KR20210153875A - artificial skin - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a new concept of 'self-healing of heterogeneous' and artificial skin which can self-heal the entire individual imitating human skin produced using the same, and more specifically, to artificial skin which self-recovers the physical performance, electrical performance, and tensile deformation recognition performance of all artificial skin formed by chemically combining hydrogel as the dermis and elastomer as the epidermis with the hydrogen bond-based self-healing of heterologous.

Description

인공피부{artificial skin}artificial skin

본 발명은 이종자가치유 및 이를 이용하여 제작한 사람피부 모방의 전체 자가치유가 가능한 인공피부(Hetero-self-healing and its application of making a natural skin-inspired wholly self-healing artificial skin)에 관한 것이다.The present invention relates to heterogeneous self-healing and artificial skin capable of total self-healing of human skin produced using the same (Hetero-self-healing and its application of making a natural skin-inspired wholly self-healing artificial skin).

본 발명은 ‘이종자가치유(Hetero-self-healing)라는 새로운 개념의 화학 결합을 이용하여 사람 피부를 모방한, 개체 전체의 자가치유가 가능한 인공피부에 관한 것이다. The present invention relates to artificial skin capable of self-healing of the entire individual that mimics human skin using a chemical bond of a new concept called 'hetero-self-healing'.

자세하게는 도 1의 개념도와 같이 진피 역할의 하이드로겔과 표피 역할의 엘라스토머를 수소결합 기반의 이종자가치유를 통해 제작한, 전자피부라 불릴 수 있는 인공피부에 관한 것으로서, 흠결이 발생하였을 경우, 상기 화학 결합하여 형성된 인공피부 일체의 물리적 성능, 전기적 성능, 인장 변형 인지 성능을 전체 자가회복할 수 있는 새로운 개념의 인공피부를 제공하는 것이다.In detail, as shown in the conceptual diagram of FIG. 1, it relates to artificial skin, which can be called e-skin, produced by hydrogen bonding-based heterogeneous self-healing of a hydrogel serving as a dermis and an elastomer serving as an epidermis. The goal is to provide a new concept of artificial skin that can fully self-restore the physical performance, electrical performance, and tensile strain perception performance of the artificial skin formed by chemical bonding.

사람의 피부는 온도와 압력과 같은 외부 자극을 전달하는 데에 필요한 다양한 기능을 갖춘 다목적 플랫폼이며, 내부 장기를 외부 자극 및 스트레스로부터 보호할 수 있는 기능 및 예기치 못한 손상을 스스로 복구할 수 있는 능력을 갖춘 유기체이다. Human skin is a versatile platform with a variety of functions required to transmit external stimuli such as temperature and pressure, and has the ability to protect internal organs from external stimuli and stress, as well as the ability to self-heal from unexpected damage. It is an organism equipped with

이러한 사람의 피부는 외부 자극을 보호해주는 표피층과 생체 신호를 전달해주는 진피층으로 이루어지며, 각각의 층은 외부 손상으로부터 스스로를 복구할 수 있는 능력을 갖추고 있다. Human skin consists of an epidermis layer that protects external stimuli and a dermis layer that transmits biological signals, and each layer has the ability to repair itself from external damage.

따라서 이러한 기능을 가질 수 있는 실제 피부와 동일한 기능을 할 수 있는 인공피부의 개발이 절실히 필요한 실정이다.Therefore, there is an urgent need to develop artificial skin capable of performing the same function as actual skin capable of having such a function.

이러한 개념으로 본 발명자는 표피층의 역할을 할 수 있는 피부로 엘라스토머를 생각하고, 또한 진피층의 역할을 할 수 있는 하이드로겔을 결합할 수 있는 자가치유가 가능한 인공피부에 대한 연구를 수행하였다. With this concept, the present inventors considered the elastomer as the skin that can play the role of the epidermal layer, and also conducted a study on the self-healing artificial skin that can bind the hydrogel that can play the role of the dermal layer.

그러나, 엘라스토머와 하이드로겔과 같이 서로 다른 표면 성질을 가지는 물질 간의 계면 접착은 화학적으로 선호되지 않는 경우가 많아서, 이 물질들을 조립하여 전체적인 자가치유가 가능한 인공피부를 제작하는 데에 어려움을 가지게 되어 상기와 같이 하이드로젤과 자가치유 성능을 가지는 엘라스토머 또는 유연성 고분자 소재를 상호 결합할 수 있는 수단을 가진다면, 인공피부 전체의 자가치유 성능 유지가 가능할 것으로 생각하여 본 발명을 완성하게 되었다. However, since the interfacial adhesion between materials having different surface properties, such as elastomer and hydrogel, is often not chemically preferred, it is difficult to assemble these materials to produce an artificial skin capable of overall self-healing. If there is a means to mutually combine the hydrogel and the elastomer or flexible polymer material having self-healing performance, it was thought that the self-healing performance of the entire artificial skin could be maintained, and the present invention was completed.

한국특허등록공보 KR2000568BKorean Patent Registration Publication KR2000568B 한국특허등록공보 KR2104033BKorean Patent Registration Publication KR2104033B

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사람 피부의 표피층의 역할을 해줄 수 있는 절연성의 자가치유성 엘라스토머층(엘라스토머층은 엘라스토머 또는 자가치유성 유연소재로 제조되는 것일 수 있다)과 수소결합이나 직접결합 등의 화학적 결합을 할 수 있는 진피층에 해당하는 하이드로젤층(또는 자기치유성 하이드로젤층)를 적층하여 양 층간의 화학적 결합을 함으로써 인공피부를 제조하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides an insulating self-healing elastomer layer that can serve as the epidermal layer of human skin (the elastomer layer may be made of an elastomer or a self-healing flexible material) and hydrogen bonding or Artificial skin is manufactured by stacking a hydrogel layer (or a self-healing hydrogel layer) corresponding to the dermis layer that can be chemically bonded, such as direct bonding, and chemical bonding between the two layers.

상기 자가치유성 엘라스토머층은 자가치유성의 특징을 가지는 것이라면, 구체적으로 상기 하이드로젤층과 직접적인 화학적 결합 또는 수소결합과 같은 2차 결합으로 화학적 결합을 수 있는 기능기를 가지는 것이라면 크게 제한하지 않는다. 좋게는 디설파이드계 단위체를 포함하는 자가치유성 폴레우레탄 엘라스토머를 선호한다.If the self-healing elastomer layer has a self-healing characteristic, specifically, if it has a functional group capable of chemical bonding through a secondary bond such as a direct chemical bond or a hydrogen bond with the hydrogel layer, it is not particularly limited. Preferably, self-healing polyurethane elastomers containing disulfide-based units are preferred.

또한 상기 진피 역할을 해줄 수 있는 하이드로젤층은 그 하이드로겔이 상기 자가치유성 엘라스토머층과 화학결합할 수 있는 기능기를 가지는 하이드로겔이라면 제한하지 않지만, 좋게는 상기 자기치유성 엘라스토머와 화학결합을 할 수 있는 기능기를 가지는 전도성의 자가치유 신소재 물질인 하이드로겔 고분자를 사용하는 것이 더욱 선호된다.In addition, the hydrogel layer that can serve as the dermis is not limited as long as the hydrogel is a hydrogel having a functional group capable of chemical bonding with the self-healing elastomer layer, but preferably can chemically bond with the self-healing elastomer It is more preferable to use a hydrogel polymer, which is a conductive, self-healing new material having functional groups.

상기 본 발명의 자기치유성 엘라스토머층의 예로서 자가치유성 폴리우레탄계 엘라스토머일 수 있으며, 이에 대한 기술은 본 출원인이 출원한 한국특허등록공보 KR2000568B 등에서 제조방법을 기재하였으므로, 이를 참조할 수 있으며 자기치유성을 가지는 유연소재라면 이에 한정하지 않고 다양한 소재를 포함할 수 있다. 그러나 표면의 탄성이나 내구성 등을 고려할 때, 디설파이드 단위를 가지는 상기 자가치유성 폴리우레탄을 더욱 선호할 수 있다.The self-healing elastomer layer of the present invention may be a self-healing polyurethane-based elastomer as an example of the self-healing elastomer layer, and the technology for this has been described in Korean Patent Registration Publication KR2000568B applied by the present applicant. If it is a flexible material having a property, it may include various materials without being limited thereto. However, in consideration of the elasticity or durability of the surface, the self-healing polyurethane having a disulfide unit may be more preferred.

