KR101401164B1 - Piezoelectric generator using textile electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자 및 압전 전력 발전 소자에서 이용되는 텍스타일 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric power generating device using a textile electrode and a method of manufacturing a textile electrode used in a piezoelectric power generating device.
텍스타일(Textile)이란 섬유 제품을 총칭하는 의미로서 짜는 방법에 따라 형태가 결정되는 천을 의미한다. 이러한 텍스타일은 현재 우리 생활에서 의복으로 많이 사용되고 있다.Textile is a generic term for textile products, which means a fabric whose shape is determined by the method of weaving. These textiles are widely used as garments in our daily lives.
이러한 텍스타일 의복에 압전 나노 전력 소자를 붙여, 인간의 움직임에서 발생되는 소모성 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하여 휴대 가능한 기존의 소자를 입을 수 있도록 하여 에너지 하베스팅을 하기 위한 노력이 이루어 지고 있다.Attempts have been made to attach energy-harvesting devices by attaching piezo-electric nano-power devices to such textile garments, converting consumable mechanical energy generated by human motion into electrical energy, and wearing existing portable devices.
이 경우 입을 수 있는(wearable) 압전소자를 만들기 위해서 가장 먼저 고려되어야 할 점은 유연하고 신장 가능한(stretchable) 전극이 고려되어야 한다. 여러겹의 파이버(fiber)가 꼬여서 제작된 텍스타일을 전극으로 이용하고자 하는데 있어서, 다음의 문제사항 때문에 유연한 전극으로 사용하기 어려움이 있었다.In this case, the first consideration to make a wearable piezoelectric element is to consider flexible and stretchable electrodes. In order to use the fabric made by twisting fibers of several layers as an electrode, it has been difficult to use it as a flexible electrode due to the following problems.
텍스타일은 여러겹의 파이버가 꼬여서 제작되고, 그에 따른 빈 공간이 필수적으로 내부에 존재하게 된다. 이러한 내부 공간은 의복을 입었을 때 텍스타일은 늘어나거나 수축하게 되고, 늘어나고 수축할 때 빈공간 때문에 파이버 간의 마찰이 발생하게 되어 마찰전기가 발생하게 된다.Textiles are made by twisting several layers of fiber, and the resulting void space is essentially internally. Such an internal space causes friction between the fibers due to the void space when the fabric is stretched or shrunk when stretched and shrinks when the clothes are worn.
이러한 마찰 전기는 압전 전력 발전 소자의 특성을 제어하기가 어려게 만든다는 문제점이 있다.This triboelectricity has a problem in that it makes it difficult to control the characteristics of the piezoelectric power generation device.
또한, 빈 공간 때문에 압전물질을 텍스타일 전극 위에 올릴 때 어려움을 겪을 수 밖에 없다.Also, because of the empty space, it is difficult to raise the piezoelectric material on the textile electrode.
즉, 다시 정리하면 텍스타일 전극은 텍스타일이 여러 가닥의 파이버가 꼬여있는 형태로 존재하여, 파이버와 파이버 사이의 빈 공간이 생겨 신장 등을 할 때 파이버 끼리의 마찰에 의한 마찰 전기가 발생되고, 또한 빈공간 때문에 텍스타일 전극 위에 압전 물질을 바로 올리기가 어려운 문제점 있었다.That is, when the textile electrode is arranged again, the textile exists in a form in which a plurality of strands of fibers are twisted so that there is an empty space between the fibers, thereby generating triboelectricity due to friction between the fibers when stretching, It is difficult to raise the piezoelectric material directly on the textile electrode because of the space.
본 발명은 이러한 마찰 전기의 발생의 문제점 및 텍스타일 전극 위에 압전 물질을 손쉽게 올리기 위한 해결안을 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a problem of the generation of such triboelectricity and a solution for easily raising the piezoelectric material on the textile electrode.
본 발명은 기존의 압전 전력 발전 소자에서 볼 수 없었던 신장 가능한 압전 나노 전력 발전 소자를 제작하고 이를 제공하는 것으로서, 유연한 전극을 제공하기 위해 기존의 금속 전극 물질을 대신할 수 있는 텍스타일 전극을 이용하였고, 이를 이용하여 새로운 형태의 플렉서블한 소자를 제공한다. The present invention provides an extensible piezoelectric nano-power generator which can not be found in a conventional piezoelectric power generator, and provides a flexible electrode. In order to provide a flexible electrode, a textile electrode is used instead of a conventional metal electrode. This provides a new type of flexible device.
