KR101535917B1 - Torsional actuator and preparing method thereof - Google Patents

Torsional actuator and preparing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101535917B1
KR101535917B1 KR1020130108335A KR20130108335A KR101535917B1 KR 101535917 B1 KR101535917 B1 KR 101535917B1 KR 1020130108335 A KR1020130108335 A KR 1020130108335A KR 20130108335 A KR20130108335 A KR 20130108335A KR 101535917 B1 KR101535917 B1 KR 101535917B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polystyrene
paraffin wax
butylene
ethylene
poly
Prior art date
Application number
KR1020130108335A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150029318A (en
Inventor
김선정
전경용
김시형
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020130108335A priority Critical patent/KR101535917B1/en
Publication of KR20150029318A publication Critical patent/KR20150029318A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101535917B1 publication Critical patent/KR101535917B1/en

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/02Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with hydrocarbons
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/448Yarns or threads for use in medical applications
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/227Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated
    • D06M15/233Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated aromatic, e.g. styrene
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/40Fibres of carbon
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2509/00Medical; Hygiene

Abstract

본 발명은 회전형 액츄에이터에 관한 것으로, 다층 및 다공성 구조와 꼬임(twist) 구조의 나노섬유에 손실계수가 큰 점탄성 물질인 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체를 분산시키고, 조성비를 조절하여 임계감쇠 또는 과도감쇠를 유도함으로써, 구동시 발생하는 동적 진동을 최소화하여 안정적인 회전거동을 나타내므로 비틀림 회전 및 로터의 위치를 정확히 제어할 수 있고, 응답시간을 단축할 수 있다.
따라서, 이를 이용하여 마이크로 거울을 회전형 액츄에이터의 중앙에 설치하여 회전각의 제어가 가능한 거울 디스플레이로 응용이 가능하고, 더 나아가 생체모방형 인공근육과 같은 의학 분야에 응용될 경우 탁월한 성능적 개선을 이끌어 낼 수 있다.
The present invention relates to a rotatable actuator, in which a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer, which are viscoelastic materials having a large loss coefficient, are dispersed in nanofibers having a multilayer structure and a porous structure and a twist structure , And the critical damping or transient damping is induced by controlling the composition ratio, thereby minimizing the dynamic vibration generated during driving and exhibiting stable rotation behavior, so that the twist rotation and the position of the rotor can be precisely controlled and the response time can be shortened.
Therefore, it is possible to apply the micro mirror as a mirror display capable of controlling the rotation angle by installing the micro mirror at the center of the rotation type actuator, and furthermore, when applied to a medical field such as biomimetic artificial muscle, You can lead.

Description

회전형 액츄에이터 및 이의 제조방법{Torsional actuator and preparing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rotary actuator,

본 발명은 회전형 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다층 및 다공성 구조와 꼬임(twist) 구조의 나노섬유에 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체를 분산시킨 회전형 액츄에이터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotatable actuator, and more particularly, to a rotatable actuator in which a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed in nanofibers having a multilayered structure and a twisted structure. And a method for producing the same.

탄소나노튜브 인공근육은 종래 비틀림 액추에이터에 비하여 근육 길이당 1000 배에 해당하는 회전이 가능하다(Keefe, A. C. & Carman, G. P. Thermo-mechanical characterization of shape memory alloy torque tube actuators. SmartMater. Struct. 9,665-672(2000). Kim, J. & Kang, B. Performance test and improvement of piezoelectric torsional actuators. Smart Mater. Struct.10, 750-757 (2001). Fang, Y., Pence, T. J. & Tan, X. Fiber-directed conjugated-polymer torsional actuator: nonlinear elasticity modeling and experimental validation. IEEE/ASME Trans. Mechatronics 16, 656-664 (2011)). 전기화학적, 전기적, 화학적 및 광학적인 방법을 통해 섬유 내 공극에 갇힌 게스트 물질의 부피를 변화시킴으로써 꼬임 구조의 탄소나노튜브 섬유의 부피 변화로 인한 비틀림 회전으로 생체근육과 유사한 형태의 수축이 발생하였다.Carbon nanotube artificial muscles are able to rotate 1000 times per muscle length compared to conventional torsional actuators (Keefe, AC & Carman, GP Thermo-mechanical characterization of shape memory alloy torque tube actuators. SmartMater. Struct. 9,665-672 (2000). Kim, J. & Kang, B. Performance and improvement of piezoelectric torsional actuators, Smart Mater. Struct.10, 750-757 (2001) .Fang, Y., Pence, TJ & Tan, X. Fiber -directed conjugated-polymer torsional actuator: nonlinear elasticity modeling and experimental validation, IEEE / ASME Trans. Mechatronics 16, 656-664 (2011)). By varying the volume of the guest material trapped in the pores in the fiber through electrochemical, electrical, chemical and optical methods, twisting rotation due to volume change of the carbon nanotube fibers of the twisted structure resulted in contraction similar to that of the living muscle.

이와 같이, 파라핀 왁스를 포함하는 액츄에이터에 열이 가해지면 상기 액츄에이터 내에 부착된 로터는 40 msec, 2,000 °회전을 하고, 11,500 rpm의 평균 회전속도를 갖는다.Thus, when heat is applied to the actuator including the paraffin wax, the rotor attached to the actuator rotates 40 msec at 2,000 degrees and has an average rotation speed of 11,500 rpm.

이러한 파라핀 왁스는 잘 알려진 열 변형 액츄에이터 물질로서, 고체-액체 상전이에 따른 열팽창에 의해 30%의 부피증가를 나타낼 수 있으나, 파라핀 왁스를 포함하는 나노섬유는 회전에 대한 저항이 높으므로 로터가 부착된 부분에 동적 진동이 발생하여 정확하게 로터의 위치를 제어하는데 어려움이 있다. 예를 들면 로터의 각을 계단식으로 빠르게 변화시킬 경우, 로터의 저감쇠 진동으로 인해 로터의 위치제어가 불안정해진다.(Klintberg, L., Karlsson, M., Stenmark, L. Schweitz, J.-A. &Thornell, G. A large stroke, high force paraffin phase transition actuator. SensorsandActuatorsA96,189-195(2002). Sant, H. J., Ho, T. & Gale, B. K. An in situ heater for a phase-change-material-based actuation system. J.Micromech. Microeng. 20,085039-085046(2010). Ungar, G., Stenjy, J., Keller, A., Bidd, I. & Whiting, M. C. The crystallization of ultralong normal paraffins: The onset of chain folding. Science229,386-389(1985))This paraffin wax is a well-known thermal deformation actuator material and can exhibit a volume increase of 30% due to the thermal expansion due to the solid-liquid phase transition. However, since the nanofiber containing paraffin wax has a high resistance to rotation, It is difficult to precisely control the position of the rotor. For example, if the angle of the rotor is changed stepwise rapidly, the position control of the rotor becomes unstable due to the low damping vibration of the rotor (Klintberg, L., Karlsson, M., Stenmark, L. Schweitz, (2002). Sant, HJ, Ho, T. & Gale, BK, In situ heater for a phase-change-material-based large-stroke, high-force paraffin phase transition actuator. Unger, G., Stenjy, J., Keller, A., Bidd, I. & Whiting, MC The crystallization of ultralong normal paraffins: The onset of actuation system. J.Micromech. Microeng., 20,085039-085046 of chain folding. Science 229, 386-389 (1985))