또한 본 발명의 상기 인공피부의 진피를 구성하는 하이드로겔의 일예로는 자가치유성 ‘가교 IPN-하이드로겔’로서, 한국특허등록공보 KR2104033B등을 참조할 수 있으며, 상기 하이드로겔은 상기 특허에 기재된 자가치유성을 가지는 하이드로겔의 경우를 더욱 선호한다. In addition, as an example of the hydrogel constituting the dermis of the artificial skin of the present invention, as a self-healing 'crosslinked IPN-hydrogel', reference may be made to Korean Patent Registration Publication KR2104033B, etc., and the hydrogel is described in the patent. A hydrogel having self-healing properties is more preferred.

본 발명에서 특히 자가치유효과를 더욱 향상시키는 것은 서로 다른 표면 성질을 가지는 자가치유 성능의 엘라스토머층과 자가치유 하이드로겔 고분자 물질이 강한 수소결합에 의해 이종자가치유를 할 수 있어서, 본 발명의 실제 피부와 유사한 자기치유능력을 가지게 되어 더욱 우수한 인공피부를 제공할 수 있다. In particular, to further improve the self-healing effect in the present invention, the self-healing elastomer layer and the self-healing hydrogel polymer material having different surface properties can heal heterogeneous self-healing by strong hydrogen bonding, so the actual skin of the present invention It has a self-healing ability similar to that of , so it is possible to provide better artificial skin.

본 발명의 또 다른 목적은 자가치유 성능의 엘라스토머와 하이드로겔 고분자 물질을 이용하여 제작한 인공피부 전체가 물리적 손상을 입은 후에, 스스로 물리적 성질, 전기적 성질, 인장 변형 인지 성능을 회복하도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to recover the physical properties, electrical properties, and tensile deformation recognition performance by itself after the entire artificial skin manufactured using the self-healing elastomer and hydrogel polymer material is physically damaged.

이를 통해 사람 피부를 모방하여, 진피 역할의 하이드로겔과 표피 역할의 엘라스토머를 화학적으로 결합하여 자가치유가 가능한 인공피부를 제작하는 것이다.Through this, the self-healing artificial skin is manufactured by mimicking human skin and chemically combining the hydrogel with the role of the dermis and the elastomer with the role of the epidermis.

본 발명에서 사용하는 엘라스토머는 엘라스토머 뿐만 아니라 유연소재라면 유기소재든 무기소재든 이를 포괄하는 개념으로 사용되며 다만 상기 하이드로젤과 직접결합 또는 수소결합이나 반데르발스 결합 등의 2차 결합을 포함한 화학결합이 가능한 것이라면 특별히 제한하지 않는다. The elastomer used in the present invention is used as a concept encompassing not only an elastomer but also an organic material or an inorganic material as long as it is a flexible material. However, chemical bonds including direct bonds with the hydrogel or secondary bonds such as hydrogen bonds or van der Waals bonds If this is possible, there is no particular limitation.

상기 유연소재로서 좋게는 상기 즉, 상기 유연소재는 본 발명에서와 같이 인공피부로 사용할 수 있을 정도의 유연성을 가지는 것이라면 한정하지 않지만 '인장 탄성 계수 (Young’s modulus)' 값이 약 1 GPa 이하 소재라면 피부와 같은 소프트 특성을 발휘하기가 좋으므로 더욱 선호한다.As the flexible material, it is not limited as long as the flexible material has enough flexibility to be used as artificial skin as in the present invention, but if the 'Young's modulus' value is about 1 GPa or less I prefer it more because it is good for showing soft properties like skin.

본 발명의 일 양태는 자가치유가 가능한 하이드로겔과 자가치유가 가능한 엘라스토머를 이종자가치유로 화학 결합하여 제작한 전체 자가치유가 가능한 인공피부를 제공한다.One aspect of the present invention provides an artificial skin capable of total self-healing produced by chemically combining a self-healing hydrogel and a self-healing elastomer with heterogeneous self-healing.

본 발명의 일 양태에 따른 인공피부는 ‘이종자가치유(Hetero-self-healing)라는 새로운 개념의 화학 결합을 이용하여 사람 피부를 모방한, 개체 전체의 자가치유가 가능한 인공피부를 제공할 수 있다.Artificial skin according to an aspect of the present invention can provide artificial skin capable of self-healing of the entire individual that mimics human skin by using a chemical bond of a new concept called 'Hetero-self-healing'. .

구체적으로, 흠결이 발생하였을 경우, 상기 화학 결합하여 형성된 인공피부 일체의 물리적 성능, 전기적 성능, 인장 변형 인지 성능을 전체 자가회복할 수 있는 새로운 개념의 인공피부를 제공할 수 있다.Specifically, when flaws occur, it is possible to provide artificial skin of a new concept capable of self-recovering all physical performance, electrical performance, and tensile strain recognition performance of the artificial skin formed by chemical bonding.

도 1은 본 발명의 전체 자가치유 인공피부 개념 모식도이다.
도 2는 하이드로겔 및 다양한 종류의 엘라스토머 간의 접착력 테스트를 도시한 것이다.
도 3은 제조예 2, 비교제조예 1의 SAXS 결정 분석을 통한 고분자 미세구조를 도시한 것이다.
도 4는 실시예 1 의 인공피부의 물리적 성질 전체 자가치유 시험 결과 이미지이다.
도 5는 실시예 1 인공피부의 전기적 성질 전체 자가치유 시험 결과 이미지이다.
도 6은 실시예 1 인공피부의 인장 변형 감지 특성 자가치유를 도시한 것이다.
1 is a schematic diagram of the overall self-healing artificial skin concept of the present invention.
2 shows an adhesion test between a hydrogel and various types of elastomers.
3 shows the polymer microstructure through SAXS crystal analysis of Preparation Example 2 and Comparative Preparation Example 1.
4 is an image of the total self-healing test result of the physical properties of the artificial skin of Example 1.
5 is an image of the results of the self-healing test of the electrical properties of the artificial skin of Example 1.
6 shows the tensile strain sensing characteristics self-healing of the artificial skin of Example 1;

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the following specific examples or examples are only a reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is for the purpose of effectively describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Also, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

이하 본 발명에 대하여 구체적으로 살핀다.Hereinafter, the present invention will be looked at in detail.

본 발명은 자가치유가 가능한 하이드로겔과 자가치유가 가능한 엘라스토머를 이종자가치유로 화학 결합하여 제작한 전체 자가치유가 가능한 인공피부를 제공한다.The present invention provides a self-healing artificial skin prepared by chemically combining a self-healing hydrogel and a self-healing elastomer with heterogeneous self-healing.

본 발명에서 상기 이종자가치유는 서로 다른 표면 특성을 가지는 자가치유 물질들의 동적 거동에 의해 계면에 형성되는 화학 결합에 의해 이종자기 치유가 가능한 인공피부를 제공한다.In the present invention, the heterogeneous self-healing provides an artificial skin capable of heterogeneous self-healing by a chemical bond formed at the interface by the dynamic behavior of self-healing materials having different surface properties.

상기 하이드로겔은 자가치유가 가능하고 전기적으로 전도성을 가지는 하이드로겔을 포함하는 하이드로겔일 수 있다.The hydrogel may be a hydrogel including a hydrogel capable of self-healing and having electrical conductivity.

또한 상기 엘라스토머는 자가치유가 가능하고 전기적으로 절연성을 가지는 엘라스토머일 수 있다.In addition, the elastomer may be an elastomer capable of self-healing and electrically insulating.

본 발명에서 전체 자가치유는 상기 인공피부가 물리적으로 손상이 생긴 후에, 물리적인 접촉만으로 물리적 성능, 전기적 성능, 인장 변형 인지 성능을 스스로 회복하는 성질을 가지는 것을 의미할 수 있다.In the present invention, total self-healing may mean that the artificial skin has a property of self-recovering physical performance, electrical performance, and tensile strain recognition performance only by physical contact after the artificial skin is physically damaged.

상기 하이드로겔은 상기 엘라스토머와 수소결합이 가능한 기능기를 가지는 하이드로겔을 구성성분으로 포함하는 것일 수 있다.The hydrogel may include a hydrogel having a functional group capable of hydrogen bonding with the elastomer as a component.

또한 본 발명에서 상기 하이드로젤은 이온성 염, 이온성 액체, 금속 입자 첨가물 등을 포함하고 있어서, 전기적으로 전도성을 가지는 하이드로겔을 포함하는 것일 수 있다.In addition, in the present invention, the hydrogel includes an ionic salt, an ionic liquid, a metal particle additive, and the like, and may include a hydrogel having electrical conductivity.

