KR20200020451A - Micro capsule, preparation method thereof, and micro sensor comprising the same - Google Patents

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KR20200020451A KR1020180096184A KR20180096184A KR20200020451A KR 20200020451 A KR20200020451 A KR 20200020451A KR 1020180096184 A KR1020180096184 A KR 1020180096184A KR 20180096184 A KR20180096184 A KR 20180096184A KR 20200020451 A KR20200020451 A KR 20200020451A
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Abstract

The present invention provides a microcapsule having excellent reactivity and stability against external force, a manufacturing method thereof, and a microsensor of high performance including the same. For the above, the microcapsule surrounded by a polymer film includes: a photonic crystal area which includes a photonic crystal structure at least partially existing in the polymer film; and a non-photonic crystal area in the center of the microcapsule. Moreover, the present invention provides the microsensor including the microcapsule and the method of manufacturing the microcapsule. The present invention improves a reaction speed against external force since an additional phase separation does not occur in a photonic crystal area of the microcapsule by external force; has an effect of preventing the degradation of crystal stability of a photonic crystal structure forming a photonic crystal area; and thus, has an effect of manufacturing a microsensor of high performance when used as a microsensor.

Description

마이크로 캡슐, 이의 제조방법, 및 마이크로 캡슐을 포함하는 마이크로 센서{MICRO CAPSULE, PREPARATION METHOD THEREOF, AND MICRO SENSOR COMPRISING THE SAME}MICRO CAPSULE, PREPARATION METHOD THEREOF, AND MICRO SENSOR COMPRISING THE SAME

본 발명은 적어도 부분적으로 광결정 영역을 포함하는 마이크로 캡슐, 이의 제조방법 및 이를 포함하여 구성되는 마이크로 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a microcapsule comprising at least partly a photonic crystal region, a method of manufacturing the same, and a microsensor comprising the same.

파장의 절반 수준에서 규칙적인 굴절률 변화를 갖는 물질은 해당 파장의 빛을 물질 내부에 허용하지 않는 광밴드갭 특성을 보이며, 이러한 물질을 광결정이라고 한다. 광밴드갭은 반도체가 전자 밴드갭을 갖는 전자를 물질 내부에 허용하지 않는 것과 유사한 원리이며, 이에 광결정을 빛의 반도체라 부르기도 한다. 외부에서 넓은 범위의 스펙트럼을 갖는 빛이 광결정에 입사하는 경우, 광밴드갭에 해당하는 빛은 내부로 전파할 수 없기 때문에 선택적으로 반사가 일어나며, 나머지 파장의 빛들은 내부로 전파된다. 따라서, 광밴드갭이 가시광선 영역에 존재하는 경우, 광밴드갭에 의한 선택적 반사는 색으로 나타나게 된다. Materials with regular refractive index changes at half the wavelength show an optical bandgap characteristic that does not allow light at that wavelength inside the material. Such materials are called photonic crystals. The optical bandgap is a similar principle that semiconductors do not allow electrons with an electron bandgap inside a material, so that a photonic crystal is also called a semiconductor of light. When light having a wide spectrum from the outside is incident on the photonic crystal, light corresponding to the optical band gap cannot be propagated inside, and thus reflection occurs selectively, and light of the remaining wavelengths propagates inside. Therefore, when the optical bandgap is present in the visible ray region, selective reflection by the optical bandgap is displayed in color.

광결정에 의한 발색은 영롱하며 반짝이는 색깔로 일반적인 화학색소에 의한 색과는 구별되는 특징이 있다. 자연계에 존재하는 광결정에는 모포(Morpho) 나비의 날개, 공작새의 깃털, 오판 보석 등이 있으며, 이들은 모두 내부에 수백 나노미터 수준의 규칙적인 격자 구조를 가지고 있어, 해당 색의 파장 절반 수준에서 규칙적인 굴절률 변화를 보인다. Color development by photonic crystal is bright and shiny color and it is distinguished from general chemical color. Photonic crystals in nature include Morpho butterfly wings, peacock feathers, and miscalculations, all of which have a regular lattice structure of hundreds of nanometers inside, which is regular at half the wavelength of the color. The refractive index changes.

이처럼 물질을 구성하는 성분이 아닌, 물질을 이루는 규칙적 구조에 의해 발생하는 색을 구조색이라고 부른다. 구조색은 분자의 흡광에 의하여 나타나는 일반적인 화학색과는 달리 그 물리 구조가 유지되는 한 변색 혹은 퇴색되지 않으며, 구조의 주기 제어를 통해 동일 물질로 다양한 색을 발현시킬 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 구조색 소재는 최근 다양한 영역에서 각광받고 있으며, 특히 심미성 코팅 및 무색소 (무독성) 색소재, 보안 소재, 디스플레이 광학 소재 등으로 활용될 것으로 기재된다.Thus, the color generated by the regular structure of the material, not the components that make up the material, is called the structural color. Unlike the general chemical color represented by the absorption of molecules, the structure color does not discolor or fade as long as the physical structure is maintained, and various colors can be expressed by the same material through the cycle control of the structure. Due to these features, structural color materials have recently been spotlighted in various areas, and are described as being particularly used as aesthetic coatings and colorless (non-toxic) colorants, security materials, display optical materials, and the like.

이와 같은 광결정을 포함하는 광결정구는 다양한 방법으로 제조될 수 있고, 구체적으로는 단일 액적의 증발에 의한 콜로이드 결정화, 입자간 반발력을 이용한 콜로이드 결정화, 이중 액적 기반의 구형 광결정 캡슐화 등의 방법으로 제조될 수 있다. 이와 같이 제조된 광결정구는 다양한 외력에 의하여 발현되는 색상이 달라지도록 함으로써, 센서로 활용될 수 있다. 그러나, 기존의 광결정구의 경우 정전기적 반발력이나, 엔트로피에 의한 결정화를 통해 광결정을 형성하기 때문에, 광결정구 내부에 전체적으로 균일하게 결정영역이 형성되어, 외부 자극에 반응하여 광결정의 색이 바뀌기 위해서는 콜로이드가 많은 부분과 없는 부분으로 나뉘는 추가적인 상분리가 필요하게 되고, 이에 따라 반응속도가 떨어지고, 결정의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.Photonic crystal spheres including such photonic crystals may be prepared by various methods, specifically colloidal crystallization by evaporation of a single droplet, colloidal crystallization using interparticle repulsive force, double droplet-based spherical photonic crystal encapsulation, and the like. have. The photonic crystal sphere manufactured as described above may be utilized as a sensor by varying the color expressed by various external forces. However, in the conventional photonic crystal sphere, since the photonic crystal is formed through electrostatic repulsive force or crystallization by entropy, the crystal region is formed uniformly inside the photonic crystal sphere. There is a problem in that additional phase separation is required, which is divided into many parts and no parts, thereby decreasing the reaction rate and degrading the stability of the crystal.

구체적으로, 대한민국 공개특허 제10-2009-0109367호는 광중합 가능한 중간상을 갖는 이중 액적을 이용한 고분자 캡슐의 제조방법 및 용도를 개시하고 있고, 구체적으로는 (a) 미세관을 이용하여 내부관, 중간관 및 외부관으로 구성된 미세유체소자를 제작하는 단계; (b) 상기 미세유체소자의 내부관으로는 감금시킬 물질을 포함하는 내부액적을 위한 수분산용액 흐름과, 중간관으로는 계면활성제를 포함하는 광중합가능한 단량체 오일 또는 콜로이드 분산 광중합 가능한 단량체 오일 흐름과, 외부관으로는 계면활성제를 포함하는 물 흐름을 도입하여 균일한 크기의 이중액적을 형성하는 단계; (c) 상기의 이중 액적을 미세유체소자 하류의 자외선 노광 영역을 통과시켜 광경화 시키는 단계를 포함하는 고분자 캡슐의 제조방법을 개시한다. 그러나, 상기 방법으로 제조된 고분자 캡슐은 외력 변화에 따라 발현되는 색이 변할 수 있는 구성이 개시되어 있지 않을 뿐만 아니라, 이와 같은 구성이 포함된다고 하여도, 고분자 캡슐 내에 균일한 광결정 영역이 형성되기 때문에, 외력의 변화에 대한 반응속도가 늦어지는 문제점이 있고, 또한 반복적인 외력 변화에 따라 결정의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.Specifically, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0109367 discloses a method and a use of a polymer capsule using double droplets having a photopolymerizable intermediate phase. Specifically, (a) an inner tube and an intermediate tube using a microtube. Manufacturing a microfluidic device consisting of a tube and an outer tube; (b) a water dispersion solution stream for the inner droplet containing the material to be confined in the inner tube of the microfluidic device, and a photopolymerizable monomer oil or colloidal dispersed photopolymerizable monomer oil stream including a surfactant in the middle tube; Introducing a stream of water containing a surfactant into the outer tube to form double droplets of uniform size; (c) discloses a method for producing a polymer capsule comprising the step of photocuring the double droplet through the ultraviolet exposure region downstream of the microfluidic device. However, the polymer capsule prepared by the above method does not disclose a configuration in which the color expressed by a change in external force is not disclosed, and even if such a configuration is included, a uniform photonic crystal region is formed in the polymer capsule. In addition, there is a problem in that the reaction speed to the change of the external force is slow, and there is also a problem in that the stability of the crystal is reduced by repeated external force changes.

다음으로, 대한민국 공개특허 제10-2016-0148816호는 액정 캡슐을 포함하는 온도 센서 및 이의 제조방법을 개시하고 있고, 구체적으로는 내부에 물 흐름을 포함하는 제 1 상 및 오일 흐름을 포함하는 제 2 상을 포함시키기 위한 외부관; 상기 외부관의 내부 중, 제 1 상 측에 위치하는 내부관; 상기 내부관과 마주보게 위치하며, 상기 외부관의 내부 중 제 2 상측에 위치하는 오리피스;를 포함하는 미세 유체 시스템(Microfluidic system)을 준비하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 준비된 미세 유체 시스템의 외부관에 제1 고분자를 포함하는 물 흐름을 형성하고, 상기 물 흐름과 반대방향으로 흐르는 오일 흐름을 형성하여 제 1 상 및 제 2 상을 형성하는 단계(단계 2); 상기 단계 2에서 형성된 제 1 상 측에 위치한 내부관에 제 1 상과 동일방향으로 흐르며 액정 물질을 포함하는 액정 흐름을 형성하여 제 2 상 측에 위치한 오리피스 내에서 이중 액적을 제조하는 단계(단계 3); 및 상기 단계 3에서 제조된 이중 액적에 자외선을 조사하여 경화시키는 단계(단계 4);를 통해 제조된 제1 고분자를 포함하는 막으로 둘러싸인 액정 물질을 포함하는 액정 캡슐; 및 제2 고분자를 포함하는 매트릭스;를 포함하고, 상기 매트릭스 내부에 상기 액정 캡슐이 분산된 것을 특징으로 하는 온도 센서를 개시하고 있다. 그러나, 상기 발명의 온도 센서는 매트릭스 내부에 액정 캡슐이 균일하게 분산되어, 온도 변화시에 매트릭스 내에 액정 캡슐이 많이 존재하는 부분과, 액정 캡슐이 거의 없는 부분으로 상분리가 일어나게 되기 때문에, 결국 온도 변화에 대한 반응속도가 늦어지고, 액정 캡슐들이 형성하는 광결정의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.Next, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0148816 discloses a temperature sensor including a liquid crystal capsule and a method for manufacturing the same, and specifically, a first phase and an oil flow including a water flow therein. An outer tube for containing two phases; An inner tube positioned on a first upper side of an inside of the outer tube; Preparing a microfluidic system including a; orifice located facing the inner tube, located in the second upper side of the inside of the outer tube (step 1); Forming a water flow comprising a first polymer in an outer tube of the microfluidic system prepared in step 1 and forming an oil flow flowing in a direction opposite to the water flow to form a first phase and a second phase (step 2); Preparing a double droplet in the orifice located in the second phase by forming a liquid crystal flow including the liquid crystal material in the same direction as the first phase in an inner tube located in the first phase formed in the step 2 (step 3 ); And hardening by irradiating ultraviolet rays to the double droplets prepared in step 3 (step 4); a liquid crystal capsule comprising a liquid crystal material surrounded by a film including the first polymer prepared through the step; And a matrix comprising a second polymer, wherein the temperature sensor is characterized in that the liquid crystal capsule is dispersed in the matrix. However, in the temperature sensor of the present invention, since the liquid crystal capsule is uniformly dispersed in the matrix, phase separation occurs in a portion in which a large amount of liquid crystal capsule exists in the matrix and a portion in which the liquid crystal capsule is almost absent at the time of temperature change. There is a problem in that the reaction rate is slow, and the stability of the photonic crystals formed by the liquid crystal capsules is lowered.

