KR20220000583A

KR20220000583A - Color conversion porous hydrogel structure, method for manufacturing the same, and method for adjusting the structure color of the prepared hydrogel structure

Info

Publication number: KR20220000583A
Application number: KR1020200078382A
Authority: KR
Inventors: 김신현; 김종현; 이건호; 김종빈
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-01-04
Also published as: KR102455608B1

Abstract

The present invention relates to a color conversion porous hydrogel structure, a method for preparing the same, and a method for adjusting a structural color of the prepared porous hydrogel structure. The present invention provides a method for preparing a porous hydrogel structure comprising pores regularly arranged in a polymer matrix having a molecular weight of 400 gmol^-1 to 1000 gmol^-1, and capable of transparently and reversibly controlling a structural color as being dry, and also provides a method for adjusting the structural color thereof. According to the present invention, the color conversion porous hydrogel structure prepared by adjusting the molecular weight of the polymer exhibits a transparent color as being dry, can exhibit a clear structural color as being immersed in water and/or an organic solvent, and the color conversion is reversible and can happen quickly. In addition, the structural color is sensitively adjusted to a concentration of the water and/or organic solvent, so the porous hydrogel structure can be utilized in an excellent sensor that can detect changes in concentration, and as a forgery and falsification prevention material with a perfect encryption function through the color conversion function.

Description

Color conversion porous hydrogel structure, manufacturing method thereof, and method for adjusting the structure color of the prepared hydrogel structure {Color conversion porous hydrogel structure, method for manufacturing the same, and method for adjusting the structure color of the prepared hydrogel structure}

본 발명은 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체, 이의 제조 방법 및 제조된 하이드로젤 구조체의 구조색 조절 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color conversion porous hydrogel structure, a method for preparing the same, and a method for controlling the structure color of the prepared hydrogel structure.

광결정이란 굴절률이 주기적으로 변하는 나노 격자 구조체로서, 광 밴드 갭을 갖는 물질을 말한다. 광 밴드 갭에 해당하는 에너지를 갖는 광자는 광결정이 갖는 매우 낮은 상태밀도에 의해 광결정 내부로 전파할 수 없게 되고, 광 밴드 갭이 가시광선 영역에 존재하는 경우 광 밴드 갭에 해당하는 파장대의 빛을 선택적으로 반사하여 구조색을 나타난다. A photonic crystal is a nanolattice structure whose refractive index changes periodically, and refers to a material having an optical band gap. Photons with energy corresponding to the optical band gap cannot propagate into the photonic crystal due to the very low density of states of the photonic crystal. Structural color appears by selectively reflecting.

이러한 구조색은 자연에 존재하는 오팔 보석이나 모포나비의 날개 등에서 쉽게 찾아볼 수 있는데, 인류는 이러한 자연의 구조색을 모방하여 광결정 구조를 구현하는 연구를 진행해왔다.Such structural colors can be easily found in opal gems or the wings of mopon butterflies that exist in nature.

이 때, 콜로이드 입자들의 자가 조립에 의해 콜로이드 입자가 고분자 내에 규칙적인 배열을 형성하고 있는 것을 콜로이드 광결정이라 부르는데, 동일한 원리로 광결정의 밴드갭에 해당하는 반사색을 보인다. 콜로이드 광결정의 반사색은 콜로이드 및 배경 물질의 굴절률, 결정구조, 입자의 크기, 입자간의 간격 등에 의해 결정되고, 따라서 이를 제어하여 원하는 반사색을 갖는 광결정을 제조할 수 있다. At this time, a colloidal photonic crystal in which colloidal particles form a regular arrangement in a polymer by self-assembly of the colloidal particles is called a colloidal photonic crystal, and the same principle shows a reflection color corresponding to the band gap of the photonic crystal. The reflected color of the colloidal photonic crystal is determined by the refractive index of the colloid and the background material, the crystal structure, the size of the particles, the spacing between the particles, and the like, and thus a photonic crystal having a desired reflection color can be manufactured by controlling this.

이러한 콜로이드 광결정을 구현하는 방식은 대면적에 빠르게 이루어질 수 있어 많은 분야에서 응용될 수 있다. 특히, 규칙적 격자 구조에 따라 반사색을 띄는 특성을 이용하여 센서, 위조방지용 소재 등으로 이용하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.The method of implementing such a colloidal photonic crystal can be quickly made over a large area and thus can be applied in many fields. In particular, research on using the reflective color according to the regular lattice structure as a sensor, anti-counterfeiting material, etc. is continuously being made.

종래 콜로이드 격자 구조를 이용한 센서와 위조방지용 소재에 관한 기술이 있으나, 종래의 센서는 외부 조건의 크기에 따라 선형적으로 구조색 변화가 일어나거나 측정 가능한 외부 자극이 한정되어 센서의 민감도가 제한되는 문제가 있고, 종래 위조방지용 소재는 완벽하게 패턴을 암호화 하기 어렵거나 단색의 패턴만 제조 가능한 문제점이 있다. There are prior art sensors using a colloidal lattice structure and a material for anti-counterfeiting, but the conventional sensor has a problem in that the sensitivity of the sensor is limited because the structure color changes linearly depending on the size of the external conditions or measurable external stimuli are limited. There is a problem in that the conventional anti-counterfeiting material is difficult to completely encrypt a pattern or can only produce a monochromatic pattern.

또한, 광결정 구조체와 관련된 선행문헌으로 특허문헌1(대한민국 공개 특허공보 제 10-2017-0068274호)은 상이한 굴절률을 갖는 두 층을 교대로 적층된 구조를 이용하되, 반복되는 층 중 하나에 불화탄소기 함유 모노머로부터 유도된 구조 단위를 포함하는 폴리머를 사용하여 습도 및/ 또는 유기 용매의 농도에 감응할 수 있는 광결정 구조체를 개시한다. 다만, 특허문헌1은 1차원 광결정을 이용하여 물 또는 에탄올 등 유기용매와 반응하여 나타나는 구조색의 밝기가 현저히 낮고, 반응시간이 느리다는 문제가 있다. In addition, as a prior document related to the photonic crystal structure, Patent Document 1 (Korean Patent Publication No. 10-2017-0068274) uses a structure in which two layers having different refractive indices are alternately stacked, but fluorocarbon in one of the repeated layers Disclosed is a photonic crystal structure that can be sensitive to humidity and/or concentration of an organic solvent by using a polymer comprising structural units derived from a group-containing monomer. However, Patent Document 1 uses a one-dimensional photonic crystal to react with an organic solvent such as water or ethanol, so that the brightness of the structural color is significantly low and the reaction time is slow.

상기 종래 기술 및 선행문헌의 문제점을 개선하기 위해, 본 발명자는 다공성 구조를 갖는 3차원 광결정 구조를 구현하여 고 반사도의 구조색을 갖도록 하고, 용매 흡수가 원활하도록 하여 반응시간을 단축하고자 하였고, 또한 종래 센서 및 위조 방지용 소재에 비해, 외부 자극에 높은 민감도를 가지고, 패턴을 완벽히 암호화 하며, 센서 또는 보안 기구로 실생활 응용될 수 있는 간단하고 재생산 가능한 기술을 제공하고자 연구한 결과 본 발명에 이르게 되었다.In order to improve the problems of the prior art and the prior literature, the present inventors implemented a three-dimensional photonic crystal structure having a porous structure to have a highly reflective structural color, and to shorten the reaction time by facilitating solvent absorption, and also Compared to conventional sensors and anti-counterfeiting materials, research to provide a simple and reproducible technology that has high sensitivity to external stimuli, perfectly encodes a pattern, and can be applied to real life as a sensor or security device, resulted in the present invention.

대한민국 공개 특허공보 제 10-2017-0068274호 (2017.6.19)Korean Patent Publication No. 10-2017-0068274 (June 19, 2017)

본 발명은 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체, 이의 제조 방법 및 제조된 하이드로젤 구조체의 구조색 조절 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a color conversion porous hydrogel structure, a method for preparing the same, and a method for controlling the structure color of the prepared hydrogel structure.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명의 일 측면에서, 고분자 매트릭스; 및 상기 고분자 매트릭스의 표면, 내부, 또는 이들 모두에 위치하는 기공들;을 포함하는 다공성 하이드로젤 구조체로서, 상기 기공들은 비-접촉형 격자 구조로 규칙적 배열되고, 상기 고분자 매트릭스의 분자량은 400gmol-1 내지 1000gmol-1 이고, 건조 상태 또는 물, 유기용매, 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지된 습윤 상태에 따라 가역적으로 구조색을 조절할 수 있는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제공한다.In one aspect of the present invention, a polymer matrix; and pores located on the surface, inside, or both of the polymer matrix, wherein the pores are regularly arranged in a non-contact lattice structure, and the molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol-1 to 1000 gmol-1, and provides a color conversion porous hydrogel structure capable of reversibly adjusting the structural color according to a dry state or a wet state immersed in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent.

본 발명의 다른 일 측면에서, 광결정 입자들을 고분자 매트릭스 형성용 모노머에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계; 상기 광결정 입자들이 분산된 고분자 매트릭스 형성용 모노머를 중합하는 단계; 및 상기 중합된 고분자 매트릭스에 분산된 광결정 입자들을 선택적 에칭하는 단계;를 포함하고, 상기 고분자 매트릭스의 분자량은 400gmol-1 내지 1000gmol-1인 것을 특징으로 하는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, dispersing the photonic crystal particles in a monomer for forming a polymer matrix to prepare a dispersion; polymerizing a monomer for forming a polymer matrix in which the photonic crystal particles are dispersed; and selectively etching the photonic crystal particles dispersed in the polymerized polymer matrix, wherein the molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol-1 to 1000 gmol-1 It provides a method for producing a color conversion porous hydrogel structure do.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에서, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 다공성 하이드로젤 구조체를 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지하는 단계를 포함하고, 상기 침지된 다공성 하이드로젤 구조체를 팽윤 정도에 따라 400 nm 내지 700 nm 파장의 구조색을 나타내는 것을 특징으로 하는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 구조색 조절 방법을 제공한다.In addition, in another aspect of the present invention, comprising the step of immersing the porous hydrogel structure prepared by the manufacturing method according to the present invention in water, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent, the immersed porous hydrogel It provides a method for controlling the structure color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it exhibits a structure color of a wavelength of 400 nm to 700 nm depending on the degree of swelling of the structure.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에서, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 다공성 하이드로젤 구조체를 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지하는 단계를 포함하고, 상기 침지된 다공성 하이드로젤은 선택적 에칭되는 광결정 입자의 직경에 따라 400 nm 내지 700 nm 파장의 구조색을 나타내는 것을 특징으로 하는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 구조색 조절 방법을 제공한다.In addition, in another aspect of the present invention, comprising the step of immersing the porous hydrogel structure prepared by the manufacturing method according to the present invention in water, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent, the immersed porous hydrogel provides a method for controlling the structural color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it exhibits a structural color of a wavelength of 400 nm to 700 nm depending on the diameter of the photonic crystal particles to be selectively etched.

본 발명에 따르면, According to the present invention,

고분자의 분자량을 조절하여 3차원 광결정 구조체로 제조한 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체는 건조 상태에서 투명한 색을 나타내고, 물 및/또는 유기 용매에 침지된 상태에서 선명한 구조색을 나타낼 수 있으며, 이러한 두 상태 간 전환 즉, 색 변환이 가역적이고 빠르게 일어날 수 있다.A color conversion porous hydrogel structure prepared as a three-dimensional photonic crystal structure by controlling the molecular weight of a polymer exhibits a transparent color in a dry state, and can exhibit a clear structural color in a state immersed in water and/or an organic solvent. Interchange, ie, color change, can occur reversibly and quickly.

