔을 제공한다.
온도감응성 수화겔은 물을 흡수하여 팽윤된 상태에서 주변의 온도가 상승할 경우 고분자-고분자 사이의 결합력이 강해지기 때문에 탈수현상이 일어나며 이에 수화겔의 부피가 수축하게 된다. 주변온도에 따라 부피가 가역적으로 팽윤/수축할 수 있는 '온도감응성 수화겔'과 광조사에 따라 열을 생성하는 산화그래핀이 결합되어 '광감응성 수화겔'로 작용한다. 광이 조사되었을 때 산화그래핀에서 발생된 열을 '온도감응성 수화겔'이 흡수하여 부피를 수축하는 '광감응성 수화겔'이 된다.
도 1은 광감응성 수화겔의 가시광선 조사에 따른 부피변화 원리를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 광열전환 효과가 있는 산화그래핀이 온도감응성 수화겔에 포함된 경우, 수화겔에 가시광선을 조사하게 되면 산화그래핀은 가시광선을 흡수하여 열을 방출하게 된다.
산화그래핀으로부터 방출된 열은 온도감응성 수화겔에 흡수되어 부피변화를 유도할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명을 통해 제조된 수화겔은 가시광선을 흡수하여 부피를 가역적으로 변화시킬 수 있는 광감응성 수화겔이다. 이때, 산화그래핀과 혼합된 수화겔은 산화그래핀의 광열전환 효과를 통해 방출된 열을 흡수하여 부피가 변화할 수 있는 온도감응성 수화겔은 모두 포함된다.
또한, 본 발명을 통해 제조된 상기 광감응성 수화겔은 필요에 따라 산화그래핀의 함량, 빛의 세기 및 조사시간 등의 조절을 통하여 수축/팽윤의 정도를 조절할 수 있다.
수화겔 전구체(단량체)에 포함되는 산화그래핀의 함량은 수화겔 전구체 및 산화그래핀의 혼합물에서 0.1 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 산화그래핀의 함량이 1.0 내지 20 중량%인 것이다.
산화그래핀의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 함량이 너무 적어 첨가효과가 미미하여 바람직하지 못하고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 중합이 어려워지기 때문에 바람직하지 못하다.
수화겔 전구체는 N-이소프로필아크릴아미드, N-n-프로필아크릴아미드, N,N'-디메틸아크릴아미드, N,N'-디에틸아크릴아미드, 메타크릴산, 2-하이드록시메타크릴산, N-2-디에틸아미노에틸 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 이소프로필아크릴아미드가 될 수 있다. 수화겔 내의 평형 상태에서의 팽윤비를 조절하기 위하여 단량체 소듐아크릴레이트 등을 추가로 사용할 수 있다.
상기 단량체들은 온도감응성 수화겔을 제조할 수 있는 단량체들이며, 온도감응성을 나타내지 않는 단량체들이 일부 공중합될 수도 있다. 그러므로 수화겔의 온도감응성을 유지하는 조건하에서는 상기 언급된 단량체 이외의 다른 단량체들도 공중합될 수도 있다.
단량체를 연결하는 데에 있어서 가교제가 사용될 수 있다. 가교제는 가교제는 N,N,-메틸렌비스아크릴아미드, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 디메타크릴레이트, 테트라 (에틸렌 글리
콜) 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 및 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
제조되는 망상 구조의 수화겔의 두께는 1 ㎛ 내지 5 mm인 것이 바람직하다. 1 ㎛미만인 경우에는 얇은 두께로 인하여 수화겔의 형태를 유지하기 어려워 바람직하지 못하고, 5 mm를 초과하는 경우에는 수화겔 내부로 빛이 투과하지 않아 광감응 특성이 조사된 영역 전역에 걸쳐 일정하게 나타나지 않아 바람직하지 못하다.