이에 본 발명의 발명자들은 온도 등의 외력 변화에 빨리 반응하면서도, 반복적인 외력 변화에도 광결정의 안정성이 저하되지 않는 마이크로 캡슐을 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.Accordingly, the inventors of the present invention have led to the present invention by studying a microcapsule that reacts quickly to external force changes such as temperature and does not degrade the stability of the photonic crystal even after repeated external force changes.

대한민국 공개특허 제10-2009-0109367호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0109367 대한민국 공개특허 제10-2016-0148816호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0148816

본 발명의 목적은 외력에 대한 반응성이 우수하고, 안정성이 우수한 마이크로 캡슐, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 고성능의 마이크로 센서를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a microcapsule having excellent reactivity to external force and excellent stability, a method for preparing the same, and a high performance microsensor including the same.

이를 위하여 본 발명은 고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐로서, 상기 마이크로 캡슐은 상기 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역; 및 상기 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐을 제공하고, 또한, 상기 마이크로 캡슐을 포함하는 마이크로 센서를 제공하고, 나아가, 고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐의 제조방법으로서, 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 제조하는 단계; 고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계; 및 복수의 상기 나노입자들로부터 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 영역을 형성하고, 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법을 제공한다.To this end, the present invention is a microcapsule surrounded by a polymer film, the microcapsule comprising a photonic crystal region including a photonic crystal structure at least partially present in the polymer film; And a non-photonic crystal region in the center of the microcapsule, which provides a microcapsule comprising the microcapsule, and further comprises a microsensor including the microcapsule, and further, a method of manufacturing a microcapsule surrounded by a polymer film. Preparing nanoparticles whose size is changed by an external force; Supporting water including a plurality of the nanoparticles, a depletant, and an osmotic pressure control salt in a polymer membrane; And forming a photonic crystal region at least partially present in the polymer film from the plurality of nanoparticles, and forming a non-photonic crystal region in the center of the microcapsule. do.

본 발명에 따르면, 외력에 의하여 마이크로 캡슐 중 광결정 영역에 대한 추가적인 상분리가 일어나지 않아, 외력에 대한 반응속도가 향상되고, 광결정 영역을 이루는 광결정 구조체의 결정 안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있고, 따라서, 이를 마이크로 센서로 사용하는 경우, 고성능의 마이크로 센서를 제조할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the external force does not cause additional phase separation of the photonic crystal region in the microcapsule, thereby improving the reaction speed with respect to the external force and preventing the crystal stability of the photonic crystal structure of the photonic crystal region from deteriorating. Therefore, when this is used as a micro sensor, there is an effect that can produce a high performance micro sensor.

도 1은 본 발명의 마이크로 캡슐을 제조하기 위한 예시적인 미세유체소자의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 투과광학현미경 사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 광학현미경 사진이고,
도 4는 원료물질의 농도별로 마이크로 캡슐의 형태를 보여주는 광학현미경 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 온도별 발색을 보여주는 사진이고,
도 6은 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 반사 스펙트럼의 가열 및 냉각시의 최대 피크 위치를 보여주는 그래프이고,
도 7은 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐에 대한 반복적인 가열 및 냉각시의 반사 스펙트럼의 최대 피크 위치를 보여주는 그래프이고,
도 8은 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 온도 변화에 반응하는 속도를 보여주는 그래프이고,
도 9는 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 온도 변화에 대한 반응속도를 측정하기 위하여 그래프이고,
도 10은 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐의 용매 내에서의 발색 특성을 보여주는 사진이고, 및
도 11은 본 발명의 실시예에서 제조된 마이크로 캡슐을 이용한 유체에 대한 온도 센서로서의 응용 가능성을 보여주는 사진이다.
1 is a schematic diagram of an exemplary microfluidic device for manufacturing the microcapsules of the present invention,
2 is a transmission optical micrograph of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
Figure 3 is an optical micrograph of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
4 is an optical micrograph showing the shape of the microcapsules according to the concentration of the raw material,
Figure 5 is a photograph showing the color development by temperature of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
6 is a graph showing the maximum peak position during heating and cooling of the reflection spectrum of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
7 is a graph showing the maximum peak position of the reflection spectrum during repeated heating and cooling for the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
8 is a graph showing the rate of response to the temperature change of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
9 is a graph for measuring the reaction rate with respect to the temperature change of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention,
10 is a photograph showing the color development characteristics in the solvent of the microcapsules prepared in the embodiment of the present invention, and
11 is a photograph showing the applicability as a temperature sensor for a fluid using a microcapsules prepared in an embodiment of the present invention.

-용어의 정의--Definition of Terms-

본 발명에서 '디플리턴트'는 광결정 구조체를 형성하는 나노입자들 사이에서 인력인 고갈력을 형성하기 위한 물질로, 통상적으로 광결정 구조체를 형성하는 나노입자들보다 크기가 작고, 상기 나노입자들 주변에 분산되어 존재한다.In the present invention, the 'dipant' is a material for forming a depletion force that is attractive between the nanoparticles forming the photonic crystal structure, and is generally smaller in size than the nanoparticles forming the photonic crystal structure, and surrounding the nanoparticles. It is distributed in

본 발명에서 '외력'이란 광결정 구조체를 형성하는 나노입자의 크기를 변화시키는 모든 '외부자극'을 의미한다.In the present invention, the 'external force' refers to any 'external stimulus' that changes the size of the nanoparticles forming the photonic crystal structure.

본 발명에서 '평균 반지름'이란 특정 형상의 나노입자 또는 마이크로 캡슐에서, 최 장축 반지름과 최 단축 반지름의 산술평균을 의미한다.In the present invention, the 'average radius' refers to the arithmetic mean of the longest axis radius and the shortest radius in the nanoparticles or microcapsules of a specific shape.

본 발명에서 '광결정 영역'이란 광결정 구조체가 존재하는 영역을 의미하고, '비광결정 영역'이란 광결정 구조체가 존재하지 않는 영역을 의미한다.In the present invention, "photonic crystal region" means a region where a photonic crystal structure exists, and "non-photonic crystal region" means a region where a photonic crystal structure does not exist.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 The present invention

고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐로서,A microcapsule surrounded by a polymer membrane,

상기 마이크로 캡슐은 상기 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역; 및The microcapsule includes a photonic crystal region including a photonic crystal structure at least partially present inside the polymer film; And

상기 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역;A non-photonic crystal region in the center of the microcapsule;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐을 제공한다.It provides a microcapsule comprising a.

이하 본 발명을 각 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail for each component.

본 발명은 고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐에 관한 것으로, 상기 마이크로 캡슐은 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역을 포함한다. 본 발명의 고분자 막은 마이크로 캡슐의 외부 벽을 정의하고, 물리적 자극으로부터 마이크로 캡슐 내부의 광결정 구조체를 보호한다.The present invention relates to a microcapsule surrounded by a polymer film, the microcapsule comprising a photonic crystal region comprising a photonic crystal structure at least partially present inside the polymer film. The polymer membrane of the present invention defines the outer wall of the microcapsules and protects the photonic crystal structure inside the microcapsules from physical stimuli.

기존의 광결정 영역을 포함하는 마이크로 캡슐은 마이크로 캡슐 내에 정전기적 반발력이나 엔트로피에 의한 결정화를 통하여 광결정을 형성하였는데, 이와 같은 경우, 마이크로 캡슐 내부 전체에 대하여 광결정 영역이 형성되고, 외력에 반응하여 광결정의 색이 바뀌기 위해서는 콜로이드 광결정이 많은 부분과 없는 부분으로 나뉘어지는 추가적인 상분리가 필요하게 되고, 이에 따라 반응속도와 결정의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.Conventional microcapsules including photonic crystal regions form photonic crystals by electrostatic repulsion or entropy crystallization in microcapsules. In this case, photonic crystal regions are formed over the entire microcapsule, and in response to external forces, In order to change the color, it is necessary to add an additional phase separation in which the colloidal photonic crystal is divided into many portions and no portions, and thus there is a problem in that the reaction rate and the stability of the crystal are degraded.

이에 본 발명의 마이크로 캡슐은 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역을 형성함으로써, 외력에 의하여 광결정 영역이 수축 또는 이완하는 경우에도 추가적인 상분리가 발생되지 않도록 하여, 외력에 대한 반응속도와 결정의 안정성이 저하되는 문제점을 해결하였다.Accordingly, the microcapsules of the present invention form a photonic crystal region including a photonic crystal structure at least partially present in the polymer film, so that no additional phase separation occurs even when the photonic crystal region shrinks or relaxes due to an external force. The problem of lowering the reaction rate and the stability of the crystal was solved.

이때 광결정 영역은 고분자 막 내부에 고분자 막과 인접하여 형성될 수 있다.In this case, the photonic crystal region may be formed adjacent to the polymer film inside the polymer film.

본 발명의 마이크로 캡슐을 형성하는 고분자 막은 제조공정 중 추가적인 공정을 통하여 경화될 수 있기 때문에, 광경화성 고분자막 또는 열경화성 고분자 막일 수 있다.Since the polymer film forming the microcapsules of the present invention may be cured through an additional step in the manufacturing process, it may be a photocurable polymer film or a thermosetting polymer film.

본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 이의 중앙에 비광결정 영역을 포함한다. 본 발명의 마이크로 캡슐은 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 영역과 함께 중앙에 비광결정 영역, 즉, 광결정 구조체가 존재하지 않는 영역을 포함하여, 마이크로 캡슐 완성 시점에 이미 상분리가 이루어져 있기 때문에, 마이크로 캡슐에 외력이 가하여졌을 때, 추가적인 상분리가 발생하지 않고, 결과적으로 외력에 대한 반응속도와 결정의 안정성이 향상되는 효과가 있다.The microcapsules according to the invention comprise a non-photonic crystal region in the center thereof. Since the microcapsules of the present invention include a photonic crystal region at least partially present inside the polymer film and a non-photonic crystal region in the center, that is, a region in which the photonic crystal structure does not exist, phase separation is already performed at the time of completion of the microcapsule. When an external force is applied to the microcapsules, no additional phase separation occurs, and as a result, the reaction rate and crystal stability against the external force are improved.