또한, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 물 및/또는 유기용매의 농도 등에 따라 구조색이 민감하게 조절되어 그 농도 변화 감지할 수 있는 우수한 센서로 이용될 수 있고, 상기 색 변환 기능을 통해 완벽한 암호화 기능 등을 갖춘 위변조 방지용 소재로 이용될 수 있는 효과가 있다. In addition, the porous hydrogel structure of the present invention can be used as an excellent sensor that can detect a change in concentration by sensitively adjusting the structure color according to the concentration of water and/or organic solvent, and complete encryption through the color conversion function It has the effect that it can be used as a material for preventing forgery and tampering with functions.

도 1은 실시예 1의 실리카 에칭 전의 광결정 구조체, 실리카 에칭 후의 다공성 하이드로젤 구조체의 건조 상태 및 물에 침지한 상태에서의 내부 구조 및 광학 특성을 측정한 결과이다.
도 2는 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 물에 침지한 상태에서 다양한 각도로 구조색을 관찰한 광학 이미지이다.
도 3은 실시예 1 내지 4의 다공성 하이드로젤 구조체를 건조 상태 및 물에 침지한 상태에서 내부 구조 및 광학 특성을 측정한 결과이다.
도 4는 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 물 - 에탄올 혼합용매에 침지한 상태에서 반사 스펙트럼을 혼합용매의 에탄올 농도를 달리하여 측정한 그래프이다.
도 5는 실시예 1 내지 4의 다공성 하이드로젤 구조체를 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서 반사 스펙트럼 및 팽윤 정도를 측정한 그래프이다.
도 6은 실시예 1, 5, 및 6의 다공성 하이드로젤 구조체의 건조 및 물에 침지 상태에서의 구조색을 관찰한 광학 이미지와 물에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 측정한 그래프이다.
도 7은 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 다양한 유기용매에 침지한 상태에서 구조색을 관찰한 광학 이미지, 반사 스펙트럼을 측정한 그래프 및 각 유기용매의 굴절률과 구조체의 팽윤 정도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 물에 침지한 상태에서의 시간에 따른 구조색 변화를 관찰한 광학 이미지, 반사 스펙트럼 변화를 측정한 그래프 및 건조-침지 상태 간 가역적 전환 여부를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실험예에 따른 위조 방지용 필름을 제조한 결과를 나타낸 것이다.1 is a result of measuring the internal structure and optical properties of the photonic crystal structure before silica etching of Example 1 and the porous hydrogel structure after silica etching in a dry state and in a state immersed in water.
2 is an optical image in which the structure color of the porous hydrogel structure of Example 1 was observed at various angles in a state of being immersed in water.
3 is a result of measuring the internal structure and optical properties of the porous hydrogel structures of Examples 1 to 4 in a dry state and immersed in water.
4 is a graph obtained by measuring the reflection spectrum of the porous hydrogel structure of Example 1 in a state of being immersed in a water-ethanol mixed solvent by varying the ethanol concentration of the mixed solvent.
5 is a graph measuring the reflection spectrum and the degree of swelling in a state in which the porous hydrogel structures of Examples 1 to 4 were immersed in water or an ethanol solvent.
6 is an optical image observing the structural color of the porous hydrogel structures of Examples 1, 5, and 6 in a dried and immersed state in water, and a graph measuring a reflection spectrum in a state immersed in water.
7 is an optical image observing the structural color of the porous hydrogel structure of Example 1 in a state of being immersed in various organic solvents, a graph measuring the reflection spectrum, and a graph showing the refractive index of each organic solvent and the degree of swelling of the structure.
8 is an optical image observing the structural color change over time in a state in which the porous hydrogel structure of Example 1 is immersed in water, a graph measuring the change in reflection spectrum, and drying- whether reversible conversion between the immersion state is measured. It is a graph.
9 shows the results of manufacturing the anti-counterfeiting film according to an experimental example of the present invention.

본 발명은 여러 변경을 가할 수 있으며 이에 따라 다양한 실시예가 나올 수 있는 바, 특정 실시예를 하단에 제시하고 상세하게 설명하고자 한다. Since the present invention can make various changes and thus various embodiments can be made, specific embodiments will be presented below and described in detail.

또한 특별히 정의가 되지 않은 본 명세서의 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자 모두에게 이해가 가능한 의미로 사용할 수 있을 것이다.In addition, all terms in this specification that are not specifically defined may be used in a meaning that can be understood by all those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

그러나 이는 본 발명은 하단에 기술될 특정한 실시예에만 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, it should be understood that the present invention is not intended to be limited only to the specific embodiments to be described below, and includes all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 다른 균등물과 변형 예들이 있을 수 있으며, 본 명세서에서 제시하는 실시예는 가장 바람직한 실시예 일 뿐이다.Accordingly, there may be other equivalents and modifications to the embodiment described herein, and the embodiment presented herein is only the most preferred embodiment.

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

본 발명의 일 측면에서는,In one aspect of the present invention,

고분자 매트릭스; 및polymer matrix; and

상기 고분자 매트릭스의 표면, 내부, 또는 이들 모두에 위치하는 기공들;을 포함하는 다공성 하이드로젤 구조체로서,As a porous hydrogel structure comprising; pores located on the surface, inside, or both of the polymer matrix,

상기 기공들은 비-접촉형 격자 구조로 규칙적 배열되고, 상기 고분자 매트릭스의 분자량은 400 gmol-1 내지 1000 gmol-1 이고, 건조 상태 또는 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지된 습윤 상태에 따라 가역적으로 구조색을 조절할 수 있는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제공한다.The pores are regularly arranged in a non-contact lattice structure, the molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol-1 to 1000 gmol-1, in a dry state or wet immersed in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent Provided is a color-converting porous hydrogel structure that can reversibly control the color of the structure depending on the state.

이하, 본 발명의 일 측면에서 제공되는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 구성 별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the color conversion porous hydrogel structure provided in one aspect of the present invention will be described in detail for each configuration.

본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 기공이 배열되는 분산매인 고분자 매트릭스를 포함한다. The porous hydrogel structure of the present invention includes a polymer matrix as a dispersion medium in which pores are arranged.

또한, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 상기 고분자 매트릭스의 표면, 내부 또는 이들 모두에 위치하는 기공들을 포함한다.In addition, the porous hydrogel structure of the present invention includes pores located on the surface, inside, or both of the polymer matrix.

상기 기공들은 고분자 매트릭스에 분산된 광결정 입자가 선택적으로 에칭된 결과물일 수 있다.The pores may be a result of selectively etching photonic crystal particles dispersed in a polymer matrix.

상기 광결정 입자들은 광결정 구조를 형성할 수 있는 입자라면 제한되지 않고 사용될 수 있고, 이를 위해 상기 광결정 입자들은 표면에 친수성기를 포함할 수 있다. 상기 광결정 입자는 실리카 입자일 수 있다. 특히, 친수성기를 가지는 입자는 상기 고분자 매트릭스에 분산시 고분자 매트릭스 형성용 모노머와 수소결합과 같은 인력이 작용하여, 입자 주위로 용매화층을 형성하고, 각각의 입자에 형성된 용매화층은 상호 반발력을 유도하여 상기 입자들 및 입자들이 에칭 되어 형성된 기공들은 비-접촉형 격자구조로 규칙적 배열될 수 있다.The photonic crystal particles may be used without limitation as long as they are particles capable of forming a photonic crystal structure, and for this purpose, the photonic crystal particles may include a hydrophilic group on the surface. The photonic crystal particles may be silica particles. In particular, when the particles having a hydrophilic group are dispersed in the polymer matrix, attractive forces such as hydrogen bonding and the monomer for forming a polymer matrix act to form a solvation layer around the particles, and the solvation layer formed on each particle exerts mutual repulsion. Inductively, the particles and the pores formed by etching the particles may be regularly arranged in a non-contact lattice structure.

상기 고분자 매트릭스는 광결정 입자 표면에 용매화층을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(PEGDA) 일 수 있다. The polymer matrix is not particularly limited as long as it can form a solvation layer on the surface of the photonic crystal particles, but may be poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA).

상기 기공들이 배열된 격자 구조는 조밀하지 않은 면심 입방 구조(non close-packed fcc)일 수 있다.The lattice structure in which the pores are arranged may be a non-close-packed fcc structure.

도 2는 본 발명의 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 물에 침지한 상태에서 다양한 각도로 구조색을 관찰한 광학 이미지이다. 상기 도 2에 따르면, 상기 구조체를 10°, 30°, 50°등으로 보는 각도에 따라 각각 주홍색, 녹색, 푸른색 등의 다른 구조색으로 관찰된다. 기공들이 fcc 격자 구조로 규칙적 배열을 형성하므로, 구조색이 각도에 의존성을 갖는 것으로 보여진다.2 is an optical image of the porous hydrogel structure of Example 1 of the present invention observed at various angles in a state of being immersed in water. According to FIG. 2, different structural colors such as vermilion, green, and blue are observed depending on the viewing angle of the structure at 10°, 30°, 50°, and the like. Since the pores form a regular arrangement in the fcc lattice structure, the structure color appears to have an angle dependence.

상기 기공들은 전체 다공성 하이드로젤 구조체의 부피 대비 10% 내지 50%의 부피비로 포함될 수 있고, 바람직하게 20% 내지 50%, 더 바람직하게는 25% 내지 40%로 할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 25% 내지 35%로 할 수 있다. The pores may be included in a volume ratio of 10% to 50% of the total volume of the porous hydrogel structure, preferably 20% to 50%, more preferably 25% to 40%, and more preferably, It can be set as 25% to 35%.

상기 기공의 부피비는 에칭되어 기공을 형성하게 되는 고분자 매트릭스에 분산된 광결정 입자의 부피비와 동일할 수 있고, 상기 부피비가 50%를 초과하면 광결정 입자 비율이 높아 분산액의 점도가 높아져, 광중합을 통한 광결정 구조체 및 다공성 하이드로젤 구조체를 형성하기 어려운 문제점이 있고, 반면, 10% 미만으로 되면 기공을 형성하는 광결정 입자간 상호 반발력을 미칠 수 없는 거리로 이격되어, 다공성 하이드로젤 구조체 형성 및 유지가 어렵고, 광학적 특성이 소실되거나 목적하지 않는 광학적 특징이 관찰되는 문제점이 있을 수 있다. The volume ratio of the pores may be the same as the volume ratio of the photonic crystal particles dispersed in the polymer matrix that is etched to form the pores. There is a problem in that it is difficult to form a structure and a porous hydrogel structure, on the other hand, when it is less than 10%, the photonic crystal particles forming pores are spaced apart at a distance that cannot exert a mutual repulsion force, so it is difficult to form and maintain a porous hydrogel structure, and optical There may be problems in that properties are lost or undesirable optical characteristics are observed.