본 발명은 텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자를 개시하고, 이러한 압전 전력 발전 소자는, 텍스타일 전극인 하부 전극; 상기 하부 전극 위의 압전 물질층; 상기 압전 물질층 위의 텍스타일 전극인 상부 전극; 및 상기 하부전극; 상기 압전 물질층; 및 상기 상부 전극을 패키징하는 패키징 구조물을 포함하고, 상기 텍스타일 전극들의 내부 빈 공간은 폴리머 물질로 채워져 있는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a piezoelectric power generating element using a textile electrode, wherein the piezoelectric power generating element comprises: a lower electrode which is a textile electrode; A piezoelectric material layer on the lower electrode; An upper electrode that is a textile electrode on the piezoelectric material layer; And the lower electrode; The piezoelectric material layer; And a packaging structure for packaging the upper electrode, wherein the inner hollow space of the textile electrodes is filled with a polymer material.
이때 상기 텍스타일 전극들은, 텍스타일 전극 물질을 제공하는 단계; 상기 텍스타일 전극 물질의 일면에 절연 테이프를 부착하는 단계; 상기 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계; 및 상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 상기 절연 테이프를 제거하는 단계에 의해 얻어진다.Wherein the textile electrodes provide a textile electrode material; Attaching an insulating tape to one side of the textile electrode material; Applying a polymeric material in a sol state to fill the void space of the textile electrode material; And curing the polymer material in the sol state through heat treatment and then removing the insulating tape.
또한, 상기 텍스타일 전극들은 다른 방법으로도 얻어질 수 있는데, 그 방법은 하부 기판을 제공하는 단계; 상기 하부 기판 상에 텍스타일 전극 물질을 제공하는 단계; 상기 텍스타일 전극 물질에 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계; 상기 폴리머 물질 상에 상부 기판을 제공하는 단계; 상기 폴리머 물질이 인가된 텍스타일 전극 물질의 상부 및 하부에 압력을 인가하는 단계; 상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 압력을 제거하는 단계; 및 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판을 제거하는 단계로 이루어진다.In addition, the textile electrodes can also be obtained in other ways, including: providing a lower substrate; Providing a textile electrode material on the lower substrate; Applying a sol polymer material to the textile electrode material to fill the void space of the textile electrode material; Providing an upper substrate on the polymer material; Applying pressure to upper and lower portions of the textile electrode material to which the polymer material is applied; Curing the polymer material in a sol state through heat treatment, and then removing pressure; And removing the lower substrate and the upper substrate.
한편, 상기 패키징 구조물은 전기 전도성이 없으며 플렉서블한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the packaging structure is characterized by being made of a flexible material without electrical conductivity.
상기 폴리머 물질을 열처리하는 단계는, 60℃에서 3시간 이상 열처리하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.The step of heat-treating the polymer material is characterized in that the step of heat-treating the polymer material at 60 ° C for 3 hours or more is performed.
또한, 본 발명은 텍스타일 전극을 제조하는 방법을 제공하며, 이러한 방법은, 텍스타일 전극 물질을 제공하는 단계; 상기 텍스타일 전극 물질의 일면에 절연 테이프를 부착하는 단계; 상기 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계; 및 상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 상기 절연 테이프를 제거하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a method of making a textile electrode comprising the steps of: providing a textile electrode material; Attaching an insulating tape to one side of the textile electrode material; Applying a polymeric material in a sol state to fill the void space of the textile electrode material; And curing the polymer material in a sol state through heat treatment, and then removing the insulating tape.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 텍스타일 전극을 제조하는 방법은, 하부 기판을 제공하는 단계; 상기 하부 기판 상에 텍스타일 전극 물질을 제공하는 단계; 상기 텍스타일 전극 물질에 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계; 상기 폴리머 물질 상에 상부 기판을 제공하는 단계; 상기 폴리머 물질이 인가된 텍스타일 전극 물질의 상부 및 하부에 압력을 인가하는 단계; 상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 압력을 제거하는 단계; 및 기 하부 기판 및 상기 상부 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
A method of fabricating a textile electrode according to a further embodiment of the present invention includes the steps of: providing a lower substrate; Providing a textile electrode material on the lower substrate; Applying a sol polymer material to the textile electrode material to fill the void space of the textile electrode material; Providing an upper substrate on the polymer material; Applying pressure to upper and lower portions of the textile electrode material to which the polymer material is applied; Curing the polymer material in a sol state through heat treatment, and then removing pressure; And removing the lower substrate and the upper substrate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 텍스타일 전극을 제작하는 방법을 도시한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따라 텍스타일 전극을 제작하는 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 실제로 텍스타일 전극을 제작한 모습의 사진을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1 is a schematic view of a piezoelectric power generating device using a textile electrode according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B illustrate a method of fabricating a textile electrode according to one embodiment of the present invention.
