KR102610452B1 - 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품 - Google Patents
손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 이를 적용한 응용제품에 관한 것으로서, 고분자백본(backbone); 상기 고분자백본에 도입되어 손상을 감지하는 센싱물질; 상기 고분자백본에 도입되어 손상 부위를 자가치유하는 자가치유물질;을 포함하는 초분자체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고분자백본에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성함으로써 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 제품에 발생한 미세한 손상까지 육안으로 손쉽게 감지 및 확인할 수 있고 이와 더불어 열원 등 자극에 의한 자가치유가 가능하며, 특히 국부적인 손상 위치의 파악 및 국부적인 자극에 의한 자가치유가 가능하고 비파괴적인 방식으로 손상을 감지 및 자가치유할 수 있는 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고분자백본에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성함으로써 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 제품에 발생한 미세한 손상까지 육안으로 손쉽게 감지 및 확인할 수 있고 이와 더불어 열원 등 자극에 의한 자가치유가 가능하며, 특히 국부적인 손상 위치의 파악 및 국부적인 자극에 의한 자가치유가 가능하고 비파괴적인 방식으로 손상을 감지 및 자가치유할 수 있는 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자백본 상에 센싱물질 및 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성함으로써 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 제품에 발생한 크랙 등을 포함하는 미세 손상까지 육안으로 손쉽게 감지 및 확인할 수 있도록 하며, 이와 더불어 자극에 의한 자가치유가 가능한 형태의 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있도록 한 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품에 관한 것이다.
일반적으로 자가치유 소재는 물질의 표면이나 내부에 손상이 생길 경우 스스로 그 손상을 치유하여 원상태로 복원되는 물질로서, 자동차, 우주항공, 선박, 건축 등 다양한 분야에서 활용 가능한 핵심 기술이다.
이러한 자가치유 기술은 치유 메커니즘과 재료에 따라 다양한 방법으로 연구되고 있으며, 특히 초분자형 자가치유 소재는 물질의 손상에 자체적이면서도 반복적 회복이 가능하다는 점에서 산업계나 과학계에 많은 관심을 받고 있다.
이와 같은 초분자형 자가치유 소재에 관한 기술 개발은 현재까지 대부분이 치유 효율 및 치유 조건의 증진에 치우쳐 왔으나, 이들이 우수한 자가치유 성능을 갖기 위해서는 말랑한 상태이어야 가능하다는 점에서 기계적 물성이 매우 낮은 단점이 있었으며, 이를 실제로 산업계에서 활용하기에는 아직도 많은 어려움들이 존재하는 실정에 있다.
이에, 이를 해결하기 위한 방법으로서, 충분한 강도를 지니고 있으면서도 온도나 빛 등과 같은 자극을 주어 손상을 치유할 수 있도록 하는 자극-응답형 자가치유 시스템에 많은 관심이 증대되고 있다.
하지만, 초분자형 자가치유 소재에 있어서도 어느 부위가 손상되었고 그 손상이 제대로 치유되었는지를 파악하는 것이 어려워 여전히 제품화 및 실용화에 난항을 겪고 있는 실정에 있다.
현재까지 재료의 손상 및 치유를 확인하기 위한 가장 대표적인 방법으로 눈으로 살펴보는 방식과 인장 실험을 수행하는 방식을 사용하고 있는 형편인데, 육안으로 살펴보는 방식은 제품의 손상을 제대로 알아내기 힘들고, 인장 실험과 같이 파괴적인 방식은 제품의 파손이 불가피하므로 인해 이를 제품의 손상 및 치유 확인에 이용하는 것이 적절치 않다.
종래에 전도성 물질을 도입하여 손상을 감지하고자 하는 기술이 소개된 바 있으나, 이는 물질의 절단 내지는 완벽한 파손이 발생하는 경우에만 이를 감지할 수 있다는 점에서 여전히 한계를 지니고 있다.
이에 따라, 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 손쉽게 제품에 발생한 손상을 확인할 수 있는 자가치유가 가능한 자극-응답형 자가치유 소재를 개발하는 것이 매우 시급한 실정에 있다.