상기 기공의 크기는 5 nm 내지 2,000 nm, 바람직하게는 50 nm 내지 1,000 nm, 더 바람직하게는 100 nm 내지 500 nm 일 수 있다. 가시광선을 효율적으로 반사하는 구조를 형성하기 위해 100 nm 이상일 수 있고, 500 nm 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 300 nm 일 수 있다.The size of the pores may be 5 nm to 2,000 nm, preferably 50 nm to 1,000 nm, and more preferably 100 nm to 500 nm. In order to form a structure that efficiently reflects visible light, it may be 100 nm or more, and may be 500 nm or less. More preferably, it may be 100 nm to 300 nm.

상기 기공의 크기는 기공의 최장길이를 말하는 것으로 이해될 수 있고, 기공의 형상이 구형에 제한되는 것은 아니나, 바람직하게 직경인 것으로 이해될 수 있다.The size of the pores may be understood as referring to the longest length of the pores, and the shape of the pores is not limited to a spherical shape, but may be preferably understood as a diameter.

한편, 상기 기공의 크기는 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체가 나타내는 구조색을 결정하는 하나의 주요 인자인데, 하기의 본 발명의 실시예 및 실험예에서 기공 크기에 대한 구조색 반사 파장의 관계를 보이고 있다. 따라서, 상기 기공의 크기의 범위는 본 발명이 얻고자 하는 다공성 하이드로젤 구조체의 구조색을 결정함에 있어, 용이하게 조절될 수 있음을 당 분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있을 것이다. 이에 본 발명이 달성하고자 하는 구조색을 달성하는 범위의 기공 크기라면 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.On the other hand, the size of the pores is one major factor that determines the structural color displayed by the porous hydrogel structure of the present invention. have. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that the range of the size of the pores can be easily controlled in determining the color of the structure of the porous hydrogel structure to be obtained by the present invention. Accordingly, it should be understood that as long as the pore size is within the range that achieves the structural color to be achieved by the present invention, it is included in the scope of the present invention.

상기 고분자 매트릭스의 분자량은 400 gmol-1 내지 1000 gmol-1이고, 건조 상태나 물 또는 유기용매에 침지된 상태에 따라 가역적으로 구조색을 조절할 수 있다.The molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol-1 to 1000 gmol-1, and the structural color can be reversibly adjusted according to a dry state or a state immersed in water or an organic solvent.

상기 고분자 매트릭스의 분자량이 400 gmol-1 미만이면 가교 밀도가 높아 건조하여도 기공 구조가 무너지지 않고 유지되어 모세관 압을 능가하는 기계적 견고함을 가지며, 이에 기공 구조의 변형 또는 팽창에 따라 광특성을 조절하는 본 발명에 부적절한 문제점이 있고, 반면 분자량이 1000 gmol-1를 초과하면 상온에서 고체 상태로 존재하여 분산액을 제조하는 과정에서 어려움이 있고, 낮은 기계적 안정도로 인해 응용 분야가 제한되는 문제점이 있다.When the molecular weight of the polymer matrix is less than 400 gmol-1, the crosslinking density is high and the pore structure is maintained without collapsing even when dried, and has mechanical rigidity exceeding the capillary pressure. On the other hand, if the molecular weight exceeds 1000 gmol-1, there is a problem in the process of preparing a dispersion because it exists in a solid state at room temperature, and there is a problem in that the field of application is limited due to low mechanical stability.

상기 고분자 매트릭스의 분자량은 바람직하게는 600 gmol-1 내지 800 gmol-1 일 수 있다. 상기 고분자 매트릭스의 분자량이 600 gmol-1 미만이면 구조가 무너지더라도 규칙적인 배열상태가 일정부분 유지되기 때문에 건조된 상태에서 투명하지 않는 문제점이 있고, 반면 분자량이 800 gmol-1를 초과하면 매트릭스의 가교 밀도가 낮아 기계적 안정도가 낮으므로 응용분야가 제한되는 문제가 있다.The molecular weight of the polymer matrix may be preferably 600 gmol-1 to 800 gmol-1. If the molecular weight of the polymer matrix is less than 600 gmol-1, there is a problem in that it is not transparent in a dried state because a regular arrangement state is maintained to a certain extent even if the structure is collapsed. On the other hand, if the molecular weight exceeds 800 gmol-1, the matrix Since the crosslinking density is low and the mechanical stability is low, there is a problem that the application field is limited.

이 때, 상기 바람직한 범위 내에서 고분자 매트릭스의 분자량이 클수록 가교 밀도가 낮아 상태에 따라 기공의 변형 및 팽창이 용이하여 투명한 건조 상태와 구조색을 띄는 침지 상태의 구현이 효과적이고 양 상태 간 전환이 원활할 수 있다.At this time, the higher the molecular weight of the polymer matrix within the preferred range, the lower the crosslinking density, and the easy deformation and expansion of the pores depending on the state. can do.

상기 건조 상태에서 400 nm 내지 700 nm 파장의 빛을 15% 미만으로 반사하여 투명한 색을 나타낼 수 있다.In the dry state, a transparent color may be exhibited by reflecting less than 15% of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm.

상기 다공성 하이드로젤 구조체를 건조하면 모세관 압으로 인해 내부 기공이 무너지고 주기적인 배열이 사라져 광특성을 잃을 수 있다. 400 nm 내지 700 nm 파장의 빛을 15% 미만으로 반사하여 투명한 색으로 보일 수 있다.When the porous hydrogel structure is dried, the internal pores are collapsed due to capillary pressure and the periodic arrangement disappears, thereby losing optical properties. It can be seen as a transparent color by reflecting less than 15% of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm.

상기 물, 유기용매, 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지된 상태에서, 400 nm 내지 700 nm 파장의 구조색을 나타낼 수 있다.In a state immersed in the water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent, a structure color having a wavelength of 400 nm to 700 nm may be exhibited.

상기 다공성 하이드로젤 구조체를 물, 유기용매 또는 그 혼합용매에 침지하면, 구조체가 팽윤 되어 무너진 기공 구조가 회복되고 다시 규칙적인 배열을 형성할 수 있다. 이 때, 팽윤 정도 등에 따라 400 nm 내지 700 nm 파장의 선명한 구조색을 나타낼 수 있다. When the porous hydrogel structure is immersed in water, an organic solvent, or a mixed solvent thereof, the structure swells and the collapsed pore structure is recovered and a regular arrangement can be formed again. In this case, a clear structural color of a wavelength of 400 nm to 700 nm may be exhibited depending on the degree of swelling.

상기 침지된 상태에서 나타나는 구조색의 파장은 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합용매의 농도에 따라 조절될 수 있다.The wavelength of the structural color appearing in the immersed state may be adjusted according to the concentration of water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and organic solvent.

예를 들어, 고분자 매트릭스를 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(PEGDA)로 한 다공성 하이드로젤 구조체는 가교된 부분이 에탄올에 용해도가 높은 PEGDA의 아크릴레이트 그룹으로 이루어지고, 그 사이에 친수성 PEG 체인으로 구성되는데, 순수한 물에 침지하면 PEG 체인에서 팽윤되고, 순수한 에탄올에 침지하면 아크릴레이트 그룹으로 가교된 부분에서 팽윤되며, 물과 에탄올 혼합물은 두 부분에서 동시에 팽윤될 수 있다. 따라서, 물과 에탄올의 혼합 용매에 침지하는 경우, 물과 에탄올의 농도에 따라 팽윤 정도가 달라지고 나아가 구조색의 파장이 조절될 수 있다. For example, in a porous hydrogel structure in which the polymer matrix is poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA), the cross-linked part consists of an acrylate group of PEGDA with high solubility in ethanol, and a hydrophilic PEG chain is formed between them. It is composed of, that when immersed in pure water swells in the PEG chain, when immersed in pure ethanol, it swells at the cross-linked part with acrylate groups, and the water and ethanol mixture can swell in both parts at the same time. Therefore, when immersed in a mixed solvent of water and ethanol, the degree of swelling varies depending on the concentration of water and ethanol, and further, the wavelength of the structural color can be controlled.

상기 유기용매는 에탄올(ethanol), 이소프로필 알코올(IPA), n-헥세인(n-hexane), 테트라하이드로퓨란(THF), 아세트산(acetic acid)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 이들의 혼합용매일 수 있다.The organic solvent is one selected from the group consisting of ethanol, isopropyl alcohol (IPA), n-hexane (n-hexane), tetrahydrofuran (THF), acetic acid (acetic acid), or a mixture thereof It may be a solvent.

상기 다공성 하이드로젤 구조체는 위조방지용 재료 또는 알코올 감지용 센서로 이용될 수 있다.The porous hydrogel structure may be used as an anti-counterfeiting material or a sensor for detecting alcohol.

본 발명에 따르면, 고분자의 분자량을 조절하여 3차원 광결정 구조체로 제조한 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체는 건조 상태에서 투명한 색을 나타내고, 물 및/또는 유기 용매에 침지된 상태에서 선명한 구조색을 나타낼 수 있으며, 이러한 두 상태 간 전환 즉, 색 변환이 가역적이고 빠르게 일어날 수 있다.According to the present invention, the color conversion porous hydrogel structure prepared as a three-dimensional photonic crystal structure by controlling the molecular weight of the polymer exhibits a transparent color in a dry state, and can exhibit a clear structural color in a state immersed in water and/or an organic solvent. and a transition between these two states, that is, a color conversion, can occur reversibly and rapidly.

또한, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 물 및/또는 유기용매의 농도 등에 따라 구조색이 민감하게 조절되어 그 농도 변화를 감지할 수 있는 우수한 센서로 이용될 수 있고, 상기 색 변환 기능을 통해 완벽한 암호화 기능 등을 갖춘 위변조 방지용 소재로 이용될 수 있는 효과가 있다. In addition, the porous hydrogel structure of the present invention can be used as an excellent sensor capable of detecting a change in the concentration by sensitively adjusting the structure color according to the concentration of water and/or organic solvent, and the color conversion function allows perfect It has the effect that it can be used as a material for preventing forgery and tampering with an encryption function.

본 발명의 다른 일 측면에서는,In another aspect of the present invention,

광결정 입자들을 고분자 매트릭스 형성용 모노머에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계;preparing a dispersion by dispersing the photonic crystal particles in a monomer for forming a polymer matrix;

상기 광결정 입자들이 분산된 고분자 매트릭스 형성용 모노머를 중합하는 단계; 및polymerizing a monomer for forming a polymer matrix in which the photonic crystal particles are dispersed; and

상기 중합된 고분자 매트릭스에 분산된 광결정 입자들을 선택적 에칭하는 단계;를 포함하고, 상기 고분자 매트릭스의 분자량은 400 gmol-1 내지 1000 gmol-1인 것을 특징으로 하는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조방법을 제공한다.A method of producing a color conversion porous hydrogel structure comprising; selectively etching the photonic crystal particles dispersed in the polymerized polymer matrix, wherein the molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol-1 to 1000 gmol-1 to provide.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에서 제공되는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조방법을 각 단계 별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing a color conversion porous hydrogel structure provided in another aspect of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명의 제조방법은 광결정 입자들을 고분자 매트릭스 형성용 모노머에 분산시켜 분산액을 제조하는 단계를 포함한다.The manufacturing method of the present invention comprises the step of preparing a dispersion by dispersing the photonic crystal particles in a monomer for forming a polymer matrix.