Figures 3A and 3B illustrate a method of fabricating a textile electrode according to a further embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a photograph of a textile electrode actually fabricated according to an embodiment of the present invention.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
본 명세서 전체에서, 텍스타일 전극이란 텍스타일 형태로 제작된 전극을 의미하고, 이러한 전극은 여러 가닥의 파이버가 꼬여 텍스타일 전극을 이루며, 이 경우에 파이버 사이에는 빈 공간이 존재한다. 또한, 텍스타일 전극을 형성하는 물질은 여러 가닥의 파이버가 꼬여 있는 형태로 형성되므로, 파이버 사이의 빈 공간이 존재한다. 이러한 빈 공간이 텍스타일 전극의 내부 빈 공간을 의미하며, 이러한 빈 공간은 폴리머로 채워진다.The following description provides a simplified description of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of embodiments of the invention. This section is not a comprehensive overview of all possible embodiments and is not intended to identify key elements or to cover the scope of all embodiments of all elements. Its sole purpose is to present the concept of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.
Throughout this specification, a textile electrode means an electrode fabricated in the form of a textile, wherein the electrode has twisted fibers that are twisted to form a textile electrode, in which case there is an empty space between the fibers. In addition, since the material forming the textile electrode is formed by twisting a plurality of strands of fibers, there is an empty space between the fibers. This empty space means the inner empty space of the textile electrode, and the empty space is filled with polymer.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자의 모식도를 도시한다.1 is a schematic view of a piezoelectric power generating device using a textile electrode according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 보는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자는, 하부 전극(10); 압전 물질층(20); 상부 전극(30); 및 패키징 구조물(40)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a piezoelectric power generating device using a textile electrode according to an embodiment of the present invention includes a
하부 전극(10) 및 상부 전극(30)은 각각 텍스타일 전극으로서, 이러한 텍스타일 전극의 내부의 빈 공간은 폴리머 물질로 채워져 있다.The
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 텍스타일 전극은 그 내부의 빈 공간이 폴리머 물질로 채워져 있음으로 인하여, 종래 기술의 문제점인 텍스타일 전극의 변형시 발생되던 마찰 전기의 문제점이 해결되었으며, 또한 이러한 전극 위에 압전 물질층을 올리는데 있던 어려움도 해결하였다.As described above, the textile electrode according to an embodiment of the present invention is filled with a polymer material, thereby solving the problem of the triboelectricity that occurs during the deformation of the textile electrode, which is a problem in the prior art. And the difficulty of raising the layer of piezoelectric material on the substrate.
텍스타일 전극의 내부 빈 공간을 폴리머 물질로 채우는 방법에 대해서는 뒤에서 더욱 자세히 설명하도록 하겠다.The method of filling the inner hollow space of the textile electrode with the polymer material will be described in more detail later.
텍스타일 전극 물질은 플렉서블하면서 웨어러블(wearable)하고 인체에 무해한 성질을 가져야 하며, 이러한 물질로서 이용될 수 있는 것은 Ag, Au, Cr 등이 있다. 본 발명에서는 텍스타일 전극 물질로서 Ag, Au, Cr 등을 이용할 수 있으며, 이에 특별한 제한을 두는 것은 아니다.Textile electrode materials should be flexible, wearable and harmless to the human body, and Ag, Au, Cr, etc. may be used as such materials. In the present invention, Ag, Au, Cr, or the like can be used as the textile electrode material, and there is no particular limitation thereon.