한편, 자가치유 소재 및 이를 접목한 기술 관련하여서는 국내등록특허 제10-2192097호와 제10-1823231호 및 제10-2052583호 등에 개시된 내용을 참조할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 고분자백본 상에 센싱물질 및 자가치유물질의 도입을 통해 초분자 네트워크를 형성하여 분자집합체인 초분자체를 구현함으로써 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 제품에 발생한 크랙 등을 포함하는 여러 가지 유형의 손상을 손쉽게 감지 및 확인할 수 있도록 하며, 이와 더불어 열원 등 자극에 의한 자가치유가 가능한 형태의 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있도록 한 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 육안으로 확인이 불가능한 수 마이크로 크기의 미세 손상까지 확인이 가능하게 하고, 해당 부위에 대한 국부적인 위치 파악 및 국부적인 자극에 의한 자가치유를 가능하게 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 비파괴적인 방식으로 손상을 감지하고 자가치유를 가능하게 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 선형 및/또는 비선형의 폴리머(polymer) 또는 올리고머(oligomer)에 의한 고분자백본 상에 동적결합을 이용한 초분자 네트워크를 형성하여 분자집합체인 초분자체를 구현함으로써 기존에 비해 기계적 물성을 증진시키면서도 반복적이고 높은 자가치유효율을 지닐 수 있도록 한 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크는, 하나 이상의 고분자백본(backbone); 상기 고분자백본에 도입되어 손상을 감지하는 하나 이상의 센싱물질; 상기 고분자백본에 도입되어 손상 부위를 자가치유하는 하나 이상의 자가치유물질;을 포함하는 초분자체로 이루어진 것을 기본 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법은, 손상부위 감지를 위한 센싱물질을 구비하는 단계; 상기 센싱물질으로부터 성장시켜 폴리머 또는 올리고머의 고분자백본(backbone)을 구비하는 단계; 상기 센싱물질을 갖는 고분자백본에 손상부위 측 자가치유를 위한 자가치유물질을 도입하여 초분자체를 완성하는 단계;를 포함하는 것을 기본 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 응용제품은, 하나 이상의 고분자백본(backbone); 상기 고분자백본에 도입되어 손상을 감지하는 하나 이상의 센싱물질; 상기 고분자백본에 도입되어 손상 부위를 자가치유하는 하나 이상의 자가치유물질;을 포함하는 초분자체를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 있어서는 상술한 기본 특징에 이외에 여러 가지 다양한 유형들을 갖는다 할 것으로서, 이하에서 다양한 유형에 대한 구조나 방식 또는 요소들을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 고분자백본 상에 센싱물질(특히 발광물질 또는 발광물질이 도입된 전구체) 및 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성 및 분자집합체인 초분자체를 완성함으로써 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 제품에 발생한 손상을 손쉽게 감지 및 확인할 수 있으며, 이와 더불어 열원 등 자극에 의한 자가치유가 가능한 형태의 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 육안으로 확인이 불가능한 수 마이크로 크기의 미세 손상까지 확인이 가능하게 하고, 해당 부위에 대한 국부적인 위치 파악 및 국부적인 자극에 의한 자가치유가 가능하며, 특히 비파괴적인 방식으로 손상을 감지하고 자가치유를 가능한 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 선형 및/또는 비선형의 폴리머나 올리고머에 의한 고분자백본 상에 동적결합을 이용한 초분자 네트워크를 형성하여 분자집합체인 초분자체를 구현함으로써 기존에 비해 기계적 물성을 증진시킬 수 있으며, 반복적이고 높은 자가치유효율을 발휘할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 산업분야에 적용할 수 있는 등 응용범위를 넓힐 수 있는 유용함을 달성할 수 있으며, 특히 외장재, 코팅재, 도료, 자동차용 클리어코터, 보호필름 등에 적용이 가능하고 이들에 손상 감지 및 자가치유 기능을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 있어 선형 구조에 대한 예시를 나타낸 유형도로서, (a)는 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 중합 또는 공중합으로 형성한 선형 고분자를 나타낸 예시이고, (b)는 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 중합 또는 공중합으로 형성한 선형 고분자 간 블렌딩을 나타낸 예시이며, (c)는 센싱물질간 동적 결합과 자가치유물질간 동적 결합을 통해 선형 고분자간 네트워크를 형성시킨 복합 초분자체를 나타낸 예시이다.
도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 있어 비선형 구조에 대한 예시를 나타낸 유형도로서, 도 2b는 성형(star) 타입 비선형 고분자에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체를 나타낸 예시이고, 도 2c는 가지형(branched) 타입 비선형 구조에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체를 나타낸 일 예시이고, 도 2d는 고차가지형(hyper branched) 타입 비선형 구조에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체를 나타낸 예시이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 설명하기 위해 나타낸 것으로서, 고분자백본의 적용 예시를 나타낸 개략적 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 설명하기 위해 나타낸 것으로서, 복합 초분자체의 결합 예시를 나타낸 개략적 블록도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위해 나타낸 모식도로서, 파이렌(센싱물질)으로 기능화된 물질로부터 고분자백본이 되는 폴리카프로락톤(PCL)을 성장 및 형성한 후 우레이도피리미디논(자가치유물질)을 도입하여 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네트워크의 기반 물질을 제조하는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 있어 proton NMR spectra를 나타낸 데이터로서, 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네트워크를 형성한 분자집합체인 센싱물질과 자가치유물질이 도입된 Py-UPCL에 대한 데이터이다.
도 7은 본 발명에 있어 동적결합에 따른 영향을 발광특성분석과 비점도 분석을 나타낸 데이터로서, (a)는 Py-UPCL의 발광 분석 spectra를 나타낸 데이터이고, (b)는 (a)에 나타난 센싱물질 동적결합의 발생에 따른 직관적 비교 분석 데이터이고, (c)는 PCL, UPCL, Py-PCL, Py-UPCL 각각에 대한 농도별 비점도를 나타낸 데이터이다.