본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 고분자 막 내부가 연속된 유체상으로 채워지는 것이 바람직하다. 고분자 막 내부가 연속된 유체상으로 채워짐에 따라, 외력에 대한 광결정 영역의 유동성을 갖게 되고, 결국 외력의 변화에 따라 발광색이 변화하는 방법으로 외력의 감지가 가능하게 된다. 즉, 외력에 대한 구조색의 실시간 제어를 통하여 센서로서의 기능을 수행할 수 있게 되는 것이다.The microcapsules according to the invention are preferably filled with a continuous fluid phase inside the polymer membrane. As the inside of the polymer film is filled with a continuous fluid phase, fluidity of the photonic crystal region with respect to the external force is obtained, and thus the external force can be detected by changing the emission color according to the change of the external force. That is, it is possible to perform a function as a sensor through the real-time control of the structure color of the external force.

또한, 본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 디플리턴트(depletant)를 포함할 수 있다. 본 발명의 마이크로 캡슐은 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역과 마이크로 캡슐의 중앙에 비광결정 영역을 포함하는 구조를 갖는다. 기존의 광결정 영역을 포함하는 마이크로 캡슐은 일반적으로 정전기적 반발력이나 엔트로피에 의한 결정화를 통해 형성되어 외력에 대한 반응속도와 결정의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다. 본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 제조하는 과정에서 디플리턴트를 포함함으로써, 이에 의한 고갈력에 의하여. 마이크로 캡슐 내에 광결정 영역과 비광결정 영역이 구분되어 형성됨으로써 외력의 변화에 대하여 빠르고 안정적으로 색 변화를 구현할 수 있다.In addition, the microcapsules according to the present invention may include a dipletant. The microcapsules of the present invention have a structure including a photonic crystal region including a photonic crystal structure at least partially present inside the polymer film and a nonphotonic crystal region in the center of the microcapsule. The microcapsules including the existing photonic crystal region are generally formed through crystallization by electrostatic repulsive force or entropy, thereby causing a problem of deterioration of reaction speed and stability of external crystals. The microcapsules according to the present invention include diplitants in the process of manufacture, thereby depleting force. Since the photonic crystal region and the non-photonic crystal region are separately formed in the microcapsule, color change can be realized quickly and stably with respect to the change of the external force.

본 발명에 따른 마이크로 캡슐의 광결정 영역에 포함되는 광결정 구조체는 콜로이드 광결정을 포함할 수 있다. 본 발명은 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 콜로이드 상으로 형성하고, 디플리턴트에 의한 고갈력을 이용하여 마이크로 캡슐 내부에 콜로이드 광결정을 클러스터 형태로 형성할 수 있고, 이와 같이 형성된 영역이 본 발명의 광결정 영역이다.The photonic crystal structure included in the photonic crystal region of the microcapsules according to the present invention may include a colloidal photonic crystal. According to the present invention, nanoparticles whose size is changed by an external force may be formed in a colloidal form, and colloidal photonic crystals may be formed in a microcapsule inside the microcapsule by using depletion force due to diffraction. Photonic crystal region.

한편, 본 발명에 따른 마이크로 캡슐에서 비광결정 영역의 평균 반지름은 마이크로 캡슐의 평균 반지름의 10 내지 95 %일 수 있다. 만약, 상기 비광결정 영역의 평균 반지름이 10 % 미만인 경우에는 마이크로 캡슐 내에 광결정 영역이 전체적으로 형성되어 기존의 마이크로 캡슐과 같이 반응속도가 떨어지고 결정의 안정성이 저하되는 문제점이 있고, 비광결정 영역의 평균 반지름이 95 %를 초과하는 경우에는 광결정 영역이 너무 적게 형성되어 발색이 충분이 되지 않는 문제점이 있다.Meanwhile, in the microcapsules according to the present invention, the average radius of the non-photonic crystal region may be 10 to 95% of the average radius of the microcapsules. If the average radius of the non-photonic crystal region is less than 10%, the photonic crystal region is formed in the microcapsule as a whole, thereby reducing the reaction speed and deteriorating the stability of the crystal as in the conventional microcapsule. If it exceeds 95%, there is a problem that too few photonic crystal regions are formed and color development is not sufficient.

본 발명의 마이크로 캡슐의 고분자 막으로는 폴리디메틸실록산(PDMS) 프리폴리머, 트리메틸올프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(ETPTA), 및 에틸렌 글리콜 페닐 이써 아크릴레이트(EGPEA) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 중합된 고분자 막일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 열중합 또는 광중합이 가능하며, 중합 후 투명한 특성을 가지고 있다면 본 발명의 마이크로 캡슐의 고분자 막으로 사용될 수 있다.The polymer membrane of the microcapsules of the present invention includes at least one member selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate (ETPTA), and ethylene glycol phenyl ether acrylate (EGPEA). This may be a polymerized polymer membrane, but is not necessarily limited thereto, and may be thermally polymerized or photopolymerized, and may be used as the polymer membrane of the microcapsule of the present invention as long as it has a transparent characteristic after polymerization.

본 발명의 마이크로 캡슐 중 광결정 구조체는 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 포함할 수 있다. 이하에서는 광결정과 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 포함하는 광결정 구조체에 대하여 설명한다.The photonic crystal structure of the microcapsules of the present invention may include nanoparticles whose size is changed by an external force. Hereinafter, a photonic crystal structure including nanocrystals whose size is changed by photonic crystal and external force will be described.

파장의 절반 수준에서 규칙적인 굴절률 변화를 갖는 물질은 해당 파장의 빛을 물질 내부에 허용하지 않는 광밴드갭 특성을 보이며, 이러한 물질을 광결정이라고 한다. 광밴드갭은 반도체가 전자 밴드갭을 갖는 전자를 물질 내부에 허용하지 않는 것과 유사한 원리이며, 이에 광결정을 빛의 반도체라 부르기도 한다. 외부에서 넓은 범위의 스펙트럼을 갖는 빛이 광결정에 입사하는 경우, 광밴드갭에 해당하는 빛은 내부로 전파할 수 없기 때문에 선택적으로 반사가 일어나며, 나머지 파장의 빛들은 내부로 전파된다. 따라서, 광밴드갭이 가시광선 영역에 존재하는 경우, 광밴드갭에 의한 선택적 반사는 색으로 나타나게 된다. 광결정에 의한 발색은 반짝이는 색깔로 일반적인 화학 색소에 의한 색과는 구별되는 특징이 있다. 자연계에 존재하는 광결정에는 모포(Morpho) 나비의 날개, 공작새의 깃털, 오팔 보석 등이 있으며, 이들은 모두 내부에 수백 나노미터 수준의 규칙적인 격자 구조를 가지고 있어, 해당 색의 파장 절반 수준에서 규칙적인 굴절률 변화를 보인다. 이처럼 물질을 구성하는 성분이 아닌, 물질을 이루는 규칙적 구조에 의해 발생하는 색을 구조색(structural colors)이라고 한다. 구조색은 분자의 흡광에 의해 나타나는 일반적인 화학색과는 달리 그 물리 구조가 유지되는 한 변색 혹은 퇴색되지 않으며, 구조의 주기 제어를 통해 동일 물질로 다양한 색을 발현시킬 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 구조색 소재는 최근 다양한 영역에서 각광받고 있으며, 특히 심미성 코팅 및 무색소 색소재, 보안 소재, 디스플레이 광학 소재 등으로 활용될 것으로 기대된다.Materials with regular refractive index changes at half the wavelength show an optical bandgap characteristic that does not allow light at that wavelength inside the material. Such materials are called photonic crystals. The optical bandgap is a similar principle that semiconductors do not allow electrons with an electron bandgap inside a material, so that a photonic crystal is also called a semiconductor of light. When light having a wide spectrum from the outside is incident on the photonic crystal, light corresponding to the optical band gap cannot be propagated inside, and thus reflection occurs selectively, and light of the remaining wavelengths propagates inside. Therefore, when the optical bandgap is present in the visible ray region, selective reflection by the optical bandgap is displayed in color. Color development by photonic crystal is a shiny color and is distinguished from the color of general chemical dyes. Photonic crystals in nature include Morpho butterfly wings, peacock feathers, and opal gemstones, all of which have regular lattice structures on the order of hundreds of nanometers, which are regular at half the wavelength of the color. The refractive index changes. Thus, the color generated by the regular structure of the material, not the constituents of the material, is called structural colors. Unlike the general chemical color represented by the absorption of molecules, the structure color does not discolor or fade as long as its physical structure is maintained, and various colors can be expressed by the same material through the cycle control of the structure. Due to these characteristics, structural color materials have recently been spotlighted in various areas, and are expected to be used as aesthetic coatings and colorless dyes, security materials, and display optical materials.

본 발명에서 마이크로 캡슐이 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 포함함으로써, 광결정 구조체의 구조 주기가 변하여 이를 통해 다양한 색이 발색될 수 있다.In the present invention, since the microcapsules include nanoparticles whose size is changed by an external force, the structural cycle of the photonic crystal structure may be changed, and thus various colors may be developed.

이때, 상기 나노입자는 구조색을 구현하는 코어부, 및 외력에 의하여 크기가 변하는 쉘부를 포함하는 코어-쉘 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이 나노입자가 형성되는 경우 외력에 의하여 쉘부 크기가 변함에 따라 코어부의 구조가 변하고, 이에 따라 코어부에서 각각 다른 구조색이 발색될 수 있다.In this case, the nanoparticles may be formed in a core-shell structure including a core part for implementing a structural color and a shell part whose size is changed by an external force. As such, when the nanoparticles are formed, the structure of the core portion is changed as the size of the shell portion is changed by external force, and thus, different structure colors may be colored in the core portion.

한편, 상기 나노입자의 크기를 변하도록 하는 외력은 다양할 수 있고, 구체적인 예로는 온도, pH, 전기장, 자기장, 또는 삼투압일 수 있다. 이와 같은 외력의 변화에 의하여 나노입자의 크기가 변하고, 이에 따라 광결정 구조체의 구조색이 달라지게 되며, 이와 같이 달라지는 색을 통하여 마이크로 캡슐이 위치하는 영역에서의 외력이 변하는 것을 시각적으로 확인할 수 있게 된다.On the other hand, the external force to change the size of the nanoparticles may vary, specific examples may be temperature, pH, electric field, magnetic field, or osmotic pressure. The change of the external force changes the size of the nanoparticles, and thus the structure color of the photonic crystal structure is changed, and thus the external force in the region where the microcapsule is located can be visually confirmed through the changed color. .

본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 제조된 시점에 이미 광결정 영역과 비광결정 영역으로 상분리가 이루어져 있기 때문에, 마이크로 캡슐에 가하여지는 외력이 변하는 경우에 추가로 상분리가 일어나지 않아, 외력 변화에 빠르게 반응할 수 있는 장점이 있다.Since the microcapsules according to the present invention have already been phase-separated into the photonic crystal region and the non-photonic crystal region at the time of manufacture, additional phase separation does not occur when the external force applied to the microcapsule changes, which can react quickly to the external force change. There is an advantage.