상기 문제를 해결하기 위하여, 탄소나노튜브를 회전모터로 사용하고 꼬임 구조를 갖지 않으며, 고분자를 함유하는 나노섬유를 이용한 형상기억 액츄에이터가 종래기술로서 공지되어 있으나, 비틀림 회전이 크지 않고 가역적으로 작동되지 않는다는 문제점이 있다.(Fennimore, A. M., Yuzvinsky, T. D., Han, W. -Q., Fuhrer, M. S., Cumings, J. & Zettl A. Rotational actuators based on carbon nanotubes. Nature 424, 408-410(2003). Miaudet, P., Derr A., Maugey, M., Zakri, C., Piccione, P. M., Inoubli, R. & Poulin, P. Shape and temperature memory of nanocomposites with broadened glass transition. Science 318,1294-1296(2007))In order to solve the above problem, a shape memory actuator using nanofibers which does not have a twist structure and uses a carbon nanotube as a rotation motor is known as the prior art, but the twist rotation is not large and is reversibly operated (Fennimore, AM, Yuzvinsky, TD, Han, W. -Q., Fuhrer, MS, Cumings, J. & Zettl A. Rotational actuators based on carbon nanotubes, Nature 424, 408-410 (2003) Miaudet, P., Derr A., Maugey, M., Zakri, C., Piccione, PM, Inoubli, R. & Poulin, P. Shape and temperature memory of nanocomposites with broadened glass transition. Science 318, 12994-1296 (2007))

따라서, 본 발명은 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 조성비를 조절하여 임계감쇠 또는 과도감쇠를 유도함으로써, 응답속도가 빠르고, 동적 진동이 없어 우수한 위치 제어력을 갖는 회전형 액츄에이터를 제공하고자 한다.Therefore, the present invention relates to a method for producing a polypropylene wax having a high response speed and excellent dynamic control capability by controlling the composition ratio of paraffin wax and polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer to induce critical attenuation or transient attenuation To provide a typical actuator.

또한, 본 발명은 상기 액츄에이터를 이용하여 우수한 내구성 및 위치제어력을 갖는 마이크로 거울 어레이를 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a micro mirror array having excellent durability and position control capability by using the actuator.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 탄소나노튜브 시트가 쌍대 아르키메데안 구조로 트위스트 방사되어 형성된 나노섬유를 포함하고, 상기 나노섬유는 중앙을 기준으로 키랄성의 Z형 구조를 갖는 상단부와 키랄성의 S형 구조를 갖는 하단부로 나누어지고, 상기 하단부의 나노섬유 공극 내에 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a nanofiber comprising a nanofiber formed by twisting a carbon nanotube sheet in twisted twisted structure, wherein the nanofiber has an upper portion having a chirality Z-shaped structure and a chiral S Shaped structure, and paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed in the nanofiber pores at the lower end.

상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 중량비는 6-9 : 4-1인 것을 특징으로 한다.The weight ratio of the paraffin wax to the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer is 6-9: 4-1.

상기 나노섬유의 평균 직경은 15-25 ㎛이고, 나노섬유의 꼬임각은 20 내지 30 °것을 특징으로 한다.The average diameter of the nanofibers is 15 to 25 占 퐉, and the twist angle of the nanofibers is 20 to 30 °.

상기 회전형 액츄에이터는 전압 인가시에 임계감쇠 또는 과감쇠 거동을 하는 것을 특징으로 하고, 상기 회전형 액츄에이터는 최대 회전각은 70 내지 100 °/mm인 것을 특징으로 한다.The rotary actuator is characterized in that it performs critical damping or overdamping behavior when a voltage is applied, and the rotary actuator has a maximum rotation angle of 70 to 100 ° / mm.

상기 회전형 액츄에이터는 0.5 내지 0.8 V/mm의 전압 인가시 과감쇠 거동을 하고, 상기 과감쇠 거동시 응답시간이 0.05 내지 0.1 초인 것을 특징으로 한다.The rotation type actuator performs a overdense action when a voltage of 0.5 to 0.8 V / mm is applied, and a response time of the overdrive action is 0.05 to 0.1 second.

또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 회전형 액츄에이터의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a rotatable actuator including the following steps.

(ⅰ) 탄소나노튜브 포레스트로부터 탄소나노튜브 시트를 추출하는 단계,(I) extracting a carbon nanotube sheet from a carbon nanotube forest,

(ⅱ) 상기 탄소나노튜브 시트를 쌍대 아르키메데안 구조로 트위스트 방사하여 키랄성 S형 구조를 갖는 나노섬유를 제조하는 단계,(Ii) twist-spinning the carbon nanotube sheet with a twin archemetene structure to produce a nanofiber having a chiral S-shaped structure,

(ⅲ) 상기 나노섬유의 중앙을 기준으로 한 하단부를 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 함유된 혼합 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계,(Iii) immersing the lower end of the nanofiber in the center of the nanofiber in a mixed solution containing a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer, followed by drying,

(ⅳ) 상기 나노섬유의 중앙에 로터를 설치하고 상단부의 키랄성의 S형 구조를 Z형으로 다시 꼬아주는 단계.(Iv) providing a rotor at the center of the nanofibers and twisting the chirality S-shaped structure at the upper end to Z-shape.

또한, 본 발명은 상기 회전형 액츄에이터의 중앙부에 마이크로 거울 픽셀이 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로 거울 어레이를 제공한다.Also, the present invention provides a micro mirror array in which micro-mirror pixels are provided at the center of the rotatable actuator.

본 발명의 회전형 액츄에이터에 따르면, 다층 및 다공성 구조와 꼬임(twist) 구조의 나노섬유에 손실계수가 큰 점탄성 물질인 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체를 분산시키고, 조성비를 조절하여 임계감쇠 또는 과도감쇠를 유도함으로써, 구동시 발생하는 동적 진동을 최소화하여 안정적인 회전거동을 나타내므로 비틀림 회전 및 로터의 위치를 정확히 제어할 수 있고, 응답시간을 단축할 수 있다.According to the rotary actuator of the present invention, a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer, which are viscoelastic materials having a large loss coefficient, are dispersed in nanofibers having a multilayer structure and a porous structure and a twist structure, By controlling the composition ratio to induce critical attenuation or transient attenuation, the dynamic vibration generated during driving is minimized to exhibit stable rotational behavior, so that the twist rotation and the position of the rotor can be precisely controlled and the response time can be shortened.

따라서, 이를 이용하여 마이크로 거울을 회전형 액츄에이터의 중앙에 설치하여 회전각의 제어가 가능한 거울 디스플레이로 응용이 가능하고, 더 나아가 생체모방형 인공근육과 같은 의학분야에 응용될 경우 탁월한 성능적 개선을 이끌어 낼 수 있다.Therefore, it is possible to apply the micro mirror as a mirror display capable of controlling the rotation angle by installing the micro mirror at the center of the rotation type actuator, and furthermore, when applied to a medical field such as biomimetic artificial muscle, You can lead.

도 1a는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 시트로부터 꼬임 구조를 갖는 회전형 액츄에이터를 제조하는 과정을 나타내는 FE-SEM 사진이다.
도 1b는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 구조를 나타내는 도면과 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터 상단부 및 하단부의 나노섬유가 갖는 키랄성을 나타낸 FE-SEM 사진이다.
도 2a는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터에 인가되는 전압이 회전 구동에 미치는 영향을 확인하기 위해 온/오프 전압에 따른 회전도를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 파라핀 왁스 함량이 회전 구동에 미치는 영향을 확인하기 위하여 파라핀 왁스의 함량을 변화시켰을 때 나타나는 최대회전각을 측정한 그래프이다.
도 2c는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 사이클 수에 따른 평균 회전속도를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 조성비가 회전 구동에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 회전형 액츄에이터에 인가되는 전압의 온/오프 상태에 따른 회전각을 나타낸 그래프이다.
도 3b는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 조성비별 온도에 따른 손실계수(loss factor)를 나타내는 그래프이다.
도 3c는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 파라핀 왁스의 함량에 따른 감쇠비(damping ratio) 및 최대 손실계수(max loss factor)를 나타내는 그래프이다.
도 4a는 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이의 구조와 동작 원리를 나타내는 도면이다.
도 4b는 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이에 인가되는 전압을 달리하여 측정한 회전형 액츄에이터의 회전각을 나타내는 그래프이다.
도 4c는 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이에 인가되는 전압을 달리하여 측정한 거울 픽셀의 회전각을 나타내는 그래프이다.
도 4d는 실시예 2에 따라 제조된 비틀림 마이크로 거울 어레이의 작동예를 나타내는 도면이다.
1A is an FE-SEM photograph showing a process of manufacturing a rotatable actuator having a twisted structure from a carbon nanotube sheet according to the present invention.
FIG. 1B is a view showing the structure of a rotatable actuator manufactured according to Embodiment 1, and an FE-SEM photograph showing the chirality of nanofibers at the upper and lower ends of a rotatable actuator manufactured according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 2A is a graph showing the degree of rotation according to the ON / OFF voltage to check the influence of the voltage applied to the rotary actuator manufactured according to the first embodiment on the rotation drive.
FIG. 2B is a graph showing the maximum rotation angle when the content of paraffin wax is changed in order to confirm the effect of the paraffin wax content of the rotary actuator manufactured according to Example 1 on rotational driving.
2C is a graph showing an average rotational speed according to the number of cycles of the rotatable actuator manufactured according to the first embodiment.
3A is a graph showing the relationship between the composition ratio of the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer in the rotational actuator manufactured according to Example 1, Off state according to the ON / OFF state of the ON / OFF state.
FIG. 3B is a graph showing a loss factor according to temperature of the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer composition ratio of the rotatable actuator manufactured according to Example 1. FIG.
FIG. 3C is a graph showing a damping ratio and a max loss factor according to the content of paraffin wax in a rotatable actuator manufactured according to Example 1. FIG.
FIG. 4A is a diagram showing the structure and operation principle of a micro mirror array manufactured according to Embodiment 2. FIG.
4B is a graph showing the rotation angle of the rotary actuator measured by varying the voltage applied to the micro mirror array manufactured according to the second embodiment.
4C is a graph showing the rotation angle of a mirror pixel measured by different voltages applied to the micro mirror array manufactured according to the second embodiment.
FIG. 4D is a view showing an operation example of a torsional micro mirror array manufactured according to Embodiment 2. FIG.

