There have been a number of reports of electrically induced phenomena in charged polymer network. These phenomena have a variety of potential applications for artificial organ components such as musclelike contractile structures, sensors, switches and electric current-modulated drug delivery systems. In this study, the bending of crosslinked acrylamide gel induced by electric current in NaCl aqueous solution is demonstrated and a mechanism for the bending phenomena is proposed. The differences in osmotic pressure and pH gradient induced in the gel network are the major factors to control the bending. And for the study of each ion effect on bending rate, bending angle is measured in various salt solutions. In each case, bending phenomena depend on positive and negative electrode reaction and interaction of ions with acrylamide gel.
가교된 고분자 망조직인 겔은 여러 가지 외부적 조건에 의해 부피가 변화한다. 이러한 외부적 조건의 한가지인 전기장을 가하면서 0.1 M 염화나트륨 수용액 속에 있는 아크릴아마이드 겔이 환원전극쪽으로 굽혀지는 것을 관찰하였다.
이러한 현상은 0.1 M 염화나트륨 수용액의 전기분해를 통해 수산화이온이 생성되고 겔이 담겨진 수용액에는 크게 수산화이온, 염화이온, 나트륨이온이 존재하게 된다. 각각의 이온들은 그들의 반대 전극쪽으로 끌려가게 된다. 즉, 수산화이온과 염화이온은 산화전극으로 나트륨이온은 환원전극으로 수송되어 지는데 염화이온은 전극반응을 통해 산화전극쪽에서 염소 기체로 산화되어지므로 겔매트릭스 내의 경계에서는 수산화이온과 나트륨이온의 농도 기울기가 발생하게 된다. 또한, 25℃ 묽은 수용액에서 수산화이온의 확산계수가 나트륨이온의 확산계수보다 약 5 배 정도 빠르므로 더 빨리 경계에서 이온들이 축적되어 농도기울기가 더 크게 생기므로 이에 따라 삼투압도 더 크게 생겨 수산화이온이 많은 산화전극쪽에서 팽윤이 일어나 환원전극 쪽으로 굽혀지는 것이 관측된다.
여러 가지 염용액을 사용했을 경우에는, 크게 두 분류의 굽힘 현상을 관측할 수 있었다. KC1, KBr, KI 염수용액들의 경우에는 각 용액에 담겨진 아크릴 아마이드 겔은 염화나트륨 수용액에서와 같은 메카니즘으로 설명되어지며, 산화전극으로 휘는 KF, $KNO_3$, KSCN 의 경우에는 전극반응을 통해 물의 전기분해가 일어나며 용액속의 양이온과 음이온이 각각의 반대 전극쪽으로 이동하게 되고 그 확산계수의 차 또한 작으므로 오랜 시간이 경과되어도 작은 각도로 느린 속도로 휘는 것을 관찰 할 수 있었으며, NMR 선폭을 이용하여 각 음이온과 아크릴아마이드 겔 사이의 상호작용이 굽힘 현상에 미치는 영향에 대해 알아본 바로는 상호작용이 클수록 휘는 속도가 느린 것을 알 수 있었는데, 이것은 이러한 상호작용이 겔 내의 확산계수에 영향을 미치기 때문에 전기장하의 이동에 의한 이온의 흐름이 작아지게 되어 이온 농도차에 의한 삼투압이 늦게 생기기 때문이다.