도 8은 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 대한 발광을 통한 손상 감지 및 자가치유 실험을 보여주는 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 대한 기계적 강도를 보여주는 데이터이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 있어 선형 구조에 대한 예시를 나타낸 유형도로서, (a)는 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 중합 또는 공중합으로 형성한 선형 고분자를 나타낸 예시이고, (b)는 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 중합 또는 공중합으로 형성한 선형 고분자 간 블렌딩을 나타낸 예시이며, (c)는 센싱물질간 동적 결합과 자가치유물질간 동적 결합을 통해 선형 고분자간 네트워크를 형성시킨 복합 초분자체를 나타낸 예시이다.
도 2b 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 있어 비선형 구조에 대한 예시를 나타낸 유형도로서, 도 2b는 성형(star) 타입 비선형 고분자에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체를 나타낸 예시이고, 도 2c는 가지형(branched) 타입 비선형 구조에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체를 나타낸 일 예시이고, 도 2d는 고차가지형(hyper branched) 타입 비선형 구조에 센싱물질과 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체를 나타낸 예시이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 설명하기 위해 나타낸 것으로서, 고분자백본의 적용 예시를 나타낸 개략적 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 설명하기 위해 나타낸 것으로서, 복합 초분자체의 결합 예시를 나타낸 개략적 블록도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위해 나타낸 모식도로서, 파이렌(센싱물질)으로 기능화된 물질로부터 고분자백본이 되는 폴리카프로락톤(PCL)을 성장 및 형성한 후 우레이도피리미디논(자가치유물질)을 도입하여 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네트워크의 기반 물질을 제조하는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 있어 proton NMR spectra를 나타낸 데이터로서, 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네트워크를 형성한 분자집합체인 센싱물질과 자가치유물질이 도입된 Py-UPCL에 대한 데이터이다.
도 7은 본 발명에 있어 동적결합에 따른 영향을 발광특성분석과 비점도 분석을 나타낸 데이터로서, (a)는 Py-UPCL의 발광 분석 spectra를 나타낸 데이터이고, (b)는 (a)에 나타난 센싱물질 동적결합의 발생에 따른 직관적 비교 분석 데이터이고, (c)는 PCL, UPCL, Py-PCL, Py-UPCL 각각에 대한 농도별 비점도를 나타낸 데이터이다.
도 8은 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 대한 발광을 통한 손상 감지 및 자가치유 실험을 보여주는 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 대한 기계적 강도를 보여주는 데이터이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명에 있어 첨부한 도면 및 바람직한 실시예는 이해를 돕기 위한 일 실시유형만을 갖는 것으로서, 이들에 의해 특별히 한정되지 않는다 할 것이다.
본 발명에서의 “초분자체”는 고분자백본(폴리머 또는 올리고머)에 동적 결합 유도체가 도입된 상태의 물질로서, 초분자 네트워크를 형성하는 분자집합체로 정의할 수 있다.
본 발명에서의 "동적 결합"은 결합의 분리와 형성이 가역적으로 이루어질 수 있는 공유적 또는 비공유적 결합에 의한 다이나믹 본드를 의미한다.
본 발명에 있어, 도 2a 내지 도 2d에 표시된 실선은 주 사슬(main chain) 및 측쇄(side chain)를 의미하고, 점선은 동적 결합 유도체의 도입에 따른 연결을 의미하며, 이점 쇄선은 동적 결합 유도체 간 동적 결합에 의한 연결을 의미한다.
도 1 내지 9는 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 도면들이다.
본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크는 도 1 내지 도 4를 참조하면, 고분자백본(backbone)과, 상기 고분자백본에 도입되어 손상을 감지하는 센싱물질(sensing)과, 상기 고분자백본에 도입되어 손상을 자가치유하는 자가치유물질(self-healing)을 갖는 초분자체로 이루어지며, 이러한 초분자체가 적어도 2개 이상으로 구비되고, 상기 초분자체 간에 센싱물질을 매개체로 하여 센싱물질 상호간의 동적 결합에 의한 초분자 네트워크를 형성한다.
즉, 고분자백본 상에 센싱물질과 자가치유물질이 도입된 구조의 분자집합체인 초분자체를 2개 이상 구비하되, 초분자체 상호간의 동적 결합을 통해 초분자 네트워크를 형성하는 구성으로 이루어진다.
상기 고분자백본은 필수적으로 주 사슬(main chain)을 갖고, 선택적으로 측쇄(side chain)를 갖는 형태일 수 있다.
상기 센싱물질과 자가치유물질은 각각 고분자백본의 주 사슬(main chain)과 측쇄(side chain) 상에 선택적으로 구비될 수 있고, 때로는 고분자백본의 주 사슬(main chain)과 측쇄(side chain) 모두에 구비될 수 있다.
여기에서, 상기 도입의 기재는 중합이나 공중합 또는 치환 등의 합성을 의미한다.
상기 고분자백본은 폴리머 또는 올리고머일 수 있다.
상기 고분자백본은 선형(linear shape) 타입, 비선형(non-linear shape) 타입, 선형 타입과 비선형 타입이 혼합되거나 공중합된 복합형 타입 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 형태를 가질 수 있다.
상기 선형 타입은 도 2a의 (a) 내지 (c)를 참조할 수 있다.
상기 비선형 타입은 도 2b 내지 도 2d에 나타낸 예시에서와 같이, 성형(star shape), 가지형(branched shape), 고차가지형(hyper branched shape) 구조로 분류할 수 있으며, 이들 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 복합 구조를 갖는 형태일 수 있다.
