형상기억재료는 외부 자극에 의해 초기 상태로 복원되는 스마트 재료의 한 종류로서, 플렉시블 전자기기, 스마트 패키징, 생물 의학 등 신흥 분야에서 큰 잠재력을 보여주고 있다. 그러나 전통적인 폴리비닐알코올(PVA) 재료는 수중에서 형상 복원 효율이 크게 제한된다. 본 논문에서는 PVA/탄소점 복합 시스템을 기반으로 하는 새로운 광반응 형상기억재료를 보고한다. 탄소점과 PVA를 복합하여 수중 매체에서 순수 PVA에 비해 우수한 형상 복원 성능을 나타낸다. 연구 결과, 탄소점과 PVA 사이에 형성된 수소 결합이 형상기억 효과를 향상시키는 중요한 요인이며, 탄소점 내 실리콘 원소의 도입이 복합재의 형상 복원 속도를 현저히 높여 순수 PVA 대비 약 3배 향상되었음을 시사한다. 이는 탄소점의 실리콘 도핑이 복합재의 광열 전환 효율을 크게 증가시켜 광조명 조건에서 더 많은 태양광 에너지를 열에너지로 변환함으로써 분자 사슬구조의 움직임을 가속화하여 빠른 변형 복원을 가능하게 하기 때문이다. 본 소재의 우수한 제어 가능한 변형 특성과 수중 반응 특성을 기반으로 본 연구는 효율적인 광-열-수 다중 반응형 스마트 재료 개발에 새로운 아이디어를 제공한다.

형상기억재료; 실리콘 도핑 탄소점; 수소 결합; 광열 전환