또한 상기 하이드로젤은 금속 이온과 고분자 관능기 간의 동적 이온 결합을 포함하고 있어 자가치유가 가능한 하이드로겔을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the hydrogel may include a hydrogel capable of self-healing because it contains a dynamic ionic bond between a metal ion and a polymer functional group.

또한 본 발명에서 상기 하이드로겔은 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체로부터 유래되고 화학 가교된 이중 망상 구조의 비닐계 제 1중합체 및 결정 가교된 폴리비닐알콜계 제2중합체를 포함하는 상호 침입 고분자 망상 구조를 갖는 가교 IPN 하이드로겔을 포함하는 것일 수 있다. In addition, in the present invention, the hydrogel is derived from a vinyl-based monomer having an active hydrogen atom-containing group and is a cross-penetrating polymer network comprising a chemically crosslinked double network structure of a vinyl-based polymer and a crystal-crosslinked polyvinyl alcohol-based second polymer. It may include a cross-linked IPN hydrogel having a structure.

상기 제 1 비닐계 중합체는 아크릴산, 금속염 및 다관능성아크릴계 또는 아크릴아미드계 등의 가교제를 포함하여 중합하는 가교된 비닐계 제 1중합체일 수 있으며, 제 2중합체는 폴리비닐알콜일 수 있으며, 상기 폴리비닐알콜 중합체 수용액에 상기 단량체 및 가교제를 투입하여 가교 망상 구조의 IPN 하이드로젤을 제조한 후 동결 및 해동을 반복하여 가교IPN하이드로젤을 제조한 것일 수 있다. The first vinyl-based polymer may be a cross-linked vinyl-based first polymer polymerized including acrylic acid, a metal salt, and a polyfunctional acrylic or acrylamide-based crosslinking agent, and the second polymer may be polyvinyl alcohol, and the polyvinyl alcohol A crosslinked IPN hydrogel may be prepared by repeating freezing and thawing after preparing an IPN hydrogel having a crosslinked network structure by adding the monomer and a crosslinking agent to an aqueous vinyl alcohol polymer solution.

또한 상기 하이드로겔은 디설파이드 결합, 이민 결합, 아실하이드라존 결합(Acylhydrazone bond), 보로네이트에스터 결합(Boronate ester bond)에서 선택되는 어느 하나 이상의 동적 공유 결합 등을 포함하는 자가치유가 가능한 하이드로겔을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the hydrogel is a self-healing hydrogel including any one or more dynamic covalent bonds selected from a disulfide bond, an imine bond, an acylhydrazone bond, and a boronate ester bond. may include.

또한 상기 하이드로겔은 히드록실기, 아민기, 카르복실기, 티올기에서 선택되는 어느 하나 이상의 수소 결합이 가능한 관능기를 포함하고 있는 자가치유가 가능한 하이드로겔을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the hydrogel may include a hydrogel capable of self-healing including a functional group capable of hydrogen bonding at least one selected from a hydroxyl group, an amine group, a carboxyl group, and a thiol group.

본 발명에서 상기 엘라스토머는 상기 하이드로젤과 수소결합이 가능한 기능기를 포함하는 엘라스토머(유연슈재를 포함)일 수 있다.In the present invention, the elastomer may be an elastomer (including a flexible shoe material) including a functional group capable of hydrogen bonding with the hydrogel.

또한 상기 엘라스토머는 금속 이온과 고분자 관능기 간의 동적 이온 결합 또는 동적 배위 결합을 포함하고 있어 자가치유가 가능한 엘라스토머를 포함하는 것일 수 있다.In addition, the elastomer may include an elastomer capable of self-healing because it contains a dynamic ionic bond or a dynamic coordination bond between a metal ion and a polymer functional group.

또한 본 발명의 상기 엘라스토머는 디설파이드 결합, 이민 결합, 아실하이드라존 결합(Acylhydrazone bond), 보로네이트에스터 결합(Boronate ester bond)에서 선택되는 어느 하나 이상의 동적 공유 결합을 포함하는 자가치유가 가능한 엘라스토머를 포함하는 것일 수 있다.In addition, the elastomer of the present invention is a self-healing elastomer comprising at least one dynamic covalent bond selected from a disulfide bond, an imine bond, an acylhydrazone bond, and a boronate ester bond. may include.

또한 본 발명에서 상기 엘라스토머는 히드록실기, 아민기, 카르복실기, 티올기에서 선택되는 어느 하나 이상의 수소 결합이 가능한 관능기를 포함하고 있어서 자가치유가 가능한 엘라스토머를 포함하는 것일 수 있다.In addition, in the present invention, the elastomer may include an elastomer capable of self-healing because it includes a functional group capable of hydrogen bonding at least one selected from a hydroxyl group, an amine group, a carboxyl group, and a thiol group.

또한 본 발명에서 상기 엘라스토머는 ‘인장 탄성 계수 (Young’s modulus)‘ 값이 약 1 GPa 이하인 유기 또는 무기소재와 등가의 의미를 가지는 것일 수 있다.In addition, in the present invention, the elastomer may have a meaning equivalent to an organic or inorganic material having a 'Young's modulus' value of about 1 GPa or less.

이하는 본 발명의 인공피부로서, 구체적인 이해를 돕기 위하여 본 발명의 일 양태인 자가치유 엘라스토머층 물질로 디설파이드 단위를 포함하는 폴리우레탄계 엘라스토머 및 자가치유 하이드로겔로서 ‘가교 IPN-하이드로겔’을 이용하여 자기치유성 기능을 가지도록 수소결합에 의해 인공피부를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.The following is an artificial skin of the present invention, which is a self-healing elastomer layer material, which is an aspect of the present invention, as a self-healing elastomer layer material, as an artificial skin of the present invention, and a self-healing hydrogel. A method for manufacturing artificial skin by hydrogen bonding to have a self-healing function will be described.

본 발명의 인공피부는 먼저, 표피에 해당하는 자가치유 엘라스토머 시트를 제조하고 상기 시트 상에 하이드로겔 층을 적층한다. In the artificial skin of the present invention, first, a self-healing elastomer sheet corresponding to the epidermis is prepared and a hydrogel layer is laminated on the sheet.

상기 적층시, 상기 자가치유 엘라스토머와 하이드로겔층과는 수소결합이나 직접적인 화학결합 등의 화학결합이 이루어지도록 일정시간 또는 일정온도에서 일정시간 층간접촉상태를 유지한다. During the lamination, the self-healing elastomer and the hydrogel layer are in contact with each other for a predetermined time or at a predetermined temperature so that a chemical bond such as a hydrogen bond or a direct chemical bond is made.

이러한 접촉시간을 유지함으로써, 직접적인 화학결합 또는 수소결합이나 반데르발스 결합 등의 2차 결합이 형성되어 양 층이 단단히 결합되어 진피와 내피에 해당하는 것을 모사한 인공피부가 완성된다.By maintaining this contact time, a direct chemical bond or a secondary bond such as a hydrogen bond or a van der Waals bond is formed, and both layers are firmly bonded to complete an artificial skin that simulates the dermis and the endothelium.

상기의 화학결합의 일예를 들어본다면, 디설파이드 단위를 포함하는 폴리우레탄 엘라스토머의 우레탄기와 ‘가교 IPN-하이드로겔’의 히드록시기 간의 수소결합에 의해 층간 화학결합이 형성되는 것을 예로 들 수 있다. As an example of the above chemical bond, an interlayer chemical bond is formed by hydrogen bonding between the urethane group of the polyurethane elastomer including the disulfide unit and the hydroxyl group of the 'crosslinked IPN-hydrogel'.

수소결합이 형성되기 위하여는 상기 자가치유 우레탄계 엘라스토머와 히드록시기를 가지는 하이드로겔 간에, 특별히 제한하지 않지만 좋게는 0~60℃에서 10분 내지 48시간 층간 접착상태를 유지하는 경우 우레탄 엘라스토머의 우레탄기와 하이드로겔의 히드록시기가 수소결합에 의해 화학결합이 생성되어 피부의 진피 및 표피가 결합되듯이 단단히 결합되어 인공피부가 완성된다.In order to form a hydrogen bond, there is no particular limitation between the self-healing urethane-based elastomer and the hydrogel having a hydroxyl group, but preferably, when the interlayer adhesion is maintained at 0 to 60° C. for 10 minutes to 48 hours, the urethane group of the urethane elastomer and the hydrogel A chemical bond is created by hydrogen bonding of the hydroxyl group of the skin, so that the dermis and epidermis of the skin are tightly bonded to complete the artificial skin.