이때, 고분자 매트릭스가 실온에서 액상이거나 또는 용이하게 가열하여 액상으로 되는 경우, 또는 유체인 경우, 간단하게 상기 광 결정 입자를 첨가하여 분산시킬 수 있고, 또는 적절한 용매, 예를 들어 에탄올을 사용하여 분산시킬 수 있다. At this time, when the polymer matrix is liquid at room temperature or easily heated to become liquid, or in the case of a fluid, it can be dispersed by simply adding the photonic crystal particles, or dispersed using an appropriate solvent, for example, ethanol can do it

한편, 상기 분산액 제조 단계에서 자외선 광 조사시 광경화 반응이 진행될 수 있도록 하는 측면에서 광개시제를 사용할 수 있고, 분산을 효과적으로 달성하기 위해 추가적인 첨가제, 예를 들어 분산제를 더 포함하여 분산시킬 수 있다.On the other hand, in the dispersion preparation step, a photoinitiator may be used in terms of allowing the photocuring reaction to proceed when irradiated with ultraviolet light, and an additional additive, for example, a dispersing agent may be further included to effectively achieve dispersion.

본 발명의 제조방법은 상기 광결정 입자들이 분산된 고분자 매트릭스 형성용 모노머를 중합하는 단계를 포함한다. 이는 상기 제조된 분산액을 이용해 광결정 입자가 분산된 고분자 매트릭스를 중합시키는 단계이다.The manufacturing method of the present invention includes polymerizing a monomer for forming a polymer matrix in which the photonic crystal particles are dispersed. This is a step of polymerizing a polymer matrix in which photonic crystal particles are dispersed using the prepared dispersion.

본 발명의 제조방법은 상기 중합된 고분자 매트릭스에 분산된 광결정 입자들을 선택적 에칭하는 단계를 포함한다. 이는 상기 고분자 매트릭스에 분산된 광결정 입자들을 선택적 제거하여 기존에 광결정 입자가 있던 자리에 기공이 형성된 다공성 구조체를 형성하는 단계이다.The manufacturing method of the present invention includes the step of selectively etching the photonic crystal particles dispersed in the polymerized polymer matrix. This is a step of selectively removing the photonic crystal particles dispersed in the polymer matrix to form a porous structure having pores in the place where the photonic crystal particles were previously.

상기 고분자 매트릭스의 분자량은 400 gmol-1 내지 1000 gmol-1이다. 상기 고분자 매트릭스의 분자량이 400 gmol-1 미만이면 가교 밀도가 높아 건조하여도 기공 구조가 무너지지 않고 유지되어 모세관 압을 능가하는 기계적 견고함을 가지며, 이에 기공 구조의 변형 또는 팽창에 따라 광특성을 조절하는 본 발명에 부적절한 문제점이 있고, 반면에 1000 gmol-1를 초과하면 상온에서 고체 상태로 존재하여 분산액을 제조하는 과정에서 어려움이 있고 낮은 기계적 안정도로 인해 응용 분야가 제한되는 문제점이 있다.The molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol-1 to 1000 gmol-1. When the molecular weight of the polymer matrix is less than 400 gmol-1, the crosslinking density is high and the pore structure is maintained without collapsing even when dried, and has mechanical rigidity exceeding the capillary pressure. On the other hand, if it exceeds 1000 gmol-1, it exists in a solid state at room temperature, so there is a problem in the process of preparing a dispersion, and there is a problem in that the field of application is limited due to low mechanical stability.

상기 광결정 입자들을 선택적 에칭 한 후, 제조된 다공성 하이드로젤을 건조하는 단계를 더 포함하고, 상기 건조된 다공성 하이드로젤은 400 내지 700 nm 파장의 빛을 15% 미만으로 반사하여 투명한 색을 나타낼 수 있다. After selective etching of the photonic crystal particles, further comprising the step of drying the prepared porous hydrogel, the dried porous hydrogel reflects less than 15% of light of a wavelength of 400 to 700 nm to exhibit a transparent color .

상기 제조된 다공성 하이드로젤 구조체를 건조하면 모세관 압으로 인해 내부 기공이 무너지고 기공의 규칙적인 배열이 사라져 광특성을 잃을 수 있다. 400 내지 700 nm 파장의 빛을 15% 미만으로 반사하여 투명한 색으로 보일 수 있다.When the prepared porous hydrogel structure is dried, the internal pores collapse due to capillary pressure and the regular arrangement of the pores disappears, thereby losing optical properties. It can be seen as a transparent color by reflecting less than 15% of light having a wavelength of 400 to 700 nm.

상기 고분자 매트릭스는 광결정 입자 표면에 용매화층을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(PEGDA) 일 수 있다.The polymer matrix is not particularly limited as long as it can form a solvation layer on the surface of the photonic crystal particles, but may be poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA).

본 발명의 제조방법에 따르면, According to the manufacturing method of the present invention,

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 다공성 하이드로젤 구조체는 물 및/또는 유기용매의 농도 등에 따라 구조색이 민감하게 조절되어 그 농도 변화 감지할 수 있는 우수한 센서로 이용될 수 있고, 상기 색 변환 기능을 통해 완벽한 암호화 기능 등을 갖춘 위변조 방지용 소재로 이용될 수 있는 효과가 있다. In addition, the porous hydrogel structure prepared by the manufacturing method of the present invention can be used as an excellent sensor capable of detecting the change in concentration by sensitively adjusting the structure color according to the concentration of water and/or organic solvent, and the color conversion It has the effect that it can be used as a material for preventing forgery and tampering with perfect encryption functions.

본 발명의 다른 일 측면에서는, In another aspect of the present invention,

본 발명의 제조방법으로 제조된 다공성 하이드로젤 구조체를 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합 용매에 침지하는 단계를 포함하고, 상기 침지된 다공성 하이드로젤은 팽윤 정도에 따라 400 nm 내지 700 nm 파장의 구조색을 나타내는 것을 특징으로 하는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 구조색 조절 방법을 제공한다.Including the step of immersing the porous hydrogel structure prepared by the method of the present invention in water, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent, wherein the immersed porous hydrogel has a wavelength of 400 nm to 700 nm depending on the degree of swelling It provides a method for controlling the structural color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it represents the structural color of the.

상기 제조된 다공성 하이드로젤 구조체를 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지하면, 구조체가 팽윤되어 무너진 기공 구조가 회복되고 다시 규칙적인 배열을 형성할 수 있다. 이 때, 팽윤 정도에 따라 400 nm 내지 700 nm 파장의 선명한 구조색을 나타낸다. 즉, 상기 침지된 다공성 하이드로젤 구조체의 팽윤 정도에 따라 구조색을 조절할 수 있다.When the prepared porous hydrogel structure is immersed in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent, the structure swells and the collapsed pore structure is recovered and a regular arrangement can be formed again. At this time, a clear structural color of 400 nm to 700 nm wavelength is exhibited according to the degree of swelling. That is, the color of the structure can be adjusted according to the degree of swelling of the immersed porous hydrogel structure.

상기 침지된 다공성 하이드로젤의 팽윤 정도는 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합물의 농도에 따라 달라질 수 있다.The degree of swelling of the immersed porous hydrogel may vary depending on the concentration of water, an organic solvent, or a mixture of water and organic solvent.

상기 침지는 10 s 내지 40 s동안 수행될 수 있다. 상기 다공성 하이드로젤 구조체는 다공성 구조로 용매의 흡수가 빠르게 일어나므로, 용매 침지에 따른 팽윤 반응이 빠르게 일어날 수 있다.The immersion may be performed for 10 s to 40 s. Since the porous hydrogel structure is a porous structure, the absorption of the solvent occurs rapidly, and the swelling reaction according to the solvent immersion may occur rapidly.

본 발명의 제조방법으로 제조된 다공성 하이드로젤 구조체를 물, 유기용매 또는 물과 유기용매의 혼합용매에 침지하는 단계를 포함하고, 상기 침지된 다공성 하이드로젤은 선택적 에칭되는 광결정 입자의 직경에 따라 400 내지 700 nm 파장의 구조색을 나타내는 것을 특징으로 하는 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 구조색 조절 방법을 제공한다.Comprising the step of immersing the porous hydrogel structure prepared by the method of the present invention in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent, the immersed porous hydrogel is selectively etched according to the diameter of the photonic crystal particles 400 To provide a method for controlling the structural color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it exhibits a structural color of a wavelength of 700 nm.

상기 기공의 크기는 5 nm 내지 2,000 nm, 바람직하게는 50 nm 내지 1,000 nm, 더 바람직하게는 100 nm 내지 500nm 일 수 있다. 가시광선을 효율적으로 반사하는 구조를 형성하기 위해 100nm 이상일 수 있고, 500 nm 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 300 nm 일 수 있다.The size of the pores may be 5 nm to 2,000 nm, preferably 50 nm to 1,000 nm, and more preferably 100 nm to 500 nm. In order to form a structure that efficiently reflects visible light, it may be 100 nm or more, and may be 500 nm or less. More preferably, it may be 100 nm to 300 nm.

본 발명에 따르면, 고분자의 분자량을 조절하여 3차원 광결정 구조체로 제조한 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체는 건조 상태에서 투명한 색을 나타내고, 물 및/또는 유기 용매에 침지된 상태에서 또 다른 선명한 구조색을 나타낼 수 있으며, 이러한 두 상태 간 전환 즉, 색 변환이 가역적이고 빠르게 일어날 수 있다.According to the present invention, the color conversion porous hydrogel structure prepared as a three-dimensional photonic crystal structure by controlling the molecular weight of the polymer exhibits a transparent color in a dry state, and another vivid structural color in a state immersed in water and/or an organic solvent. It can be shown that the transition between these two states, that is, the color transformation, can occur reversibly and quickly.

본 발명의 구조색 조절방법에 따라 다공성 하이드로젤 구조체는 물 및/또는 유기용매의 농도 등에 따라 구조색이 민감하게 조절되어 그 농도 변화를 감지할 수 있는 우수한 센서로 이용될 수 있고, 상기 색 변환 기능을 통해 완벽한 암호화 기능 등을 갖춘 위변조 방지용 소재로 이용될 수 있는 효과가 있다.According to the structural color control method of the present invention, the porous hydrogel structure can be used as an excellent sensor capable of detecting a change in the concentration by sensitively adjusting the structural color according to the concentration of water and/or organic solvent, and the color conversion It has the effect that it can be used as a material for preventing forgery and tampering with perfect encryption functions.

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 범위는 특정 실시예, 실험예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해해야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Experimental Examples. The scope of the present invention is not limited to specific examples and experimental examples, and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

<실시예 1> 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조<Example 1> Preparation of color conversion porous hydrogel structure

분산액의 제조Preparation of dispersion

광결정 입자로 실리카 분말(Silica), 고분자 매트릭스로 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(PEGDA)를 선택하였다. 평균 직경 D = 167 nm의 실리카 분말(Silica) 0.2g을 에탄올(99.5%, Merch)에 분산시킨 후, 1 w/w% 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논 (Darocur 1173, Ciba Chemical)의 광개시제를 함유하는 700gmol^-1 분자량의 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(PEGDA) (Sigma-Aldrich) 0.227g 와 2시간 동안 교반하였다. 실리카 입자가 부피분율 약 φ= 0.33로 분산되도록 하였다. 제조된 혼합액을 컨백션 오븐에서 70℃로 12시간 동안 완전히 건조시켜, 에탄올을 제거하여 목적하는 silica-PEGDA 분산액을 제조하였다. Silica powder (Silica) was selected as the photonic crystal particle, and poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) was selected as the polymer matrix. After dispersing 0.2 g of silica powder (Silica) with an average diameter of D = 167 nm in ethanol (99.5%, Merch), 1 w/w% 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone ( Darocur 1173, Ciba Chemical) containing a photoinitiator of 700 gmol ^-1 molecular weight poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) (Sigma-Aldrich) 0.227 g and stirred for 2 hours. The silica particles were dispersed in a volume fraction of about φ=0.33. The prepared mixture was completely dried at 70° C. for 12 hours in a convection oven to remove ethanol to prepare a desired silica-PEGDA dispersion.

