KR101616061B1 - 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 및 그 방법 - Google Patents
전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 및 그 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전도성 혼합용액을 이용하여 면, 견, 양모, 레이온, 아세테이트, 비닐론 등 기존 상용화 되고 있는 직물 또는 섬유를 코팅하여 전기 전도성을 가진 섬유 전극을 제조하기 위한 장치 및 그 방법에 대한 것으로 전도성 혼합용액 제조부, 전도성 혼합용액 증착부를 포함할 수 있으며, 이를 통해 본 발명에서는 웨어러블 디바이스 또는 플렉서블 회로 등과 같은 다양한 전자 기기분야에 적용하기 위하여 높은 유연성과 신축성 그리고 저렴한 비용 등을 가지는 전기 전도성 섬유 전극을 제조하는데 그 목적이 있다.
Description
본 발명은 전기 전도가 가능한 섬유 전극을 제조에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 혼합용액을 이용하여 면, 견, 양모, 레이온, 아세테이트, 비닐론 등 기존 상용화 되고 있는 직물 또는 섬유를 코팅하여 전기 전도성을 가진 섬유 전극을 제조하기 위한 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
최근 섬유는 단순히 의류에만 국한되지 않고 산업용으로도 매우 중요한 소재로 인식되면서 새로운 섬유의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 특히 새로운 섬유 중 스마트 의류라고 정의되는 섬유 또는 의류의 속성을 유지하면서도 섬유 패션 제품 내에 신호 전달성 직물 또는 섬유를 적용시킨 섬유는 각종 디바이스들을 내장 시킬 수 있는 활용성으로 인하여 개발이 집중적으로 이루어지고 있다.
이러한 스마트 섬유는 일반 직물과 다름없는 촉감과 물성을 가지는 동시에 전기적인 특성을 가지므로 각종 디바이스 부품을 전도성 직물 또는 섬유와 연결할 때, 직물 또는 섬유 기반의 전자 회로 설계가 가능하게 되므로 특히 웨어러블 디바이스에 적용 가치가 높다.
웨어러블 디바이스의 적용을 위해 웨어러블 회로, 디바이스 등의 기계적인 파손 및 전기적 손상을 막을 수 있는 다양한 방식들의 플렉서블 성질을 가지는 전극 소재 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 플렉서블 전극으로는 가장 중요한 것은 금속과 같은 높은 전기 전도성과 다양한 형태와 크기의 변형에서도 견딜 수 있는 높은 유연성 및 신축성이 가장 중요하므로 섬유 전극에 대한 관심도가 높아지고 있다.
본 발명에서는 웨어러블 디바이스 또는 플렉서블 회로 등과 같은 다양한 전자 기기분야에 적용하기 위하여 높은 유연성과 신축성 그리고 저렴한 비용 등을 가지는 전기 전도성 섬유 전극의 제조장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 는 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 구조물을 넣은 후 초음파를 통해 제1 분산 시키고, 상기 제1 분산된 용액에 금속 나노 구조체를 혼합한 후 초음파를 통해 제2 분산 시키며, 상기 제2 분산된 용액에 바이오 폴리머를 혼합한 후 교반 시킴으로써 전도성 혼합 용액을 제조하는 전도성 혼합용액 제조부; 및 상기 제조된 전도성 혼합용액을 섬유의 표면에 분사하고 상기 섬유를 감압기를 이용하여 상기 제조된 전도성 혼합용액으로 코팅하며, 상기 코팅된 섬유에 상기 전도성 혼합용액을 증착 시킴으로써 섬유 전극을 생성하는 전도성 혼합용액 증착부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 제조부는, 상기 계면 활성제로 Triton X-100을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 제조부는, 상기 계면 활성제를 혼합한 용액으로 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액을 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 단말기에 0.1 vol%을 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 제조부는, 상기 금속 나노 구조물로 은나노 와이어를 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 상기 은나노 와이어를 1 중량% 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 제조부는, 상기 탄소 나노 구조체로 탄소 나노 튜브를 사용하며, 상기 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 튜브를 3 중량% 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 제조부는, 상기 바이오 폴리머로 키토산 폴리머를 사용하며, 상기 제2 분산된 용액에 상기 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 상기 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하고 다시 교반할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 증착부는, 전기 전도성 폴리머에 상기 증착된 섬유를 일정 시간 담군 뒤, 그 이후 고온에서 건조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합용액 증착부는, 상기 전기 전도성 폴리머로 PSEDOT 용액을 이용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법은 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 구조물을 넣은 후 초음파를 통해 제1 분산 시키고, 상기 제1 분산된 용액에 금속 나노 구조체를 혼합한 후 초음파를 통해 제2 분산 시키며, 상기 제2 분산된 용액에 바이오 폴리머를 혼합한 후 교반 시킴으로써 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 전도성 혼합용액을 섬유의 표면에 분사하고 상기 섬유를 감압기를 이용하여 상기 제조된 전도성 혼합용액으로 코팅하며, 상기 코팅된 섬유에 상기 전도성 혼합용액을 증착 시킴으로써 섬유 전극을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는, 상기 계면 활성제로 Triton X-100을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,상기 계면 활성제를 혼합한 용액으로 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액을 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 단말기에 0.1 vol%을 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 금속 나노 구조물로 은나노 와이어를 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 상기 은나노 와이어를 1 중량% 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 탄소 나노 구조체로 탄소 나노 튜브를 사용하며, 상기 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 튜브를 3 중량% 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 바이오 폴리머로 키토산 폴리머를 사용하며, 상기 제2 분산된 용액에 상기 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 상기 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하고 다시 교반할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 섬유 전극을 생성하는 단계는, 전기 전도성 폴리머에 상기 증착된 섬유를 일정 시간 담군 뒤, 그 이후 고온에서 건조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 섬유 전극을 생성하는 단계는, 상기 전기 전도성 폴리머로 PSEDOT 용액을 이용할 수 있다.
