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)
| 연도 | 과제 | 부처 | 사업 | 수행기관 | NTIS 분류(1순위) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | 비접촉 공간지각을 위한 이온성 인공 전기감각기관 개발 | 과학기술정보통신부 | 개인기초연구(과기정통부) | 서울대학 | 범위 밖 |
| 2022 | 창의융합형 세계선도 기계공학 미래인재 교육연구단 | 교육부 | 4단계두뇌한국21사업(R&D) | 서울대학 | – |
| 2022 | 메타모핑 기계시스템 연구단 | 과학기술정보통신부 | 개인기초연구(과기정통부) | 서울대학 | 범위 밖 |
| 2022 | 영상 소리 동시 구현 가능한 포토닉 나노 소재 개발 | 과학기술정보통신부 | 나노소재기술개발 | 서울대학 | 범위 밖 |
| 2022 | 서울대학교 창의인재 재료교육연구단 | 교육부 | 4단계두뇌한국21사업(R&D) | 서울대학 | – |
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Advanced Materials and Mechanics