The electric field responsive behaviors of hydrogel micro- and nanoparticles of sodium polyacrylate, prepared by an inverse emulsion polymerization, were investigated, which follows the swelling transition under a DC electric field. Sodium polyacrylate was polymerized with N,N’-methylenebisacrylamide using a radical initiator in heptane containing emulsifiers and microparticles were prepared with different concentrations of crosslinking agents. While, the hydrogel nanoparticles were obtained by controlling emulsion droplet sizes using two emulsifiers, Span80 and Tween80. The micro and nanoparticles were characterized with various techniques such as fourier transform infrared spectroscopy, dynamic light scattering measurement, particle size analyzer and scanning electron microscopy.
The electric field responsive behavior of the prepared hydrogel particles with different crosslinker concentration were measured with particles inserted in ITO electrodes cell by in-situ video monitoring. A significant reduction of electric field responsiveness of hydrogel particles was observed at a high crosslinker concentration. In fact, the electro-responsive swelling ratio of hydrogel particles could be reduced when crosslinking density increases.
전기장에 민감한 sodium polyacrylate 하이드로젤 마이크로/나노입자들을 inverse emulsion 중합방법을 이용하여 제조하였다. 계면활성제를 포함한 heptane 상을 continuous phase로 하고 라디칼 개시제를 이용하여 crosslinker 인 N,N’-metylenebisacrylamide와 coolymerization 시킴으로써 다른 crosslinker 조성(모노머의 0.05, 0.1, 0.5, 1.0, 2.5 mol%)을 갖는 sodium polyacrylate 하이드로젤을 합성하였다. 특히, 하이드로젤 나노입자들은 Span80과 Tween80, 두 계면활성제의 양과 조성을 조정함으로써 얻어졌다. 합성된 마이크로/나노입자들은 fourier transform infra red spectroscopy, dynamic light scattering 측정, particle size analyzer, scanning electron microscopy 등과 같은 다양한 기술들로 특성 분석되었다. 이로써 다양한 crosslinker 조성을 갖는 마이크로입자들과 계면활성제의 양이 다른 조건에서 제조된 하이드로젤 나노입자들이 얻어졌다.
crosslinker 조성이 다른 하이드로젤 입자들의 전기장 민감성 거동은 ITO glass 전극 사이에 하이드로젤 입자를 넣어 실시간 비디오 모니터링을 하여 측정되었다. 하이드로젤 입자들의 전기장 민감성 거동은 그 crosslinker 조성, 즉, swelling 성질에 영향을 받았다.
Inverse emulsion 중합방법은 sodium polyacrylate 하이드로젤 마이크로/나노입자를 제조함에 있어서 쉽고 효과적인 수단이며, 제조된 전기장 민감성 하이드로젤 마이크로/나노입자들은 crosslinker 조성에 따른 전기장 민감성 거동을 보였다. 즉, crosslinker의 조성이 낮을수록, swelling ratio가 커질수록 더 빠른 전기장 민감성 거동을 보였다.