광결정 구조체의 제조Preparation of photonic crystal structures

상기 제조된 silica-PEGDA 분산액을 폴리이미드 테이프(Kapton)로 분리된 두 개의 유리 슬라이드 사이의 50 ㎛ 두께의 공간으로 자발적인 모세관 힘으로 침투시켰다. 이후, 침투된 분산액에 UV 광(CoolWave UV Curing System, Nordson)을 120W/cm²의 출력으로 40초 동안 조사하여 광중합 하였다. 이로부터 제조된 광중합된 조성물 필름만을 떼어내어, 목적하는 silica-pPEGDA 구조체 필름을 제조하였다. The prepared silica-PEGDA dispersion was penetrated into a 50 μm-thick space between two glass slides separated by a polyimide tape (Kapton) by spontaneous capillary force. Thereafter, UV light (CoolWave UV Curing System, Nordson) ^{was irradiated to the penetrating dispersion at an output of 120 W/cm 2} for 40 seconds, followed by photopolymerization. Only the photopolymerized composition film prepared therefrom was removed to prepare a desired silica-pPEGDA structure film.

광결정 입자의 에칭Etching of photonic crystal grains

상기 제조된 silica-PEGDA 구조체 필름을 2 w/w% 불화수소산 수용액에 12시간 동안 침지하였다. 이후, 증류수로 여러 번 세척한 뒤 상온에서 완전 건조하여, 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제조하였다.The prepared silica-PEGDA structure film was immersed in 2 w/w% hydrofluoric acid aqueous solution for 12 hours. Then, after washing several times with distilled water, it was completely dried at room temperature to prepare a color conversion porous hydrogel structure.

<실시예 2> 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조<Example 2> Preparation of color conversion porous hydrogel structure

상기 실시예 1에서 고분자 매트릭스의 분자량을 250 gmol^-1로 한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제조하였다. A color conversion porous hydrogel structure was prepared in the same manner as in Example 1, except that the molecular weight of the polymer matrix was set to 250 gmol ^-1.

<실시예 3> 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조<Example 3> Preparation of color conversion porous hydrogel structure

상기 실시예 1에서 고분자 매트릭스의 분자량을 400 gmol^-1로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제조하였다. A color conversion porous hydrogel structure was prepared in the same manner as in Example 1, except that the molecular weight of the polymer matrix in Example 1 was 400 gmol ^-1.

<실시예 4> 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조<Example 4> Preparation of color conversion porous hydrogel structure

상기 실시예 1에서 고분자 매트릭스의 분자량을 575 gmol^-1로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제조하였다. A color conversion porous hydrogel structure was prepared in the same manner as in Example 1, except that the molecular weight of the polymer matrix in Example 1 was 575 gmol ^-1.

<실시예 5> 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조<Example 5> Preparation of color conversion porous hydrogel structure

상기 실시예 1에서 광결정 입자의 크기를 D = 148 nm로 설정한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제조하였다. A color conversion porous hydrogel structure was prepared in the same manner as in Example 1, except that the size of the photonic crystal particles in Example 1 was set to D = 148 nm.

<실시예 6> 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조<Example 6> Preparation of color conversion porous hydrogel structure

상기 실시예 1에서 광결정 입자의 크기를 D = 187 nm로 설정한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체를 제조하였다. A color conversion porous hydrogel structure was prepared in the same manner as in Example 1, except that the size of the photonic crystal particles in Example 1 was set to D = 187 nm.

하기의 본 발명의 실험예에서, 반사 스펙트럼 및 광학 이미지들은 광학현미경(Eclips L150, Nikon) 및 섬유 결합 분광계(fiber-coupled spectrometer)(HR400CG-UV-NIR, Ocean Optics, Inc.)가 탑재된 광학 현미경으로 측정하였다.In the following experimental examples of the present invention, the reflection spectra and optical images were obtained with an optical microscope (Eclips L150, Nikon) and a fiber-coupled spectrometer (HR400CG-UV-NIR, Ocean Optics, Inc.) equipped with an optical microscope. Measured under a microscope.

투과 스펙트럼은 분광계(spectrometer)(USB4000-VIS, Ocean Optics, Inc.)를 탑재한 광학 현미경으로 측정하였고, 광결정 구조체 및 다공성 하이드로젤 구조체의 단면 이미지는 OsO4 코팅 후 주사 현미경(Magellan400, FEI company)로 관찰하였다. 이때, 용매에 침지되어 팽윤된 다공성 하이드로젤 구조체의 단면 이미지는 동결 건조(FD8508, ilShinBioBase) 한 후 관찰하였다.The transmission spectrum was measured with an optical microscope equipped with a spectrometer (USB4000-VIS, Ocean Optics, Inc.), and cross-sectional images of the photonic crystal structure and the porous hydrogel structure were OsO4 coated and then scanned with a scanning microscope (Magellan400, FEI company). observed. At this time, the cross-sectional image of the porous hydrogel structure immersed in a solvent and swollen was observed after freeze-drying (FD8508, ilShinBioBase).

<실험예 1> <Experimental Example 1>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 제조 과정 및 건조나 물에 침지된 상태에서의 내부 구조 및 광학특성을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. In order to confirm the manufacturing process of the color conversion porous hydrogel structure of the present invention and the internal structure and optical properties in a dried or immersed state, the following experiment was conducted.

구체적으로, 상기 실시예 1의 실리카 에칭 전 실리카-pPEGDA 구조체, 실리카 에칭 후 건조한 다공성 하이드로젤 구조체, 물에 침지된 다공성 하이드로젤 구조체를 대상으로 각각의 단면 이미지를 관찰하고, 반사 및 투과 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과를 도 1에 도시하였다.Specifically, each cross-sectional image was observed for the silica-pPEGDA structure before silica etching of Example 1, the porous hydrogel structure dried after silica etching, and the porous hydrogel structure immersed in water, and reflection and transmission spectra were measured did The results are shown in FIG. 1 .

도 1(a)는 실시예 1의 실리카-pPEGDA 구조체의 실리카 입자를 에칭하여 다공성 하이드로젤을 제조하는 과정 및 다공성 하이드로젤의 투명한 건조 상태와 구조색을 띈 침지 상태 간의 가역적 스위칭을 나타낸 그림이다.1 (a) is a diagram showing the process of preparing a porous hydrogel by etching the silica particles of the silica-pPEGDA structure of Example 1 and reversible switching between the transparent dry state and the immersed state with the structural color of the porous hydrogel.

도 1(b)는 실리카-pPEGDA 구조체의 단면 이미지이다.Figure 1 (b) is a cross-sectional image of the silica-pPEGDA structure.

도 1(c)는 실리카-pPEGDA 구조체의 투과 및 반사 스펙트럼 그래프이다.Figure 1 (c) is a graph of the transmission and reflection spectrum of the silica-pPEGDA structure.

도 1(d)는 건조된 다공성 하이드로젤 구조체의 단면 이미지이다.Figure 1 (d) is a cross-sectional image of the dried porous hydrogel structure.

도 1(e)는 건조된 다공성 하이드로젤 구조체의 투과 및 반사 스펙트럼 그래프이다.Figure 1 (e) is a transmission and reflection spectrum graph of the dried porous hydrogel structure.

도 1(f)는 물에 침지된 다공성 하이드로젤 구조체의 단면 이미지이다. 1(f) is a cross-sectional image of a porous hydrogel structure immersed in water.

도 1(g)는 물에 침지된 다공성 하이드로젤 구조체의 투과 및 반사 스펙트럼 그래프이다.Figure 1 (g) is a graph of the transmission and reflection spectrum of the porous hydrogel structure immersed in water.

상기 도 1(a) 내지 (c)를 살펴보면, 실리카 입자가 pPEGDA 매트릭스에 규칙적으로 배열되어 분산되어, 약 520nm 파장의 반사색을 보이는 광 특성을 갖는 것을 알 수 있다.1 (a) to (c), it can be seen that the silica particles are regularly arranged and dispersed in the pPEGDA matrix, and have optical characteristics showing a reflection color of about 520 nm wavelength.

상기 도 1(a), (d), 및 (e)를 살펴보면, 실리카 입자가 선택적 에칭 되어 pPEGDA 매트릭스에 실리카 입자가 있던 자리에 기공이 형성된 것이 확인되며, 건조시킨 경우, 기공 구조가 무너지고 주기적 배열이 소실됨에 따라 광 특성이 사라져 투명한 색을 보였다. 반사스펙트럼에 피크가 나타나지 않고, 가시영역 파장 전체에서 투과도 76% 이상, 반사율 15% 미만으로 확인되었다. 1(a), (d), and (e), it is confirmed that the silica particles are selectively etched to form pores at the places where the silica particles were in the pPEGDA matrix, and when dried, the pore structure collapses and periodic As the array disappeared, the optical properties disappeared, showing a transparent color. There was no peak in the reflection spectrum, and it was confirmed that the transmittance was 76% or more and the reflectance was less than 15% in the entire visible wavelength range.

상기 도 1(a), (f), 및 (g)를 살펴보면, 건조된 다공성 구조체가 물에 침지되어 물이 흡수되어 팽윤 됨에 따라 기공이 팽창하고 규칙적 배열이 회복되는 것이 확인되며, 반사 스펙트럼 저지대역의 파장이 520 nm의 구조색 보다 장파장인 약 580nm로 나타나며, 해당 피크 파장에서 반사율 80% 이상으로 구조색의 선명도가 높은 것으로 확인되었다. 1(a), (f), and (g), it is confirmed that the pores expand and the regular arrangement is restored as the dried porous structure is immersed in water and the water is absorbed and swelled, and the reflection spectrum is blocked The wavelength of the band is about 580 nm, which is a longer wavelength than the structural color of 520 nm.

따라서, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 광 특성을 갖는 구조체로, 건조 상태에서 투명하고, 용매에 침지된 상태에서 특정한 선명한 구조색을 띄는 극단적 변화를 보이는 것을 확인할 수 있었다. Therefore, it was confirmed that the porous hydrogel structure of the present invention is a structure having optical properties, which is transparent in a dry state, and exhibits an extreme change in a specific clear structural color when immersed in a solvent.

<실험예 2><Experimental Example 2>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 고분자 매트릭스의 분자량에 따른 투명한 건조 상태 및 구조색을 띄는 침지 상태 간의 전환에의 영향을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다.The following experiment was conducted to confirm the effect on the conversion between the transparent dry state and the immersed state showing the structural color according to the molecular weight of the polymer matrix of the color conversion porous hydrogel structure of the present invention.

실시예 1 내지 4의 구조체를 대상으로, 표면 광학 이미지 및 단면이미지를 측정하였고, 건조 상태에서의 투과 및 반사 스펙트럼, 침지 상태에서의 반사 스펙트럼, 분자량에 따른 팽윤 정도를 측정하였다. 그 결과를 도 3에 도시하였다.For the structures of Examples 1 to 4, surface optical images and cross-sectional images were measured, and transmission and reflection spectra in a dry state, a reflection spectrum in an immersion state, and the degree of swelling according to molecular weight were measured. The results are shown in FIG. 3 .