단량체 대비 산화그래핀의 함량이 증가할 때에는 산화그래핀의 광열전환 효과로 방출되는 열의 증가를 통해 광감응성 수화겔의 부피수축율도 증가된다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 수화겔 전구체를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 경화하여 일정한 두께를 갖는 망상 구조의 겔로 만드는 겔 형성단계; 및 상기 수화겔에 가시광선을 조사하여 부피가 변화되는 광감응성 수화겔 형성단계;를 포함하는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔의 제조방법을 제공한다.
상기 광감응성 수화겔은 수십 mW/cm2에 해당하는 낮은 세기의 가시광선에서도 충분한 부피변화를 나타낼 수 있다. 본 발명에서 제조한 광감응성 수화겔은 기존의 수 W/cm2의 높은 세기의 빛을 이용했던 종래 기술과는 달리 낮은 세기의 자극을 통해서도 충분한 부피변화를 나타내는 것을 특징으로 한다.
조사되는 빛(가시광선)의 세기는 0.01mW/cm2 내지 10W/cm2인 것이 바람직하다. 조사되는 빛의 세기가 0.01mW/cm2 미만인 경우에는 빛의 세기가 너무 약하여 산화그래핀의 광열전환 효과가 발생되지 못하기 때문에 바람직하지 못하다. 한편 조사되는 빛의 세기가 10W/cm2를 초과하는 경우에는 빛의 세기가 너무 세어 중합체가 분해되기 시작하기 때문에 바람직하지 못하다.
가시광선의 세기를 증가 또는 감소시킴으로써 그 광감응성 역시 비례하여 조절할 수 있다. 광감응성 수화겔의 가시광선 조사시간은 1초 내지 15분이 바람직하다. 1초 미만인 경우에는 산화그래핀의 광열전환효과로 발생된 열이 충분하지 않아 바람직하지 못하고, 15분을 초과하는 경우에는 열의 확산으로 인해 수화겔 내부의 온도가 평형의 도달하므로 수화겔의 광감응이 더 이상 진행되지 않아 바람직하지 못하다. 이 범위 내에서 조사 시간이 길어질수록 부피변화가 커지게 된다.
본 발명의 수화겔은 빛에 의한 자극에 의하여 부피가 수축되고, 빛의 자극이 종료되면 최초 상태의 부피로 회복되는 과정을 가역적으로 반복되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명을 통해 제조된 상기 광감응성 수화겔은 기존의 온도, 수소이온농도, 전자기장 감응성 수화겔의 단점으로 지적되었던 국소제어가 어려웠던 점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광감응성 수화겔은 가시광선을 통한 자극의 개시/종료가 반복되더라도 초기의 광감응성 특성이 변하지 않는다.
본 발명에서는 광열전환 효과가 있는 산화그래핀과 그 열을 흡수하여 가역적으로 부피를 변화시킬 수 있는 온도감응성 수화겔을 통해 간단하게 광감응성 수화겔을 제조할 수 있다. 이로 얻어진 광감응성 수화겔은 산화그래핀의 함량, 빛의 세기 및 조사시간 등을 통해 그 수축/팽윤 정도를 조절할 수 있다.
또한, 기존의 광감응성 수화겔과 달리 수십 mW/cm2에 해당하는 낮은 세기의 가시광선을 이용함으로써 생체분자 또는 살아있는 세포에 대한 안정성을 확보할 수 있으며, 반복적인 가시광선의 자극에도 초기의 부피변화 정도가 변하지 않고 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 광열전환 효과가 있는 산화그래핀과 온도감응성 수화겔의 물리적 결합을 이용함으로써 광감응성 수화겔을 간단하게 제조할 수 있으며, 수십 mW/cm2에 해당하는 낮은 세기의 가시광선을 이용하여 부피변화를 나타낼 수 있다.
또한, 자극을 종료하였을 때 수축한 부피가 초기 상태의 부피로 회복되고, 자극의 개시/종료를 반복하였을 때 수화겔의 가역적인 부피변화를 나타낸다.