상기 고분자백본은 폴리머 또는 올리고머의 원료에 대해 단량체를 사용하거나 단량체를 혼합 또는 공중합하여 사용하는 등 아주 다양한 형태일 수 있다.
상기 폴리머 또는 올리고머는 손상 감지 및 자가치유 효율성을 위해 분자 운동성이 우수한 형태가 바람직한데, 폴리락톤계, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리실리콘계, 폴리아마이드계, 폴리아미드계 중에서 선택된 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 것일 수 있다.
이때, 상기 폴리머 또는 올리고머 각각은 평균분자량 1,000g/mol 내지 100,000g/mol 범위를 만족함이 바람직하다.
상기 센싱물질은 육안으로 손상 부위 및 치유 정도를 유용하게 확인 가능하도록 하기 위해 발광물질 또는 발광물질이 도입된 전구체로 이루어질 수 있다.
상기 센싱물질은 파이렌(pyrene), 파이렌화합물, 양자점(quantum dot), 카본닷(carbon dot), 아조 벤젠(azo-benzene), 나프탈렌(naphthalene), 플러렌(fluorene), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물일 수 있다.
상기 자가치유물질은 우레이도피리미디논(ureidopyrimidinone; Upy), 파이렌(pyrene), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 하이드로카본, 도파민-메탈, 설폰산-암모늄, DeAp (deazapterin), UG(uredoguanosion), 아데닌(adenine), 사이토신(cytosine), 티민(thymine), 구아닌(guanine), 보로닉산(boronic acid) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물일 수 있다.
상기 센싱물질 상호간의 동적 결합과 더불어 자가치유물질 간에도 동적 결합이 가능하다.
상기 동적 결합은 물질 간 결합을 유도하는 하나의 방식으로서, 수소 결합, 반데르발스 결합, 파이(π)-파이(π) 결합, 이온 결합, 디엘스엘더 결합(Diels-Alder reaction), 에스에스 결합(S-S bond; disulfide bond), 붕소산(boronic acid) 결합, 금속리간드 결합, 호스트-게스트 상호작용 결합, 가역 공유결합 중에서 선택된 하나 이상의 방식이 사용될 수 있다.
상기 동적 결합은 물질 간 결합을 유도하는 하나의 방식으로서, 수소 결합, 반데르발스 결합, 파이(π)-파이(π) 결합, 이온 결합, 디엘스엘더 결합(Diels-Alder reaction), 에스에스 결합(S-S bond; disulfide bond), 붕소산(boronic acid) 결합, 금속리간드 결합, 호스트-게스트 상호작용 결합, 가역 공유결합 중에서 선택된 하나 이상의 방식이 사용될 수 있다.
이와 같이, 폴리머 또는 올리고머에 의한 고분자백본(backbone) 상에 센싱물질(sensing)과 자가치유물질(self-healing)을 각각 도입하여 초분자 네트워크를 형성시킨 초분자체는 고분자백본의 선형 또는 비선형 구조의 유형에 따라 선형 초분자체, 비선형 초분자체, 선형 초분자체와 비선형 초분자체가 결합된 복합 초분자체 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합되는 구조일 수 있다.
상기 초분자체는 선형 초분자체 : 비선형 초분자체 = 0~10 : 10~0의 중량비로 이루어질 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 초분자체는 선형 초분자체 : 비선형 초분자체 = 6~7 : 3~4의 중량비로 이루어질 수 있다.
상기 초분자 네트워크는 2개 이상의 초분자체간 동적 결합을 갖는 구성을 의미한다.
삭제
여기에서, 상기 초분자체는 선형 초분자체간 동적 결합, 비선형 초분자체간 동적 결합, 선형 초분자체와 비선형 초분자체간 동적 결합, 선형 초분자체와 복합 초분자체(선형 초분자체+비선형 초분자체)간 동적 결합, 비선형 초분자체와 복합 초분자체(선형 초분자체+비선형 초분자체)간 동적 결합 중에서 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.
삭제
상기 2개 이상의 초분자체간에 센싱물질 상호간의 동적 결합을 통해 형성되는 초분자 네트워크는 복합 초분자체를 구현하는 구성이라 할 수 있다.
부연하여, 상기 센싱물질 상호간의 동적 결합에는 수소 결합, 반데르발스 결합, 파이(π)-파이(π) 결합, 이온 결합, 디엘스엘더 결합(Diels-Alder reaction), 에스에스 결합(S-S bond; disulfide bond), 붕소산(boronic acid) 결합, 금속리간드 결합, 호스트-게스트 상호작용 결합, 가역 공유결합 중에서 선택된 하나 이상의 방식이 동일하게 사용된다 할 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 상기 초분자체는 센싱물질을 통해 손상 부위를 감지 및 육안 확인이 가능하고, 자가치유물질을 통해 설정된 온도로 열이 공급되는 경우 손상 부위에 대해 자가치유특성을 발휘하는 기능을 가지며, 분자 운동성이 우수한 폴리머 또는 올리고머에 의한 고분자백본을 통해 손상 감지 및 자가치유 효율을 증대시킬 수 있다.
