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Supramolecular Structures and Self-assembly in Polymer (AB Diblock, Baroplastic, ABC Starblock)

"Supramolecular Structures and Self-assembly in Polymer (AB Diblock, Baroplastic, ABC Starblock)"에 대한 내용입니다.
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최초등록일 2024.11.27 최종저작일 2024.10
고분자재료설계 실험보고서 화학공학개론
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Supramolecular Structures and Self-assembly in Polymer (AB Diblock, Baroplastic, ABC Starblock)
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    • 🔬 고분자 나노구조의 심층적인 이론과 실험 방법론 제공
    • 💡 블록 공중합체의 자기조립 메커니즘을 컴퓨터 시뮬레이션으로 상세히 분석
    • 🔍 압력과 조성에 따른 상분리 현상의 정밀한 실험 결과 제시

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    목차

    1. Introduction
    2. Purpose
    3. Theory
    4. Experiment
    5. Reference

    본문내용

    블럭 공중합체는 두 가지 이상의 상이한 단량체로 이루어져 있는 고분자 블록으로 구성된 고분자이다. 직선형, 가지형, 원형 등의 분자모양을 설계할 수 있으며 구성 블록간의 미세 상분리를 통하여 다양한 모폴로지를 보인다. 용액에 녹일 경우에 다양한 마이셀 구조도 구현할 수 있으며 무질서구조, 액정구조, 또는 결정상을 가지는 분자구조도 유도할 수 있다. 또한 구성 블록 중에 특정 블록을 친수성 블록으로 치환할 경우에 양친성 블록공중합체를 제조할 수 있기 때문에 생리학적인 용도 등 다양한 용도에 응용이 가능하다. 아래 그림에서 나타내는 것과 같이 미세 상 분리 현상을 통한 다양한 모폴로지의 발현이 용액 및 용융상태 또는 고체 상태에서 모두 가능하며 모폴로지의 변화는 구성 블록간의 인력과 구성 블록의 부피변화에 따라서 가능하다. 열가소성 플라스틱 엘라스토머, 계면활성제, 상용화제 및 촉매의 담체, 메탈입자 합성 빛 발광형 소자 등의 용도에 사용할 수 있다.

    Self-assembly는 원자나 분자, 또는 분자 집단이 자발적으로 일정한 패턴으로 배열하며, 심지어는 외부로부터의 간섭 없이 비교적 복잡한 체계를 형성하는 현상을 이른다. 최근에는 이러한 현상을 이용하여 박막을 제조하고 있는데, 유기용매와 계면활성제를 넣은 용액 안에서 계면활성제가 적절한 기판에 대한 흡착에 의해서 자발적으로 monolayer를 형성한다. 기존에 사용하던 spin-coating, solution-castion, 닥터 블레이드법등의 방법으로는 EL고분자 재료들의 전자기 또는 광전자적 특성을 심도 있게 규명하거나 최적화하는데 필요한 박막 내 사슬의 구조나 박막 두께 등의 정교한 조절이 어렵다. 하지만, 최근에 소개된 정전기적 인력을 이용한 분자 자기 집합체 방법은 전하를 띠고 있는 기판 위에 양이온 고분자 전해질과 음이온 고분자 전해질을 교대로 반복하여 흡착시킴으로써 다층 박막을 만들 수 있으며, 박막의 두께 및 구조를 분자 수준으로 제어하는 것이 가능하다.

    참고자료

    · Polymer Physics ULF W. GEDDE CHAPMN&HALL
    · 고분자 화학 입문 박문수외 자유아카데미
    · 고분자 공학개론 마영대