텍스타일 전극의 내부 빈 공간을 채우는 물질은 폴리머 물질이 이용되며, 이러한 폴리머 물질로는 PDMS, PMMA, Eco-flex 등이 이용될 수 있으며, 이러한 물질의 종류에는 특별한 제한은 없다.A polymer material is used as a material filling the inner hollow space of the textile electrode, and PDMS, PMMA, Eco-flex or the like can be used as such a polymer material.
압전 물질층은 PVDF, PZT, ZnO 등이 이용될 수 있으며 이에 대해서는 특별한 제한은 없다.The piezoelectric material layer may be PVDF, PZT, ZnO, and the like.
한편, 하부 전극(10); 압전 물질층(20); 및 상부 전극(30)을 패키징하는 패키징 구조물(40)은 전기 전도성이 없으며 플렉서블한 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 이러한 패키징 구조물은 플렉서블하면서 압전 구조물을 보호하는 기능을 수행하며, 대표적인 물질로는 PDMS가 있다.
A
이하에서는 텍스타일 전극의 내부 빈 공간을 폴리머 물질로 채워서 텍스타일 전극을 제작하는 방법에 대해서 구체적으로 설명하도록 하겠다.
Hereinafter, a method of fabricating a textile electrode by filling a hollow space of a textile electrode with a polymer material will be described in detail.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 텍스타일 전극을 제작하는 방법을 도시한다.2A and 2B illustrate a method of fabricating a textile electrode according to one embodiment of the present invention.
도 2b를 보면, 텍스타일 전극들은, 텍스타일 전극 물질을 제공하는 단계(S 210); 텍스타일 전극 물질의 일면에 절연 테이프를 부착하는 단계(S 220); 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계(S 230); 및 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 절연 테이프를 제거하는 단계(S 240)에 의해 얻어지게 된다.Referring to Figure 2b, the textile electrodes are provided (S 210) with a textile electrode material; Attaching an insulating tape to one side of the textile electrode material (S 220); Applying (S 230) a polymeric material in a sol state to fill the void space of the textile electrode material; And a step (S 240) of curing the polymer material in a sol state through heat treatment and then removing the insulating tape.
텍스타일 전극 물질은 이미 설명한 것처럼, Ag, Au, Cr 등이 이용될 수 있으며, 도 2a에서는 Ag 텍스타일 전극이 제공되었다.As already described, Ag, Au, Cr and the like can be used as the textile electrode material, and an Ag textile electrode is provided in Fig.
이러한 텍스타일 전극 물질의 일면에 절연 테이프를 부착하게 되는데, 이러한 절연 테이프를 부착하는 면이 추후 테이프를 제거함에 의해 개방(open)되어 전극으로 이용될 부분이 된다. 절연 테이프로는 캡톤 테이프(Kapton tape)가 이용되었다.An insulating tape is attached to one surface of the textile electrode material. The surface to which the insulating tape is attached is later opened by removing the tape to be used as an electrode. As the insulating tape, Kapton tape was used.
이후 텍스타일 전극 물질의 내부 빈 공간을 채우기 위해 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하게 된다. 이 경우 이러한 폴리머 물질은 주재료에 경화제를 섞어서 인가되며, 완전히 굳기 전까지는 끈적끈적한 액체 상태(졸 상태)로 있다. 이러한 주재료와 경화제를 섞어서 원하는 형태를 만들 수 있는 시간이 가성 시간이라고 하며, 이러한 가성 시간 동안 텍스타일 전극 물질에 인가된 폴리머 물질은 텍스타일 전극 물질 내부의 빈 공간을 채우게 되고, 또한 외부면에도 부착되어 있게 된다(도 2a의 좌측에서 3번째 그림 참고).Thereafter, a sol state polymer material is applied to fill the void space of the textile electrode material. In this case, such a polymer material is applied by mixing a curing agent to the main material, and is in a sticky liquid state (sol state) until it is completely hardened. The time for making the desired shape by mixing the main material and the hardener is referred to as a caution time. The polymer material applied to the textile electrode material during the caulking time fills the vacant space inside the textile electrode material and is also attached to the outer surface (See the third figure from the left side of FIG. 2A).