본 발명에서는 높은 유연성과 신축성 그리고 저렴한 비용 등을 가지는 전기 전도성 섬유 전극을 제조함으로써 웨어러블 디바이스 또는 플렉서블 회로 등과 같은 다양한 전자 기기분야에 적용할 수 있는 금속과 같은 높은 전기 전도성과 다양한 형태와 크기의 변형에서도 견딜 수 있는 높은 유연성 및 신축성을 가진 섬유 전극을 제조할 수 있는 효과가 존재한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극의 제조공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극의 제조공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치(1000)의 구성도이다.
도 1을 참조하면 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치(1000)는 전도성 혼합용액 제조부(100), 전도성 혼합용액 증착부(200)을 포함할 수 있다.
전도성 혼합용액 제조부(100)는 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 구조물을 넣은 후 초음파를 통해 제1 분산 시키고, 제1 분산된 용액에 금속 나노 구조체를 혼합한 후 초음파를 통해 제2 분산 시키며, 제2 분산된 용액에 바이오 폴리머를 혼합한 후 교반 시킴으로써 전도성 혼합 용액을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 바이오 폴리머의 결합의 향상을 위해 P.B.S.(phosphate buffer saline) buffer를 계면 활성제와 혼합하여 사용할 수 있다.
여기서 P.B.S.(phosphate buffer saline) buffer는 생리 식염액 만으로는 그 생명을 오래 유지할 수 없는 생물 또는 조직이나 기관의 부유액을 의미할 수 있다.
일반적으로 P.B.S. buffer는 보통 M/75 인산 완충액(pH 적당) 속에 생리 식염액과 등장(等張)이 될 때까지 소금을 첨가함으로써 생성할 수 있다.
예를 들면, M/15 인산 완충액 100cc에 소금 3.4g을 첨가하고 물을 첨가함으로써 500cc의 P.B.S. buffer를 생성할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 금속 나노 구조물로 은나노 와이어(wire)를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고 또 다른 실시 예에 따르면 금 (Pt), 은 (Ag), 구리 (Cu), 철 (Fe), 코발트 (Co), 알루미늄(Al)과 조합된 자점 (quantum dot)등의 전도성 물질을 이용한 나노 막대 (nano rod), 나노 와이어 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 계면 활성제로 Triton X-100을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 계면에 흡착하여 친수성으로 이루어진 수용액 상에서 탄소 나노 구조체와 금속 나노 구조물의 분산성을 높일 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 물질로 사용될 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 전도성 혼합용액 제조부(100)에서 사용되는 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 단말기에 0.1 vol%을 혼합한 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액일 수 있다.
또한 본 발명의 제1 실시 예에 따르면 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 단말기에 0.1 vol%을 혼합한 용액에 은나노 와이어를 1 중량%을 넣은 용액을 제1 분산 시킬 수 있다.
여기서 분산은 얇은 벽의 작은 구멍을 통하여 기체가 분출하는 현상을 의미하며, 분출 속도는 기체의 밀도 에 반비례하고 압력 차에 비례하게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 분산을 위해서 초음파가 사용되나 이에 한정되지 아니하며 분산 현상을 일으킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 바람직하게는 제1 분산을 30분간 수행할 수 있으나, 또 다른 실시 예에 따르면 물질 및 분산의 진행여부에 따라 30분 보다 더 짧거나, 길게 분산을 수행할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제1 분산된 용액에 탄소 나노 구조체로 탄소 나노 튜브를 혼합할 수 있으며, 바람직하게는 탄소 나노 튜브를 3 중량% 혼합할 수 있으나 혼합하는 탄소 나노 튜브 중량%는 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 탄소 나노 구조체로 단일벽 탄소 나노 튜브(Single wall carbon nanotube), 다중벽 탄소 나노 튜브(Multi wall carbon nanotube), 그라파이트 산화물 (graphite oxide), 그라핀 (graphene)등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 초음파를 통해 제2 분산 시킬 수 있으며, 일 실시 예에 따르면 탄소 나노 튜브가 혼합된 용액을 제2 분산 시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제2 분산 역시 제1 분산과 마찬가지로 초음파를 사용하여 수행할 수 있으며, 분산 시간은 30분으로 설정할 수 있으나 또 다른 실시 예에 따르면 혼합 물질, 혼합 비율, 분산의 정도에 따라 분산 시간은 변동 될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 아세트 산과 키토산 폴리머를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고 또 다른 실시 예에 따르면 셀롤로스 (Cellulose), 폴리 젖산 (poly lactic acid), 리그닌 (Lignin), 폴리베타히드록시부티레이트 (poly-β-hydroxybutyrate (PHB)), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone (PCL)), 폴리글리콜산 (poly-(glycolic acid) (PGA))등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제2 분산된 용액에 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하여 전도성 용액을 제조할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 제조된 전도성 용액을 교반할 수 있으며, 본 발명의 제1 실시 예에 따르면 교반을 4시간 동안 수행할 수 있으나 교반 시간은 이제 한정되지 아니한다.