이하, 본 발명에 따른 회전형 액츄에이터에 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the rotary actuator according to the present invention will be described in more detail.

일반적으로 모터마운트 센서, 하드드라이브, 로봇, 잡음 및 진동 억제에 있어서 중요한 특성 중 하나인 진동 감쇠는 진동에 따라 구분될 수 있으며, 지수적으로 나타나는 최대 진폭의 비에 의해 결정되는 감쇠비(damping ratio, ζ)에 의해 정의된다.In general, vibration damping, which is one of the important characteristics in motor mount sensors, hard drives, robots, noise and vibration suppression, can be classified according to vibration, and the damping ratio determined by the ratio of the maximum amplitude, ζ).

임계감쇠(critically damped)는 감쇠비(ζ)가 1인 경우로 자극이 계단식으로 변화할 때 오버슈트나 진동이 발생하지 않고 빠르게 평형위치로 도달한다. 과감쇠(over damped)는 감쇠비(ζ)가 1 이상인 경우로 임계감쇠에 비해 반응은 느리지만 진동은 발생하지 않는다. 또한, 저감쇠(under damped)는 감쇠비(ζ)가가 1 이하인 경우로 오버슈트가 발생하고 진폭이 점차적으로 감소하는 진동을 나타내며 안정한 평형상태에 도달한다.When the damping ratio (ζ) is 1, the critically damped state rapidly reaches the equilibrium position without overshoot or vibration when the magnetic pole changes stepwise. Overdamped is the case where the damping ratio (ζ) is 1 or more, but the response is slower than the critical attenuation, but no vibration occurs. In addition, under damping is a case where the damping ratio z is less than or equal to 1, and overshoot occurs and the amplitude gradually decreases to reach a stable equilibrium state.

파라핀 왁스 또는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체만이 분산된 탄소나노튜브 섬유는 전형적인 저감쇠 거동을 보이며, 계단식 변화를 갖는 전압을 인가하였을 때 상당히 긴 응답시간을 보였다. 상기 탄소나노튜브 섬유에 동일한 전압을 인가했을 경우, 역시 저감쇠 거동을 나타내었으며, 동적 진동으로 인해 1초 이상 로터의 위치가 안정화되지 않았다. 따라서, 신속한 위치제어와 무진동 비틀림 회전 거동을 위해서는 임계감쇠 또는 과감쇠 거동이 요구된다.Carbon nanotube fibers dispersed only with paraffin wax or polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer exhibited typical low damping behavior and showed considerably longer response time when voltage with step change was applied. When the same voltage was applied to the carbon nanotube fibers, a low damping behavior was also exhibited, and the position of the rotor was not stabilized for more than one second due to dynamic vibration. Therefore, critical attenuation or overdamping behavior is required for rapid position control and non-vibration torsional rotation behavior.

이러한, 과감쇠 거동을 위해서는 감쇠비(ζ)가 1 이상이 되어야하며, 감쇠비(ζ)는 저장탄성계수(storage modulus) 및 손실계수(loss factor)와 밀접한 관계에 있다. 이 때, 저장탄성계수(storage modulus)와 손실계수(loss factor) 및 온도의 변화에 대한 물성의 유지 내구성은 각 조성성분 및 조성비에 크게 영향을 받음에 따라 우수한 감쇠 특성을 갖는 나노섬유를 제조하기 위해서는 상기 회전형 액츄에이터에 분산되는 게스트물질의 성분 및 조성비의 선택이 우선되어야 한다.The damping ratio (ζ) must be 1 or more for the damping behavior and the damping ratio (ζ) is closely related to the storage modulus and the loss factor. At this time, the maintenance durability of the storage modulus, the loss factor, and the change in temperature are largely influenced by the respective composition components and the composition ratios, so that nanofibers having excellent damping properties The selection of the composition and the composition of the guest material to be dispersed in the rotatable actuator should be given priority.

따라서, 본 발명은 탄소나노튜브 시트가 쌍대 아르키메데안 구조로 트위스트 방사되어 형성된 나노섬유를 포함하고, 상기 나노섬유는 중앙을 기준으로 키랄성의 Z형 구조를 갖는 상단부와 키랄성의 S형 구조를 갖는 하단부로 나누어지며, 상기 하단부의 나노섬유 공극 내에 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a nanofiber comprising a nanofiber formed by twisting a carbon nanotube sheet in a twin-arc Archimedean structure, wherein the nanofiber has an upper portion having a chiral Z-shaped structure and a lower portion having a chiral S- And a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed in the nanofiber pores of the lower end portion.

보다 상세하게 도 1a 및 도 1b에 따르면, 다중층 탄소나노튜브 포레스트로부터 시트를 뽑는 과정에서 쌍대 아르키메데스형 꼬임구조로 나노섬유를 제조하며 이러한 쌍대 아르키메데스형 꼬임구조는 도 1a의 우측 상단에 나타내었다.More specifically, according to FIGS. 1A and 1B, a twin Archimedes type twisted structure is produced in a process of pulling out a sheet from a multi-layered carbon nanotube forest, and this double Archimedes type twisted structure is shown at the upper right of FIG. 1A.

상기 회전형 액츄에이터는 양단이 고정되어 있으므로 양 끝부분(녹색 부분)의 회전이 불가능하나, 중앙부에 설치된 로터가 회전하게 된다. 여기서, 화살표는 회전형 액츄에이터에 전압이 인가될 경우, 로터의 회전방향을 의미한다. 또한, 회전형 액츄에이터에서 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 나노섬유의 상단부는 키랄성의 Z형 구조를 갖고 하단부는 키랄성의 S형 구조를 갖는다. 여기서, 상기 나노섬유의 평균 직경이 15 내지 25 ㎛이고 평균 꼬임각은 20 내지 30°일 수 있다.Since both ends of the rotary actuator are fixed, rotation of both ends (green portion) is impossible, but the rotor installed at the center portion is rotated. Here, the arrow indicates the rotational direction of the rotor when a voltage is applied to the rotatable actuator. In addition, in the rotary actuator, the upper part of the nanofiber in which the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed has a chiral Z-shaped structure and a lower end has a chiral S-shaped structure. Here, the nanofibers may have an average diameter of 15 to 25 mu m and an average twist angle of 20 to 30 DEG.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 회전형 액츄에이터는 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 중량비가 6-9 : 4-1일 수 있으며, 이러한 조성 범위에서는 감쇠비(ζ)가 1 내지 2 사이로 높은 수치를 가지므로 고감쇠 거동을 보인다. 특히, 사이클수에 따른 성능하락도 미미하므로 장기적으로 안정화된 비틀림 회전 거동을 나타낼 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the rotational actuator of the present invention may have a weight ratio of paraffin wax to polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer of 6-9: 4-1. Since the damping ratio (ζ) is high between 1 and 2, it exhibits a high damping behavior. In particular, the performance degradation due to the number of cycles is negligible, so that the torsional rotational behavior can be stabilized in the long term.