상기 완성된 인공피부에 외부의 충격에 의해 손상이 발생하는 경우 자기치유 우레탄 엘리스토머층의 손상부위 자체 및 엘라스토머층과 하이드로겔 층의 수소결합 등의 결합에 의해 손상부위가 자동 치유될 수 있다. When damage occurs to the finished artificial skin due to an external impact, the damaged area can be automatically healed by the bonding of the damaged area itself of the self-healing urethane elastomer layer and the hydrogen bond between the elastomer layer and the hydrogel layer.

본 발명에서 특히 자가치유효과가 매우 우수한 물질로서 본 출원인이 기출원한 KR2000568B 등에서 제조한 디설파이드 단위를 포함하는 자가치유 폴리우레탄 엘리스토머를 예로들 수 있으며, 상기 본 출원인의 선 출원 특허를 통하여 제조방법 및 자가치유 효과에 대하여 알 수 있다.In the present invention, a self-healing polyurethane elastomer containing a disulfide unit prepared in KR2000568B, etc., previously applied by the present applicant as a material having a particularly excellent self-healing effect, may be exemplified. And it can be known about the self-healing effect.

이에 대하여 간략히 살피면, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 방향족 디설파이드계 디올, 분지형 비환식 지방족 폴리이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 조성물로부터 중합된 자가치유 폴리우레탄계 중합체를 예로들 수 있다. In brief, a self-healing polyurethane-based polymer polymerized from a composition including an aromatic disulfide-based diol containing a compound represented by the following Chemical Formula 1, a branched acyclic aliphatic polyisocyanate, and a polyol may be exemplified.

[화학식 1][Formula 1]

HO-Ar1-S-S-Ar2-OHHO-Ar1-S-S-Ar2-OH

(상기 화학식 1에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.)(In Formula 1, Ar1 and Ar2 are each independently a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.)

상기 분지형 비환식 지방족 폴리이소시아네이트는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 좋게는 프로필렌-1,2-디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.The branched acyclic aliphatic polyisocyanate is not particularly limited, but is preferably propylene-1,2-diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate and 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate. It may be any one or a mixture of two or more selected.

본 발명에서 상기 폴리올 성분으로는 특별히 한정하지 않지만 좋게는 에테르계 폴리올, 에스테르계 폴리올 및 카보네이트계 폴리올에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. In the present invention, the polyol component is not particularly limited, but may be any one or a mixture of two or more selected from ether-based polyols, ester-based polyols and carbonate-based polyols.

상기 제조된 자가치유 폴리우레탄은 특별히 한정하지 않지만, 하기 관계식 1의 특성을 가질 때 더욱 향상된 자가 치유성을 가질 수 있다.The prepared self-healing polyurethane is not particularly limited, but may have more improved self-healing properties when it has the properties of the following Relational Formula 1.

[관계식 1][Relational Expression 1]

0.05 ≤ M[disulfide]/M[OH]0.05 ≤ M[disulfide]/M[OH]

(상기 관계식 1에서 M[disulfide]는 조성물 내 방향족 디설파이드 디올의 총 몰수이며, M[OH]는 조성물 내 방향족 디설파이드 디올 및 폴리올의 총 몰수이다.)(In Relation 1, M[disulfide] is the total number of moles of aromatic disulfide diols in the composition, and M[OH] is the total number of moles of aromatic disulfide diols and polyols in the composition.)

또한 상기 자가치유 폴리우레탄은 제한하지 않지만 예를들면, 하기 관계식 2의 인성 회복률을 만족하는 자가치유 폴리우레탄일 수 있다.In addition, the self-healing polyurethane is not limited, but may be, for example, a self-healing polyurethane satisfying the toughness recovery rate of the following relation (2).

[관계식 2][Relational Expression 2]

50 ≤ T1/T0 × 10050 ≤ T1/T0 × 100

(상기 관계식 2에서, T0는 자가치유 폴리우레탄계 중합체의 절단 전 인성(MJ/㎥)이며, T1은 자가치유 폴리우레탄계 중합체를 절단하고 30℃의 온도 조건에서 48시간 동안 재접합한 후의 인성(MJ/㎥)이다.)(In Relation 2, T0 is the self-healing polyurethane-based polymer pre-cut toughness (MJ/m3), and T1 is the self-healing polyurethane-based polymer toughness (MJ) after cutting and re-bonding at a temperature of 30° C. for 48 hours /m3).

상기 자가치유 폴리우레탄의 제조방법으로는 상기 화학식 1을 예로하는 디설파이드계 디올, 분지형 비환식 지방족 폴리이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 조성물을 중합함으로써 제조될 수 있다.The self-healing polyurethane may be prepared by polymerizing a composition including a disulfide-based diol, branched acyclic aliphatic polyisocyanate, and polyol exemplified by Chemical Formula 1 above.

본 발명의 자가치유 폴리우레탄(디설파이드 TPU)은 X-레이 관측결과 결정성 피크가 관찰되지 않는데, 이는 소프트 도메인 및 하드 도메인으로 분리되는 다른 폴리우레탄과 달리 상분리가 나타나지 않아 더욱 자가치유성이 우수한 것으로 생각된다. The self-healing polyurethane (disulfide TPU) of the present invention does not show a crystallinity peak as a result of X-ray observation, which is superior to self-healing properties because it does not show phase separation unlike other polyurethanes that are separated into soft domains and hard domains. I think.

따라서 본 발명의 디설파이드 TPU(Thermoplastic polyurethane)는 상분리가 거의 일어나지 않아, 전체적으로 비정질 형태를 유지하므로 X선 산란 결과에서 아무런 피크가 관찰되지 않는데, 이는 편재화되지 않은 하드 도메인은 연쇄 운동을 증가시켜서, TPU 매트릭스 내부 뿐만이 아니라 IPN 하이드로겔과의 계면에서의 수소 결합의 상호 교환을 일으켜서 이종자가치유를 통한 계면 수소 결합을 촉진시키는 것으로 생각된다.Therefore, the disulfide TPU (Thermoplastic polyurethane) of the present invention hardly occurs phase separation, so no peak is observed in the X-ray scattering results because it maintains an amorphous form as a whole. It is thought to promote interfacial hydrogen bonding through heterogeneous self-healing by causing mutual exchange of hydrogen bonds at the interface with the IPN hydrogel as well as inside the matrix.

다음은 하이드로겔로서, 일예로서 가교 IPN-하이드로겔의 제조방법 및 구조에 대하여 간략히 설명한다. The following is a hydrogel, as an example, a method and structure of the cross-linked IPN-hydrogel will be briefly described.

본 발명의 하이드로겔은 좋게는 자기치유성을 가지는 하이드로겔을 더욱 선호하는데, 예를 들면, 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체로부터 유래되고 화학 가교된 이중 망상 구조의 비닐계 제1중합체 및 결정 가교된 폴리비닐알콜계 제2중합체를 포함하는 상호 침입 고분자 삼중 망상 구조를 갖는 하이드로겔(가교 IPN-하이드로겔)을 예로들 수 있다, The hydrogel of the present invention is preferably a hydrogel having self-healing properties, for example, a vinyl-based first polymer and crystals derived from a vinyl-based monomer having an active hydrogen atom-containing group and chemically crosslinked with a double network structure. A hydrogel (crosslinked IPN-hydrogel) having a mutually penetrating polymer triple network structure including a crosslinked polyvinyl alcohol-based second polymer may be exemplified.

또한 상기 제1 중합체에서 금속이온에 의한 염형태의 단위를 또한 포함하는 것이 자가치유성에 더욱 우수하며, 금속이온을 포함하는 단위체를 포함하는 경우, 상기 금속 이온의 함량은 특별히 제한하는 것은 아니지만, 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체에 대하여 0.1 내지 10 몰%로 포함하는 것을 선호할 수 있다.In addition, the self-healing property is more excellent to also include a unit in the form of a salt by a metal ion in the first polymer, and when a unit containing a metal ion is included, the content of the metal ion is not particularly limited, but active hydrogen It may be preferred to include 0.1 to 10 mol% of the vinyl-based monomer having an atom-containing group.

본 발명에서 상기 하이드로겔은 특별히 제한하는 것은 아니지만, 인장강도가 50 kPa 이상이고, 신율이 500% 이상인 자가치유 하이드로겔인 것을 선호한다.In the present invention, the hydrogel is not particularly limited, but a self-healing hydrogel having a tensile strength of 50 kPa or more and an elongation of 500% or more is preferred.