본 발명은 새로운 광감응성 수화겔에 낮은 세기의 가시광선을 통한 자극에도 충분한 부피변화를 보이고, 반복된 개시/종료에서도 초기의 부피변화 정도가 변하지 않고 유지될 수 있으며, 국소적인 자극이 필요한 경우 해당되는 부분만을 가시광선 조사하여 부피변화가 가능하다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하기로 하나, 이러한 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
<실시예 1>
산화그래핀을 이용한 광감응성 수화겔의 제조
수화겔 전구체 제조를 위해 상온에서 단량체인 이소프로필아크릴아미드 7.21mg, 소듐아크릴레이트 0.19mg, 및 가교제인 메틸렌비스아크릴아미드 0.10mg을 3차 증류수 50 ㎕에 넣고 녹였다. 여기에 5mg/㎖ 농도의 산화그래핀 수용액 50 ㎕를 넣고 섞어 주었다. 이렇게 섞은 용액은 감압기를 이용하여 진공 상태를 만들어 산소를 제거하였다. 질소 분위기 하에서 시료에 중합촉진제인 테트라메틸에틸렌아민 0.30 ㎕과 개시제인 암모늄퍼설페이트 5mg을 넣고 1시간 동안 겔화시켜 두께가 140㎛에 해당하는 박막 형태의 망상구조를 가지는 수화겔을 얻었다.
<실험예 1>
광감응성 수화겔의 빛에 의한 감응성 측정 및 결과
실시예 1에서 제조한 상기 수화겔은 5mm*5mm 크기로 잘려져 상온에서 유리바닥페트리접시에서 인산완충식염수 1㎖에 팽윤되었다. 평형 상태까지 팽윤된 수화겔에 자극을 주기 위한 빛으로 외부 광원(Leica, EL6000B, HXP-R120W)을 이용하였다. 외부 광원은 광섬유를 통하여 현미경 내로 진입하고 파장선택필터(450-490nm)와 대물렌즈를 통해 수화겔로 조사되었다. 이때 수화겔로 조사된 빛의 세기는 약 40mW/cm2이었다. 가시광선을 통한 자극에 의해 수축하는 수화겔은 시간에 따라 수화겔의 부피를 측정하여 부피변화를 계산하였다.
광감응성 수화겔에 가해진 자극은 3분간(혹은 6분) 가시광선을 통한 자극을 개시하여 수화겔의 수축을 관찰하고, 15분간(혹은 30분) 자극을 종료하여 수화겔의 회복을 관찰하였다.
<실험예 2>
산화그래핀을 이용한 광감응성 수화겔의 빛의 조사시간과 산화그래핀 함량에 따른 광감응성 측정 및 결과
상온에서 실시예 1에서 제조된 상기 수화겔을 실험예 1에서와 같은 방법으로 3분간 또는 6분간 가시광선을 이용해 자극을 가하여 결과를 측정하였다.
도 2의 a)는 광감응성 수화겔의 가시광선 조사시간에 따른 부피변화를 나타낸 그래프이다. 가로축은 시간이며, 세로축은 수화겔의 최초의 부피 대비 시간대별 변화한 부피의 비율이다. 도 2를 참조하면, 3분간 조사 시 29.4부피%의 부피변화를 보였고, 6분간 조사 시 43.1부피%의 부피변화를 나타내었다. 조사 시간이 길어질수록 부피변화가 커짐을 확인할 수 있다.
또한 실시예 1과 동일한 방법으로 단량체 대비 산화그래핀의 질량분율을 1.0중량%, 2.0중량%, 3.5중량%로 변화시켜 도 2의 b)를 얻었다. 산화그래핀의 질량분율이 1.0중량%일 때 9.7부피%, 2.0중량%일 때 13.0부피%, 3.5중량%일 때 29.4부피%의 부피변화를 나타내었다. 상기 결과로부터 산화그래핀의 함량이 증가할수록 부피변화가 커짐을 확인할 수 있다. 이는 단량체대비 산화그래핀의 함량이 1.0중량%, 2.0중량%, 3.5중량%로 증가할 시 산화그래핀의 광열전환 효과로 방출되는 열의 증가를 통해 광감응성 수화겔의 부피수축율은 9.7부피%, 13.0부피%, 29.4부피%로 증가되었다는 것을 의미한다.