상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 중량비는 6-9 : 4-1일 수 있다. 이때, 상기 파라핀 왁스의 조성이 6 미만일 경우, 파라핀 왁스가 에틸렌-부틸렌 결정 내에 갇혀 가열시 부피변화가 억제되어 액츄에이터로서 거동을 나타내지 못할 수 있고, 9를 초과할 경우, 상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 간에 상분리 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 액츄에이터의 비틀림 회전 거동을 안정적으로 이루어지도록 하기위하여 상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체는 상기 조성범위 내에 포함되는 것이 가장 바람직하다.The weight ratio of the paraffin wax to the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer may be 6-9: 4-1. When the composition of the paraffin wax is less than 6, the paraffin wax is trapped in the ethylene-butylene crystal and the change in volume upon heating is inhibited, so that the behavior as an actuator may not be exhibited. When the paraffin wax is more than 9, A phase separation phenomenon may occur between poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymers. Therefore, it is most preferable that the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are contained within the above-mentioned composition range in order to stably perform the twisting rotational behavior of the actuator.

또한, 상기 회전형 액츄에이터는 인가되는 전압이 0.5 내지 0.8 V/mm에서 감쇠비가 1 내지 2로 동적 진동없는 과감쇠 거동이 나타나며, 상기 조건 하에서 회전형 액츄에이터의 응답시간은 0.05 내지 0.1 초로 종래 액츄에이터에 비하여 약 10배 정도 빠른 응답속도를 가진다.Also, in the rotary actuator, a damping ratio is 1 to 2 at an applied voltage of 0.5 to 0.8 V / mm, and a damping behavior without dynamic vibration is exhibited. Under these conditions, the response time of the rotary actuator is 0.05 to 0.1 second The response speed is about 10 times faster.

상기 나노섬유의 중심에 로터가 설치되며, 이는 마일라 패들을 이용하여 일정한 인장하중으로 고정할 수 있다. 이때, 인장하중은 0.2 내지 0.4 MPa인 것이 바람직하다.A rotor is installed at the center of the nanofibers, which can be fixed with a constant tensile load by using mylar paddles. At this time, the tensile load is preferably 0.2 to 0.4 MPa.

또한, 본 발명의 다른 측면은 (ⅰ) 탄소나노튜브 포레스트로부터 탄소나노튜브 시트를 추출하는 단계, (ⅱ) 상기 탄소나노튜브 시트를 쌍대 아르키메데안 구조로 트위스트 방사하여 키랄성 S형 구조를 갖는 나노섬유를 제조하는 단계, (ⅲ) 상기 나노섬유의 중앙을 기준으로 한 하단부를 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 함유된 혼합 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계 및 (ⅳ) 상기 나노섬유의 중앙에 로터를 설치하고 상단부의 키랄성의 S형 구조를 Z형으로 다시 꼬아주는 단계;를 포함하는 회전형 액츄에이터의 제조방법에 관한 것이다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon nanotube sheet, comprising the steps of: (i) extracting a carbon nanotube sheet from a carbon nanotube forest; (ii) twisting the carbon nanotube sheet with a twin-archimedean structure to produce a chiral S- (Iii) immersing the lower end of the nanofiber on the basis of the center of the nanofiber in a mixed solution containing paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer, and drying ) Providing a rotor at the center of the nanofibers and twisting the chirality S-shaped structure of the upper end to Z-shape.

상기 회전형 액츄에이터의 제조방법을 보다 상세히 설명하기 위해 도 1a을 참고할 수 있으며 이는 탄소나노튜브 에어로젤 시트로부터 나노섬유를 제조하는 과정을 나타내는 SEM 사진이다. 이에 따르면 본 발명에 따른 회전형 액츄에이터의 제조과정은 우선, 탄소나노튜브 포레스트(CNT forest)로부터 당김(drawing) 방법으로 탄소나노튜브 에어로젤 시트(CNT aerogel sheet)를 추출하고, 이를 지지체 사이에 걸어 쌍대 아르키메데안 구조가 되도록 200 내지 300 turns/cm로 트위스트 방사하여 키랄성 S형 구조를 갖는 나노섬유를 제조할 수 있다.To describe the manufacturing method of the rotatable actuator in more detail, FIG. 1A is a SEM photograph showing a process of manufacturing nanofibers from a carbon nanotube aerosol sheet. According to the present invention, the manufacturing process of the rotatable actuator according to the present invention is such that a carbon nanotube aerogel sheet is extracted from a CNT forest by a drawing method, Nanofibers having a chiral S-type structure can be prepared by twist spinning at 200 to 300 turns / cm so as to have an archimedean structure.

다음으로, 제조된 나노섬유에 장력을 가하면서 양단을 고정시킨 후, 나노섬유의 상단부와 하단부의 길이가 동일한 위치를 중앙으로 하고, 여기에 로터를 설치할 수 있는데, 로터를 설치하는 단계는 본 발명의 회전형 액츄에이터의 비틀림 회전 및 과감쇠 거동에 영향을 미치지 않는다면 어느 단계에서 설치되든 이에 제한되지 않는다.Next, the ends of the nanofibers are fixed while tension is applied to the manufactured nanofibers, and then a rotor having the same length of the upper and lower ends of the nanofibers is provided. And the torsional rotation and the overdamping behavior of the rotatable type actuator of the present invention.

이후, 상기 고정된 나노섬유의 하단부를 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 함유된 혼합 용액에 50 내지 70 ℃ 온도에서 20 내지 30 시간 동안 침지시킬 수 있다. 침지된 나노섬유는 실온하에서 용매를 완전히 증발시킨 후, 상기 회전형 액츄에이터는 헤테로키랄성 구조를 갖게 하기 위하여, 상기 키랄성의 S형 구조를 갖는 나노섬유 상단부의 키랄성의 S형 구조를 Z형으로 다시 꼬아줄 수 있다.Then, the lower end of the fixed nanofibers can be immersed in a mixed solution containing paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer at 50 to 70 ° C for 20 to 30 hours. The immersed nanofibers completely evaporate the solvent at room temperature. After the solvent is completely evaporated at room temperature, the chirality S-type structure of the upper part of the nanofiber having the chiral S-type structure is twisted into Z-shape so as to have a heterochyrric structure You can give.

여기서, 상기 나노섬유 상단부는 상기 회전형 액츄에이터에 인가되는 전압을 차단하였을 경우, 나노섬유 상단부의 풀림 구조를 원위치시키는 리턴스프링 역할을 한다.The upper end of the nanofiber serves as a return spring for restoring the structure of the upper end of the nanofibers when the voltage applied to the rotatable actuator is cut off.

본 발명에 따른 회전형 액츄에이터의 구동원리를 설명하고자 한다. 우선, 상기 회전형 액츄에이터는 중앙부를 기점으로 상단부과 하단부로 나뉘어지며, 하단부는 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체에 의한 부피변화로 구동되며, 상단부는 리턴스프링으로 작용한다. 종래 회전형 액츄에이터의 경우, 한쪽 끝만 고정되어 있으며, 이는 리턴 스프링이 존재하지 않으므로 큰 회전각을 가지나, 가역적인 구동이 이루어지지 않는다.The driving principle of the rotary actuator according to the present invention will be described. First, the rotary actuator is divided into an upper end portion and a lower end portion starting from the central portion, and a lower end portion is driven by volume change by paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer. do. In the conventional rotary actuator, only one end is fixed, which has a large rotation angle because there is no return spring, but reversible drive is not performed.