상기 비닐계 제1중합체는 아크릴계 중합체인 자가치유 하이드로겔일 수 있으며, 자가치유력이 좋게는 70% 이상인 것일 수 있다. The vinyl-based first polymer may be a self-healing hydrogel that is an acrylic polymer, and may have good self-healing power of 70% or more.

상기 하이드로겔을 제조하는 방법은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를들면, 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체, 가교제, 및 물을 포함하는 제1수용액과 폴리비닐알콜계 중합체 및 물을 포함하는 제2수용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계;The method for preparing the hydrogel is not particularly limited, but for example, a first aqueous solution containing a vinyl-based monomer having an active hydrogen atom-containing group, a crosslinking agent, and water, a polyvinyl alcohol-based polymer, and a preparation containing water 2 preparing a mixed solution by mixing the aqueous solution;

상기 혼합용액에 개시제를 첨가하고 중합하여, 화학 가교 및 상호 침입 고분자 이중 망상 구조의 하이드로겔을 제조하는 단계; 및adding an initiator to the mixed solution and polymerization to prepare a hydrogel having a double network structure of chemical crosslinking and interpenetrating polymer; and

상기 상호 침입 고분자 이중 망상 구조의 하이드로겔을 동결-해동하여 폴리비닐알콜계 중합체가 결정 가교된 상호 침입 고분자 삼중 망상 구조의 하이드로겔(가교 IPN-하이드로겔)을 제조하는 단계;를 포함하여 제조할 수 있다.Preparing a hydrogel (cross-linked IPN-hydrogel) of a triple network structure of an interpenetrating polymer in which a polyvinyl alcohol-based polymer is crystal-crosslinked by freeze-thawing the hydrogel of the interpenetrating polymer double network structure; can

또한 상기 하이드로겔에서 금속이온을 포함하는 단량체를 더 포함하여 화학가교 및 금속이온가교를 동시에 실시함으로써, 더욱 우수한 하이드로겔을 제조할 수도 있으며, 이때, 상기 금속 이온 단위체 단량체의 함량은 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체에 대하여 0.1 내지 10 몰%로 포함되는 것이 본 발명의 더욱 우수한 자가치유성을 가지므로 더욱 선호된다.In addition, by performing chemical crosslinking and metal ion crosslinking at the same time by further including a monomer containing a metal ion in the hydrogel, a more excellent hydrogel can be prepared, and in this case, the content of the metal ion unit monomer contains an active hydrogen atom Containing 0.1 to 10 mol% with respect to the vinyl-based monomer having a group is more preferred because it has more excellent self-healing properties of the present invention.

본 발명의 하이드로겔은 상기 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체 및 폴리비닐알콜계 제2중합체의 중량비는 제한하지 않지만 좋게는 1 : 0.1 내지 10인자가치유 하이드로겔일 수 있다.In the hydrogel of the present invention, the weight ratio of the vinyl-based monomer having the active hydrogen atom-containing group and the polyvinyl alcohol-based second polymer is not limited, but preferably 1: 0.1 to 10 factors may be a self-healing hydrogel.

본 발명의 자기치유 메카니즘은 명확하지 않지만 하기 도 1과 같은 메카니즘으로 설명할 수 있을 것으로 생각한다.Although the self-healing mechanism of the present invention is not clear, I think it can be explained by the mechanism shown in FIG. 1 below.

즉, 가교 IPN 하이드로겔과 디설파이드 TPU로 이루어진 인공피부의 전체적인 자가치유 매커니즘은 우선 IPN 하이드로겔 매트릭스 내부에서 폴리아크릴산의 카르복실기와 철 이온 사이에 형성되는 이온 결합이 동적 결합으로 작용하여, IPN 하이드로겔 층의 상온에서의 자가치유가 일어날 수 있다. 그리고 디설파이드 TPU 매트릭스 내부에서 방향족 이황화물의 복분해 및 수소 결합의 상호 교환이 비정질 구조에 의해 원활하게 일어나면서, 디설파이드 TPU 층의 상온에서의 자가치유가 일어날 수 있다.That is, the overall self-healing mechanism of artificial skin composed of cross-linked IPN hydrogel and disulfide TPU is first, the ionic bond formed between the carboxyl group and iron ion of polyacrylic acid inside the IPN hydrogel matrix acts as a dynamic bond, and the IPN hydrogel layer Self-healing can occur at room temperature of And while metathesis of aromatic disulfide and mutual exchange of hydrogen bonds in the disulfide TPU matrix smoothly occur by the amorphous structure, self-healing at room temperature of the disulfide TPU layer may occur.

이하 본 발명에 대하여 구체적인 실시예를 이용하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described using specific examples for the present invention.

[제조예 1] 가교 IPN-하이드로겔 제조(가교된 이온전도성 자가치유 상호침투 고분자 망상구조의 하이드로겔)[Preparation Example 1] Preparation of cross-linked IPN-hydrogel (cross-linked ion conductive self-healing interpenetrating polymer network structure hydrogel)

가교 IPN 하이드로겔을 하기에 기재된 방법으로 자유 라디칼 중합 및 동결-해동 사이클로 구성된 2단계 가교 절차에 의해 제조하였다. Cross-linked IPN hydrogels were prepared by a two-step cross-linking procedure consisting of free radical polymerization and freeze-thaw cycles by the method described below.

즉, 먼저, 폴리비닐알콜 용액으로는 폴리비닐알코올(PVA, 89,000-98,000 g/mol,99+% hydrolyzed) 분말을 90 ℃에서 격렬하게 교반하면서 증류수에 용해시켜 폴리비닐알코올 수용액 (고형분 20 중량%)을 제조하였다. That is, first, as a polyvinyl alcohol solution, polyvinyl alcohol (PVA, 89,000-98,000 g/mol, 99+% hydrolyzed) powder was dissolved in distilled water while vigorously stirring at 90 ° C. ) was prepared.

다음 아크릴산 수용액은 상기 PVA와 동일한 함량의 물에 아크릴산 (증류수 대비 10 중량%), 염화철수화물(FeCl3·6H2O )(아크릴산 대비 2 몰%) 및 메틸렌비스아크릴아미드 (아크릴산 대비 0.1 몰%)를 혼합하여 제조하였다. The following aqueous solution of acrylic acid is acrylic acid (10% by weight compared to distilled water), iron chloride hydrate (FeCl 3 .6H 2 O ) (2 mol% compared to acrylic acid) and methylenebisacrylamide (0.1 mol% compared to acrylic acid) in the same amount of water as the PVA. was prepared by mixing.

상기 폴리비닐알코올 및 아크릴산 수용액을 6:7중량비로 투입하여 균질하게 혼합한 후, 1시간 동안 교반에 의해 추가로 혼합한다. 이어서, 과황산암모늄 (아크릴산 대비 5 중량%)을 용액에 첨가하고 30분 동안 혼합하고, 아크릴산의 자유 라디칼 중합 및 화학적 가교를 위해, 용액 바이알을 완전히 밀봉하고 60 ℃에서 12 시간 동안 오븐에서 중합 및 가교를 수행하였다. 폴리비닐알코올의 물리적 가교를 위해, 유리 바이알을 -20 ℃에서 6시간 동안 냉동고에 넣은 후, 해동을 위해 25 ℃에서 24시간 동안 보관하여 ‘가교 IPN-하이드로겔’을 제조하여 인조 진피 재료를 제조하였다.The polyvinyl alcohol and the aqueous acrylic acid solution were added in a weight ratio of 6:7 and homogeneously mixed, followed by further mixing by stirring for 1 hour. Then, ammonium persulfate (5% by weight relative to acrylic acid) is added to the solution and mixed for 30 minutes, and for free radical polymerization and chemical crosslinking of acrylic acid, the solution vial is completely sealed and polymerized in an oven at 60°C for 12 hours and Crosslinking was performed. For physical crosslinking of polyvinyl alcohol, a glass vial is placed in a freezer at -20 °C for 6 hours, and then stored at 25 °C for 24 hours for thawing to prepare a 'crosslinked IPN-hydrogel' to prepare an artificial dermal material did

[제조예 2] 절연성 자가치유 디설파이드 우레탄[Production Example 2] Insulating self-healing disulfide urethane

폴리테트라하이드로퓨란(PTMEG, Mn=1 kgmol-1) 20.0g(20.0mmol)를 기계식 교반기가 장착 된 유리반응기에 투입하고, 오일베스로 가열하여 100 ℃, 진공 (<133 Pa)하에 1 시간 동안 가열하여 수분을 제거하였다.20.0 g (20.0 mmol) of polytetrahydrofuran (PTMEG, Mn = 1 kgmol -1 ) was put into a glass reactor equipped with a mechanical stirrer, and heated with an oil bath at 100 ° C. under vacuum (<133 Pa) for 1 hour Water was removed by heating.