상기 자가치유를 위한 설정된 온도는 50℃ 내지 120℃이 바람직하고 시간은 1분 내지 48시간이 소요될 수 있으며, 상기 제시한 온도 범위 내에서 손상에 대한 자가치유기능을 매우 효과적으로 발휘할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 위한 제조방법은 센싱물질 구비단계, 고분자백본 구비단계, 자가치유물질 도입단계, 초분자 네크워크 형성단계를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 센싱물질 구비단계는 손상부위 감지를 위한 센싱물질을 구비하는 단계로서, 육안으로 손상 부위 및 치유 정도를 유용하게 확인 가능하도록 하기 위해 발광물질 또는 발광물질이 도입된 전구체를 구비하는 단계이다.
상기 센싱물질은 파이렌(pyrene), 파이렌화합물, 양자점(quantum dot), 카본닷(carbon dot), 아조 벤젠(azo-benzene), 나프탈렌(naphthalene), 플러렌(fluorene), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물일 수 있다.
상기 고분자백본 구비단계는 센싱물질으로부터 성장시켜 폴리머 또는 올리고머의 고분자백본(backbone)을 구비하는 단계이다.
상기 폴리머 또는 올리고머의 고분자백본은 분자 운동성이 우수한 폴리락톤계, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리실리콘계, 폴리아마이드계, 폴리아미드계 중에서 선택된 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 것일 수 있다.
상기 폴리머 또는 올리고머 각각은 평균분자량 1,000g/mol 내지 100,000g/mol 범위를 만족함이 바람직하다.
상기 자가치유물질 도입단계는 센싱물질을 갖는 고분자백본 상에 손상부위 측 자가치유를 위한 자가치유물질을 도입하여 분자집합체인 초분자체를 완성하는 단계이다.
상기 자가치유물질은 우레이도피리미디논(ureidopyrimidinone; Upy), 파이렌(pyrene), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 하이드로카본, 도파민-메탈, 설폰산-암모늄, DeAp (deazapterin), UG(uredoguanosion), 아데닌(adenine), 사이토신(cytosine), 티민(thymine), 구아닌(guanine), 보로닉산(boronic acid) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물일 수 있다.
상기 고분자백본은 선형(linear shape) 타입, 비선형(non-linear shape) 타입, 선형과 비선형이 혼합되거나 중합된 복합형 타입 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 구성일 수 있다.
이때, 상기 비선형 타입은 성형(star shape), 가지형(branched shape), 고차가지형(hyper branched shape) 구조로 분류할 수 있으며, 이들 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 복합 구조를 갖는 형태일 수 있다.
상기 초분자 네트워크 형성단계는 고분자백본에 센싱물질과 자가치유물질이 각각 도입된 구조의 분자집합체인 초분자체를 2개 이상 구비하되, 초분자체 상호간의 동적 결합을 통해 초분자 네트워크를 형성하는 단계이다.
이때에는 초분자체 간에 센싱물질을 매개체로 하여 센싱물질 상호간의 동적 결합에 의해 초분자 네트워크를 형성한다.
이때에는 초분자체 간에 센싱물질을 매개체로 하여 센싱물질 상호간의 동적 결합에 의해 초분자 네트워크를 형성한다.
이때, 상기 동적 결합은 센싱물질 상호간과 더불어서 자가치유물질 상호간에도 이루어질 수 있다.
참고로, 도 2a의 (c)에서는 2개 이상의 초분자체에 대한 초분자 네트워크를 형성함에 있어 센싱물질간 동적 결합을 통해 복합 초분자체를 형성하는 예시를 보여주고 있으며, 이는 초분자 네트워크를 위한 가장 바람직한 실시 유형이라 할 수 있다.
여기에서, 동적 결합에는 수소 결합, 반데르발스 결합, 파이(π)-파이(π) 결합, 이온 결합, 디엘스엘더 결합(Diels-Alder reaction), 에스에스 결합(S-S bond; disulfide bond), 붕소산(boronic acid) 결합, 금속리간드 결합, 호스트-게스트 상호작용 결합, 가역 공유결합 중에서 선택된 하나 이상의 결합방식이 사용될 수 있다.
이와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크에 있어서는 설정된 온도 및 시간으로 열이 공급되는 경우 손상 부위에 대한 자극 제공으로 자가치유특성을 발휘할 수 있다.
이때, 상기 자가치유를 위한 온도는 50℃ 내지 120℃가 바람직하고, 시간은 1분 내지 48시간이 소요될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 이해를 높이기 위해 더욱 구체적인 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 한다.
부연하여, 실시예에서는 상보적 4중 수소결합 및 파이렌 엑시머화를 기반으로 손상을 감지 및 자가치유하는 발광성 이중 동적 결합을 갖는 초분자 네트워크를 구현하였으며, 그 실험결과를 나타내었다.
(합성)
2,2-Bis(hydroxymethyl)propionic acid(Bis-MPA, 10 g)과 acetone 용매를 사용하여, p-Toluenesulfonic acid monohydrate(p-TSA, 0.65 g) 산촉매를 상온에서 분산시킨 후, Dimethoxypropane(DMP, 13.6mL)를 첨가하여 3시간 동안 교반하였다.
