탄소점 유도 결정화 통한 고강도 하이드로젤

유연 전자소자, 센서, 소프트 로봇 분야에서 높은 잠재력을 가진 터프 하이드로젤은 고강도, 인성, 안정성을 동시에 확보하는 데 어려움이 있습니다. 본 연구는 탄소점(CDs)을 활용하여 결정 영역 형성을 유도함으로써 이러한 한계를 극복하는 새로운 전략을 제시합니다. 탄소점은 폴리비닐 알코올 하이드로젤 내 나노 스케일 핵 생성 부위로 작용하여 조밀한 결정 영역을 형성하고, 이는 물리적 가교점으로 기능합니다. 이 결정 영역은 에너지 소산을 증진하고 균열 전파를 억제하는 ‘고정 효과(pinning effect)’를 가능하게 합니다. 그 결과, 개발된 하이드로젤은 최대 인장 강도 156 MPa, 인성 225 MJ m-3에 이르는 우수한 기계적 성능을 보이며, 동시에 우수한 팽윤 저항성을 유지합니다. 이 전략은 다양한 탄소점 및 고분자 시스템에 적용 가능하며, 수중에서도 안정적인 전도성을 나타내 수중 동작 감지 및 유연 슈퍼커패시터와 같은 응용 분야에 적합합니다. 본 연구는 견고하고 다기능적인 하이드로젤을 제작하기 위한 확장 가능한 접근법을 제공합니다.