또한, 본 발명은 상기와 같은 마이크로 캡슐을 포함하는 마이크로 센서를 제공한다. 이때 본 발명에 따른 마이크로 센서가 감지하는 것은 예를 들어 온도, pH, 자기장, 또는 삼투압일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 광결정 영역의 광결정 구조체의 구조색을 변화시킬 수 있는 외력이라면, 본 발명의 마이크로 센서는 이와 같은 외력을 감지할 수 있다.In addition, the present invention provides a micro sensor including the microcapsules as described above. In this case, the micro-sensor according to the present invention senses, for example, may be temperature, pH, magnetic field, or osmotic pressure, but is not necessarily limited thereto, and if the external force that can change the structural color of the photonic crystal structure of the photonic crystal region, The micro sensor of the present invention can detect such an external force.

본 발명에 따른 마이크로 센서는 외력의 변화에 빠르게 반응할 수 있기 때문에, 반응속도가 우수한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 마이크로 센서는 외력이 존재하는 장 내에 균일하게 분포할 수 있고, 이와 같이 분포하는 경우에는 해당 장 내에서 외력이 국부적으로 변화하는 것을 시각적으로 확인할 수 있고, 또한 유체 내에 분산되는 경우에는 유체와 함께 움직이면서 흐름 분포를 동시에 측정할 수 있다.Since the micro sensor according to the present invention can react quickly to changes in external force, there is an advantage in that the reaction speed is excellent. In addition, the micro-sensor according to the present invention can be uniformly distributed in the field in which the external force is present, and when distributed in this way, it can be visually confirmed that the external force locally changes in the field, and also dispersed in the fluid In this case, the flow distribution can be measured simultaneously with the fluid.

나아가, 본 발명은 Furthermore, the present invention

고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐의 제조방법으로서,As a method for producing a microcapsule surrounded by a polymer membrane,

외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 제조하는 단계;Preparing nanoparticles whose size is changed by an external force;

고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계; 및Supporting water including a plurality of the nanoparticles, a depletant, and an osmotic pressure control salt in a polymer membrane; And

복수의 상기 나노입자들로부터 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 영역을 형성하고, 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역을 형성하는 단계;Forming a photonic crystal region at least partially present in the polymer film from the plurality of nanoparticles, and forming a non-photonic crystal region in the center of the microcapsule;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a microcapsule comprising a.

이하 본 발명의 마이크로 캡슐의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method of manufacturing the microcapsules of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명의 마이크로 캡슐의 제조방법은 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 제조하는 단계를 포함한다. 본 발명에서 상기 나노입자는 콜로이드 상으로 클러스터를 형성하여 추후 본 발명의 마이크로 캡슐 내의 광결정 영역을 형성하는 입자로, 외력에 의하여 크기가 변하는 특성으로 인하여, 최종적으로는 마이크로 캡슐이 내는 색깔을 변화시키게 된다.The method for producing a microcapsule of the present invention includes the step of preparing a nanoparticle size is changed by the external force. In the present invention, the nanoparticles form a cluster on a colloid to form a photonic crystal region in a microcapsule of the present invention. Due to the characteristic of changing in size due to external force, the nanocapsule finally changes color. do.

이때, 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자는 다양한 방법으로 설계될 수 있으며, 예를 들어 코어부는 구조색을 구현하고, 쉘부는 외력에 의하여 크기가 변하는 코어-쉘 구조로 제조될 수 있다. 이 경우, 쉘부가 외력에 의하여 크기가 변함에 따라 코어부의 구조가 변하고, 이에 따라 코어부에서 각각 다른 구조색이 발색될 수 있다.In this case, the nanoparticles whose size is changed by an external force may be designed in various ways. For example, the core part may implement a structure color, and the shell part may be manufactured as a core-shell structure whose size is changed by an external force. In this case, as the shell portion is changed in size by an external force, the structure of the core portion is changed, and accordingly, different structural colors may be colored in the core portion.

구체적인 예로, 코어부는 구조색을 나타내는 폴리스티렌으로 형성되고, 쉘부는 온도에 따라 물에 대한 용해도가 달라지는 폴리-N-이소프로필아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체로 형성하는 경우, 이 나노입자가 물에 분산된 상태에서 온도 변화에 따라 쉘부의 물에 대한 용해도가 변화하여 나노입자 크기를 변화시킨다. 이와 같은 나노입자로 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역을 형성하는 경우, 온도에 따라 격자 상수(lattice constant)가 변하기 때문에, 결과적으로는 온도에 따라 색이 변하는 컬러리메트릭(colorimetric) 특성을 구현할 수 있다.As a specific example, when the core portion is formed of polystyrene having a structural color, and the shell portion is formed of a copolymer of poly-N-isopropylacrylamide and acrylic acid whose solubility in water varies depending on temperature, the nanoparticles are dispersed in water. In this state, the solubility of water in the shell portion changes according to the temperature change, thereby changing the nanoparticle size. When the photonic crystal region including the photonic crystal structure is formed of such nanoparticles, the lattice constant changes with temperature, and as a result, colorimetric characteristics that change color with temperature can be realized. .

상기 외력은 온도, pH, 전기장, 자기장 또는 삼투압일 수 있고, 각각의 외력에 반응하여 크기가 변할 수 있는 나노입자를 제조하고, 이후의 절차는 동일하게 마이크로 캡슐을 제조할 수 있기 때문에, 본 발명의 제조방법은 동일한 공정으로 다양한 외력에 반응할 수 있는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있는 장점이 있다.Since the external force may be temperature, pH, electric field, magnetic field or osmotic pressure, and to produce nanoparticles that can vary in size in response to each external force, the following procedure may equally produce microcapsules, The manufacturing method has the advantage of producing a microcapsule that can react to various external forces in the same process.

본 발명에 따른 제조방법은 고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계를 포함한다. 고분자 막은 본원발명의 마이크로 캡슐의 외벽 기능을 수행하고, 복수의 상기 나노입자는 추후 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역을 형성한다. The production method according to the present invention includes a step of supporting a water containing a plurality of the nanoparticles, depletant, and osmotic pressure control salt inside the polymer membrane. The polymer film performs the outer wall function of the microcapsules of the present invention, and the plurality of nanoparticles later form a photonic crystal region including a photonic crystal structure.

디플리턴트는 나노입자들 사이의 고갈력(depletion force)을 형성하여 상기 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 콜로이드 결정을 클러스터 형태로 형성함으로써, 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역을 형성하게 된다.The diffntant forms a depletion force between the nanoparticles to form colloidal crystals at least partially within the polymer film in the form of a cluster, thereby forming a photonic crystal region including the photonic crystal structure.

나노입자들 사이의 고갈력은 디플리턴트의 수 밀도(number density)(농도)에 비례한다. 마이크로 캡슐이 형성되기 전에 미리 고갈력에 의하여 나노입자들이 결정화되는 것을 방지하기 위하여 고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계에서는 낮은 농도의 디플리턴트를 사용한다. 이후에 광결정 영역이 형성되도록 하기 위해서는 막 내부의 디플리턴트 수 밀도를 증가시켜야 하는데, 이를 위하여 상기 삼투압조절용 염을 포함한다. 즉, 막 내부에 상기와 같은 물을 담지한 후, 막 외부의 염 농도를 높여주면 삼투압 차이에 의하여 내부의 물이 막을 통하여 외부로 빠져나오게 되고, 이에 따라 막 내부의 디플리턴트 수 밀도가 증가하여 광결정 영역이 형성되게 된다.The depletion force between the nanoparticles is proportional to the number density (density) of the discrete. In the step of supporting water containing a plurality of the nanoparticles, depletants, and osmotic pressure-controlling salt inside the polymer membrane in order to prevent the nanoparticles from being crystallized by depletion in advance before the microcapsules are formed, Use low concentrations of diffents. In order for the photonic crystal region to be formed thereafter, the number of diffraction numbers inside the film must be increased, and for this purpose, the osmotic pressure control salt is included. That is, after supporting the above water inside the membrane and increasing the salt concentration on the outside of the membrane, water inside the membrane is drawn out through the membrane due to the osmotic pressure difference. The photonic crystal region is thus formed.

한편, 상기 고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트, 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계는 다양한 방법으로 수행될 수 있으나, 예를 들어, 프리폴리머를 포함하는 오일 상과 제2 물 상이 경계를 이루며 존재하는 외부관, 상기 외부관의 내측에 위치하고, 상기 제조된 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 제 1 물 상이 유동하며, 제1 물 상이 배출되는 끝단이 상기 외부관의 오일 상 측에 위치하는 제1 내부관, 상기 외부관의 내측에 위치하고, 제조된 마이크로 캡슐이 도입되는 끝단이 상기 제1 내부관의 끝단과 마주보고 있으며, 마이크로 캡슐이 도입되는 끝단이 상기 외부관의 제2 물 상 측에 위치하는 제2 내부관을 포함하는 미세 유체 시스템을 준비하는 단계; 및 상기 제1 내부관에서 제2 내부관 방향으로 제1 물 상을 유동하게 하여, 제조되는 마이크로 캡슐을 제2 내부관으로 포집하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.On the other hand, the step of supporting the water containing a plurality of the nanoparticles, diplitants, and osmotic pressure control salt inside the polymer membrane can be carried out in a variety of ways, for example, oil phase and pre 2 The water phase is bounded by the outer tube, which is located inside the outer tube, the first water phase comprising the prepared nanoparticles, depletant, and osmotic pressure control flow, the first water phase The discharge end is located in the first inner tube located on the oil side of the outer tube, the inside of the outer tube, the end in which the manufactured microcapsules face the end of the first inner tube, the microcapsules Preparing a microfluidic system including a second inner tube whose end is introduced on the second water side of the outer tube; And allowing the first water phase to flow in the direction from the first inner tube to the second inner tube, thereby collecting the manufactured microcapsules into the second inner tube.

상기 단계를 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.This step will be described in more detail with reference to FIG. 1.

상기 방법은 미세유체소자를 이용하여 이중액적(double emulsion)을 형성하는 방법으로, 마이크로 캡슐을 형성할 수 있는 미세 유체 시스템을 준비하고, 상기 미세 유체 시스템을 구동하여 마이크로 캡슐을 제조 및 포집한다.The method is a method of forming a double emulsion using a microfluidic device, preparing a microfluidic system capable of forming a microcapsule, driving the microfluidic system to manufacture and collect the microcapsule.

상기 미세 유체 시스템을 보다 구체적으로 설명하면, 추후 중합에 의하여 마이크로 캡슐의 고분자 막이 되는 프리폴리머를 포함하는 오일 상과, 추후 제조되는 마이크로 캡슐이 콜로이드 상으로 부유하게 되는 제2 물 상이 경계를 이루면 존재하는 외부관, 상기 외부관의 내측에 위치하고, 상기 제조된 나노입자, 디플리턴트, 및 삼투압조절용 염을 포함하는 제1 물 상이 유동하며, 제1 물 상이 배출되는 끝단이 상기 외부관의 오일 상과 제2 물 상 경계를 기준으로 오일 상 측에 위치하는 제1 내부관, 제1 내부관과 마찬가지로, 상기 외부관의 내측에 위치하고, 제조된 마이크로 캡슐이 도입되는 끝단이 상기 제1 내부관의 끝단과 마주보고 있으며, 마이크로 캡슐이 도입되는 끝단이 상기 외부관의 오일 상과 제2 물 상 경계를 기준으로 제2 물 상 측에 위치하는 제2 내부관을 포함하는 미세 유체 시스템을 준비한다.In more detail, the microfluidic system is present when an oil phase including a prepolymer, which becomes a polymer membrane of a microcapsules by polymerization, and a second water phase, in which a microcapsule to be prepared is suspended in a colloidal phase. Located in the outer tube, the outer tube, the first water phase containing the prepared nanoparticles, dipliton, and osmotic pressure salt flows, the end of the first water phase is discharged and the oil phase of the outer tube Similarly to the first inner tube and the first inner tube positioned on the oil side with respect to the second water phase boundary, the end in which the manufactured microcapsule is introduced inside the outer tube and the end of the first inner tube is introduced And the end where the microcapsules are introduced is positioned on the side of the second water relative to the boundary between the oil phase and the second water phase of the outer tube. Claim to prepare a microfluidic system including a second inner tube.