도 3(a)는 실시예 1 내지 4의 구조체의 건조 상태에서의 표면 광학 이미지 및 단면 이미지이다.3A is a surface optical image and a cross-sectional image of the structures of Examples 1 to 4 in a dry state.

도 3(b)는 실시예 1 내지 4의 구조체의 건조 상태에서의 반사 스펙트럼이다.3B is a reflection spectrum of the structures of Examples 1 to 4 in a dry state.

도 3(c)는 실시예 1 내지 4의 구조체의 건조 상태에서의 투과 스펙트럼이다.3( c ) is a transmission spectrum of the structures of Examples 1 to 4 in a dry state.

도 3(d)는 실시예 1 내지 4의 구조체의 물에 침지된 상태에서의 반사 스펙트럼이다.3( d ) is a reflection spectrum of the structures of Examples 1 to 4 in a state of being immersed in water.

도 3(e)는 실시예 1 내지 4의 구조체의 물에 침지된 상태에서의 격자 팽윤 정도 및 팽윤 정도를 측정한 그래프이다.3(e) is a graph measuring the degree of lattice swelling and the degree of swelling in the state of being immersed in water of the structures of Examples 1 to 4;

상기 도 3(a) 내지 도 3(c)을 살펴보면, 고분자 매트릭스의 분자량 700gmol^-1인 실시예 1의 구조체는 건조 상태에서 내부 기공이 불규칙적으로 무너진 형태를 보이고, 기공의 주기적인 배열이 사라져 투명한 색을 나타내는 것을 확인하였다. 실시예 3 및 4의 구조체는 불규칙적으로 무너진 형태를 띄는 기공과 원형을 유지하는 기공이 혼재함에 따라 주기적인 배열이 부분적으로 사라져 희미한 푸른색을 나타내는 반면에 고분자 매트릭스의 분자량 250 gmol^-1인 실시예 2의 구조체는 건조 상태에서 내부 기공이 건조 전과 동일한 원형을 유지하여, 선명한 파란색의 구조색을 나타내는 것을 확인하였다.3(a) to 3(c), ^{the structure of Example 1 having a molecular weight of 700 gmol -1} of the polymer matrix shows irregularly collapsed internal pores in a dry state, and the periodic arrangement of pores disappears to be transparent It was confirmed that the color was represented. In the structures of Examples 3 and 4, the periodic arrangement partially disappears as the irregularly collapsed pores and the pores maintaining the original form are mixed, showing a faint blue color, while the molecular weight of the polymer matrix is 250 gmol ^-1 In the structure of Figure 2, it was confirmed that, in the dry state, the internal pores maintained the same circular shape as before drying, showing a vivid blue color of the structure.

상기 도 3 (d)에 따르면, 물에 침지된 상태에서 실시예 1 내지 4는 반사율 약 70% 이상의 선명한 구조색을 나타내었다. 다만, 분자량이 클수록 반사 스펙트럼 저지대역 파장이 적색 편이 되어 실시예 2는 푸른 색을 나타내는 반면 실시예 1은 붉은 색을 보이는 것을 확인하였다. According to FIG. 3 (d), Examples 1 to 4 exhibited a clear structural color with a reflectance of about 70% or more in a state of being immersed in water. However, it was confirmed that the higher the molecular weight, the more the wavelength of the stop band of the reflection spectrum was red-shifted, so that Example 2 showed a blue color, whereas Example 1 showed a red color.

또한, 상기 도 3(e)에 따르면, 분자량의 영향을 보다 정량화 하기 위해 반사 피크 위치에서의 격자 팽윤 정도(α)와 팽윤 정도(α³)를 측정한 결과, 분자량이 작은 실시예 2은 격자의 팽윤 정도가 무시할 수준인 반면, 실시예 1은 팽윤 정도가 높은 것을 확인하였다. PEGDA 분자량이 크면 가교 밀도가 낮고, 또한 친수성 PEG 체인의 비율이 높아 물에 침지한 경우 팽윤 정도가 증가하는 것으로 예상된다. In addition, according to FIG. 3(e), as ^{a result of measuring the lattice swelling degree (α) and the swelling degree (α 3} ) at the reflection peak position to more quantify the effect of molecular weight, Example 2 with a small molecular weight is a lattice While the degree of swelling was negligible, it was confirmed that Example 1 had a high degree of swelling. When the molecular weight of PEGDA is large, the crosslinking density is low and the proportion of hydrophilic PEG chains is high, so that the degree of swelling is expected to increase when immersed in water.

따라서, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 고분자 매트릭스의 분자량이 작으면 가교밀도가 높아 투명한 건조 상태를 갖는 구조체를 제조할 수 없고, 분자량이 증가할수록 장파장의 구조색을 띄며, 분자량 증가에 따라 물 또는 유기용매에 침지한 경우의 팽윤 정도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, in the porous hydrogel structure of the present invention, when the molecular weight of the polymer matrix is small, a structure having a transparent dry state cannot be prepared due to a high crosslinking density, and as the molecular weight increases, the structure color of a long wavelength appears, and as the molecular weight increases, water or It was confirmed that the degree of swelling increased when immersed in an organic solvent.

<실험예 3><Experimental Example 3>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 물 또는 유기용매의 농도에 따른 구조색 조절을 측정하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. In order to measure the color control of the color conversion porous hydrogel structure according to the concentration of water or organic solvent of the present invention, the following experiment was conducted.

구체적으로, 상기 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 에탄올 농도를 달리하여 물-에탄올 혼합물에 침지한 뒤, 반사 스펙트럼 변화를 측정하였다.Specifically, the porous hydrogel structure of Example 1 was immersed in a water-ethanol mixture with different ethanol concentrations, and then the reflection spectrum change was measured.

그 결과를 도 4에 도시하였다. The results are shown in FIG. 4 .

도 4(a)는 에탄올의 농도를 0% 에서 100%까지 10% 간격으로 달리하여 실시예 1의 구조체를 물-에탄올 혼합물에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 측정한 그래프이다. Figure 4 (a) is a graph measuring the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 1 is immersed in a water-ethanol mixture by varying the concentration of ethanol from 0% to 100% at 10% intervals.

도 4(b)는 에탄올 농도를 0% 에서 10%까지 2% 간격으로 달리하여 실시예 1의 구조체를 물-에탄올 혼합물에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 측정한 그래프이다.Figure 4 (b) is a graph measuring the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 1 is immersed in a water-ethanol mixture by varying the ethanol concentration from 0% to 10% at 2% intervals.

도 4(c)는 에탄올 농도를 90%에서 100%까지 2% 간격으로 달리하여 실시예 1의 구조체를 물-에탄올 혼합물에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 측정한 그래프이다.Figure 4 (c) is a graph of measuring the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 1 is immersed in a water-ethanol mixture by varying the ethanol concentration from 90% to 100% at 2% intervals.

상기 도 4에 도시된 바와 같이, 실시에 1 구조체의 물에서의 저지대역의 위치는 580 nm, 에탄올에서의 저지대역의 위치는 559 nm로 측정된다. 물-에탄올 혼합물에서, 에탄올 농도가 0%에서 10%로 증가함에 따라, 저지대역의 위치가 580 nm 에서 593 nm로 증가하였고, 에탄올 농도가 60% 될 때까지, 저지대역의 위치가 600 nm까지 천천히 증가하는 것을 확인하였다. 그 이후에는, 저지대역의 위치가 다시 감소하다가, 에탄올 90% 에서 100%로 증가하는 구간에서, 급격하게 585 nm 에서 559 nm로 감소하였다. 즉, 에탄올이 풍부한 혼합물에서 물의 농도 변화 측정, 또는 물이 풍부한 혼합물에서 에탄올의 농도 변화를 측정하는 것이 유용할 것으로 예상된다. 또한, 이러한 특성을 이용해 물에 들어있는 소량의 에탄올 함량을 검출하거나 에탄올에 들어있는 소량의 물 함량을 검출할 수 있는 센서로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.As shown in FIG. 4, the position of the stopband in the water of the structure of Example 1 is 580 nm, and the position of the stopband in ethanol is measured to be 559 nm. In the water-ethanol mixture, as the ethanol concentration increased from 0% to 10%, the position of the stopband increased from 580 nm to 593 nm, and until the ethanol concentration reached 60%, the position of the stopband increased to 600 nm. It was confirmed that it increases slowly. After that, the position of the stop band decreased again, and in the section where ethanol increased from 90% to 100%, it rapidly decreased from 585 nm to 559 nm. That is, it is expected that it will be useful to measure the change in concentration of water in an ethanol-rich mixture or to measure the change in concentration of ethanol in a mixture rich in water. In addition, it is expected that this property can be used as a sensor capable of detecting a small amount of ethanol content in water or detecting a small amount of water content in ethanol.

따라서, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 침지되는 물-유기용매의 농도에 따라 반사 스펙트럼 저지대역의 위치가 이동하여 구조색이 다르게 나타나고, 특히, 혼합되는 각 용매 중 어느 한 용매의 함량이 지배적인 구간에서 적게 함유된 다른 용매의 함량이 증가할 때 파장 변화가 현저한 것을 확인할 수 있었다.Therefore, in the porous hydrogel structure of the present invention, the position of the reflection spectrum stop band shifts depending on the concentration of the water-organic solvent to be immersed, and thus the structure color appears differently, and in particular, the content of any one solvent among the mixed solvents is dominant. It was confirmed that the wavelength change was remarkable when the content of other solvents contained less in the section increased.

<실험예 4><Experimental Example 4>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 고분자 매트릭스의 분자량에 따른 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서의 구조색 조절을 측정하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. The following experiment was carried out to measure the color control of the color conversion porous hydrogel structure of the present invention in a state immersed in water or ethanol solvent according to the molecular weight of the polymer matrix.

구체적으로, 실시예 1 내지 4의 다공성 하이드로젤 구조체를 각각 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서 반사 스펙트럼을 측정하고, 각 반사 스펙트럼의 저지대역 위치에서 실시예 1 내지 4의 구조체의 팽윤 정도를 측정하였다. 그 결과를 도 5에 도시하였다.Specifically, the reflection spectrum of each of the porous hydrogel structures of Examples 1 to 4 was immersed in water or ethanol solvent, and the degree of swelling of the structures of Examples 1 to 4 was measured at the stop region of each reflection spectrum. did The results are shown in FIG. 5 .

도 5(a)는 실시예 2의 구조체를 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.Figure 5 (a) is a graph showing the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 2 is immersed in water or an ethanol solvent.

도 5(b)는 실시예 3의 구조체를 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.Figure 5 (b) is a graph showing the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 3 is immersed in water or an ethanol solvent.

도 5(c)는 실시예 4의 구조체를 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.Figure 5 (c) is a graph showing the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 4 is immersed in water or an ethanol solvent.

도 5(d)는 실시예 1의 구조체를 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.Figure 5 (d) is a graph showing the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 1 is immersed in water or an ethanol solvent.

도 5(e)는 실시예 1 내지 4의 구조체를 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서의 팽윤 정도를 나타낸 그래프이다.5 (e) is a graph showing the degree of swelling in a state in which the structures of Examples 1 to 4 are immersed in water or an ethanol solvent.