폴리머 물질은 열처리를 통해 경화되어 고체로 굳게 되고, 이후 텍스타일 전극 물질의 일면에 부착된 절연 테이프를 제거하게 되며, 이러한 절연 테이프가 제거된 면이 전극으로 이용되게 된다.
The polymer material is hardened through heat treatment to solidify, and then the insulating tape attached to one side of the textile electrode material is removed, and the surface from which the insulating tape is removed is used as the electrode.
Ag 텍스타일 물질의 일면에 캡톤 테이프를 부착시키고, 이때 면봉을 이용해 텍스타일 물질과 캡톤 테이프가 잘 붙도록 하였다. 캡톤 테이프가 붙은 면을 바닥을 향하게 한 후, 그 위에 주재:경화제의 비가 10:1(wt%)이 되도록 제작한 PDMS를 텍스타일 전극 물질을 모두 덮을 수 있을 정도로 뿌려주었다. 진공 데시케이터를 이용하여 10분간 처리를 하여 PDMS의 주재와 경화제를 섞을 때 발생되는 기포를 제거하였다. 이후 오븐에서 60℃의 온도로 3시간 이상 열처리하여 PDMS를 경화시켰고, 이후 Ag 텍스타일/PDMS로부터 캡톤 테이프를 제거하여 텍스타일 전극을 제조하였다.
A capton tape was attached to one side of the Ag textile material, and a cotton swab was used to attach the textile material to the capton tape. The PDMS prepared so that the ratio of the curing agent to the curing agent was 10: 1 (wt%) was applied thereon so as to cover all the textile electrode materials. And treated for 10 minutes using a vacuum desiccator to remove air bubbles generated when the PDMS substrate and the curing agent were mixed. Then, the PDMS was cured by heating in an oven at a temperature of 60 ° C. for 3 hours or longer, and then a capton tape was removed from Ag textile / PDMS to prepare a textile electrode.
도 3a 및 3b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따라 텍스타일 전극을 제작하는 방법을 도시한다.Figures 3A and 3B illustrate a method of fabricating a textile electrode according to a further embodiment of the present invention.
도 3b를 보면, 텍스타일 전극들은, 하부 기판을 제공하는 단계(S 310); 하부 기판 상에 텍스타일 전극 물질을 제공하는 단계(S 320); 텍스타일 전극 물질에 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계(S 330); 폴리머 물질 상에 상부 기판을 제공하는 단계(S 340); 폴리머 물질이 인가된 텍스타일 전극 물질의 상부 및 하부에 압력을 인가하는 단계(S 350); 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 압력을 제거하는 단계(S 360); 및 하부 기판 및 상기 상부 기판을 제거하는 단계(S 370)에 의해 얻어지게 된다.Referring to FIG. 3B, textile electrodes may include providing (S 310) a lower substrate; Providing (S 320) a textile electrode material on the lower substrate; Applying (S 330) a sol polymer material to fill the void space of the textile electrode material with the textile electrode material; Providing (S 340) an upper substrate on the polymer material; Applying (S 350) pressure to the top and bottom of the textile electrode material to which the polymer material is applied; (S 360) removing the pressure after curing the polymer material in a sol state through heat treatment; And removing the lower substrate and the upper substrate (S 370).
하부 기판은 플라스틱, 실리콘 웨이퍼, 패트리디쉬 등이 이용될 수 있으며, 이러한 하부 기판 위에 텍스타일 전극 물질을 제공하게 된다.A plastic substrate, a silicon wafer, a patterned substrate, or the like may be used as the lower substrate, and the textile electrode material is provided on the lower substrate.
이후 텍스타일 전극 물질의 빈 공간을 채우기 위해 폴리머 물질을 인가하게 되며 그 위에 상부 기판을 제공하게 된다. 상부 기판은 하부 기판과 마찬가지로 플라스틱, 실리콘 웨이퍼, 패트리디쉬 등이 이용될 수 있다.The polymer material is then applied to fill the void space of the textile electrode material and an upper substrate is provided thereon. Like the lower substrate, plastic, silicon wafer, Patridish or the like can be used for the upper substrate.