보다 상세하게, 게스트 물질인 파라핀왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 나노섬유에 전열 구동력이 가해지면 액츄에이터의 부피가 팽창하여 나노섬유가 늘어나고, 비틀림 토크를 갖는 액츄에이터 역할을 하는 섬유부분을 보완하기 위하여 풀림 토크를 가지며 폴리머가 포함되지 않은 부분을 반대방향으로 될 때 패들을 최초의 회전각 위치로 되돌리는 역할을 한다. 따라서, 상기 나노섬유의 상단부는 회전형 액츄에이터의 비틀림 하락을 방지하는 리턴 스프링의 역할을 한다.More specifically, when the electrothermal driving force is applied to the nanofibers in which the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer as the guest materials are dispersed, the volume of the actuator expands and the nanofibers are stretched and the actuator having the twist torque It has a loosening torque to complement the role of the fiber and serves to return the paddle to its original rotational angle position when the polymer is not in the opposite direction. Therefore, the upper end of the nanofiber serves as a return spring for preventing the twist of the rotatable actuator from falling.

또한, 상기 회전형 액츄에이터는 나노섬유 중심에 마이크로 거울 픽셀을 설치하고, 상기 회전형 액츄에이터를 두 개의 연결부에 대각선으로 고정함으로써, 마이크로 거울 픽셀을 이용한 디스플레이 장치로 응용이 가능하다. 도 4a를 참고하면, 상기 마이크로 거울 필셀이 설치된 회전형 액츄에이터는 상기 두 연결부에 전압을 인가하여 구동될 수 있다. 이때, 회전형 액츄에이터에 설치되는 마이크로 거울 픽셀의 크기는 3 mm × 3 mm일 수 있다.In addition, the rotatable actuator can be applied to a display device using micro mirror pixels by providing micro mirror pixels at the center of the nanofibers and fixing the rotatable actuator to two connecting portions diagonally. Referring to FIG. 4A, the rotary actuator having the micro mirror pillars may be driven by applying a voltage to the two connection portions. At this time, the size of the micro mirror pixels provided in the rotary actuator may be 3 mm x 3 mm.

상기 마이크로 거울 픽셀이 설치된 회전형 액츄에이터에 인가되는 전압은 0.25 내지 0.4 V/mm인 것이 바람직하며, 인가되는 전압의 온, 오프에 따라 상기 회전형 액츄에이터에 설치된 마이크로 거울 픽셀이 회전되며, 이로 인해, 마이크로 거울 픽셀의 바이너리 이미지가 결정될 수 있다. 전압이 온 또는 오프일 때, 회전형 액츄에이터에 설치된 마이크로 거울 픽셀은 특정 위치를 갖게 되는데 보다 상세하게는 인가되는 전압이 오프일 경우, 마이크로 거울의 회전각은 0 °로 '어두운 이미지'가 되고, 전압이 온일 경우 마이크로 거울의 회전각은 90 °로, '밝은 이미지'가 된다. 도 4d는 상기와 같은 원리로 작동되는 비틀림 마이크로 거울 어레이를 이용한 다중 마이크로 거울 디스플레이의 작동예를 나타낸다.
The voltage applied to the rotatable actuator provided with the micro mirror pixels is preferably 0.25 to 0.4 V / mm, and the micro mirror pixels provided in the rotatable actuator are rotated according to the applied voltage on and off, The binary image of the micro mirror pixel can be determined. When the voltage is on or off, the micro mirror pixels provided in the rotatable actuator have a specific position. More specifically, when the applied voltage is off, the rotation angle of the micro mirror becomes 'dark image' at 0 °, When the voltage is on, the angle of rotation of the micro mirror is 90 °, which is a 'bright image'. Figure 4d shows an example of the operation of a multiple micro-mirror display using a torsional micro-mirror array operated on the same principle as above.

이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.

실시예Example 1. 회전형  1. Rotating type 액츄에이터Actuator 제조. Produce.

실리콘 웨이퍼 상에 1-3 nm의 촉매층을 전자빔증착을 통해 코팅하고, 이를 750 sccm의 아르곤, 100 sccm의 수소를 혼합한 기체 분위기 하에서 700 ℃로 예열된 석영관로에 넣은 후, 동일한 온도로 5 분간 유지하고 50 sccm의 아세틸렌을 주입하여 길이 400 ㎛이하, 외부직경 12 nm이하, 9개의 층으로 구성된 다중벽 탄소나노튜브 포레스트를 제조하였다.A 1-3 nm catalyst layer was coated on a silicon wafer by electron beam evaporation and placed in a quartz tube preheated to 700 ° C in a gas atmosphere containing 750 sccm of argon and 100 sccm of hydrogen, And 50 sccm of acetylene was injected to produce a multiwalled carbon nanotube forest consisting of nine layers with a length of 400 μm or less and an outer diameter of 12 nm or less.

상기 제조된 다중벽 탄소나노튜브 포레스트의 일측 벽면으로부터 11 cm 길이의 다중벽 탄소나노튜브 시트를 뽑아내었으며, 이를 cm 당 228회의 회전시킴으로써 꼬임을 부여하여 7 cm 길이의 나노섬유를 제조하였다. 이 때, 상기 다중벽 탄소나노튜브 포레스트를 1 cm로 고정하여 섬유 직경이 20 ㎛가 되도록 하였다.A multi-walled carbon nanotube sheet having a length of 11 cm was pulled out from one side wall of the multi-walled carbon nanotube forest. The nanotube was twisted by 228 rotations per cm to produce nanofibers having a length of 7 cm. At this time, the multi-walled carbon nanotube forest was fixed at 1 cm to have a fiber diameter of 20 μm.

마지막으로, 상기 제조된 나노섬유의 양단을 고정시킨 후, 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체를 비율을 달리하여 톨루엔에 용해하였다. 상기 고정된 나노섬유의 중심을 기점으로 하단부에 60 ℃에서 24 시간 동안 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 용액에 담근 후, 상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 혼합용액에서 꺼낸 후 실온에서 증발시키고, 키랄성이 S형인 나노섬유의 상단부 끝에 부착된 모터를 이용하여 펼친 후 키랄성이 Z형이 되도록 다시 꼬아준다. 이를 통해, 헤테로 카이랄성 구조의 회전형 액츄에이터를 제작하였다. 상기 제조된 회전형 액츄에이터의 구조를 확인하기 위하여 FE-SEM으로 측정하여 도 1에 나타내었다.Finally, both ends of the prepared nanofibers were fixed, and then paraffin wax and polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer were dissolved in toluene in different ratios. Poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer solution in a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer solution at 60 캜 for 24 hours from the center of the fixed nanofiber, Polystyrene copolymer, and then evaporated at room temperature, stretched using a motor attached to the upper end of the nanofibers having chirality of S type, and twisted again so that chirality becomes Z-shaped. As a result, a rotatable actuator having a hetero-chiral structure was fabricated. In order to confirm the structure of the rotatable actuator manufactured above, it was measured by FE-SEM and is shown in Fig.

여기서, 상기 제조과정에서 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 및 파라핀 왁스는 시그마-알드리치에서 구입하였으며, 상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체는 스티렌/에틸렌 대 부틸렌 비가 29:71이고, 파라핀 왁스는 고체상태에서 결정성이고, 열팽창 계수는 수백 ppm/K이며, 용융시 부피팽창은 10 내지 20 %인 것을 사용하였다.
Polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer and paraffin wax were purchased from Sigma-Aldrich, and the paraffin wax and polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer were styrene / The ethylene / butylene ratio was 29:71, the paraffin wax was crystalline in the solid state, the thermal expansion coefficient was several hundred ppm / K, and the volume expansion during melting was 10-20%.