도 5(f)는 실시예 1 내지 4의 구조체의 물에 대한 팽윤 정도와 에탄올에 대한 팽윤 정도의 비를 나타낸 그래프이다.5(f) is a graph showing the ratio of the degree of swelling to water and the degree of swelling to ethanol of the structures of Examples 1 to 4;

도 5(a) 내지 도 5(d)를 살펴보면, 각각 물 또는 에탄올 용매에 침지한 상태에서 저지대역의 파장이 실시예 2는 에탄올 침지한 경우가 물에 침지한 경우보다 크고, 실시예 3은 비슷한 수준으로 나타나며, 실시예 4는 물에 침지한 경우가 더 크고, 실시예 1의 경우 물에 침지한 경우가 더 크며 이 때, 에탄올 침지한 상태의 저지대역 파장과의 차이가 커진 것이 확인되었다. 5 (a) to 5 (d), the wavelength of the stop band in the state immersed in water or ethanol solvent, respectively, in Example 2 is larger than that in the case of immersion in ethanol in Example 2, and in Example 3 in the case of immersion in water. Appears at a similar level, Example 4 was immersed in water larger, Example 1 was immersed in water, and at this time, it was confirmed that the difference with the stopband wavelength of the ethanol immersion state increased .

도 5(e)를 살펴보면, 고분자 매트릭스의 분자량이 증가할수록, 물 또는 에탄올 침지에 따른 팽윤 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 분자량이 증가할수록 가교밀도가 줄어들어 더 많이 팽창되는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 5(e), as the molecular weight of the polymer matrix increases, the degree of swelling according to water or ethanol immersion increases. That is, it was confirmed that as the molecular weight increased, the crosslinking density decreased and thus expanded more.

도 5(f)를 살펴보면, 물에 대한 팽윤 정도와 에탄올에 대한 팽윤 정도의 비를 측정한 값이 고분자 분자량이 증가할수록 점차 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 에탄올에 대한 팽윤 정도와 비교하여 물에 대한 팽윤 정도가 점차 더 커지는 것으로, 이는 고분자 매트릭스로 사용된 PEGDA의 분자량이 클수록 에탄올 친화성인 아크릴레이트 작용기 분율 대비 친수성인 PEG 작용기 분율이 증가하기 때문인 것으로 예상된다. Referring to FIG. 5(f), it was found that the measured value of the ratio of the swelling degree to water and the swelling degree to ethanol gradually increased as the molecular weight of the polymer increased. That is, the degree of swelling in water gradually increases compared to the degree of swelling in ethanol. This is because the higher the molecular weight of PEGDA used as a polymer matrix, the greater the fraction of hydrophilic PEG functional groups compared to the fraction of acrylate functional groups that are ethanol affinity. It is expected.

따라서, 본 발명의 다공성 하이드로젤 구조체는 고분자 매트릭스의 분자량 및 침지 되는 용매의 종류에 따라 팽윤 정도가 달라지고 구조색을 조절할 수 있는 것을 확인하였다.Therefore, it was confirmed that the degree of swelling of the porous hydrogel structure of the present invention varies depending on the molecular weight of the polymer matrix and the type of solvent to be immersed, and the color of the structure can be controlled.

<실험예 5><Experimental Example 5>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 기공의 크기에 따른 구조색 변화를 측정하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. In order to measure the structural color change according to the size of the pores of the color conversion porous hydrogel structure of the present invention, the following experiment was conducted.

구체적으로, 기공의 크기를 달리한 실시예 1, 5 및 6의 구조체를 건조한 상태 및 물에 침지한 상태에서 표면의 구조색을 관찰하고, 물에 침지한 상태에서의 반사스펙트럼을 측정하였다. 그 결과를 도 6에 도시하였다.Specifically, the structure color of the surfaces of the structures of Examples 1, 5, and 6 having different pore sizes in a dry state and in a state of being immersed in water was observed, and the reflection spectrum in a state of being immersed in water was measured. The results are shown in FIG. 6 .

도 6(a)는 실시예 1, 5 및 6의 구조체의 투명한 건조 상태 및 구조색을 띄는 물에 침지된 상태를 관찰한 광학 이미지이다.6 (a) is an optical image observing the transparent dry state of the structures of Examples 1, 5, and 6 and immersed in water having a structural color.

도 6(b)는 실시예 1, 5 및 6의 구조체의 물에 침지된 상태에서의 반사 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.6 (b) is a graph showing the reflection spectrum of the structures of Examples 1, 5 and 6 in a state of being immersed in water.

상기 도 6에 따르면, 건조 상태에서는 실시예 1, 5 및 6의 구조체 모두 투명한 것으로 확인되었다. 물에 침지한 상태에서는 실시예 5는 푸른색, 실시예 1은 주홍색, 실시예 6은 붉은 색을 띄는 것이 확인되었다. According to FIG. 6, it was confirmed that the structures of Examples 1, 5, and 6 were all transparent in the dry state. In the state immersed in water, it was confirmed that Example 5 had a blue color, Example 1 had a scarlet color, and Example 6 had a red color.

따라서, 기공의 크기에 따라 침지 상태에서의 구조색을 조절할 수 있으며, 기공의 크기가 클수록 그 구조색 파장의 위치가 적색 편이 되는 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the structure color in the immersion state can be adjusted according to the size of the pores, and as the size of the pores increases, the position of the wavelength of the structure color becomes red-shifted.

<실험예 6><Experimental Example 6>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 침지되는 유기용매의 종류에 따른 구조색 변화를 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. In order to confirm the change in the color of the color conversion porous hydrogel structure of the present invention according to the type of the organic solvent to be immersed, the following experiment was conducted.

상기 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 이소프로필 알코올(IPA), n-헥세인(n-hexane), 테트라하이드로퓨란(THF), 아세트산(acetic acid)에 각각 침지하여 표면의 구조색을 관찰하고, 반사 스펙트럼을 측정하였다. 또한, 각 유기용매의 굴절률 밀 반사 스펙트럼 저지대역 위치에서의 팽윤 정도를 측정하였다. 그 결과를 도 7에 도시하였다. The porous hydrogel structure of Example 1 was immersed in isopropyl alcohol (IPA), n-hexane, tetrahydrofuran (THF), and acetic acid, respectively, to observe the structural color of the surface and , the reflection spectrum was measured. In addition, the degree of swelling at the stop region of the refractive index mil reflection spectrum of each organic solvent was measured. The results are shown in FIG. 7 .

도 7(a)는 실시예 1의 구조체를 여러 유기용매에 침지한 상태를 나타낸 광학 이미지이다.Figure 7 (a) is an optical image showing a state in which the structure of Example 1 is immersed in various organic solvents.

도 7(b)는 실시예 1의 구조체를 다양한 유기용매에 침지한 상태에서의 반사 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.7 (b) is a graph showing the reflection spectrum in a state in which the structure of Example 1 is immersed in various organic solvents.

도 7(c)는 상기 다양한 유기용매의 굴절률 및 구조체의 팽윤 정도를 나타낸 그래프이다.7 (c) is a graph showing the refractive index of the various organic solvents and the degree of swelling of the structure.

상기 도 7에 따르면, 다공성 하이드로젤 구조체는 물 또는 에탄올 외 다양한 유기용매에도 반응하여 팽윤 및 구조색 발현되는 것이 확인되었다. 특히, 아세트산(acetic acid)에 침지한 구조체의 팽윤 정도가 2.107로 가장 크게 나타났다. N-헥세인 및 테트라하이드로퓨란(THF)의 경우 팽윤 정도가 각각 1.522 및 1.534로 상대적으로 물에 침지한 경우(1.590)보다 낮고 에탄올에 침지한 경우(1.344) 보다 높게 측정되었다. IPA는 가장 낮은 1.275의 팽윤 정도를 보였다.According to FIG. 7, it was confirmed that the porous hydrogel structure reacts with various organic solvents other than water or ethanol to swell and express structural color. In particular, the swelling degree of the structure immersed in acetic acid was the largest at 2.107. In the case of N-hexane and tetrahydrofuran (THF), the degree of swelling was 1.522 and 1.534, respectively, relatively lower than when immersed in water (1.590) and higher than when immersed in ethanol (1.344). IPA showed the lowest degree of swelling of 1.275.

<실험예 7><Experimental Example 7>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 물 또는 유기 용매에 침지하는 시간에 따른 구조색 영향 및 건조 - 침지 상태 간 전환의 가역성을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다.The following experiment was carried out to confirm the effect of the color conversion of the porous hydrogel structure of the present invention with time immersed in water or an organic solvent and the reversibility of the conversion between drying and immersion states.

구체적으로, 상기 실시예 1의 다공성 하이드로젤 구조체를 물에 침지하여 시간에 따른 구조색 변화 및 반사 스펙트럼 변화를 측정하였다. 또한, 실시예 1의 구조체를 건조하고 물에 침지하는 것 20회 반복하며 저지대역 위치인 602nm 에서의 반사율을 측정하였다. 그 결과를 도 8에 도시하였다.Specifically, the porous hydrogel structure of Example 1 was immersed in water to measure the change in the color of the structure and the change in the reflection spectrum over time. In addition, drying the structure of Example 1 and immersion in water were repeated 20 times, and reflectance at 602 nm, which is a stop region, was measured. The results are shown in FIG. 8 .

도 8(a)는 실시예 1의 구조체를 물에 침지한 상태에서 시간에 따른 구조색 변화를 관찰한 광학 이미지이다.Figure 8 (a) is an optical image observing the color change of the structure with time in a state in which the structure of Example 1 is immersed in water.

도 8(b) 및 도 8(c)는 실시예 1의 구조체를 물에 침지한 상태에서 시간에 따른 반사 스펙트럼 및 반사율 변화를 나타낸 그래프이다.8 (b) and 8 (c) are graphs showing the reflection spectrum and reflectance change with time in a state in which the structure of Example 1 is immersed in water.

도 8(d)은 실시예 1의 구조체를 건조한 후 물에 침지하고 다시 건조하는 사이클을 반복하며 구조체의 반사율을 측정한 그래프이다. 8( d ) is a graph measuring the reflectance of the structure by repeating the cycle of immersing in water and drying again after drying the structure of Example 1 .

상기 도 8에 따르면, 602 nm인 중앙 피크 위치에서의 반사율이 침지 초기에 빠르게 증가하고, 30초 후에 포화되는 양상을 보였다. 또한, 20회 반복하여 상태를 전환하는 동안, 건조 상태에서는 약 12%의 반사율, 물에 침지된 상태에서는 광자 저지대역이 발달함에 따라 약 73%의 반사율을 나타내었고, 각각 건조 상태에서는 0.69%, 침지 상태에서는 1.04%의 낮은 표준 편차를 보였다.According to FIG. 8, the reflectance at the central peak position of 602 nm increased rapidly at the initial stage of immersion, and was saturated after 30 seconds. In addition, during the state transition by repeating 20 times, it exhibited a reflectance of about 12% in a dry state, and a reflectance of about 73% in a state immersed in water as a photon stopband was developed, and 0.69% in a dry state, respectively, The immersion state showed a low standard deviation of 1.04%.

따라서, 본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체는 빠른 시간 내에 용매와 반응하여 상태 전환이 원활하고, 투명한 건조 상태 및 구조색을 띄는 침지 상태 간 높은 가역성으로 전환(스위칭)이 가능한 것을 확인하였다. Therefore, it was confirmed that the color-converting porous hydrogel structure of the present invention reacts with a solvent within a short period of time, so that the state transition is smooth, and the conversion (switching) is possible with high reversibility between the transparent dry state and the immersed state with the structural color.