상기와 같은 미세 유체 시스템을 준비하고, 상기 제1 내부관에서 제2 내부관 방향으로 제1 물 상을 유동하게 되면, 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트, 및 삼투압조절용 염을 포함하는 제1 물 상이 제1 내부관 끝단에서 나오면서 오일 상에 의하여 외부층이 형성되는 입자가 형성되고, 상기 형성된 입자들은 제2 내부관으로 포집되어 물 내에 콜로이드 상으로 상기 형성된 입자들이 분산되게 된다.When preparing the microfluidic system as described above and flowing the first water phase in the direction of the second inner tube from the first inner tube, the first fluid includes a plurality of the nanoparticles, diplitants, and salts for controlling osmotic pressure. As the water phase exits the end of the first inner tube, particles are formed in which the outer layer is formed by the oil phase, and the formed particles are collected by the second inner tube to disperse the formed particles in colloidal form in water.

본 발명의 제조방법은 고분자 막 내부에 상기와 같은 물을 담지한 후, 복수의 상기 나노입자들로부터 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 영역을 형성하고, 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 즉, 본 단계에서는 고분자 막으로 형성되는 마이크로 캡슐의 내부에 광결정이 존재하는 광결정 영역과, 광결정 영역이 존재하지 않는 비광결정 영역을 형성하되, 이때 광결정 영역은 이 고분자 막 내부에 고분자 막과 인접하여 형성될 수 있다. 이처럼, 본 발명에서는 마이크로 캡슐을 제조하는 단계에서 이미 광결정 영역과 비광결정 영역의 상분리가 이루어지기 때문에, 추후 외력 변화시에 추가적인 상분리가 필요없게 되어 빠르고 안정적으로 색 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.In the manufacturing method of the present invention, after supporting the above water in the polymer film, a photonic crystal region at least partially present in the polymer film is formed from the plurality of nanoparticles, and a non-photonic crystal region in the center of the microcapsule is formed. Forming a step. That is, in this step, a photonic crystal region in which the photonic crystal is present and a non-photonic crystal region in which the photonic crystal region does not exist are formed in the microcapsules formed of the polymer film, wherein the photonic crystal region is adjacent to the polymer film in the polymer film. Can be formed. As described above, in the present invention, since the phase separation of the photonic crystal region and the non-photonic crystal region is already performed in the step of manufacturing the microcapsule, there is no need for additional phase separation at a later change in external force, so that the color change can be implemented quickly and stably.

한편, 상기와 같이 광결정 영역을 형성하고 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역을 형성하는 단계는 다양한 방법으로 수행될 수 있으나, 예를 들어, 상기 마이크로 캡슐의 내부의 물을 외부로 배출시켜 마이크로 캡슐 내부의 디플리턴트 수 밀도(number density)를 증가시키는 방법으로 수행될 수 있다. 디플리턴트 수 밀도가 증가하면 나노입자에 작용하는 고갈력 또한 증가하여 나노입자의 결정화가 진행된다. 또한, 고갈력은 두 물체가 접근하면서 감소하는 디플리턴트가 이동할 수 없는 부피(excluded volume)에 비례하므로 물체의 형태에도 영향을 받는다. 임의의 나노입자가 마이크로 캡슐의 막 내벽과 접촉했을 때 감소하는 디플리턴트가 이동할 수 없는 부피가 두 나노입자가 서로 접촉했을 때 감소하는 디플리턴트가 이동할 수 없는 부피보다 크다. 따라서, 마이크로 캡슐의 막 내벽과 나노입자 사이의 고갈력이 두 나노입자 사이의 고갈력보다 항상 크다. 결과적으로 나노입자의 결정화는 막 내벽에서부터 시작되어 광결정이 캡슐 막에 인접하게 형성되고, 마이크로 캡슐의 중앙에 비광결정 영역이 형성된다.Meanwhile, the forming of the photonic crystal region and the forming of the non-photonic crystal region in the center of the microcapsule as described above may be performed by various methods. For example, the inside of the microcapsule may be discharged to the outside by discharging water inside the microcapsule. It can be carried out by a method of increasing the number density of the number of. As the number of replicants increases, the depletion force acting on the nanoparticles also increases, leading to the crystallization of the nanoparticles. In addition, the depletion force is also affected by the shape of the object because it is proportional to the excluded volume, which decreases as the two objects approach. The decrease in volume of the dipliant that does not move when any nanoparticle is in contact with the membrane inner wall of the microcapsules is greater than the decrease in the volume of the decrease that cannot be moved when the two nanoparticles contact each other. Therefore, the depletion force between the membrane inner wall of the microcapsules and the nanoparticles is always greater than the depletion force between the two nanoparticles. As a result, the crystallization of the nanoparticles starts from the inner wall of the film so that a photonic crystal is formed adjacent to the capsule film, and a non-photonic crystal region is formed in the center of the microcapsule.

고분자 막 내부에 상기와 같은 물을 담지하는 단계에서는 디플리턴트의 수 밀도가 충분히 높지 않아 나노입자들의 결정화가 진행되지 않으며, 본 단계에서 내부의 물을 외부로 배출시켜 캡슐 내부의 디플리턴트 수 밀도(농도)를 증가시킴으로써 고갈력을 증가시켜 나노입자들이 결정화가 진행되도록 한다. In the step of supporting the above water in the polymer membrane, the number density of the dipliant is not high enough so that the crystallization of the nanoparticles does not proceed, and in this step, the number of diplets in the capsule is discharged to the outside. Increasing the density (concentration) increases the depletion force, causing nanoparticles to crystallize.

이때, 마이크로 캡슐 내부의 물을 배출시키는 방법은 다양한 방법으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 캡슐의 내부와 외부의 삼투압 차를 이용하여 내부의 물을 외부로 배출시킬 수 있다.In this case, the method of discharging the water inside the microcapsules may be performed in various ways, for example, the water inside the microcapsules may be discharged to the outside by using an osmotic pressure difference between the inside and the outside of the capsule.

본 발명의 제조방법은 상기와 같은 방법으로 제조된 마이크로 캡슐의 프리폴리머 막을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이때 경화는 광경화 또는 열경화의 방법으로 수행될 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further comprise the step of curing the prepolymer film of the microcapsules prepared by the above method, wherein the curing may be carried out by a method of photocuring or thermosetting.

본 발명의 제조방법에서 사용될 수 있는 프리폴리머로는 폴리디메틸실록산(PDMS) 프리폴리머, 트리메틸올프로판 에톡시레이트 트리아크릴레이트(ETPTA), 및 에틸렌 글리콜 페닐 이써 아크릴레이트(EGPEA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 열중합 또는 광중합이 가능하며, 중합 후 고분자 막이 투명한 특성이 있다면 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Prepolymers that can be used in the production process of the present invention are selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate (ETPTA), and ethylene glycol phenyl ether acrylate (EGPEA) It may be a species or more, thermal polymerization or photopolymerization is possible, and if the polymer film is transparent after polymerization, it is not necessarily limited thereto.

본 발명의 제조방법에서 사용될 수 있는 디플리턴트는 폴리아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, 및 실리카 나노입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 광결정을 이루는 나노입자보다 작은 크기를 가지며, 용매에 분산이 용이하며, 나노입자와의 점착성이 없는 특성을 갖는다면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Dipliants that can be used in the production method of the present invention may be at least one selected from the group consisting of polyacrylamide, N-isopropylacrylamide, and silica nanoparticles, but have a smaller size than nanoparticles forming photonic crystals, Dispersion in a solvent is easy, and if not having a property of adhesion with nanoparticles is not necessarily limited thereto.

또한, 본 발명의 제조방법에서 사용될 수 있는 삼투압조절용 염은 NaCl 염, KCl 염, CaCl2 염 및 MgCl2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 물에 대한 용해도가 높은 특성을 갖는다면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the osmotic pressure control salt that can be used in the preparation method of the present invention may be at least one selected from the group consisting of NaCl salt, KCl salt, CaCl 2 salt and MgCl 2 , but if it has a high solubility in water It is not limited to this.

본 발명의 제조방법에서 상기 제2 물 상은 계면활성제를 포함할 수 있다. 이때 계면활성제로는 폴리비닐알콜(PVA), 글리세롤, 및 폴리(에틸렌 글리콜)-블록-폴리(프로필렌 글리콜)-블록-폴리(에틸렌 글리콜)(PEG-PPG-PEG, F108) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 제조된 마이크로 캡슐이 안정적으로 유지될 수 있도록 한다.In the manufacturing method of the present invention, the second water phase may include a surfactant. The surfactant is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), glycerol, and poly (ethylene glycol) -block-poly (propylene glycol) -block-poly (ethylene glycol) (PEG-PPG-PEG, F108). One or more species may be used, so that the prepared microcapsules may be stably maintained.

이때 상기 계면활성제는 총 제2 물상에 대하여 3 내지 30 중량%로 포함될 수 있으며, 계면활성제가 3 중량% 미만으로 포함되는 경우 제조된 마이크로 캡슐이 물 상 내에서 안정적으로 유지되지 못하는 문제점이 있고, 30 중량%를 초과하는 경우에는 밀도 혹은 삼투압 제어가 어려운 문제점이 있다.In this case, the surfactant may be included in 3 to 30% by weight relative to the total second water phase, there is a problem that the prepared microcapsules may not be stably maintained in the water phase when the surfactant is included in less than 3% by weight, If it exceeds 30% by weight, it is difficult to control the density or osmotic pressure.

본 발명의 제조방법에 따르면, 외력의 변화에 민감하게 반응할 수 있는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있고, 나아가, 외력의 종류에 따라 나노입자만 다르게 설계하고, 나머지 공정은 동일하게 다양한 마이크로 캡슐을 제조할 수 있기 때문에, 예를 들어 다양한 종류의 센서를 효율적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a microcapsule that can react sensitively to the change in external force, furthermore, only nanoparticles are designed differently according to the type of external force, and the rest of the process to produce a variety of microcapsules in the same way Since it is possible to do this, for example, there is an advantage of efficiently manufacturing various kinds of sensors.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예 및 실험예는 본 발명을 설명하고자 하는 것일 뿐, 이하의 기재 내용에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되어 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are only intended to explain the present invention, and the scope of the present invention is not intended to be limited and interpreted by the following description.