실험예Experimental Example 1 열Column 1 기계 분석( Mechanical Analysis TMATMA ))

상기 실시예 1에 따라 제조된 4 cm 가량의 회전형 액츄에이터 양단을 열 기계 분석장치(TMA, Seiko TMA/SS7100)에 고정하였다. 여기서, 상기 회전형 액츄에이터의 상단부는 은 페이스트를 이용하여 백금선에 연결하고, 하단부를 은 페이스트의 바닥에 부착한 후, 충분히 건조시켜 전압측정기(Keithley 2635)에 연결하였다.Both ends of the rotary actuator of about 4 cm manufactured according to Example 1 were fixed to a thermomechanical analyzer (TMA, Seiko TMA / SS7100). The upper end of the rotatable actuator was connected to the platinum wire using a silver paste, and the lower end was attached to the bottom of the silver paste, followed by sufficiently drying and connecting to a voltage meter (Keithley 2635).

상기 회전형 액츄에이터에 0.35 MPa의 부하를 가하고 50% 듀티사이클의 0.5 Hz 구형파 전압을 인가하였다. 전압을 변화시키면서 열기계 분석으로 액츄에이터의 거동 및 회전각을 확인하였으며 고해상도 고속촬영카메라를 사용하여 분석하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.A load of 0.35 MPa was applied to the rotary actuator and a 0.5 Hz square wave voltage of 50% duty cycle was applied. The behavior and rotation angle of the actuator were confirmed by thermomechanical analysis while varying the voltage and analyzed using a high - resolution high - speed camera. The results are shown in Fig.

도 2는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 거동을 나타내는 그래프로서, 도 2a는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터에 인가되는 전압이 회전 구동에 미치는 영향을 확인하기 위해 온/오프 전압에 따른 회전도를 나타낸 그래프, 도 2b는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 파라핀 왁스 함량이 회전 구동에 미치는 영향을 확인하기 위하여 파라핀 왁스의 함량을 변화시켰을 때 나타나는 최대회전각을 측정한 그래프, 도 2c는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 사이클 수에 따른 평균 회전속도를 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the behavior of the rotary actuator manufactured according to the first embodiment. FIG. 2 (a) is a graph showing the behavior of the rotary actuator manufactured according to the first embodiment, FIG. 2B is a graph showing the rotation angle depending on the voltage. FIG. 2B is a graph showing the maximum rotation angle when the content of paraffin wax is changed in order to examine the effect of the paraffin wax content of the rotary actuator manufactured in Example 1 on the rotation drive And FIG. 2C is a graph showing an average rotational speed according to the number of cycles of the rotatable actuator manufactured according to the first embodiment.

도 2a를 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 8:2의 중량비를 갖는 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 회전형 액추에이터를 이용하여 측정한 결과, 열 발생시에는 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 나노섬유 부분이 음의 방향으로 회전하였고 이는 풀림을 의미한다. 냉각 시에는 상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 나노섬유 부분이 반대 방향으로 회전하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 약 0.75 V/mm에서 최대 회전력 80 °/mm를 나타냈으며, 가역적으로 거동하였다. 이는 종래 나노섬유에 비해 약 25배 정도 빠르다는 것을 의미한다.2A, measurement was conducted using a rotary actuator in which a paraffin wax having a weight ratio of 8: 2 prepared in Example 1 and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer were dispersed. As a result, The nanofiber portion in which the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed rotates in the negative direction, which means that it is loosened. At the time of cooling, it can be confirmed that the nanofiber portion in which the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed is rotated in the opposite direction. In other words, the maximum rotational force at about 0.75 V / mm was 80 ° / mm and reversibly behaved. This means that it is about 25 times faster than the conventional nanofiber.

도 2b를 참고하면, 8:2의 중량비를 갖는 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 회전형 액츄에이터를 사용하였으며, 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체를 분산시킨 본 발명의 액츄에이터는 파라핀 왁스의 함량을 변화시킴으로써 액츄에이터의 구동의 제어가 가능한 것을 확인하였으며, 흥미롭게도 최대 회전은 파라핀 함량이 55 wt%일 때 급격하게 증가하였음을 확인하였다. 파라핀 함량이 60% 이상일 경우 최대회전은 80 °/mm로 일정하였다. 즉, 파라핀 왁스 함량이 50% 이상일 경우 최대회전이 급격히 감소하여 10~15 °/mm에 불과하였다. 이는 파라핀 왁스의 함량이 증가하면 가열시 파라핀 왁스의 고체-액체 상전이로 인해 부피변화가 발생하는데, 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 내에 갖힌 파라핀 왁스의 경우 주위를 둘러쌓여 부피증가가 제한되므로, 파라핀 왁스의 함량이 낮은 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 나노섬유의 회전 거동은 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체만을 포함하는 나노섬유와 크게 차이가 없다. 그러나 파라핀 왁스의 함량이 50% 이상일 경우, 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체에서 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 내에 갖힌 파라핀 왁스가 유리됨에 따라 액츄에이터의 회전 거동이 크게 증가하게 된다. 파라핀 왁스의 함량이 높을수록 가열 시 자유롭게 팽창이 가능하다. 결과적으로 회전각은 파라핀 왁스의 부피팽창 뿐 아니라 저장탄성계수(storage modulus, E') 변화에도 영향을 받는다는 것을 의미한다.2B, a rotary actuator having a paraffin wax having a weight ratio of 8: 2 and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer dispersed therein was used, and a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene- ) -Polystyrene copolymer dispersed therein, it was confirmed that the actuator can be controlled by varying the content of paraffin wax. Interestingly, it was found that the maximum rotation rapidly increased when the paraffin content was 55 wt% Respectively. When the paraffin content was more than 60%, the maximum rotation was constant at 80 ° / mm. That is, when the content of paraffin wax is 50% or more, the maximum rotation sharply decreases to 10-15 ° / mm. This is because when the content of paraffin wax is increased, the volume change occurs due to the solid-liquid phase transition of the paraffin wax upon heating. In the case of the paraffin wax contained in the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer, The rotation behavior of the nanofibers in which the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed has only a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer Which is not significantly different from that of nanofibers. However, when the content of paraffin wax is 50% or more, paraffin wax encapsulated in a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer in a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer is liberated, The rotational behavior of the rotor is greatly increased. The higher the content of paraffin wax, the more freely it is possible to expand upon heating. As a result, the rotation angle is affected not only by the volume expansion of the paraffin wax but also by the storage modulus (E ').

또한, 도 2b에 삽입된 그래프를 따르면, 상기 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 전압 변화에 따른 회전 거동을 통해 전압에 따라 회전 각도를 조절할 수 있음을 확인 할 수 있다.In addition, according to the graph inserted in FIG. 2B, it can be seen that the rotational angle can be adjusted according to the voltage through the rotational behavior according to the voltage change of the rotational actuator manufactured according to the first embodiment.

도 2c를 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터에 0.5 Hz 구형파 전압을 0.625 V/mm로 가하였으며, 이 때, 그래프의 왼쪽 위에 나타난 그래프는 길이 4 cm, 무게 3.2 ㎍/cm인 회전형 액츄에이터에 0.5 Hz, 0.625 V/mm, 50% 듀티사이클의 구형파 전압을 사용하여 1 사이클 내에서의 회전 각과 회전 속도 변화를 나타낸 것이다. 그래프 상에 기재된 각각의 점들은 39,000 사이클의 평균속도를 나타내며 이때, 평균 회전속도는 9,800 rpm이다. 파라핀 함량이 80%일 경우 40,000 사이클까지 빠르고 가역적인 액츄에이터 거동을 보여주었다. 이때, 회전 속도가 감소되지 않고 안정된 값을 나타내었으며, 최대 회전속도는 약 9,800 rpm임을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 2C, a 0.5 Hz square wave voltage was applied at 0.625 V / mm to the rotatable actuator manufactured according to Example 1, wherein the graph on the left side of the graph was 4 cm in length and 3.2 / / cm in weight The rotation angle and the rotation speed change in one cycle are shown by using square-wave voltage of 0.5 Hz, 0.625 V / mm, and 50% duty cycle in the rotary actuator. Each point described on the graph represents an average speed of 39,000 cycles with an average rotational speed of 9,800 rpm. When the paraffin content was 80%, it showed fast and reversible actuator behavior up to 40,000 cycles. At this time, the rotation speed was not decreased but stable, and the maximum rotation speed was about 9,800 rpm.