용매로 70 ℃, DMAc (디메틸아세트아미드) 10 mL에 isophoronediisocyanate 9.33 g(42.00 mmol) 및 DBTDL(dibutyltindilaurate) 0.069 g(2000 ppm)을 적가하고 질소분위기에서 2 시간 동안 교반 하였다. As a solvent, 9.33 g (42.00 mmol) of isophoronediisocyanate and 0.069 g (2000 ppm) of DBTDL (dibutyltindilaurate) were added dropwise to 10 mL of DMAc (dimethylacetamide) at 70° C., followed by stirring in a nitrogen atmosphere for 2 hours.

폴리우레탄프리폴리머를 중합한 후, 반응기를 25 ℃로 냉각시키고, DMAc 20 mL에 용해 된 bis(4-hydroxyphenyl)disulfide 5.01 g(20.00 mmol)를 반응기에 첨가하고 40 ℃로 가열하하여 1.5 시간 동안 반응시켜 자가치유성 폴리우레탄(TPU)을 제조하였다. After polymerizing the polyurethane prepolymer, the reactor was cooled to 25 °C, 5.01 g (20.00 mmol) of bis(4-hydroxyphenyl)disulfide dissolved in 20 mL of DMAc was added to the reactor, and heated to 40 °C to react for 1.5 hours. to prepare a self-healing polyurethane (TPU).

이어서 상기 TPU 용액을 40℃에서 130 ℃로 서서히 승온하면서 24 시간 동안 가열 하였으며, 잔류 용매를 60 ℃에서 12 시간 동안 진공 건조시켜 제거 하였다. 상기에서 얻은 이황화 TPU를 이용하여 핫프레스기를 이용하여 80℃, 150bar의 압력으로 5 분 가열가압하여 두께 1mm의 자가치유성 TPU(디설파이드TPU)를 제조하여 표피로 사용하였다. Then, the TPU solution was heated for 24 hours while slowly raising the temperature from 40 °C to 130 °C, and the residual solvent was removed by vacuum drying at 60 °C for 12 hours. A self-healing TPU (disulfide TPU) having a thickness of 1 mm was prepared and used as the epidermis by heating and pressing the disulfide TPU obtained above at 80° C. and a pressure of 150 bar using a hot press for 5 minutes.

상기 제조한 디설파이드 TPU의 결정성을 평가하기 위하여, 포항 가속기 연구소의 3C SAXS I 빔라인에서 생성된 1.28Å의 파장에서 싱크로트론 방사선을 사용하여 소각 X 선 산란 (SAXS) 측정을 실시한다. 샘플-검출기 거리는 1,930mm로 설정한다.In order to evaluate the crystallinity of the prepared disulfide TPU, small-angle X-ray scattering (SAXS) measurement was performed using synchrotron radiation at a wavelength of 1.28 Å generated by the 3C SAXS I beamline of the Pohang Accelerator Research Institute. The sample-detector distance is set to 1930 mm.

도 3에 표시하였듯이, X선 산란 결과에서 상용 TPU는 0.04 nm-1 에서 피크가 나타나는 반면, 본 발명의 디설파이드 TPU (제조예 2)는 전체 측정 범위에서 관찰 가능한 피크가 나타나지 않는다. 그러나 하기 비교제조예 1의 상용 TPU는 하드 도메인과 소프트 도메인으로 구성된 미세 상분리 구조를 가지고 있음을 나타낸다. 따라서 하드 도메인에 포함된 아미드 결합은 이종자가치유를 통한 IPN 하이드로겔과의 계면 수소 결합에 적합하지 않다. 반면에 디설파이드 TPU는 상분리가 거의 일어나지 않아, 전체적으로 비정질 형태를 유지하므로 소각 X선 산란 결과에서 아무런 피크가 관찰되지 않았다. 편재화되지 않은 하드 도메인은 연쇄 운동을 증가시켜서, TPU 매트릭스 내부 뿐만이 아니라 IPN 하이드로겔과의 계면에서의 수소 결합의 상호 교환을 일으켜서 이종자가치유를 통한 계면 수소 결합을 촉진시킬 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 , in the X-ray scattering result, the commercial TPU showed a peak at 0.04 nm -1 , whereas the disulfide TPU of the present invention (Preparation Example 2) did not show an observable peak in the entire measurement range. However, it indicates that the commercial TPU of Comparative Preparation Example 1 has a fine phase-separated structure composed of a hard domain and a soft domain. Therefore, the amide bond included in the hard domain is not suitable for interfacial hydrogen bonding with the IPN hydrogel through heterogeneous self-healing. On the other hand, since the disulfide TPU hardly occurs phase separation, and maintains an amorphous form as a whole, no peak was observed in the small-angle X-ray scattering results. It can be seen that the non-localized hard domains increase chain motion, resulting in the mutual exchange of hydrogen bonds inside the TPU matrix as well as at the interface with the IPN hydrogel, thereby promoting interfacial hydrogen bonding through heterologous self-healing. .

[비교제조예 1] 절연성 비자가치유 상용우레탄[Comparative Preparation Example 1] Insulating non-value-healing commercial urethane

상용 TPU는 (동성, 5575AP 등급, 한국)에서 구입하며, 필름 (두께 = 1mm)을 유압식 핫프레스 기계를 사용하여 150 ℃에서 150 bar의 유압에서 5분 동안 압축한다. Commercial TPU is purchased from (Dongseong, 5575AP grade, Korea), and the film (thickness = 1 mm) is compressed at 150 ° C. at 150 bar hydraulic pressure for 5 minutes using a hydraulic hot press machine.

[비교제조예 2] 절연성 비자가치유 폴리디메틸실록세인 (PDMS)[Comparative Preparation Example 2] Insulative non-healing polydimethylsiloxane (PDMS)

PDMS (Sylgard 184) 키트는 Dow Corning (미국) 에서 구입한 제품을 이용하여, 베이스 및 경화제를 10 : 1의 비로 혼합한 후, 진공 데시케이터에서 30분 동안 탈포한다. 혼합물을 플라스틱 접시에 붓고 60 ℃ 오븐에서 24시간 동안 저장하여 완전히 경화시킨다.The PDMS (Sylgard 184) kit uses a product purchased from Dow Corning (USA), and after mixing the base and curing agent in a ratio of 10: 1, defoaming in a vacuum desiccator for 30 minutes. The mixture is poured into a plastic dish and stored in an oven at 60° C. for 24 hours to fully cure.

[실시예 1] 자가치유성 인공피부의 제조 및 평가[Example 1] Preparation and evaluation of self-healing artificial skin

상기 제조에 1의 가교 IPN 하이드로겔과 상기 제조예 2의 자가치유성 TPU를 각각 정사각형으로 잘라 서로 포개어 물리적 접촉한 후, 25 ℃에서 12시간 방치하여 층간 수소결합을 유도하여 IPN하이드로겔-엘라스토머 인공피부를 제조하였다. The cross-linked IPN hydrogel of Preparation 1 and the self-healing TPU of Preparation Example 2 were cut into squares, respectively, superimposed on each other, in physical contact, and left at 25° C. for 12 hours to induce interlayer hydrogen bonding to induce interlayer hydrogen bonding. The skin was prepared.

상기 방치한 후, 도 2에서와 같이, 양층을 분리한 결과 자가치유성 TPU 층에 IPN-히드로젤의 잔류물이 전체 면적을 통하여 층이 이루어진 형태로 많이 남아 있어서, 양 층간의 결합이 잘 이루어진 것을 알 수 있었다. 즉, 가교 IPN 하이드로겔을 디설파이드 TPU 표면으로부터 박리할 때, 가교 IPN 하이드로겔의 상부층만 디설파이드 TPU로부터 분리되었고, 하이드로겔 잔류물은 표면에 단단히 남아 있었으며, 이는 계면 근처에서 IPN 하이드로겔의 응집 파괴가 발생한 것을 나타낸다.After leaving the above, as in FIG. 2 , as a result of separating both layers, a lot of residues of IPN-hydrogel remained in the self-healing TPU layer throughout the entire area in the form of a layer, so that the bonding between the two layers was well made. could see that That is, when the cross-linked IPN hydrogel was peeled from the disulfide TPU surface, only the upper layer of the cross-linked IPN hydrogel was separated from the disulfide TPU, and the hydrogel residue remained firmly on the surface, indicating that the cohesive failure of the IPN hydrogel near the interface was indicates what has occurred.