<실시예><Example>

온도 반응성을 갖는 마이크로 캡슐의 제조Preparation of Microcapsules with Temperature Reactivity

(1) 나노입자의 제조(1) Preparation of Nanoparticles

2단계 에멀젼 중합 방법으로 폴리스티렌 코어와 폴리-N-이소프로필아크릴아미드 쉘을 갖는 균일한 크기의 코어-쉘 구조의 나노입자를 합성하였다. 155 mg의 소듐 라우릴 설페이트(SLS, 99%, 시그마-알드리치)와 1.875 g의 N-이소프로필아크릴아미드(NIPAm, 99%, 아크로스 오가닉스)를 135 mL의 탈염수에 용해시켰다. 결과 용액을 리플럭스 컨덴서가 장착된 250 mL의 4-넥 라운드 바텀 플라스크에 붓고. 50 rpm으로 교반시키면서 질소 분위기에서 물중탕으로 70 ℃에서 가열하였다. 교반속도를 300 rpm으로 하고, 38.36 mL의 스티렌(99%, 시그마-알드리치)을 산화알루미늄(99%, 쥰세이 케미칼) 컬럼에서 인히비터(inhibitor) 정제 후에 플라스크에 도입하였다. 80 ℃까지 가열 후에, 90 mg의 포타슘 퍼설페이트(KPS, 99.99%, 시그마-알드리치)를 10 mL의 탈염수에 용해시키고, 이를 상기 혼합물에 도입하였다. 상기 혼합물을 8 시간동안 반응시켰다. 그 후, 합성된 폴리스티렌 입자는 1 주일동안 탈염수와 함께 투석액(스펙트라/포 4)으로 정제되었다. 폴리(N-이소프로필아크릴아미드-코-아크릴산)(p(NIPAm-co-AAc))의 쉘을 성장시키기 위하여, 478 mg의 NIPAm, 3 mg의 N,N'-메틸렌비스(아크릴아미드)(99%, 시그마-알드리치), 및 0.019 mL의 아크릴산(AAc, 99%, 시그마-알드리치)가 50 mL 유리 바이알 내의 3.86 중량%의 희석된 폴리스티렌 입자의 분산액 20 mL에 도입되었다. 혼합물은 300 rpm의 급속 교반하에서 80 ℃에서 가열되었다. 상기 혼합물에 0.7 mL의 탈염수 내에 19 mg의 KPS를 용해하여 만든 용액을 추가하였다. 결과물을 3 시간동안 반응시켜 코어-쉘 구조의 나노입자를 제조하였다. 스티렌을 제외한 나머지 상기 물질들은 정제 없이 입수한 상태 그대로 사용되었다. 제조된 코어-쉘 구조의 나노입자는 field-emission scanning electron microscope (SEM)(히타치 S-4800)과 dynamic light scattering apparatus (DLS, Malvern Nanosizer)에 의하여 관찰하였다.Nanoparticles of uniform sized core-shell structure having a polystyrene core and a poly-N-isopropylacrylamide shell were synthesized by a two-step emulsion polymerization method. 155 mg of sodium lauryl sulfate (SLS, 99%, Sigma-Aldrich) and 1.875 g of N-isopropylacrylamide (NIPAm, 99%, Acros Organics) were dissolved in 135 mL of demineralized water. The resulting solution is poured into a 250 mL 4-neck round bottom flask equipped with a reflux condenser. The mixture was heated at 70 ° C. with a water bath in a nitrogen atmosphere while stirring at 50 rpm. The stirring speed was set at 300 rpm, and 38.36 mL of styrene (99%, Sigma-Aldrich) was introduced into the flask after the purification of the inhibitor on an aluminum oxide (99%, Junsei Chemical) column. After heating to 80 ° C., 90 mg of potassium persulfate (KPS, 99.99%, Sigma-Aldrich) was dissolved in 10 mL of demineralized water and introduced into the mixture. The mixture was reacted for 8 hours. The synthesized polystyrene particles were then purified with dialysate (Spectra / Po 4) with demineralized water for one week. To grow a shell of poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) (p (NIPAm-co-AAc)), 478 mg of NIPAm, 3 mg of N, N'-methylenebis (acrylamide) ( 99%, Sigma-Aldrich), and 0.019 mL of acrylic acid (AAc, 99%, Sigma-Aldrich) were introduced into 20 mL of a dispersion of 3.86% by weight of diluted polystyrene particles in a 50 mL glass vial. The mixture was heated at 80 ° C. under rapid stirring at 300 rpm. To the mixture was added a solution made by dissolving 19 mg of KPS in 0.7 mL of demineralized water. The resultant reacted for 3 hours to prepare a core-shell structured nanoparticles. The above materials except styrene were used as received without purification. The prepared core-shell nanoparticles were observed by a field-emission scanning electron microscope (SEM) (Hitachi S-4800) and a dynamic light scattering apparatus (DLS, Malvern Nanosizer).

상기 방법으로 코어부는 50 ~ 300 nm 범위에서 균일한 크기로 형성하였다. By the above method, the core part was formed in a uniform size in the range of 50 to 300 nm.

(2) 마이크로 캡슐의 제조(2) Preparation of Microcapsules

도 1과 같은 미세유체소자를 이용하여 마이크로 캡슐을 제조하였다. 제1 물 상에는 상기 제조된 코어-쉘 나노입자와, 디플리턴트로 폴리(아크릴아미드-코-아크릴산)(P(Am-co-AAc), 알드리치, Mw: 5,000,000)과 염화나트륨(NaCl, 쥰세이, 99.5 %)가 포함되었다. 코어-쉘 나노입자의 농도(Ccolloid), 디플리턴트의 농도(Cdep), 및 염화나트륨의 농도(Csalt)는 각각 2.23 w/w%, 1.46*10-3 mol/m3, 및 2.5 mol/m3이었다. 각 실시예들을 위하여 다음과 같이 농도를 변화시켰다.A microcapsule was manufactured using the microfluidic device as shown in FIG. 1. On the first water, the prepared core-shell nanoparticles, poly (acrylamide-co-acrylic acid) (P (Am-co-AAc), Aldrich, Mw: 5,000,000) and sodium chloride (NaCl, Huxey, 99.5) %) Was included. The concentration of core-shell nanoparticles (C colloid ), the concentration of dipliant (C dep ), and the concentration of sodium chloride (C salt ) were 2.23 w / w%, 1.46 * 10 −3 mol / m 3 , and 2.5, respectively. mol / m 3 . For each example the concentrations were varied as follows.

Ccolloid
(w/w%)
C colloid
( w / w% )
2.232.23 0.7440.744 1.491.49 1.861.86 2.602.60 2.982.98
Cdep
(mol/m3 )
C dep
( mol / m 3 )
1.46*10-3 1.46 * 10 -3 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 0.364*10-3 0.364 * 10 -3
Csalt
(mol/m3 )
C salt
( mol / m 3 )
2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5

오일 상을 위하여 폴리디메틸실록산(PDMS) 프리폴리머, 가교제(Sylgard 184 kit, Dow Corning), 및 실리콘 오일(AR20, 시그마-알드리치)을 중량비로 10:1:2.75인 혼합물 또는 광개시제 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(Darocur 1173, 시그마-알드리치, 97%) 1 w/w%를 포함하는 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(ETPTA, 시그마-알드리치, Mw=428)을 사용하였다.Polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer, crosslinking agent (Sylgard 184 kit, Dow Corning), and silicone oil (AR20, Sigma-Aldrich) in a weight ratio of 10: 1: 2.75 or photoinitiator 2-hydroxy-2 for the oil phase Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (ETPTA, Sigma-Aldrich, Mw = 428) containing 1 w / w% of methylpropiophenone (Darocur 1173, Sigma-Aldrich, 97%) was used.

마이크로캡슐의 후처리 이후에 마이크로 캡슐의 고형 막을 형성하기 위하여, PDMS 혼합물의 경우에는 5 시간동안 70 ℃에서 열경화되었고, ETPTA 혼합물의 경우에는 자외선(UV)을 사용하여 광경화되었다.After post-treatment of the microcapsules, in order to form a solid membrane of the microcapsules, it was thermosetted at 70 ° C. for 5 hours for the PDMS mixture and photocured with ultraviolet (UV) for the ETPTA mixture.

막의 자기장 반응성을 위하여, Fe2O3 나노입자(시그마-알드리치, 나노파우더, < 50 nm)가 0.2 w/w% 농도로 오일 상에 분산되었다.For the magnetic field reactivity of the membrane, Fe 2 O 3 nanoparticles (Sigma-Aldrich, Nanopowder, <50 nm) were dispersed in the oil phase at a concentration of 0.2 w / w%.

제2 물 상으로는 10 w/w% 농도의 폴리비닐알콜(PVA, 시그마-알드리치, Mw=13,000 ~ 23,000) 수용액을 사용하였다. 제1 물 상, 오일 상, 제2 물 상은 모두 동시에 도 1의 구성을 갖는 미세유체소자로 시린지 펌프(Legato 100, KD Scientific)를 이용하여 주입하였고, 이를 통하여 제2 물 상에 분산된 마이크로 캡슐을 제조하였다. 제조되는 마이크로 캡슐은 고속카메라(Phantom Miro eX2, Vision Research )가 장착된 transmission microscope (Nikon Eclipse TS100)으로 관찰되었다.As the second water phase, an aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA, Sigma-Aldrich, Mw = 13,000 to 23,000) at a concentration of 10 w / w% was used. The first water phase, the oil phase, and the second water phase were all injected into the microfluidic device having the configuration of FIG. 1 at the same time using a syringe pump (Legato 100, KD Scientific), through which the microcapsules dispersed in the second water phase. Was prepared. The microcapsules produced were observed with a transmission microscope (Nikon Eclipse TS100) equipped with a high speed camera (Phantom Miro eX2, Vision Research).

(3) 광결정 영역과 비광결정 영역의 형성(3) Formation of photonic crystal region and non-photonic crystal region

상기 제조된 마이크로 캡슐은 캡슐 내부의 삼투압 농도보다 높은 염화나트륨과 PVA의 용액 내에서 인큐베이팅되어, 캡슐 내 물이 외부로 배출되도록 하고, 이에 따라 나노입자, 디플리턴트 및 염을 농축시켰다. 이때 염화나트륨과 PVA의 용액의 염 농도(Csalt, out)는 50 mol/m3이었다. 상기 농도를 20, 50, 100 및 150 mol/m-3으로 변화시키면서 실험을 수행하였다. 농축은 일반적으로 수 일이 소요되었다. 오일 상의 PDMS의 중합을 방지하기 위하여, 온도는 4 ℃로 유지하였다. 농축 과정에서 마이크로 캡슐은 inverted optical microscope (Eclipse Ti-U, Nikon) 으로 관찰되었다.The prepared microcapsules were incubated in a solution of sodium chloride and PVA higher than the osmotic concentration inside the capsule to allow the water in the capsule to be discharged to the outside, thereby concentrating the nanoparticles, diplitants and salts. At this time, the salt concentration (C salt, out ) of the solution of sodium chloride and PVA was 50 mol / m 3 . Experiments were performed with varying concentrations of 20, 50, 100 and 150 mol / m −3 . Concentration generally took several days. In order to prevent the polymerization of PDMS on oil, the temperature was kept at 4 ° C. During the concentration, microcapsules were observed with an inverted optical microscope (Eclipse Ti-U, Nikon).

상기 방법으로 제조된 마이크로 캡슐을 다음과 같이 정리하였다.The microcapsules prepared by the above method were arranged as follows.

