SNUEI

Hydrogel-based strong and fast actuators by electroosmotic turgor pressure

2022 · Science

저자

Hyeonuk Na, Yong‐Woo Kang, Chang Seo Park, Sohyun Jung, 김호영 (Ho‐Young Kim), 선정윤 (Jeong‐Yun Sun)

연구주제

Advanced Materials and Mechanics · Hydrogels: synthesis, properties, applications · Dielectric materials and actuators

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

가장 가까운 분류(재료 > 고분자재료 > 특수기능성 소재기술)가 에너지·환경·원자력 확장 범위 밖이다.

AI 연구 키워드·방법

electroosmosis 하이드로겔 구동기 turgor pressure turgor pressure actuator

키워드 (OpenAlex)

hydrogel actuators electroosmosis turgor pressure osmotic pressure soft actuators hydrogel swelling water transport underwater construction

초록

Hydrogels are promising as materials for soft actuators because of qualities such as softness, transparency, and responsiveness to stimuli. However, weak and slow actuations remain challenging as a result of low modulus and osmosis-driven slow water diffusion, respectively. We used turgor pressure and electroosmosis to realize a strong and fast hydrogel-based actuator. A turgor actuator fabricated with a gel confined by a selectively permeable membrane can retain a high osmotic pressure that drives gel swelling; thus, our actuator exerts large stress [0.73 megapascals (MPa) in 96 minutes (min)] with a 1.16 cubic centimeters of hydrogel. With the accelerated water transport caused by electroosmosis, the gel swells rapidly, enhancing the actuation speed (0.79 MPa in 9 min). Our strategies enable a soft hydrogel to break a brick and construct underwater structures within a few minutes.

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

연도과제부처사업수행기관NTIS 분류(1순위)
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교수 2

김호영 · 선정윤

연구주제 1

Advanced Materials and Mechanics

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하이드로겔 구동기