이후 상하로 압력을 인가할 수 있는 압력 인가 장치를 통해 상부 및 하부에 압력을 인가하게 된다. 압력을 인가함에 의해 PDMS가 양 옆으로 밀려나서 퍼지게 되며, 이는 도 3a에서 보는 것과 같다.Thereafter, pressure is applied to the upper and lower portions through a pressure applying device capable of applying upward and downward pressure. By applying the pressure, the PDMS is pushed to both sides and spread, as shown in FIG. 3A.
이후 열처리를 통해 폴리머 물질을 경화시킨 이후 압력을 제거하고, 상부 기판 및 하부 기판을 제거하면, 상부 및 하부가 모두 개방된 텍스타일 전극이 완성된다(도 3a의 우측 그림 참고).
After the polymer material is cured by heat treatment, the pressure is removed, and the upper substrate and the lower substrate are removed to complete the upper and lower textile electrodes (see the right side of FIG. 3A).
Ag 텍스타일 물질은 준비하고, 이러한 Ag 텍스타일 물질을 패트리디쉬 하부 기판 위에 제공하였으며, 그 위에 주재:경화제의 비가 10:1(wt%)이 되도록 제작한 PDMS를 텍스타일 전극 물질을 모두 덮을 수 있을 정도로 뿌려주었다. 진공 데시케이터를 이용하여 10분간 처리를 하여 PDMS의 주재와 경화제를 섞을 때 발생되는 기포를 제거하였다. 다음으로 PDMS 위에 상부 기판으로서 다시 패트리디쉬를 올렸으며, 압력 인가 장치(1kg의 추를 이용함)를 통해 컴프레스(compress) 하였고, 그 상태에서 오븐에서 60℃의 온도로 3시간 이상 열처리하여 PDMS를 경화시켰다. 이후 Ag 텍스타일/PDMS로부터 상부 기판 및 하부 기판을 제거하여 텍스타일 전극을 제조하였다.
The Ag textile material was prepared, and this Ag textile material was provided on the lower substrate of the Petri dish, and the PDMS prepared so that the ratio of the main material: hardener was 10: 1 (wt%) was sprinkled to cover all the textile electrode material gave. And treated for 10 minutes using a vacuum desiccator to remove air bubbles generated when the PDMS substrate and the curing agent were mixed. Next, the PDMS was placed on top of the PDMS as a top substrate. The PDMS was heat-treated in an oven at a temperature of 60 ° C. for 3 hours or more to compress the PDMS using a pressure applying device (using a weight of 1 kg) And cured. The upper and lower substrates were then removed from the Ag textile / PDMS to fabricate a textile electrode.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (8)
상기 하부 전극 위의 압전 물질층;
상기 압전 물질층 위의 텍스타일 전극인 상부 전극; 및
상기 하부전극; 상기 압전 물질층; 및 상기 상부 전극을 패키징하는 패키징 구조물을 포함하고,
상기 텍스타일 전극들은 텍스타일 전극을 형성하는 물질로 이루어져 있으며, 상기 텍스타일 전극들을 형성하는 물질의 빈 공간은 폴리머 물질로 채워져 있는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자.
A lower electrode made of textile electrodes;
A piezoelectric material layer on the lower electrode;
An upper electrode that is a textile electrode on the piezoelectric material layer; And
The lower electrode; The piezoelectric material layer; And a packaging structure for packaging the upper electrode,
Characterized in that the textile electrodes are made of a material forming a textile electrode and the empty space of the material forming the textile electrodes is filled with a polymer material.
Piezoelectric Power Generation Device Using Textile Electrode.
상기 텍스타일 전극들은,
텍스타일 전극을 형성하는 물질을 제공하는 단계;
상기 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 일면에 절연 테이프를 부착하는 단계;
상기 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계; 및
상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 상기 절연 테이프를 제거하는 단계에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자.
The method according to claim 1,
The textile electrodes,
Providing a material forming a textile electrode;
Attaching an insulating tape to one surface of the material forming the textile electrode;
Applying a polymer material in a sol state to fill the void space of the material forming the textile electrode; And
And curing the polymer material in the sol state through heat treatment and then removing the insulating tape.
Piezoelectric Power Generation Device Using Textile Electrode.
