연구팀이 새로 개발한 고발습 유연소재와 제조공정 기술은 폴리머 소재 내에 미세공극(구멍)을 균일하게 형성해 높은 수분 투과도를 갖도록 했다.
유연소재 표면에 피부의 생리신호를 감지할 수 있는 센서들을 제작할 수 있어 상시 착용이 가능한 피부부착형 패치 개발이 가능하다.
기존의 다공성 폴리머는 설탕 등의 고형입자를 폴리머에 혼합한 후 용액으로 입자를 녹여 공극을 형성하는데, 고형입자의 크기와 분포가 균일하지 않아 얇은 박막 형성이 불가능하다.
이에 연구팀은 고형입자 대신 구연산 용액을 폴리머에 혼합한 후 온도조절로 용액을 결정화 해 작고 균일한 입자를 분리해내고 이를 에탄올로 녹여냈다.
그 결과, 공극 크기가 작고 균일하며 얇은 막 형성이 가능한 새로운 방식의 다공성 폴리머 유연 소재와 제조공정을 개발하는데 성공했다.
연구팀이 개발한 다공성 폴리머 유연소재는 기존 대비 공극 크기를 약 1/15로 줄이고, 크기 균일도를 2배로 증가시켰다.
특히 스핀 코팅을 통해 21~300μm 두께의 얇은 막을 만들 수 있다. 또 피부의 하루 땀 발생량(432g/m2)보다 1.8배 높은 수분 투과율(770g/m2)을 보였다.
실제 연구팀은 피부에 장시간 부착해도 피부홍조나 발진이 생기지 않음을 실험으로 검증했다.
조영호 교수는 "고발습 유연 소재 박막 위에 인간의 생체신호를 측정할 수 있는 센서를 부착해 상시 착용이 가능한 반창고형 감정 측정 패치를 개발하고 있다?며 "이번 연구로 피부부착형 웨어러블 소자의 착용 시간을 늘릴 수 있는 계기를 마련했다?고 밝혔다.
한편, 이번 연구성과는 국제학술지 네이처의 자매지인 `사이언티픽 리포트' 2021년 1월 13일자 온라인판에 게재됐다.
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