Ccolloid
(w/w%)
C colloid
( w / w% )
Cdep
(mol/m3 )
C dep
( mol / m 3 )
Csalt
(mol/m3 )
C salt
( mol / m 3 )
경화Hardening Csalt, out
20mol/m3
C salt, out
20mol / m 3
Csalt, out
50mol/m3
C salt, out
50 mol / m 3
Csalt, out
100mol/m3
C salt, out
100 mol / m 3
Csalt, out
150mol/m3
C salt, out
150 mol / m 3
실시예 1Example 1 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 2Example 2 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 3Example 3 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 4Example 4 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 5Example 5 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 6Example 6 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 7Example 7 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 8Example 8 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 9Example 9 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 10Example 10 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 11Example 11 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 12Example 12 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 13Example 13 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 14Example 14 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 15Example 15 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 16Example 16 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 17Example 17 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 18Example 18 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 19Example 19 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 20Example 20 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 21Example 21 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 22Example 22 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 23Example 23 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO 실시예 24Example 24 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 열경화Heat cure OO

Ccolloid
(w/w%)
C colloid
(w / w%)
Cdep
(mol/m3)
C dep
(mol / m 3 )
Csalt
(mol/m3)
C salt
(mol / m 3 )
경화Hardening Csalt, out
20mol/m3
C salt, out
20mol / m 3
Csalt, out
50mol/m3
C salt, out
50 mol / m 3
Csalt, out
100mol/m3
C salt, out
100 mol / m 3
Csalt, out
150mol/m3
C salt, out
150 mol / m 3
실시예 25Example 25 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 26Example 26 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 27Example 27 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 28Example 28 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 29Example 29 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 30Example 30 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 31Example 31 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 32Example 32 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 33Example 33 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 34Example 34 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 35Example 35 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 36Example 36 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 37Example 37 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 38Example 38 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 39Example 39 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 40Example 40 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 41Example 41 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 42Example 42 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 43Example 43 2.232.23 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 44Example 44 0.7440.744 1.82*10-3 1.82 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 45Example 45 1.491.49 1.46*10-3 1.46 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 46Example 46 1.861.86 0.909*10-3 0.909 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 47Example 47 2.602.60 0.727*10-3 0.727 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO 실시예 48Example 48 2.982.98 0.364*10-3 0.364 * 10 -3 2.52.5 광경화Photocuring OO

<실험예 1>Experimental Example 1

마이크로 캡슐의 광특성 분석Optical Characterization of Microcapsules

(1) 제조된 마이크로 캡슐의 외형 특성을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 9와 실시예 19에 의하여 제조된 마이크로 캡슐을 투과광학현미경으로 관찰하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 따르면, 제조된 마이크로 캡슐의 크기가 매우 균일하고, 균일한 색을 보이고 있음을 알 수 있다. 도 2에서 스케일 바는 200 μm이다.(1) In order to confirm the appearance characteristics of the prepared microcapsules, the following experiment was performed. The microcapsules prepared in Examples 9 and 19 were observed by transmission optical microscope, and the results are shown in FIG. 2. According to Figure 2, it can be seen that the size of the prepared microcapsules is very uniform, showing a uniform color. In FIG. 2 the scale bar is 200 μm.

(2) 제조된 마이크로 캡슐의 구조를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 1에서 제조된 마이크로 캡슐을 광학 현미경으로 관찰하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 따르면, 마이크로 캡슐의 고분자 막 내부 면을 따라 광결정 영역이 형성되고, 캡슐 중앙부에 비광결정 영역이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 도 3에서 스케일 바는 100 μm이다.(2) The following experiment was conducted to confirm the structure of the prepared microcapsules. The microcapsules prepared in Example 1 were observed under an optical microscope, and the results are shown in FIG. 3. According to FIG. 3, it can be seen that the photonic crystal region is formed along the inner surface of the polymer film of the microcapsule, and the nonphotonic crystal region is formed at the center of the capsule. In FIG. 3 the scale bar is 100 μm.

(3) 제조된 마이크로 캡슐을 원료물질 농도별로 관찰하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 20 내지 24에서 제조된 5 종의 마이크로 캡슐을 광학현미경으로 확인하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 따르면 콜로이드의 농도가 증가할수록 캡슐의 고분자 막 내부 면의 더 많은 영역에 광결정 영역이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 도 4에서 스케일 바는 100 μm이다.(3) In order to observe the prepared microcapsules by raw material concentration, the following experiment was performed. Five microcapsules prepared in Examples 20 to 24 were confirmed with an optical microscope, and the results are shown in FIG. 4. Referring to FIG. 4, it can be seen that as the concentration of the colloid increases, photonic crystal regions are formed in more regions of the inner surface of the polymer film of the capsule. In FIG. 4 the scale bar is 100 μm.

<실험예 2>Experimental Example 2

마이크로 캡슐의 온도 반응성 분석Temperature Reactivity Analysis of Microcapsules

(1) 본 발명에 따른 마이크로 캡슐의 온도 반응성을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 7에서 제조된 마이크로 캡슐을 서로 다른 온도조건에서 광학현미경으로 관찰하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5의 스케일 바는 200 μm이다. 도 5에 따르면, 실제 본 발명의 마이크로 캡슐이 온도에 따라 색상이 현저하게 변화하는 것을 알 수 있고, 나아가 색상은 변하나 색의 밝기(brightness)는 변하지 않는 것을 알 수 있다.(1) In order to confirm the temperature reactivity of the microcapsules according to the present invention, the following experiment was performed. The microcapsules prepared in Example 7 were observed under an optical microscope under different temperature conditions, and the results are shown in FIG. 5. The scale bar of FIG. 5 is 200 μm. According to FIG. 5, it can be seen that the color of the microcapsule of the present invention actually changes remarkably with temperature, and furthermore, the color changes but the brightness of the color does not change.

(2) 본 발명에 따른 마이크로 캡슐이 가열시와 냉각시에 일정한 발색을 하는지 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 7에서 제조된 마이크로 캡슐을 불연속적으로 25 ℃에서 40 ℃ 범위에서 가열 및 냉각하면서, 각 온도에서의 반사 스펙트럼(Reflectance spectra)을 fiber-coupled spectrometer(USB 4000, Ocean Optics) 사용하여 얻고, 각 온도에서의 최대 피크 위치를 가지고 그래프를 만들어 도 6에 나타내었다. 도 6에 따르면, 가열시와 냉각시에 각 온도에서의 최대 피크의 위치가 거의 동일하다는 것을 알 수 있고, 이에 따라 본 발명의 마이크로 캡슐은 가열시와 냉각시에 일정 온도에서 일정한 발색을 하며, 가열과 냉각을 반복하는 과정에서 히스테리시스(hysteresis)를 보이지 않는다는 것을 알 수 있다.(2) The following experiment was carried out to check whether the microcapsules according to the present invention had a constant color upon heating and cooling. The microcapsules prepared in Example 7 were obtained by using a fiber-coupled spectrometer (USB 4000, Ocean Optics) at each temperature while discontinuously heating and cooling the temperature from 25 ° C. to 40 ° C. A graph with the maximum peak positions at each temperature is shown in FIG. 6. According to Figure 6, it can be seen that the position of the maximum peak at each temperature at the time of heating and cooling is almost the same, accordingly, the microcapsules of the present invention have a constant color development at a constant temperature during heating and cooling, It can be seen that hysteresis is not shown in the process of heating and cooling.

(3) 본 발명에 따른 마이크로 캡슐에 대하여 가열과 냉각을 반복할 때, 발색이 일정하게 유지되는지 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예7에서 제조된 마이크로 캡슐을 25 ℃와 35 ℃에서 반복적으로 가열 및 냉각을 수행하면서, 상기와 동일한 방법으로 반사 스펙트럼을 얻고, 각 사이클별로 최대 피크 위치를 가지고 그래프를 만들어 도 7에 나타내었다. 도 7에 따르면, 본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 사이클이 늘어나도 동일 온도에서 동일한 발색을 일정하게 유지한다는 것을 확인할 수 있다.(3) When the heating and cooling were repeated for the microcapsules according to the present invention, the following experiment was carried out to check whether the color development was kept constant. While repeatedly heating and cooling the microcapsules prepared in Example 7 at 25 ° C. and 35 ° C., reflection spectra were obtained in the same manner as described above, and graphs were shown with the maximum peak positions for each cycle. . According to Figure 7, it can be seen that the microcapsules according to the present invention maintains the same color at a constant temperature even if the cycle increases.

(4) 본 발명에 따른 마이크로 캡슐에 대하여 가열 또는 냉각을 할 때, 얼마나 빨리 온도 변화에 반응을 하는지 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 7에서 제조된 마이크로 캡슐을 25 ℃에서 35 ℃로 0.5 ℃/s의 속도로 가열하고, 일정 시간 경과 후 다시 동일한 가열속도로 35 ℃에서 25 ℃로 냉각하며 상기와 동일한 방법으로 반사 스펙트럼을 얻고, 각 시간별로 최대 피크 위치를 가지고 그래프를 만들어 도 8에 나타내었다. 도 8에 따르면, 가열시 및 냉각시에 본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 매우 빠르게 반응하여 색깔이 변화한다는 것을 알 수 있다. (4) When heating or cooling the microcapsules according to the present invention, the following experiment was carried out to determine how quickly they react to temperature changes. The microcapsules prepared in Example 7 were heated at a rate of 0.5 ° C./s from 25 ° C. to 35 ° C., and after a certain time, the microcapsules were cooled again from 35 ° C. to 25 ° C. at the same heating rate, and the reflection spectrum was obtained in the same manner as above. 8 and a graph with maximum peak positions for each time. According to FIG. 8, it can be seen that the microcapsules according to the invention upon heating and cooling react very rapidly and change color.

(5) 본 발명에 따른 마이크로 캡슐의 온도 변화에 대한 반응시간을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 7에서 제조된 마이크로 캡슐을 25 ℃에서 35 ℃로 0.5 ℃/s의 속도로 가열하며 측정한 각 시간별로 최대 피크 위치인 도 8의 가열 부분을 확대하여 그 그래프를 도 9에 사각형(in heating)으로 나타내었다. 또한 도 6에서 얻은 각 온도에서 평형 상태일 때의 최대 피크 위치를 도 9에 역삼각형(at equilibrium)으로 나타내었다. 또한, 가열과정에서 시간에 따른 온도 변화를 우측 축에 대응하는 실선으로 표기하였다. 도 9에 따르면, 본 발명의 마이크로 캡슐의 온도 변화에 대한 최대 반응시간(Max. delay)은 6.4 초로 매우 빠른 속도로 변색이 이루어짐을 알 수 있다.(5) In order to confirm the reaction time for the temperature change of the microcapsules according to the present invention, the following experiment was performed. The microcapsules prepared in Example 7 were heated at a rate of 0.5 ° C./s from 25 ° C. to 35 ° C., and the heating portion of FIG. 8, which is the maximum peak position for each time measured, was enlarged. heating). In addition, the maximum peak position at equilibrium at each temperature obtained in FIG. 6 is shown as an in equilibrium in FIG. 9. In addition, the temperature change with time during the heating process is indicated by a solid line corresponding to the right axis. According to Figure 9, it can be seen that the maximum response time (Max. Delay) to the temperature change of the microcapsules of the present invention is discolored at a very fast rate of 6.4 seconds.