상기 텍스타일 전극들은,
하부 기판을 제공하는 단계;
상기 하부 기판 상에 텍스타일 전극을 형성하는 물질을 제공하는 단계;
상기 텍스타일 전극을 형성하는 물질에 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계;
상기 폴리머 물질 상에 상부 기판을 제공하는 단계;
상기 폴리머 물질이 인가된 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 상부 및 하부에 압력을 인가하는 단계;
상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 압력을 제거하는 단계; 및
상기 하부 기판 및 상기 상부 기판을 제거하는 단계에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자.
The method according to claim 1,
The textile electrodes,
Providing a lower substrate;
Providing a material forming a textile electrode on the lower substrate;
Applying a polymeric material in a sol state to fill the voids of the material forming the textile electrode in the material forming the textile electrode;
Providing an upper substrate on the polymer material;
Applying pressure to the top and bottom of the material forming the textile electrode to which the polymer material is applied;
Curing the polymer material in a sol state through heat treatment, and then removing pressure; And
And removing the lower substrate and the upper substrate.
Piezoelectric Power Generation Device Using Textile Electrode.
상기 패키징 구조물은 전기 전도성이 없으며 플렉서블한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는,
텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자.
The method according to claim 1,
Characterized in that the packaging structure is made of a flexible material with no electrical conductivity.
Piezoelectric Power Generation Device Using Textile Electrode.
상기 폴리머 물질을 열처리하는 단계는, 60℃에서 3시간 이상 열처리하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 전극을 이용한 압전 전력 발전 소자.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the step of heat treating the polymer material comprises performing a heat treatment at 60 占 폚 for 3 hours or more.
Piezoelectric Power Generation Device Using Textile Electrode.
상기 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 일면에 절연 테이프를 부착하는 단계;
상기 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계; 및
상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 상기 절연 테이프를 제거하는 단계를 포함하는,
텍스타일 전극을 제조하는 방법.
Providing a material forming a textile electrode;
Attaching an insulating tape to one surface of the material forming the textile electrode;
Applying a polymer material in a sol state to fill the void space of the material forming the textile electrode; And
And curing the polymer material in the sol state through heat treatment and then removing the insulating tape.
A method for manufacturing a textile electrode.
상기 하부 기판 상에 텍스타일 전극을 형성하는 물질을 제공하는 단계;
상기 텍스타일 전극 물질에 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 빈 공간을 채우기 위한 졸 상태의 폴리머 물질을 인가하는 단계;
상기 폴리머 물질 상에 상부 기판을 제공하는 단계;
상기 폴리머 물질이 인가된 텍스타일 전극을 형성하는 물질의 상부 및 하부에 압력을 인가하는 단계;
상기 졸 상태의 폴리머 물질을 열처리를 통해 경화시킨 이후 압력을 제거하는 단계; 및
상기 하부 기판 및 상기 상부 기판을 제거하는 단계를 포함하는,
텍스타일 전극을 제조하는 방법.
Providing a lower substrate;
Providing a material forming a textile electrode on the lower substrate;
Applying a polymeric material in a sol state to fill the void space of the material forming the textile electrode in the textile electrode material;
Providing an upper substrate on the polymer material;
Applying pressure to the top and bottom of the material forming the textile electrode to which the polymer material is applied;
Curing the polymer material in a sol state through heat treatment, and then removing pressure; And
And removing the lower substrate and the upper substrate.
A method for manufacturing a textile electrode.
상기 폴리머 물질을 열처리하는 단계는, 60℃에서 3시간 이상 열처리하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는,
텍스타일 전극을 제조하는 방법.8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the step of heat treating the polymer material comprises performing a heat treatment at 60 占 폚 for 3 hours or more.
A method for manufacturing a textile electrode.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120135181A KR101401164B1 (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | Piezoelectric generator using textile electrode |
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| KR (1) | KR101401164B1 (en) |
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| KR20160069846A (en) * | 2014-12-09 | 2016-06-17 | 현대자동차주식회사 | ENERGY GENERATING DEVICE COMPRISING ZnO NANOWIRE |
| KR101822242B1 (en) | 2015-12-01 | 2018-01-25 | 숭실대학교산학협력단 | Textile type insole and method for controlling and manufacturing thereof |
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