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)
| 연도 | 과제 | 부처 | 사업 | 수행기관 | NTIS 분류(1순위) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2023 | 매크로스케일 구조체의 자기조직화 및 창발적 기능 구현 연구 | 과학기술정보통신부 | STEAM연구 | 서울대학 | 범위 밖 |
| 2023 | 메타모핑 기계시스템 연구단 | 과학기술정보통신부 | 개인기초연구(과기정통부) | 서울대학 | 범위 밖 |
| 2023 | 창의융합형 세계선도 기계공학 미래인재 교육연구단 | 교육부 | 4단계두뇌한국21사업 | 서울대학 | – |
| 2023 | 서울대학교 창의인재 재료교육연구단 | 교육부 | 4단계두뇌한국21사업 | 서울대학 | – |
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교수 2
연구주제 1
Advanced Materials and Mechanics