또한 접착력 측정을 위하여 한 쌍의 자가치유성 TPU(두께 = 1.5 mm) 사이 (거리 = 2 mm) 에 IPN 하이드로겔 (두께 = 5 mm)을 25 ℃에서 12시간 동안 놓음으로써 (중첩 면적 : 폭 = 10 mm 및 길이 = 5 mm) 엘라스토머 사이를 연결한다. 1-kN 로드셀이 장착된 범용 시험기 (UTM, Instron 5943, 영국)를 사용하여 접착력의 랩-시어 시험을 위해 축방향으로 인장 (인장률 = 10 mm min-1) 을 가하며 접착 성능을 측정하였으며, 그 결과 도 2의 그래프 및 표 1에서와 같이 본 발명의 접착강도 및 탈착까지의 이동거리가 매우 우수한 접착력을 가지는 것을 알 수 있다.In addition, for the measurement of adhesion, an IPN hydrogel (thickness = 5 mm) was placed between a pair of self-healing TPUs (thickness = 1.5 mm) (distance = 2 mm) at 25 °C for 12 hours (overlapping area: width = 10 mm and length = 5 mm) between the elastomers. Adhesive performance was measured while applying tension (tensile factor = 10 mm min -1 ) in the axial direction for the lap-shear test of adhesion using a universal testing machine (UTM, Instron 5943, UK) equipped with a 1-kN load cell, As a result, as shown in the graph of FIG. 2 and Table 1, it can be seen that the adhesive strength of the present invention and the moving distance to detachment have very excellent adhesion.

도 4에서는 인공피부의 기계적 및 인장 변형 인지 성능 자가치유 시험을 위해, 직사각형 IPN 하이드로겔 (길이 = 12 mm 및 폭 = 10 mm) 및 디설파이드 TPU (길이 = 20 mm 및 폭 = 15 mm)를 사용하여 적층한 후 커팅하였으며, 이를 25 ℃의 실온에서 48시간 동안 자가치유 시킨 결과, IPN 하이드로겔 및 디설파이드 TPU 두 층에서의 기계적 복원이 관찰되었으며, 계면 접착이 유지되는 결과를 볼 수 있었다.In Figure 4, for the self-healing test of mechanical and tensile strain cognitive performance of artificial skin, rectangular IPN hydrogel (length = 12 mm and width = 10 mm) and disulfide TPU (length = 20 mm and width = 15 mm) were used. After lamination, it was cut, and as a result of self-healing at room temperature of 25 °C for 48 hours, mechanical restoration was observed in both layers of IPN hydrogel and disulfide TPU, and the result of maintaining interfacial adhesion was observed.

도5와 같이, 인공피부 장치의 전기적 성질 전체 자가치유 시험을 위해, S자 모양의 IPN 하이드로겔 (두께 = 2 mm 및 폭 5 mm) 과 디설파이드 TPU (두께 = 5 mm)를 적층하여 실온에서 12시간 동안 수소결합 기반의 이종 자가치유를 통해 인공피부 장치를 제작한다. 인공피부 장치를 중간 부분을 절단하여 네 부분의 IPN 하이드로겔 및 세 개의 채널 접합부를 생성한 후, 파단면을 연결하고 전도성 채널을 재구성하기 위해 두 부분을 다시 물리적으로 접촉시킨 결과, 전기전도성이 즉시 원래대로 회복되고, 48시간 이후에 물리적 성질이 회복되는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 5, for the total self-healing test of the electrical properties of the artificial skin device, an S-shaped IPN hydrogel (thickness = 2 mm and width 5 mm) and disulfide TPU (thickness = 5 mm) were laminated at room temperature for 12 An artificial skin device is manufactured through heterogeneous self-healing based on hydrogen bonding over time. After cutting the middle part of the artificial skin device to create a four-part IPN hydrogel and three channel junctions, the two parts were physically contacted again to connect the fracture surfaces and reconstruct the conductive channel. It was confirmed that it was restored to its original state, and the physical properties were restored after 48 hours.

도6과 같이, 인공피부의 인장 변형 인지 성능의 자가치유 테스트를 위하여,초기 상태와 자가치유된 상태의 인공피부 장치를 제작하였다. 초기 상태의 인공피부 장치를 제작하기 위해 사각형 IPN 하이드로겔 (두께 = 3 mm, 길이 = 12 mm 및 폭 = 10 mm) 및 디설파이드 TPU (두께 = 1.5 mm, 길이 = 20 mm 및 폭 = 15 mm)를 적층하여 실온에서 12시간 동안 수소결합 기반의 이종 자가치유를 통해 인공피부 장치를 제작한다. 자가치유된 상태의 인공피부를 제작하기 위해 초기 상태의 인공피부 장치의 중간부를 절단한 후에 실온에서 48시간 동안 자가치유를 진행하여 자가치유된 상태의 인공피부 장치를 제작하였다. 인장 변형에 따른 IPN 하이드로겔의 전기 저항 변화를 확인하기 위해 구리선을 초기 상태 및 자가치유된 상태의 전자페부에 쓰인 IPN 하이드로겔의 양쪽 말단에 연결하였다. 초기 상태와 자가치유된 상태의 인공피부 장치를 각각 인장 시험기에 고정시키고, 디설파이드 TPU에 인장 변형을 가하며 IPN 하이드로 겔의 전기 저항 변화를 측정한 결과, 인장 변형에 의한 전기 저항 변화의 차이는 거의 없는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 6 , for the self-healing test of the tensile strain recognition performance of artificial skin, artificial skin devices in the initial state and self-healing state were manufactured. Rectangular IPN hydrogel (thickness = 3 mm, length = 12 mm and width = 10 mm) and disulfide TPU (thickness = 1.5 mm, length = 20 mm, and width = 15 mm) were used to fabricate the artificial skin device in the initial state. An artificial skin device is fabricated through heterogeneous self-healing based on hydrogen bonding for 12 hours at room temperature by stacking. In order to produce artificial skin in a self-healing state, the middle part of the artificial skin device in the initial state was cut, and then self-healing was performed at room temperature for 48 hours to manufacture an artificial skin device in a self-healing state. In order to confirm the change in the electrical resistance of the IPN hydrogel according to the tensile deformation, copper wires were connected to both ends of the IPN hydrogel used in the electronic body in the initial state and self-healing state. The artificial skin device in the initial state and self-healing state was fixed on a tensile tester, respectively, and tensile deformation was applied to disulfide TPU and the change in electric resistance of the IPN hydrogel was measured. As a result, there is little difference in electric resistance change due to tensile deformation. could confirm that

[비교예 1][Comparative Example 1]

비교제조예 1의 일반 폴리우레탄을 이용하여 실시예 1과 동일한 실험을 실시한 결과 하기 표 1에서와 같이 접착강도가 매우 낮고 또한 탈착이동거리도 매우 낮아서 인공피부로 사용할 수 없었다.As a result of performing the same experiment as in Example 1 using the general polyurethane of Comparative Preparation Example 1, as shown in Table 1 below, the adhesive strength was very low and the detachment movement distance was also very low, so it could not be used as artificial skin.

[비교예 2][Comparative Example 2]

비교제조예 2의 실록산계 수지를 사용하여 실시예 1과 동일한 실험을 실시한 결과 하기 표 1에서와 같이 접착강도가 매우 낮고 또한 탈착 이동거리도 매우 낮아서 인공피부로 사용할 수 없었다.As a result of performing the same experiment as in Example 1 using the siloxane-based resin of Comparative Preparation Example 2, as shown in Table 1 below, the adhesive strength was very low and the detachment movement distance was also very low, so it could not be used as artificial skin.