<실험예 8><Experimental Example 8>

본 발명의 색 변환 다공성 하이드로젤 구조체의 위조방지용 소재로의 활용을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하고, 그 결과를 도 9에 도시하였다.In order to confirm the use of the color conversion porous hydrogel structure of the present invention as an anti-counterfeiting material, the following experiment was conducted, and the results are shown in FIG. 9 .

도 9(a)는 서로 다른 실리카-PEGDA 분산액을 이용하여 다단계 포토리소그래피를 통해 다색 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 이미지이다. 먼저, 상기 도 9(a)를 참조하여 다색 미세 패턴을 갖는 다공성 하이드로젤 필름 제조를 살펴본다. 9(a) is an image illustrating a process of forming a multi-color pattern through multi-step photolithography using different silica-PEGDA dispersions. First, with reference to FIG. 9 (a), the preparation of a porous hydrogel film having a multi-colored micro-pattern will be described.

다색의 미세 패턴을 제조하기 위해, 직경 187 nm, 167 nm, 148 nm의 3가지 실리카 입자를 각각 분자량이 700gmol^-1인 PEGDA에 분산시켜 상기 실시예 1과 같은 방법으로 3가지 분산액을 준비하였다. 세가지 분산액 중 실리카 입자의 크기가 큰 분산액부터 차례대로 유리기판과 패턴이 새겨진 마스크 사이에 침투시킨 뒤 UV 조사를 통해 패턴이 있는 부분만 선택적으로 경화시켜 패턴을 형성하였다. In order to prepare a multi-colored micropattern, three kinds of silica particles having a diameter of 187 nm, 167 nm, and 148 nm ^{were dispersed in PEGDA having a molecular weight of 700 gmol -1} , respectively, and three dispersions were prepared in the same manner as in Example 1. Among the three dispersions, from the dispersion with the largest size of silica particles, the pattern was formed by infiltrating between the glass substrate and the pattern engraved mask, and then selectively curing only the patterned portion through UV irradiation.

첫번째 분산액(187 nm)으로 이루어진 부분으로 “photonic” 패턴을 형성하기 위해, 50 ㎛ 두께의 갭을 갖는 유리 슬라이드 사이로 침투시키고, 유리 웨이퍼 상에 해당 패턴이 새겨진 포토마스크를 통해 10s 동안 UV(CA-6M Shinu MST) 장치로 12 mW/cm²의 강도로 자외선(UV)을 조사하였다. 그 후, 유리 슬라이드로부터 포토마스크를 제거하고, 경화되지 않은 분산액은 에탄올로 세척하여 photonic 패턴이 코팅된 유리 슬라이드 글라스를 얻는다.To form a “photonic” pattern with a portion of the first dispersion (187 nm), it was penetrated between glass slides with a 50 μm-thick gap, and UV (CA-) for 10 s through a photomask engraved with the pattern on the glass wafer 6M Shinu MST) device was irradiated with ultraviolet (UV) light at an intensity of ^{12 mW/cm 2 .} Thereafter, the photomask is removed from the glass slide, and the uncured dispersion is washed with ethanol to obtain a glass slide glass coated with a photonic pattern.

두번째 분산액(167 nm)은 "crystal"패턴이 새겨진 마스크와 photonic 패턴이 코팅된 유리 슬라이드 사이 50 ㎛ 두께의 갭으로 침투시키고, UV를 조사하였다. 이후, 포토마스크를 제거하고 경화되지 않은 분산액을 제거하였다. The second dispersion (167 nm) was penetrated into a 50 μm-thick gap between the “crystal” patterned mask and the photonic pattern-coated glass slide and irradiated with UV light. Thereafter, the photomask was removed and the uncured dispersion was removed.

세번째 분산액(148 nm)은 배경을 구성하도록 하는 분산액으로, 'photonic' 패턴과 'crystal' 패턴이 코팅된 유리 슬라이드와 새로운 유리 슬라이드 사이 100 ㎛ 의 갭 사이로 침투시키고, 동일한 방법으로 UV 조사한 뒤 세척하였다.The third dispersion (148 nm) was a dispersion that made up the background, and penetrated through a 100 μm gap between a glass slide coated with a 'photonic' pattern and a 'crystal' pattern and a new glass slide, followed by UV irradiation in the same way and washed. .

그 후, 최종적으로 형성된 패턴화된 필름의 실리카 입자를 선택적으로 제거하여, 다색 패턴이 형성된 다공성 하이드로젤 필름을 제조하였다. Thereafter, by selectively removing the silica particles of the finally formed patterned film, a porous hydrogel film having a multi-color pattern was prepared.

도 9(b)는 실리카 에칭 전 합성 필름의 패턴 및 실리카 에칭 후 건조한 상태의 필름 패턴을 나타낸 이미지이다.9(b) is an image showing a pattern of a synthetic film before silica etching and a film pattern in a dry state after silica etching.

도 9(c)는 각각 물, 에탄올, 물-에탄올 혼합물(에탄올 60%)에 침지된 상태에서의 필름 패턴의 구조색을 나타낸 이미지이다.9(c) is an image showing the structural color of a film pattern in a state immersed in water, ethanol, and a water-ethanol mixture (ethanol 60%), respectively.

도 9(d)는 각각 물, 에탄올, 물-에탄올 혼합물(에탄올 60%)에 침지된 상태에서의 필름 패턴의 반사 스펙트럼을 나타낸 이미지이다.9(d) is an image showing the reflection spectrum of the film pattern in a state immersed in water, ethanol, and a water-ethanol mixture (ethanol 60%), respectively.

상기 도 9(b)에 따르면, 이후 건조하면, 내부 기공 구조가 불규칙적으로 무너져 투명해지므로 패턴을 암호화할 수 있다. 상기 도 9(c)에 도시된 바와 같이, 이 암호화된 필름을 물, 에탄올, 또는 물과 에탄올 혼합물에 넣어주면 각각 다른 구조색을 나타나면서 패턴이 드러나는 것을 확인할 수 있다.According to FIG. 9(b), after drying, the internal pore structure is irregularly collapsed and becomes transparent, so that the pattern can be encrypted. As shown in FIG. 9(c), when the encoded film is put in water, ethanol, or a mixture of water and ethanol, it can be confirmed that the pattern is revealed while displaying different structural colors.

또한, 상기 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 물, 에탄올, 물-에탄올 혼합물(에탄올 60%)에 침지된 상태에서의 상이한 구조색을 육안으로 식별 가능할 뿐 아니라 반사 스펙트럼에서도 각각 다른 위치에서 반사 파장이 나타났다.In addition, as shown in FIG. 9( d ), different structural colors in water, ethanol, and a water-ethanol mixture (ethanol 60%) can be visually identified as well as at different positions in the reflection spectrum. A reflected wave appeared.

따라서, 본 발명의 일 실시예인 상기 다색 패턴 다공성 하이드로젤 필름은 건조상태에서 투명해져 패턴을 완벽히 암호화할 수 있고, 침지되는 용매에 따라 상이한 구조색을 나타내며 패턴이 드러나므로, 상기 필름은 복제품의 진위여부를 식별할 수 있는 암호화된 코드로 사용될 수 있음을 확인하였다.Therefore, the multi-color pattern porous hydrogel film according to an embodiment of the present invention becomes transparent in a dry state and can completely encode the pattern, and shows different structural colors depending on the solvent to be immersed and the pattern is revealed, so the film is the authenticity of the replica It was confirmed that it can be used as an encrypted code that can identify whether or not

Claims

polymer matrix; and
As a porous hydrogel structure comprising; pores located on the surface, inside, or both of the polymer matrix,
The pores are non-contact type of being regularly arranged in a lattice structure, and the molecular weight of the polymer matrix is a 400 gmol-1 to 1000 gmol ^-1, immersed in a dry state, or water, an organic solvent or water and a mixed solvent of an organic solvent A color-converting porous hydrogel structure that can reversibly control the structure color depending on the wet state.

The method of claim 1,
The polymer matrix is a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA).

The method of claim 1,
The molecular weight of the polymer matrix is a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that ^{600 gmol -1 to 800 gmol -1.}

The method of claim 1,
The lattice structure in which the pores are arranged is a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it is a non-close-packed face centered cubic structure.

The method of claim 1,
The pores are color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it is included in a volume ratio of 10% to 50% of the total volume of the porous hydrogel structure.

The method of claim 1,
The size of the pores is a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that 100 nm to 500 nm.

The method of claim 1,
A color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it reflects less than 15% of light of a wavelength of 400 nm to 700 nm in a dry state to exhibit a transparent color.

The method of claim 1,
A color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it exhibits a structural color of 400 nm to 700 nm wavelength in a state immersed in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and organic solvent.

The method of claim 1,
The wavelength of the structural color appearing in the immersed wet state is a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it is adjusted according to the concentration of water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and organic solvent.

The method of claim 1,
The organic solvent is one selected from the group consisting of ethanol, isopropyl alcohol (IPA), n-hexane (n-hexane), tetrahydrofuran (THF), acetic acid (acetic acid), or a mixture thereof Color conversion porous hydrogel structure, characterized in that the solvent.

The method of claim 1,
The porous hydrogel structure is a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that used as an anti-counterfeiting material or a sensor for detecting alcohol.

preparing a dispersion by dispersing the photonic crystal particles in a monomer for forming a polymer matrix;
polymerizing a monomer for forming a polymer matrix in which the photonic crystal particles are dispersed; and
Including; selective etching of the photonic crystal particles dispersed in the polymerized polymer matrix, wherein the molecular weight of the polymer matrix is 400 gmol ^-1 to 1000 gmol -1 Method for producing a color conversion porous hydrogel structure.

13. The method of claim 12,
After the etching, further comprising the step of drying the prepared porous hydrogel structure, wherein the dried porous hydrogel reflects less than 15% of light of a wavelength of 400 nm to 700 nm to exhibit a transparent color Method for producing a transformed porous hydrogel structure.

13. The method of claim 12,
The polymer matrix is a method for producing a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA).

13. The method of claim 12,
The photonic crystal particles are a method for producing a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that the silica particles.

A porous hydrogel structure prepared by the method of claim 12 or 13, comprising immersing the porous hydrogel structure in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and organic solvent, wherein the immersed porous hydrogel structure is 400 nm according to the degree of swelling A method for controlling the structural color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it exhibits a structural color of a wavelength of to 700 nm.

17. The method of claim 16,
The degree of swelling of the immersed porous hydrogel structure is a method for controlling the structure color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it varies depending on the concentration of water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent.

17. The method of claim 16,
The organic solvent is one selected from the group consisting of ethanol, isopropyl alcohol (IPA), n-hexane (n-hexane), tetrahydrofuran (THF), acetic acid (acetic acid), or a mixture thereof A method for controlling the structural color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it is a solvent.

17. The method of claim 16,
The method for controlling the structure color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that the immersion is performed for 10s to 40s.

A method of claim 12 or 13, comprising immersing the structure of the porous hydrogel prepared by the method of water, an organic solvent, or a mixed solvent of water and an organic solvent, wherein the immersed porous hydrogel is selectively etched of the photonic crystal particles A method for controlling the structural color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that it exhibits a structural color of a wavelength of 400 nm to 700 nm depending on the size.

21. The method of claim 20,
The size of the photonic crystal particles is a method for controlling the structure color of a color conversion porous hydrogel structure, characterized in that 100 nm to 500 nm.