<실험예 3>
산화그래핀을 이용한 광감응성 수화겔의 자극의 개시/종료 반복에 따른 광감 응성 측정 및 계산
상온에서 실시예 1에서 제조된 상기 수화겔을 실험예 1에서와 같은 방법으로 수화겔에 자극을 가하고, 그것을 측정하였다. 광감응성 수화겔에 가해진 자극은 도 3에서 나타낸 것처럼 3분간 빛을 통해 자극을 주어 수화겔의 수축을 관찰하고 15분간 빛을 제거하여 수화겔의 회복을 관찰하였다. 위와 같은 과정을 10회 반복하여 결과를 측정하였고, 이를 도 3으로 나타내었다.
도 3은 광감응성 수화겔의 가시광선에 의한 부피변화가 가역적으로 반복됨을 나타낸 그래프이다. 3분간 가시광선의 조사가 이루어졌으며, 15분간 회복시간을 준 후 다시 가시광선을 조사하는 방법으로 10회 반복하여 얻은 그래프이다. 도 3을 참조하면, 부피가 최저일 때와 부피가 회복되었을 때가 일정한 값을 나타내고 있으며, 여러 번 반복되는 경우에도 효율의 저하가 거의 없다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서 위 결과로부터 본 발명은 새로운 광감응성 수화겔에 낮은 세기의 가시광선을 통한 자극에도 충분한 부피변화를 보이고, 반복된 개시/종료에서도 초기의 부피변화 정도가 변하지 않고 유지된다는 것을 알 수 있다.
<실험예 4>
산화그래핀을 이용한 광감응성 수화겔의 선택적인 국소적 감응 확인
상온에서 상기 실시예 1에서 제조된 수화겔을 실험예 2에서와 같은 방법으로 수화겔에 자극을 가하고, 그것을 열화상 카메라를 이용하여 확인하였다. 사진의 중심에 광감응성 수화겔이 위치하고, 지름 3mm에 해당하는 크기의 빛을 가해주었으며 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4를 참조하면, 광감응성 수화겔의 선택적인 부분에만 빛을 조사하였을 때, 조사된 부분에서만 광열전환 효과에 의해 열이 발생함을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
따라서 기존 열을 가하는 경우에는 전체의 온도가 상승할 수 있으나, 본 발명에 따라 빛을 조사하는 경우 원하는 부분만 가열하여 국소적으로 부피를 조절시킬 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 잔량의 수화겔 전구체를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 경화하여 일정한 두께를 갖는 망상 구조의 겔로 만드는 수화겔 형성단계;를 포함하여 제조되고,
    상기 수화겔에 0.01mW/cm2 내지 10mW/cm2의 가시광선을 1초 내지 15분간 조사하여 부피를 가역적으로 변화시킬 수 있고,
    상기 수화겔은 상기 가시광선에 의한 자극에 의하여 부피가 수축되고, 가시광선의 자극이 종료되면 최초 상태의 부피로 회복되는 과정을 가역적으로 반복되는 것을 특징으로 하는,
    산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화그래핀의 함량이 1.0 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수화겔 전구체는 N-이소프로필아크릴아미드, N-n-프로필아크릴아미드, N,N'-디메틸아크릴아미드, N,N'-디에틸아크릴아미드, 메타크릴산, 2-하이드록시메타크릴산, 및 N-2-디에틸아미노에틸 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체인 것을 특징으로 하는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수화겔 전구체는 이소프로필아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수화겔의 두께는 1 ㎛ 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는 산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔.
  6. 삭제
  7. 0.1 내지 50 중량%의 산화그래핀과 잔량의 수화겔 전구체를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 경화하여 일정한 두께를 갖는 망상 구조의 겔로 만드는 수화겔 형성단계;를 포함하고,
    상기 수화겔은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 광감응성 수화겔인 것을 특징으로 하는,
    산화그래핀의 광열전환 효과를 이용한 광감응성 수화겔의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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