실험예Experimental Example 2. 2.

perkin elmer 장치를 사용하여 길이 5 mm의 섬유를 동역학적 분석(DMA) 하였다. 상기 실시예 1에 따라 제조된 헤테로키랄성 꼬임 구조를 갖는 회전형 액츄에이터를 - 70 ℃로 냉각한 후, 70 내지 90 ℃까지 5 ℃/min의 속도로 가열해주면서 측정하였다, 여기서, 측정된 수치는 저장탄성계수(storage modulus, E')와 손실탄성률(loss modulus, E'')로부터 손실계수(loss factor, tan δ=E''/E')를 구하였다. 이때, 상기 실시예 1에 따라 제조된 나노섬유를 동역학적 분석기에 수직으로 장착하고 50 mL/min의 건조 질소 기체 하에서 1 Hz 진동을 연속적으로 가하였다, 측정 결과는 도 3에 나타내었다.A dynamic analysis (DMA) of fibers 5 mm in length was performed using a perkin elmer device. The rotatable actuator having the heterochyrrhetic twist structure manufactured according to Example 1 was cooled to -70 캜 and heated to 70 캜 to 90 캜 at a rate of 5 캜 / min, where the measured values were stored The loss factor (tan δ = E '' / E ') was calculated from the storage modulus (E') and the loss modulus (E "). At this time, the nanofibers prepared in Example 1 were mounted vertically on a dynamic analyzer and 1 Hz vibration was continuously applied under a dry nitrogen gas at 50 mL / min. The measurement results are shown in FIG.

도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 중량비가 비틀림 회전거동에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 회전형 액츄에이터에 인가되는 전압의 온/오프 상태에 따른 회전각을 나타낸 그래프로, 여기서 인가되는 전압은 0.625 V/mm였다. 이를 참고하면, 그래프 상에 표기된 적색 선은 파라핀왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 중량비가 8:2일 때 과감쇠 거동하고, 청색 선은 2:8일 때 저감쇠 거동함을 확인할 수 있다. 상기 그래프 내에 삽입된 그래프는 1 사이클 동안의 무진동 비틀림 응답을 나타낸다. 또한, 응답시간이 0.09 초로 종래 회전형 액츄에이터에 비하여 상당히 빠름을 확인할 수 있다.3A is a graph showing the effect of the weight ratio of the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer of the rotatable actuator produced according to Example 1 on the torsional rotational behavior, A graph showing the rotation angle according to the ON / OFF state of the voltage, wherein the applied voltage was 0.625 V / mm. Referring to this, the red line indicated on the graph shows a hyperdense behavior when the weight ratio of paraffin wax to polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer is 8: 2, and a low damping behavior when the blue line is 2: 8 . The graph inserted in the graph represents the non-vibration torsional response for one cycle. In addition, it can be confirmed that the response time is 0.09 seconds, which is considerably faster than that of the conventional rotary actuator.

도 3b는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체 조성비별 온도에 따른 손실계수(loss factor, tanδ=E''/E')를 나타내는 그래프로, -70 내지 90 ℃ 온도범위에서 측정하였다. 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체만 분산된 나노섬유를 이용한 액츄에이터는 -70 내지 90 ℃ 온도범위에서 하나의 손실계수(loss factor, tan δ) 피크만을 나타내는 반면, 실시예 1에 따른 나노섬유를 포함하는 회전형 액츄에이터는 두 손실계수(loss factor, tan δ) 피크를 나타낸다. 즉, 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 에틸렌-부틸렌 부분의 상전이 온도인 -40 ℃ 부근과 파라핀 왁스의 상전이 온도인 60 ℃ 부근에서의 손실계수(loss factor, tan δ)가 나타났다. 이는 손실계수(loss factor, tan δ)가 온도 의존성이 높다는 것을 의미한다.3B is a graph showing a loss factor (tan δ = E '' / E ') according to the temperature of polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer composition ratio of the rotational actuator manufactured according to Example 1 At a temperature range of -70 to 90 占 폚. Actuators using nanofibers dispersed only in polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer exhibit only one loss factor (tan δ) peak in the temperature range of -70 to 90 ° C., whereas in Example 1 Rotational actuators including nanofibers exhibit two loss factor (tan δ) peaks. That is, the loss factor (tan δ) at around -40 ° C. which is the phase transition temperature of the ethylene-butylene portion of the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer and around the phase transition temperature of 60 ° C. of the paraffin wax, . This means that the loss factor (tan δ) is highly temperature dependent.

도 3c는 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터의 파라핀 왁스의 함량에 따른 감쇠비(damping ratio) 및 최대 손실계수(max loss factor)를 나타내는 그래프로, 점탄성을 소실하면 손실계수와 감쇠비가 증가함을 확인할 수 있다 즉, 파라핀 왁스의 함량이 60 내지 90 wt%일 때 감쇠비가 2로 과감쇠 영역으로 회전형 액츄에이터의 비틀림 회전 거동이 안정적이고 빠른 응답시간을 갖는다는 것을 확인 할 수 있다. 이는 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 손실계수(loss factor)와 감쇠응답간의 강한 상관관계가 존재한다는 것을 의미한다.FIG. 3c is a graph showing the damping ratio and the max loss factor according to the content of paraffin wax in the rotatable actuator manufactured according to Example 1. When the viscoelasticity is lost, the loss factor and the damping ratio are increased That is, when the content of paraffin wax is 60 to 90 wt%, the damping ratio is 2, indicating that the twist rotation behavior of the rotary actuator is stable and has a fast response time to the overdamped region. This means that there is a strong correlation between the loss factor and the damping response of the paraffin wax and the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer.

상기 결과들을 종합해보면 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 조성비를 최적화함으로써, 동적 진동이 없고, 응답 속도가 빠르며 안정적인 과감쇠 거동을 나타내는 회전형 액츄에이터를 얻을 수 있다.
Taking all the above results into consideration, it is possible to obtain a rotary actuator having no dynamic vibration, fast response speed and stable overdamping behavior by optimizing the composition ratio of paraffin wax and polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer.

실시예Example 2 2

상기 실시예 1에 따라 제조된 회전형 액츄에이터를 거울 픽셀을 가로질러 두 개의 연결부에 대각선으로 고정하고, 연결부를 전기적으로 연결하여 섬유가 회전할 수 있도록 하는 마이크로 거울 어레이를 제작하였다. 이때, 상기 거울 픽셀은 3×3 mm의 크기를 갖고, 상기 회전형 액츄에이터의 중심에 설치하였다. 거울 픽셀의 바이너리 이미지로부터 회적각에 대응하는 전압의 온과 오프를 결정하였다. 그 결과를 도 4b 및 도 4c에 나타내었다.A micro mirror array was fabricated in which the rotatable actuator manufactured according to Example 1 was fixed diagonally across two connection portions of mirror pixels and the connection portions were electrically connected to rotate the fibers. At this time, the mirror pixels have a size of 3 x 3 mm and are installed at the center of the rotary actuator. From the binary image of the mirror pixel, the on and off voltages corresponding to the sagittal angle were determined. The results are shown in Figs. 4B and 4C.

도 4b는 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이에 인가되는 전압을 달리하여 측정한 회전형 액츄에이터의 회전각을 나타내는 그래프, 도 4c는 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이에 인가되는 전압을 달리하여 측정한 거울 픽셀의 회전각을 나타내는 그래프이다.FIG. 4B is a graph showing the rotation angle of the rotary actuator measured by varying the voltage applied to the micro mirror array manufactured according to Embodiment 2. FIG. 4C is a graph showing the voltage applied to the micro mirror array manufactured according to Embodiment 2 Is a graph showing the rotation angle of the mirror pixel measured in different ways.