이후 Ammonia solution을 넣어 중화시킨 후 회전증발기(Rotary evaporator)를 통해 용매를 제거한 후 유기물 정제를 위해 Dichloromethane(DCM)으로 용해하고 DI water extraction 정제하여 유기층만 수득한 상태에서 Magnesium sulfate을 추가하여 1시간동안 교반한 후 여과하여 회전증발기를 통해 용매를 제거한 후 상온진공오븐에서 24시간 건조하여 전구체를 수득하였다.
이렇게 수득된 전구체 3.75g을 플라스크에 투입한 후 DCM 용매와 1-Pyrenemethanol(Py-OH, 5g) 그리고 Dimethylaminopyridine(DMAP, 0.26g)을 넣어 0℃에서 30분 동안 교반하여 용해하고 N,N??-Dicyclohexylcarbodiimide(DCC, 4.44g)를 DCM에 용해하여 따로 첨가하였다. 이후 상온에서 24시간 동안 건조질소기류하에서 교반하고 반응시킨 후 회전증발기를 통해 용매를 제거한 후 Column chromatography으로 물질을 정제하여 pyrene 발광물질이 도입된 전구체를 수득하였다.
이후 수득한 pyrene 발광물질이 도입된 전구체를 methanol에 용해시킨 후 ion-exchange resin을 첨가하여 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 이후 여과한 후 상온진공오븐에서 24시간 건조하여 수득하였다.
플라스크에 수득한 탈보호된 pyrene 발광물질이 도입된 전구체(3.35g)와 ε-caprolactone(CL, 37mL)과 Tin(II) 2-etylhexanoate(Sn(Oct)2, 0.131g) 촉매를 추가하여 90℃에서 20시간동안 건조질소기류하에서 교반하여 폴리카프로락톤(PCL) 주사슬을 성장시켰다. 사슬 성장된 물질을 chloroform 용매에 용해시킨 뒤 자가치유 유도체 기능화 물질인 우레이도피리미디논(UPy)을 1.5당량비로 첨가한 후 Dibutyltin dilaurate(DBTDL) 촉매를 넣어 60℃에서 20시간 동안 물순환응축기(Water-reflux condenser)와 건조질소기류하에서 교반하였다.
이후 Silica gel을 UPy 기능화 물질과 동일한 당량비로 투입한 뒤 DBTDL 촉매를 3drop하여 미반응된 UPy 기능화 물질을 제거하였다. 이후 Silica gel을 여과를 통해 제거한 후 heptane을 통해 수세 및 침전하여 상온진공오븐에서 24시간 건조하여 손상을 감지 및 자가치유하는 발광성 이중 동적 결합을 갖는 초분자체인 Py-UPCL을 최종 수득하였다.
이를 통해, PCL 사슬에 pyrene과 ureidopyrimidinone(UPy) 분자를 도입함으로써 pi-pi 상호작용과 4중수소결합 기반의 발광성 이중 동적 결합을 갖는 초분자 네트워크, 즉 초분자체를 제조하였다.
도 5는 파이렌(센싱물질)으로 기능화된 중심물질로부터 PCL을 성장 및 형성한 후 우레이도피리미디논(자가치유물질)을 도입하여 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네트워크의 기반 물질을 제조하는 모식도를 보여주고 있다.
(결과)
도 6은 CDCl3에 용해된 물질의 proton NMR spectra를 나타낸 것으로서, 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 물질인 센싱물질과 자가치유물질이 도입된 Py-UPCL에 대한 데이터이다.
10.12, 11.83 그리고 13.1 ppm에서 4중수소결합이 이루어졌음을 의미하는 3개의 sharp peak를 확인하여 UPy 분자에 의한 동적 결합을 확인하였다. 또한 8.06 ppm에서의 pyrenyl peak가 나타남을 확인하여 파이렌 분자의 도입을 확인하였다.
도 7은 본 발명에 있어 동적 결합에 따른 영향을 발광특성분석과 비점도 분석을 나타낸 데이터로서, 이를 통해 초분자력 부여에 기인하는 비공유결합인 pi-pi 상호작용과 4중수소결합이 실제적으로 분자의 거동에 대해 미치는 영향을 확인하였다.
그 결과, 도 7의 (a)에서 농도 증가에 따라 IE, excimeric peak의 증가를 확인하였다. 이는 파이렌 분자체의 농도 증가에 따라 파이렌에 의한 동적 결합을 형성함을 의미한다.
추가적으로 도 7의 (b)를 통해 pi-pi 상호작용에 의한 동적결합 형성을 직관적으로 확인할 수 있다. 가시적으로 확인한 발광 또한 농도의 증가에 따라 장파장대의 색으로 적색편이가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 7의 (c)를 통해서는 농도에 따른 비점도를 측정하였을 때 농도가 증가함에 따라 비점도가 증가하는 경향성을 보였고 동적 결합의 유무, 종류에 따라 이루는 형상이 상이해져 비점도의 차이를 보였다.
결과적으로 UPy에 의한 4중수소동적결합과 Pyrene에 의한 pi-pi 동적결합이 이중 동적 결합을 가지는 Py-UPCL 분자의 거동제한성의 상승에 기인하는 것으로 판단된다.
