SNUEI

Swelling kinetics of constrained hydrogel spheres

2023 · Soft Matter

저자

Théotime Cano, Hyeonuk Na, 선정윤 (Jeong‐Yun Sun), 김호영 (Ho‐Young Kim)

연구주제

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

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

가장 가까운 분류(물리학 > 유체·플라즈마물리 > 유체운동/수송론)가 에너지·환경·원자력 확장 범위 밖이다.

AI 연구 키워드·방법

constrained hydrogel sphere hydrogel swelling 하이드로겔 팽윤 동역학 poroelasticity semi permeable membrane

poroelastic modeling

키워드 (OpenAlex)

internal pressure poroelasticity crosslinked polymer networks acrylamide hydrogel beads soft actuators actuation stress

초록

A cross-linked polymer network immersed in a solvent will absorb molecules from its surroundings, leading to transient swelling. Under the constraint of a semi-permeable membrane, the system will swell less and generate a larger internal pressure in return, a system rarely analyzed to date. We use a nonlinear poroelastic theory to model the kinetics of swelling under mechanical constraint. We find the simulation results agree well with our experimental data using hydrogel beads made of a mixture of 3-sulfopropyl acrylate potassium salt and acrylamide, bathed in water. Understanding and predicting the response speed and the actuation stress developed during the swelling of constrained hydrogels can guide the design of polymer-based soft actuators with unusually high strength.

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

연도과제부처사업수행기관NTIS 분류(1순위)
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김호영 · 선정윤

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