도 4b에 따르면, 상기 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이에 약 0.34 V/mm의 전압이 인가되면, 나노섬유와 거울 픽셀이 회전되어 90° 회전각을 가지므로 마이크로 거울 어레이는 "밝은" 이미지 나타내고, 전압이 오프되어 거울 픽셀은 0° 회전각으로 원위치하므로, 마이크로 거울 어레이는 "어두운" 이미지를 나타내게 된다.Referring to FIG. 4B, when a voltage of about 0.34 V / mm is applied to the micro mirror array manufactured according to the second embodiment, since the nanofibers and the mirror pixels are rotated to have a 90 DEG rotation angle, Image, and the voltage is off so that the mirror pixels are back to 0 ° rotation angle, so that the micro mirror array shows a "dark" image.

도 4c에 따르면, 인가되는 전압의 온/오프 주기는 1초, 전압은 0.34 V/mm로 고정할 경우, 실시예 2에 따라 제조된 마이크로 거울 어레이의 거울 픽셀의 온/오프시 회전각 차이는 90°로 일정함을 확인할 수 있으며, 이는 인가되는 전압을 제어하여 거울 픽셀의 회전각을 임의로 제어가 가능하다는 것을 의미한다. 따라서, 마이크로 거울 어레이를 이용한 디스플레이의 실현 가능성이 높다고 판단된다.According to FIG. 4C, when the on / off period of the applied voltage is fixed to 1 second and the voltage is fixed to 0.34 V / mm, the difference in rotation angle between on / off of the mirror pixels of the micro mirror array manufactured according to Embodiment 2 90 °, which means that the rotation angle of the mirror pixel can be controlled arbitrarily by controlling the applied voltage. Therefore, the feasibility of display using a micro mirror array is high.

Claims (9)

탄소나노튜브 시트가 쌍대 아르키메데안 구조로 트위스트 방사되어 형성된 나노섬유를 포함하고,
상기 나노섬유는 중앙을 기준으로 키랄성의 Z형 구조를 갖는 상단부와 키랄성의 S형 구조를 갖는 하단부로 나누어지고,
상기 하단부의 나노섬유 공극 내에 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
A carbon nanotube sheet includes a nanofiber formed by twisted spinning in a twin arcimeter structure,
The nanofibers are divided into an upper portion having a chiral Z-shaped structure and a lower portion having a chiral S-shaped structure on the basis of the center,
Wherein a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer are dispersed in the nanofiber pores at the lower end.
제1항에 있어서,
상기 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체의 중량비는 6-9 : 4-1인 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the paraffin wax to the polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer is 6-9: 4-1.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유의 평균 직경은 15-25 ㎛인 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the average diameter of the nanofibers is 15-25 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 나노섬유의 꼬임각은 20 내지 30 °인 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the twist angle of the nanofibers is 20 to 30 degrees.
제1항에 있어서,
상기 회전형 액츄에이터는 전압 인가시에 임계감쇠 또는 과감쇠 거동을 하는 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the rotary actuator performs critical damping or overdamping behavior when a voltage is applied.
제1항에 있어서,
상기 회전형 액츄에이터의 최대 회전각은 70 내지 100 °/mm인 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the maximum rotation angle of the rotary actuator is 70 to 100 占 퐉 / mm.
제1항에 있어서,
상기 회전형 액츄에이터는 0.5 내지 0.8 V/mm의 전압 인가시 과감쇠 거동을 하고, 상기 과감쇠 거동시 응답시간이 0.05 내지 0.1 초인 것을 특징으로 하는 회전형 액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the rotary actuator performs the overdense action when a voltage of 0.5 to 0.8 V / mm is applied, and the response time of the overdrive action is 0.05 to 0.1 second.
(ⅰ) 탄소나노튜브 포레스트로부터 탄소나노튜브 시트를 추출하는 단계;
(ⅱ) 상기 탄소나노튜브 시트를 쌍대 아르키메데안 구조로 트위스트 방사하여 키랄성 S형 구조를 갖는 나노섬유를 제조하는 단계;
(ⅲ) 상기 나노섬유의 중앙을 기준으로 한 하단부를 파라핀 왁스와 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 공중합체가 함유된 혼합 용액에 침지시킨 후 건조시키는 단계; 및
(ⅳ) 상기 나노섬유의 중앙에 로터를 설치하고 상단부의 키랄성의 S형 구조를 Z형으로 다시 꼬아주는 단계;를 포함하는 회전형 액츄에이터의 제조방법.
(I) extracting a carbon nanotube sheet from a carbon nanotube forest;
(Ii) Twist-spinning the carbon nanotube sheet with a twin archemetene structure to produce a nanofiber having a chiral S-shaped structure;
(Iii) immersing the lower end of the nanofiber on the basis of the center of the nanofiber in a mixed solution containing a paraffin wax and a polystyrene-poly (ethylene-butylene) -polystyrene copolymer, followed by drying; And
(Iv) providing a rotor at the center of the nanofibers and twisting the chirally S-shaped structure at the upper end to Z-shape.
제1항에 따른 회전형 액츄에이터의 중앙에 마이크로 거울 픽셀이 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로 거울 어레이.A micro mirror array comprising micro-mirror pixels in the center of a rotatable actuator according to claim 1.
KR1020130108335A 2013-09-10 2013-09-10 Torsional actuator and preparing method thereof KR101535917B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130108335A KR101535917B1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Torsional actuator and preparing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130108335A KR101535917B1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Torsional actuator and preparing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150029318A KR20150029318A (en) 2015-03-18
KR101535917B1 true KR101535917B1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53023836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130108335A KR101535917B1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Torsional actuator and preparing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101535917B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101767733B1 (en) 2015-08-18 2017-08-14 한양대학교 산학협력단 Thermal actuator based on carbon nanotube yarn and method for preparing the same
KR101812871B1 (en) * 2016-01-29 2018-01-30 한양대학교 산학협력단 Glucose sensing artificial muscle and method for preparing the same
KR102172730B1 (en) 2019-06-10 2020-11-03 성균관대학교 산학협력단 Soft actuator manufacturing apparatus and manufacturing method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110019563A (en) * 2009-08-20 2011-02-28 크라제테크 주식회사 Spiral silica nano tube and its making method in use of non-chiral cation gelator
KR20120023370A (en) * 2010-09-03 2012-03-13 주식회사 엘지화학 Carbon nano tube/polyethylene complex and method for preparation thereof
WO2012177082A2 (en) * 2011-06-22 2012-12-27 서울대학교 산학협력단 Carbon nanotube sheet and polarizer using same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110019563A (en) * 2009-08-20 2011-02-28 크라제테크 주식회사 Spiral silica nano tube and its making method in use of non-chiral cation gelator
KR20120023370A (en) * 2010-09-03 2012-03-13 주식회사 엘지화학 Carbon nano tube/polyethylene complex and method for preparation thereof
WO2012177082A2 (en) * 2011-06-22 2012-12-27 서울대학교 산학협력단 Carbon nanotube sheet and polarizer using same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150029318A (en) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11149720B2 (en) Thermally-powered coiled polymer fiber tensile actuator system and method
Niu et al. Flexible, stimuli-responsive and self-cleaning phase change fiber for thermal energy storage and smart textiles
Zhao et al. Flexible phase change materials: Preparation, properties and application
Hua et al. Helical graphene oxide fibers as a stretchable sensor and an electrocapillary sucker
CN109312724B (en) Bistable actuator device
Foroughi et al. Carbon nanotube and graphene fiber artificial muscles
Gu et al. Hydro-actuation of hybrid carbon nanotube yarn muscles
KR101535917B1 (en) Torsional actuator and preparing method thereof
US20140238013A1 (en) Vanadium dioxide microactuators
Ma et al. Photo-driven nanoactuators based on carbon nanocoils and vanadium dioxide bimorphs
KR102311763B1 (en) Torsional actuators by temperature gradient and energy harvesting device using the same
KR101767733B1 (en) Thermal actuator based on carbon nanotube yarn and method for preparing the same
WO2018182964A1 (en) Fast torsional artificial muscles from twisted yarns of shape memory material
US10837130B2 (en) Incandescent tension annealing processes for strong, twist-stable carbon nanotube yarns and muscles
Foroughi et al. Electrothermally Driven Carbon-Based Materials as EAPs: Fundamentals and Device Configurations
Kozlov et al. Coiled and non-coiled twisted polymer fiber torsional and tensile actuators

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 5