도 8은 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 적용한 실험 예시를 나타낸 것으로서, 이때, 자극 온도 및 시간은 100℃에서 20분 동안 손상 부위에 열을 공급하였다.
도 8의 (a)는 Py-UPCL 고체필름으로 제작하여 임의의 손상을 부여하고 자가치유 상태를 나타낸 것으로서, 손상에 대해 확인 가능여부에 중점을 두고 거시적 손상(macro crack)과 미시적 손상(micro crack)을 부여하였다.
도 8의 (b)는 PL(Photoluminescence) 특성에 따른 비교군을 나타낸 것으로서, 센싱물질을 제외한 단일 동적 결합을 갖는 UPCL 역시 동일한 조건으로 손상을 부여하였다.
도 8에서는 Py-UPCL의 거시적 손상의 경우, 육안으로 감지될 정도의 손상이었으며, 센싱물질이 갖는 발광특성으로 인해 거시적 손상의 감지가 가능함을 보여주고 있다. 또한, 미시적 손상의 경우 육안으로는 손상이 감지되지 않을 정도의 손상임에도 불구하고 센싱물질이 갖는 발광특성으로 인해 손상이 뚜렷하게 육안으로 감지되는 것을 확인하였다.
반면에 센싱물질을 제외한 단일 동적 결합을 갖는 UPCL은 광학현미경, 육안으로는 센싱물질과 자가치유물질의 이중 동적 결합을 갖는 Py-UPCL과 마찬가지인 결과를 보였으나, 센싱물질의 부재로 인해 Py-UPCL보다 큰 손상을 지님에도 불구하고 모두 감지가 불가능하였다.
이와 같은 결과로 미루어 볼 때, 마이크로 스케일의 미시적 손상에 대해 센싱물질을 이용한 감지의 효용성을 확인한 결과라고 볼 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 적용한 예시를 나타낸 것으로서, 이중 동적 결합에 의해 기계적 강도를 높일 수 있음을 보여주고 있으며, 특히 센싱물질을 제외한 단일 동적 결합을 갖는 UPCL에 비해 센싱물질과 자가치유물질의 이중 동적 결합을 갖는 Py-UPCL에서 더욱 기계적 강도가 증대됨을 보여주고 있다.
이에 따라, 본 발명을 통해서는 센싱물질 및 자가치유물질을 도입하여 초분자 네트워크를 형성함으로써 제품을 손상하지 않으면서도 가시적인 방법으로 제품에 발생한 미세한 손상까지 육안으로도 손쉽게 감지 및 확인할 수 있고 이와 더불어 열원 등 자극에 의한 자가치유가 가능하며, 특히 전체가 아닌 국부적인 손상 위치의 파악 및 국부적인 자극에 의한 자가치유가 가능하고 비파괴적인 방식으로 손상을 감지 및 자가치유할 수 있는 자극-응답형 자가치유 시스템을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크는 외장재, 코팅재, 도료, 자동차용 클리어코터, 보호필름 중에서 어느 1군의 응용제품에 적용할 수 있으며, 각각의 응용제품들에 대해 자극 전달에 의해 응답하는 자극-응답형의 자가치유를 구현할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 권리범위 내에 속한다 할 것이다.
Claims (29)
- 고분자백본(backbone);
상기 고분자백본에 도입되어 손상을 감지하는 센싱물질;
상기 고분자백본에 도입되어 손상 부위를 자가치유하는 자가치유물질;로 이루어진 초분자체가 적어도 2개 이상으로 구비되고,
상기 초분자체 간에 센싱물질을 매개체로 하여 센싱물질 상호간의 동적 결합에 의해 초분자 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 고분자백본은,
폴리머 또는 올리고머인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 고분자백본은,
선형(linear shape) 타입, 비선형(non-linear shape) 타입, 선형 타입과 비선형 타입이 혼합되거나 공중합된 복합형 타입 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 구성이며,
상기 비선형 고분자는,
성형(star shape), 가지형(branched shape), 고차가지형(hyper branched shape) 구조 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 복합 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 센싱물질과 자가치유물질은 각각,
상기 고분자백본의 주 사슬(main chain)과 측쇄(side chain) 상에 선택적으로 도입되어 구비되거나, 고분자백본의 주 사슬(main chain)과 측쇄(side chain) 모두에 도입되어 구비되는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 2항에 있어서,
상기 폴리머 또는 올리고머는,
분자 운동성이 우수한 폴리락톤계, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리실리콘계, 폴리아마이드계, 폴리아미드계 중에서 선택된 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 초분자체는,
선형 초분자체, 비선형 초분자체, 선형 초분자체와 비선형 초분자체가 결합된 복합 초분자체 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 6항에 있어서,
상기 초분자체는,
선형 초분자체 : 비선형 초분자체 = 0~10 : 10~0의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 6항에 있어서,
상기 초분자체는,
선형 초분자체 : 비선형 초분자체 = 6~7 : 3~4의 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 센싱물질은,
육안으로 손상 부위 및 치유 정도를 확인 가능하도록 발광물질 또는 발광물질이 도입된 전구체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 9항에 있어서,
상기 센싱물질은,
파이렌(pyrene), 파이렌화합물, 양자점(quantum dot), 카본닷(carbon dot), 아조 벤젠(azo-benzene), 나프탈렌(naphthalene), 플러렌(fluorene), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 자가치유물질은,
우레이도피리미디논(ureidopyrimidinone; Upy), 파이렌(pyrene), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 하이드로카본, 도파민-메탈, 설폰산-암모늄, DeAp (deazapterin), UG(uredoguanosion), 아데닌(adenine), 사이토신(cytosine), 티민(thymine), 구아닌(guanine), 보로닉산(boronic acid) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 초분자체는 설정된 온도로 열이 공급되는 경우 손상 부위에 대해 자가치유특성을 발휘하는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 12항에 있어서,
