Self-Pumping of the Liquid in the Hollow Liquid Crystal Elastomer/Carbon Nanotube Composite Tube Through Light Irradiation : 광 조사에 의한 액정 탄성체/탄소 나노튜브 중공 복합튜브의 액체 자체 펌핑

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 단일배향 모노도메인 액정 엘라스토머(MLCE) 기반 광구동 액추에이터의 성능을 향상시키기 위해 탄소나노튜브(CNT) 분산용 고분자 분산제를 설계하고, 이를 이용한 MLCE/CNT 복합체의 자가펌핑 기능을 구현하였다. 분산제는 아크릴레이트–티올 마이클 첨가 반응을 통해 합성되었으며, 이황화결합(disulfide bond), 방향족 고리, 알킬기를 포함하여 CNT와의 강한 상호작용과 클로로포름 내 용해도를 동시에 확보하였다. 최적 조성(ϕABES = 75 mol%)에서 합성된 올리고머는 CNT의 분산성을 크게 향상시켰으며, 170 wt% 농도에서 안정적으로 랩핑을 일으켜 분산 상태를 유지하였다. 이를 바탕으로 제작된 MLCE/CNT 중공 튜브는 가시광선 조사 시 CNT의 광열 효과로 국소적인 수축이 일어나며, 이로 인해 내부 유체가 외부 동력 없이 자발적으로 이동하는 광유도 자가펌핑 현상을 나타냈다. 이러한 접근법은 소프트 로보틱스, 마이크로플루이딕스, 인공근육, 약물전달 시스템 등 다양한 응용 분야에 간단히 적용될 수 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. INTRODUCTION 1
• 2. EXPERIMENTAL 5
• 2.1 Materials 5
• 2.2 Synthesis of dispersant 6
• 2.3 Fabrication of the oligomer-wrapped CNT 15
• 2.4 Fabrication of the MLCE/CNT hollow tube 16
• 2.4 Measurements 20
• 3. RESULTS AND DISCUSSION 22
• 3.1 Optimization of CNT dispersant 22
• 3.2 Mechanism of dispersion 26
• 3.3 Mechanical and thermal properties of MLCE/CNT tubes 28
• 3.4 Actuation of MLCE tube 32
• 3.5 Photothermal effects of the MLCE/CNT tubes 34
• 3.6 Fluid transport in the MLCE/CNT tubes 36
• 4. CONCLUSION 39
• 5. REFERENCES 41
• 6. ABSTRACTS (Korean) 45