(6) 본 발명에 따른 마이크로 캡슐의 용매 내 변색 특성을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 7에서 제조된 복수의 마이크로 캡슐을 물 용매에 분산시키고, 25 ℃, 28 ℃, 31 ℃, 및 35 ℃로 유지하면서 강하게 교반시켰고, 각각의 발색 상태를 확인하여 도 10에 나타내었다. 도 10에 따르면, 분산 용매의 강한 흐름에 의한 전단응력에도 불구하고 본 발명에 따른 마이크로 캡슐은 안정적인 변색 특성을 보이는 것을 알 수 있다.(6) In order to confirm the discoloration characteristics in the solvent of the microcapsules according to the present invention, the following experiment was performed. The plurality of microcapsules prepared in Example 7 were dispersed in a water solvent and vigorously stirred while maintaining at 25 ° C., 28 ° C., 31 ° C., and 35 ° C., and their color development states were shown in FIG. 10. According to FIG. 10, it can be seen that the microcapsules according to the present invention exhibit stable discoloration characteristics despite the shear stress caused by the strong flow of the dispersion solvent.

<실험예 3>Experimental Example 3

마이크로 센서로의 응용 검토Application review as microsensor

본 발명에 따른 마이크로 캡슐을 유체 온도를 확인하는 마이크로 센서로 응용할 수 있는지를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실시예 7에서 제조된 복수의 마이크로 캡슐을 직육면체 용기에 담긴 물 용매에 분산시키고, 상기 용기의 좌측 하면에서는 heating stage(T95-PE, Linkam Scientific) 으로 용매를 가열시키고, 우측에서는 냉각 파이프를 이용하여 용매를 냉각시키며 용매에 분산된 마이크로 캡슐들의 발색을 확인하였고, 그 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11의 (a)는 실제 용매 내에서 마이크로 캡슐이 발색하는 상황을 찍은 사진이고, 도 11의 (b)는 마이크로 캡슐들의 휴(hue)와 속도의 2차원 맵핑이다. 휴는 도면에서 직사각형으로 표시되는 55 × 17 픽셀의 격자 상에서 측정되었고, 각 격자 내에 위치하는 1개 내지 5개의 마이크로 캡슐의 휴를 이미지 분석 프로그램(ImageJ)을 이용하여 측정하여 평균 휴 값에 해당하는 색으로 격자를 나타내었다. 마이크로 캡슐의 속도는 10 × 7 격자 상에서 측정되었고, 각 격자의 중앙에 위치한 마이크로 캡슐의 위치 변화를 시간에 따라 측정하여 속도를 구했다. 속도는 흰색 화살표로 표시되며, 이때 각 화살표의 머리는 속도의 방향을 나타내고, 길이는 2초간의 이동에 대한 속도의 크기를 나타낸다. 각 도면에서 스케일바는 5 mm이다. 도 11의 (c)는 휴 값과 온도 사이의 관계를 나타낸다. 상기 도면에 따르면, 본 발명의 마이크로 캡슐은 용매 내의 온도 분포 및 구배를 서로 다른 색깔을 통하여 정확하게 시각화하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 각 캡슐의 위치를 시간에 따라 측정하여 유체의 흐름을 동시에 측정할 수도 있다. 따라서 본 발명의 마이크로 캡슐은 유체의 온도 분포 및 유체의 이동을 확인하기 위한 마이크로 센서로 사용하기에 적절하다는 것을 알 수 있다.In order to confirm whether the microcapsules according to the present invention can be applied as a microsensor for checking the fluid temperature, the following experiment was performed. The microcapsules prepared in Example 7 were dispersed in a water solvent contained in a cuboid container, the solvent was heated by a heating stage (T95-PE, Linkam Scientific) on the lower left side of the vessel, and a cooling pipe on the right side. Cooling the solvent confirmed the color development of the microcapsules dispersed in the solvent, the results are shown in FIG. Figure 11 (a) is a photograph of the microcapsules color development in the actual solvent, Figure 11 (b) is a two-dimensional mapping of the hue and speed of the microcapsules. Hue was measured on a 55 × 17 pixel grid, represented by a rectangle in the figure, and the hues of one to five microcapsules located within each grid were measured using an image analysis program (ImageJ) to correspond to the average Hue value. The grid is represented by color. The velocity of the microcapsules was measured on a 10 × 7 grid and the velocity was determined by measuring the change in position of the microcapsule located in the center of each grid over time. The speed is indicated by a white arrow, with the head of each arrow representing the direction of the speed, and the length representing the magnitude of the speed for two seconds of travel. In each figure the scale bar is 5 mm. (C) of FIG. 11 shows the relationship between a pause value and a temperature. According to the figure, it can be seen that the microcapsules of the present invention accurately visualize the temperature distribution and the gradient in the solvent through different colors. In addition, the location of each capsule may be measured over time to simultaneously measure the flow of fluid. Therefore, it can be seen that the microcapsules of the present invention are suitable for use as a microsensor for checking the temperature distribution and the movement of the fluid.

Claims (18)

고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐로서,
상기 마이크로 캡슐은 상기 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 구조체를 포함하는 광결정 영역; 및
상기 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
A microcapsule surrounded by a polymer membrane,
The microcapsule includes a photonic crystal region including a photonic crystal structure at least partially present inside the polymer film; And
A non-photonic crystal region in the center of the microcapsule;
Microcapsule comprising a.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 캡슐은 고분자 막 내부가 연속된 유체상으로 채워지는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 1,
The microcapsule is characterized in that the inside of the polymer membrane is filled with a continuous fluid phase.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 캡슐은 디플리턴트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 1,
And the microcapsule comprises a discrete.
제1항에 있어서,
상기 광결정 구조체는 콜로이드 광결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 1,
The photonic crystal structure is a microcapsule comprising a colloidal photonic crystal.
제1항에 있어서,
상기 비광결정 영역의 평균 반지름은 마이크로 캡슐의 평균 반지름의 10 내지 95 %인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 1,
And the average radius of the non-photonic crystal region is 10 to 95% of the average radius of the microcapsule.
제1항에 있어서,
상기 광결정 구조체는 외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 1,
The photonic crystal structure is a microcapsule, characterized in that it comprises nanoparticles whose size is changed by an external force.
제6항에 있어서,
상기 나노입자는 구조색을 구현하는 코어부, 및 외력에 의하여 크기가 변하는 쉘부를 포함하는 코어-쉘 구조인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 6,
The nanoparticle is a micro-capsule, characterized in that the core-shell structure comprising a core portion for implementing the structure color, and the shell portion is changed in size by an external force.
제6항에 있어서,
상기 외력은 온도, pH, 전기장, 자기장, 및 삼투압으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
The method of claim 6,
The external force is a microcapsule, characterized in that one kind selected from the group consisting of temperature, pH, electric field, magnetic field, and osmotic pressure.
제1항에 따른 마이크로 캡슐을 포함하는 마이크로 센서.
Micro sensor comprising a microcapsule according to claim 1.
제9항에 있어서, 상기 센서는 온도, pH, 전기장, 자기장, 및 삼투압으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 감지하는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
The micro sensor of claim 9, wherein the sensor senses one selected from the group consisting of temperature, pH, electric field, magnetic field, and osmotic pressure.
고분자 막으로 둘러싸인 마이크로 캡슐의 제조방법으로서,
외력에 의하여 크기가 변하는 나노입자를 제조하는 단계;
고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계; 및
복수의 상기 나노입자들로부터 고분자 막 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 광결정 영역을 형성하고, 마이크로 캡슐의 중앙의 비광결정 영역을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
As a method for producing a microcapsule surrounded by a polymer membrane,
Preparing nanoparticles whose size is changed by an external force;
Supporting water including a plurality of the nanoparticles, a depletant, and an osmotic pressure control salt in a polymer membrane; And
Forming a photonic crystal region at least partially present in the polymer film from the plurality of nanoparticles, and forming a non-photonic crystal region in the center of the microcapsule;
Method for producing a microcapsule comprising a.
제11항에 있어서,
상기 나노입자는 코어부는 구조색을 구현하고, 쉘부는 외력에 의하여 크기가 변하는 코어-쉘 구조로 제조되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 11,
The nanoparticles are the core portion of the structure to implement the color, the shell portion manufacturing method of the microcapsule, characterized in that the core-shell structure is changed in size by the external force.
제12항에 있어서,
상기 외력은 온도, pH, 전기장, 자기장, 및 삼투압으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 12,
The external force is a method for producing a microcapsule, characterized in that one selected from the group consisting of temperature, pH, electric field, magnetic field, and osmotic pressure.
제11항에 있어서,
상기 고분자 막 내부에 복수의 상기 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 물을 담지하는 단계는
프리폴리머를 포함하는 오일 상과 제2 물 상이 경계를 이루며 존재하는 외부관,
상기 외부관의 내측에 위치하고, 상기 제조된 나노입자, 디플리턴트(depletant), 및 삼투압조절용 염을 포함하는 제 1 물 상이 유동하며, 제1 물 상이 배출되는 끝단이 상기 외부관의 오일 상 측에 위치하는 제1 내부관,
상기 외부관의 내측에 위치하고, 제조된 마이크로 캡슐이 도입되는 끝단이 상기 제1 내부관의 끝단과 마주보고 있으며, 마이크로 캡슐이 도입되는 끝단이 상기 외부관의 제2 물 상 측에 위치하는 제2 내부관
을 포함하는 미세 유체 시스템을 준비하는 단계; 및
상기 제1 내부관에서 제2 내부관 방향으로 제1 물 상을 유동하게 하여, 제조되는 마이크로 캡슐을 제2 내부관으로 포집하는 단계;
를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 11,
The step of supporting water containing a plurality of the nanoparticles, depletant, and osmotic pressure control salt inside the polymer membrane
An outer tube in which an oil phase comprising a prepolymer and a second water phase exist at a boundary,
Located inside the outer tube, the first water phase containing the prepared nanoparticles, depletant, and osmotic pressure control flows, the end of the first water phase is discharged to the oil phase side of the outer tube A first inner tube located at
A second end positioned inside the outer tube and having an end to which the manufactured microcapsules are introduced faces an end of the first inner tube, and a second end to which the microcapsules are introduced is located on the second water side of the outer tube. Inner tube
Preparing a microfluidic system comprising a; And
Allowing the first water phase to flow in a direction from the first inner tube to the second inner tube to collect the manufactured microcapsules into a second inner tube;
Method for producing a microcapsule, characterized in that carried out including a.
제11항에 있어서,
상기 광결정 영역을 형성하고, 고분자 막 중앙의 비광결정 영역을 형성하는 단계는 상기 마이크로 캡슐 내부의 물을 외부로 배출시켜 마이크로 캡슐 내부의 디플리턴트 수 밀도(number density)를 증가시키는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 11,
The forming of the photonic crystal region and the forming of the non-photonic crystal region in the center of the polymer film may be performed by discharging water inside the microcapsule to the outside to increase the number density of the diffractive number inside the microcapsule. Method for producing a microcapsule, characterized in that.
제11항에 있어서,
상기 제조방법은 상기 마이크로 캡슐의 고분자 막을 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 11,
The method of manufacturing a microcapsule further comprises the step of curing the polymer film of the microcapsules.
제14항에 있어서,
상기 제2 물상은 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 14,
The second water phase is a manufacturing method of a microcapsule, characterized in that it comprises a surfactant.
제17항에 있어서,
상기 계면활성제는 제2 물상을 기준으로 3 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
The method of claim 17,
The surfactant is a method for producing a microcapsule, characterized in that contained in 3 to 30% by weight based on the second water phase.
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