이종물질 (하이드로겔 및 연성물질) 간의 물리적 접촉에 의한 접착 성능 비교Comparison of adhesion performance by physical contact between dissimilar materials (hydrogel and soft material) 연성 물질 종류type of soft material 최대 접착강도 (N)Maximum adhesive strength (N) 탈착까지의 이동거리 (mm)Movement distance to detachment (mm) 실시예 1Example 1 0.780.78 19.719.7 비교예 1Comparative Example 1 0.400.40 6.46.4 비교예 2Comparative Example 2 0.120.12 2.62.6

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (16)

자가치유가 가능한 하이드로겔과 자가치유가 가능한 엘라스토머를 이종자가치유로 화학 결합하여 제작한 전체 자가치유가 가능한 인공피부.A self-healing artificial skin made by chemically combining self-healing hydrogel and self-healing elastomer with heterogeneous self-healing. 제 1항에 있어서,
상기 이종자가치유는 서로 다른 표면 특성을 가지는 자가치유 물질들의 동적 거동에 의해 계면에 형성되는 화학 결합이 가능한 인공피부.
The method of claim 1,
The heterogeneous self-healing is an artificial skin capable of chemical bonding formed at the interface by the dynamic behavior of self-healing materials having different surface properties.
제 1항에 있어서,
상기 하이드로겔은 자가치유가 가능하고 전기적으로 전도성을 가지는 하이드로겔을 구성성분으로 포함하는 인공피부.
The method of claim 1,
The hydrogel is a self-healing artificial skin comprising a hydrogel having electrical conductivity as a component.
제 1항에 있어서,
상기 엘라스토머는 자가치유가 가능하고 전기적으로 절연성을 가지는 엘라스토머를 구성성분으로 포함하는 인공피부.
The method of claim 1,
The elastomer is a self-healing artificial skin comprising an elastomer having electrical insulation as a component.
제 1항에 있어서,
전체 자가치유는 상기 인공피부가 물리적으로 손상이 생긴 후에, 물리적인 접촉만으로 물리적 성능, 전기적 성능, 인장 변형 인지 성능을 스스로 회복하는 성질을 가지는 것인 인공피부.
The method of claim 1,
Whole self-healing is the artificial skin that has the property of self-recovering physical performance, electrical performance, and tensile deformation recognition performance only by physical contact after the artificial skin is physically damaged.
제 3항에 있어서,
상기 하이드로겔은 상기 엘라스토머와 수소결합이 가능한 기능기를 가지는 하이드로겔을 구성성분으로 포함하는 인공피부.
4. The method of claim 3,
The hydrogel is an artificial skin comprising a hydrogel having a functional group capable of hydrogen bonding with the elastomer as a component.
제 3항에 있어서,
상기 하이드로젤은 이온성 염, 이온성 액체, 금속 입자 첨가물에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고 있어서, 전기적으로 전도성을 가지는 하이드로겔을 포함하는 것인 인공피부.
4. The method of claim 3,
The hydrogel contains any one or more selected from ionic salts, ionic liquids, and metal particle additives, so that the artificial skin includes a hydrogel having electrical conductivity.
제 7항에 있어서,
상기 하이드로젤은 금속 이온과 고분자 관능기 간의 동적 이온 결합을 포함하고 있어 자가치유가 가능한 하이드로겔을 포함하는 인공피부.
8. The method of claim 7,
The hydrogel contains a dynamic ionic bond between a metal ion and a polymer functional group, and thus an artificial skin comprising a hydrogel capable of self-healing.
제 3항에 있어서,
상기 하이드로겔은 활성수소 원자 함유기를 가지는 비닐계 단량체로부터 유래되고 화학 가교된 이중 망상 구조의 비닐계 제 1중합체 및 결정 가교된 폴리비닐알콜계 제2중합체를 포함하는 상호 침입 고분자 망상 구조를 갖는 가교 IPN 하이드로겔을 포함하는 인공피부.
4. The method of claim 3,
The hydrogel is derived from a vinyl-based monomer having an active hydrogen atom-containing group and is a cross-linked polymer having an interpenetrating polymer network including a chemically crosslinked double network vinyl-based polymer and a crystal-crosslinked polyvinyl alcohol-based second polymer. Artificial skin containing IPN hydrogel.
제 3항에 있어서,
상기 하이드로겔은 디설파이드 결합, 이민 결합, 아실하이드라존 결합(Acylhydrazone bond), 보로네이트에스터 결합(Boronate ester bond)에서 선택되는 어느 하나 이상의 동적 공유 결합 등을 포함하는 자가치유가 가능한 하이드로겔을 포함하는 인공피부.
4. The method of claim 3,
The hydrogel includes a self-healing hydrogel including any one or more dynamic covalent bonds selected from disulfide bonds, imine bonds, acylhydrazone bonds, and boronate ester bonds. artificial skin.
제3항에 있어서,
상기 하이드로겔은 히드록실기, 아민기, 카르복실기, 티올기에서 선택되는 어느 하나 이상의 수소 결합이 가능한 관능기를 포함하고 있는 자가치유가 가능한 하이드로겔을 포함하는 인공피부.
4. The method of claim 3,
The hydrogel is a hydroxyl group, an amine group, a carboxyl group, artificial skin comprising a hydrogel capable of self-healing containing any one or more hydrogen bonding possible functional groups selected from the group.
제4항에 있어서,
상기 엘라스토머는 상기 하이드로젤과 수소결합이 가능한 기능기를 포함하는 엘라스토머를 구성성분으로 포함하는 인공피부.
5. The method of claim 4,
The elastomer is an artificial skin comprising an elastomer including a functional group capable of hydrogen bonding with the hydrogel as a component.
제4항에 있어서,
상기 엘라스토머는 금속 이온과 고분자 관능기 간의 동적 이온 결합 또는 동적 배위 결합을 포함하고 있어 자가치유가 가능한 엘라스토머를 포함하는 것인 인공피부.
5. The method of claim 4,
The elastomer contains a dynamic ionic bond or a dynamic coordination bond between a metal ion and a polymer functional group, so that the artificial skin includes an elastomer capable of self-healing.
제4항에 있어서,
상기 엘라스토머는 디설파이드 결합, 이민 결합, 아실하이드라존 결합(Acylhydrazone bond), 보로네이트에스터 결합(Boronate ester bond)에서 선택되는 어느 하나 이상의 동적 공유 결합을 포함하는 자가치유가 가능한 엘라스토머를 포함하는 것인 인공피부.
5. The method of claim 4,
The elastomer is a self-healing elastomer including any one or more dynamic covalent bonds selected from a disulfide bond, an imine bond, an acylhydrazone bond, and a boronate ester bond. artificial skin.
제4항에 있어서,
상기 엘라스토머는 히드록실기, 아민기, 카르복실기, 티올기에서 선택되는 어느 하나 이상의 수소 결합이 가능한 관능기를 포함하고 있어서 자가치유가 가능한 엘라스토머를 포함하는 것인 인공피부.
5. The method of claim 4,
The elastomer contains a functional group capable of hydrogen bonding at least one selected from a hydroxyl group, an amine group, a carboxyl group, and a thiol group, so that the artificial skin includes an elastomer capable of self-healing.
제4항에 있어서,
상기 엘라스토머는 인장 탄성 계수 (Young’s modulus) 값이 1 GPa 이하인 유기 또는 무기소재에서 선택되는 것인 인공피부.
5. The method of claim 4,
The elastomer is artificial skin that is selected from organic or inorganic materials having a tensile modulus of elasticity (Young's modulus) of 1 GPa or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116144060A (en) * 2023-01-18 2023-05-23 沈阳化工大学 Preparation method of multi-scale cellulose gel bionic electronic skin
KR102556651B1 (en) * 2022-11-03 2023-07-19 한양대학교 산학협력단 Pressure sensor and method for manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150024490A (en) * 2013-08-26 2015-03-09 삼성전자주식회사 Thermally healable and reshapable conductive hydrogel composite
KR102000568B1 (en) 2018-01-26 2019-07-16 한국화학연구원 Self-healable polyurethane polymer, and method of manufacturing the same
KR102104033B1 (en) 2019-02-15 2020-04-24 한국화학연구원 Conductive self-healing hydrogel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150024490A (en) * 2013-08-26 2015-03-09 삼성전자주식회사 Thermally healable and reshapable conductive hydrogel composite
KR102000568B1 (en) 2018-01-26 2019-07-16 한국화학연구원 Self-healable polyurethane polymer, and method of manufacturing the same
KR102104033B1 (en) 2019-02-15 2020-04-24 한국화학연구원 Conductive self-healing hydrogel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hyunwoo Yuk et al., "Skin-inspired hydrogel-elastomer hybrids with robust interfaces and functional microstructures", NATURE COMMUNICATIONS (2016), Vol. 7:12028, pp. 1-11* *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102556651B1 (en) * 2022-11-03 2023-07-19 한양대학교 산학협력단 Pressure sensor and method for manufacturing the same
CN116144060A (en) * 2023-01-18 2023-05-23 沈阳化工大学 Preparation method of multi-scale cellulose gel bionic electronic skin

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