  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. 블록 공중합체
      블록 공중합체는 서로 다른 단량체로 구성된 고분자 사슬이 공유 결합으로 연결된 고분자 재료입니다. 이러한 구조로 인해 블록 공중합체는 단일 고분자 재료에서 얻을 수 없는 다양한 물리적, 화학적 특성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 소수성 블록과 친수성 블록의 조합을 통해 계면활성제와 같은 특성을 나타낼 수 있으며, 경질 블록과 연질 블록의 조합을 통해 탄성과 강도가 우수한 고분자 재료를 만들 수 있습니다. 또한 블록 공중합체는 자기조립 현상을 통해 나노 스케일의 다양한 구조를 형성할 수 있어 나노 기술 분야에서 활용도가 높습니다. 따라서 블록 공중합체는 고분자 재료 분야에서 매우 중요한 연구 주제라고 할 수 있습니다.
    • 2. 자기조립
      자기조립은 분자 또는 나노 단위의 구성 요소들이 외부의 힘 없이도 자발적으로 조직화되어 안정한 구조를 형성하는 현상을 말합니다. 이러한 자기조립 현상은 블록 공중합체, 단백질, 지질 등 다양한 물질에서 관찰되며, 나노 기술, 생명 공학, 재료 공학 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 자기조립 현상을 통해 형성되는 나노 구조는 크기, 모양, 배열 등이 매우 정교하게 제어될 수 있어 다양한 기능성 소재 개발에 활용될 수 있습니다. 또한 자기조립은 에너지 효율적이고 환경 친화적인 공정이라는 장점이 있어 지속 가능한 기술로 주목받고 있습니다. 따라서 자기조립 현상에 대한 이해와 제어 기술 개발은 미래 기술 발전을 위해 매우 중요한 연구 주제라고 할 수 있습니다.
    • 3. AB 이중 블록 공중합체
      AB 이중 블록 공중합체는 두 종류의 단량체로 구성된 고분자 사슬이 공유 결합으로 연결된 구조를 가지고 있습니다. 이러한 구조로 인해 AB 이중 블록 공중합체는 단일 고분자 재료에서 얻을 수 없는 독특한 물리적, 화학적 특성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 소수성 A 블록과 친수성 B 블록의 조합을 통해 계면활성제와 같은 특성을 나타낼 수 있으며, 경질 A 블록과 연질 B 블록의 조합을 통해 탄성과 강도가 우수한 고분자 재료를 만들 수 있습니다. 또한 AB 이중 블록 공중합체는 자기조립 현상을 통해 나노 스케일의 다양한 구조를 형성할 수 있어 나노 기술 분야에서 활용도가 높습니다. 따라서 AB 이중 블록 공중합체는 고분자 재료 분야에서 매우 중요한 연구 주제라고 할 수 있습니다.
    • 4. ABC 삼중 블록 공중합체
      ABC 삼중 블록 공중합체는 세 종류의 단량체로 구성된 고분자 사슬이 공유 결합으로 연결된 구조를 가지고 있습니다. 이러한 구조로 인해 ABC 삼중 블록 공중합체는 단일 고분자 재료나 AB 이중 블록 공중합체에서 얻을 수 없는 더욱 다양한 물리적, 화학적 특성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, 소수성 A 블록, 친수성 B 블록, 그리고 반응성 C 블록의 조합을 통해 계면활성제, 자기조립 나노 구조, 그리고 화학적 기능성 등 다양한 특성을 동시에 구현할 수 있습니다. 또한 ABC 삼중 블록 공중합체는 자기조립 현상을 통해 더욱 복잡하고 정교한 나노 구조를 형성할 수 있어 나노 기술 분야에서 활용도가 매우 높습니다. 따라서 ABC 삼중 블록 공중합체는 고분자 재료 분야에서 매우 중요한 연구 주제라고 할 수 있습니다.
    • 5. 바로플라스틱
      바로플라스틱은 생분해성 고분자 재료로, 기존의 석유 기반 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경적인 소재입니다. 바로플라스틱은 주로 옥수수, 감자, 밀 등의 식물성 원료에서 추출된 전분이나 셀룰로오스를 기반으로 하며, 이를 화학적으로 가공하여 다양한 용도의 플라스틱 제품을 만들 수 있습니다. 바로플라스틱은 기존 플라스틱과 유사한 물성을 가지면서도 생분해성이 뛰어나 환경 오염 문제를 해결할 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다. 또한 바이오매스를 원료로 사용하기 때문에 화석 연료 고갈 문제에도 대응할 수 있습니다. 따라서 바로플라스틱은 지속 가능한 사회를 실현하기 위한 핵심 기술로 여겨지며, 관련 연구와 개발이 활발히 진행되고 있습니다.

  • 자료후기

      Ai 리뷰
      블록 공중합체의 자기 조립과 상 분리 현상을 실험과 시뮬레이션을 통해 상세히 다루고 있으며, 다양한 구조와 조성에 따른 상 거동을 보여주고 있습니다.

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