상기 자가치유를 위한 설정된 온도는 50℃ 내지 120℃인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 2항에 있어서,
상기 폴리머 또는 올리고머 각각은 평균분자량 1,000g/mol 내지 100,000g/mol 범위인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 초분자체 간에는 자가치유물질 상호간에도 동적 결합이 이루어지며,
상기 동적 결합은,
수소 결합, 반데르발스 결합, 파이(π)-파이(π) 결합, 이온 결합, 디엘스엘더 결합(Diels-Alder reaction), 에스에스 결합(S-S bond; disulfide bond), 붕소산(boronic acid) 결합, 금속리간드 결합, 호스트-게스트 상호작용 결합, 가역 공유결합 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 제 1항에 있어서,
상기 초분자체간 동적 결합은,
수소 결합, 반데르발스 결합, 파이(π)-파이(π) 결합, 이온 결합, 디엘스엘더 결합(Diels-Alder reaction), 에스에스 결합(S-S bond; disulfide bond), 붕소산(boronic acid) 결합, 금속리간드 결합, 호스트-게스트 상호작용 결합, 가역 공유결합 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- (1) 손상부위 감지를 위한 센싱물질을 구비하는 단계;
(2) 상기 센싱물질로부터 성장시켜 폴리머 또는 올리고머의 고분자백본(backbone)을 구비하는 단계;
(3) 상기 센싱물질을 갖는 고분자백본에 자가치유를 위한 자가치유물질을 도입하여 초분자체를 완성하는 단계;
(4) 상기 고분자백본에 센싱물질과 자가치유물질이 도입된 구조의 분자집합체인 초분자체를 2개 이상 구비하되, 초분자체 상호간의 동적 결합을 통해 초분자 네트워크를 형성하는 단계; 를 포함하며,
상기 (4)단계에서 초분자체 간에 센싱물질을 매개체로 하여 센싱물질 상호간의 동적 결합에 의해 초분자 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 고분자백본은,
분자 운동성이 우수한 폴리락톤계, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리실리콘계, 폴리아마이드계, 폴리아미드계 중에서 선택된 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 센싱물질은,
육안으로 손상부위 및 치유 정도를 확인 가능하게 하는 것으로서, 발광물질 또는 발광물질이 도입된 전구체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 센싱물질은,
파이렌(pyrene), 파이렌화합물, 양자점(quantum dot), 카본닷(carbon dot), 아조 벤젠(azo-benzene), 나프탈렌(naphthalene), 플러렌(fluorene), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 자가치유물질은,
우레이도피리미디논(ureidopyrimidinone; Upy), 파이렌(pyrene), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 하이드로카본, 도파민-메탈, 설폰산-암모늄, DeAp (deazapterin), UG(uredoguanosion), 아데닌(adenine), 사이토신(cytosine), 티민(thymine), 구아닌(guanine), 보로닉산(boronic acid) 중에서 선택된 1종 또는 2가지 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 고분자백본은,
선형(linear shape) 타입, 비선형(non-linear shape) 타입, 선형 타입과 비선형 타입이 혼합되거나 중합된 복합형 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 구성이며,
상기 비선형 고분자는,
성형(star shape), 가지형(branched shape), 고차가지형(hyper branched shape) 구조 중에서 선택된 어느 1군 또는 2가지 이상이 혼합된 복합 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 (4)단계에서 초분자체 간에는 자가치유물질 상호간에도 동적 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 제 20항에 있어서,
상기 초분자체는 설정된 온도로 열이 공급되는 경우 손상 부위에 대해 자가치유특성을 발휘하며,
상기 자가치유는 50℃ 내지 120℃의 범위에서 형태 변형 없이 이루어지는 것을 특징으로 하는 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 제조방법. - 청구항 1 내지 청구항 16 중에서 어느 한 항에 의한 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 응용제품.
- 제 28항에 있어서,
상기 응용제품은,
외장재, 코팅재, 도료, 자동차용 클리어코터, 보호필름 중에서 어느 1군인 것을 특징으로 하는 응용제품.
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| KR1020210086845A KR102610452B1 (ko) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210086845A KR102610452B1 (ko) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품 |
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| KR1020210086845A KR102610452B1 (ko) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 손상 및 치유 감지가 가능한 발광성 자가치유 초분자 네크워크 및 그 제조방법, 응용제품 |
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- 2021-07-02 KR KR1020210086845A patent/KR102610452B1/ko active IP Right Grant
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