여기서 교반은 물리적 또는 화학적 성질이 다른 2종 이상의 물질을 외부적인 기계 에너지를 사용하여 균일한 혼합상태로 만드는 것을 의미한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제2 분산된 용액에 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하여 제조한 전도성 용액을 교반 시킬 수 있으며 바람직하게는 4시간 동안 교반 시킬 수 있다.
전도성 혼합용액 증착부(200)는 제조된 전도성 혼합용액을 섬유의 표면에 분사하고 상기 섬유에 감압장치를 이용하여 제조된 전도성 혼합용액을 코팅시키며, 코팅된 섬유에 전도성 혼합용액을 증착 시킴으로써 섬유 전극을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 섬유 전극이란 특정한 공정을 통해 가공되어 전기 전도성을 가지는 섬유 소재 또는 섬유로 생성된 직물 소재를 의미할 수 있다.
상기 실시 예에 따르면 섬유 전극은 섬유 소재를 전기 전도성을 가지도록 가공한 섬유 소재 전극과 직물 소재를 전기 전도성을 가지도록 가공한 직물 소재 전극을 포함할 수 있다.
여기서 섬유는 특정한 종류의 섬유로 한정되지는 아니하며, 전도성 혼합용액에 반발하는 소재의 섬유만 아니라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 제조된 전도성 혼합 용액을 섬유 위에 분사하고, 바람직하게는 그 상태에서 30분 동안 증착 시킨 후 감압 장치를 이용하여 섬유를 전도성 혼합 용액으로 코팅할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 섬유를 전도성 혼합 용액으로 코팅 한 이후 일정시간 동안 상온에서 건조할 수 있으며, 바람직하게는 건조 시간은 1시간이 될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액으로 코팅된 섬유를 전도성 혼합 용액에 담군 상태로 일정 시간 유지시켜 섬유에 전도성 혼합 용액이 증착 되게 할 수 있다.
여기서 전도성 혼합 용액에 담군 상태로 유지하는 시간은 바람직하게는 약 24시간이 될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 섬유가 담긴 전도성 혼합 용액을 감압 장치를 통해 섬유에 증착 되지 않고 빠져 나오는 전도성 혼합 용액을 분리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액과 분리된 섬유는 일정 시간 상온에서 건조 될 수 있으며, 바람직하게는 건조시간은 1시간이 될 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 섬유를 건조 후에 전도성 폴리머에 일정 시간 담가 증착 시킨 후 50°C에서 건조함으로써 더 높은 전기 전도성을 가진 섬유 전극을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 폴리머로 PSEDOT: PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 용액을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 후에 전도성 폴리머를 증착 시키기 위해 섬유를 담가 놓는 시간은 바람직하게는 24시간이 될 수 있으나 이에 한정되지 않고 더 짧거나 길수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극의 제조공정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극의 제조공정은 크게 전도성 혼합용액 제조 공정과 전도성 혼합용액 증착 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 전도성 혼합용액 제조부(100)에서는 전도성 혼합용액 제조 공정을 통해 제조된 전도성 혼합용액을 제조할 수 있으며, 이때 분산을 위해 초음파가 사용될 수 있다.
또한 전도성 혼합용액 증착부(200)에서는 제조된 전도성 혼합용액을 이용하여 섬유를 제조된 전도성 혼합용액을 코팅 및 증착 함으로써 탄소구조물과 금속 나노 구조체의 네트워킹이 이루어 지는 섬유 전극을 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법의 흐름도이다.
계면 활성제를 혼합한 용액을 생성한다(310).
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 사용할 수 있다.
상기 실시 예에 따르면 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 단말기에 0.1 vol%을 혼합한 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액일 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.
생성한 용액에 탄소 나노 구조물을 넣은 후 초음파를 통해 제1 분산한다(320).
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제1 분산된 용액에 탄소 나노 구조체로 탄소 나노 튜브를 혼합할 수 있으며, 바람직하게는 탄소 나노 튜브를 3 중량% 혼합할 수 있으나 혼합하는 탄소 나노 튜브 중량%는 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 탄소 나노 구조체로 단일벽 탄소 나노 튜브, 다중벽 탄소 나노 튜브, 그라파이트 산화물 (graphite oxide), 그라핀 (graphene)등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 초음파를 통해 제1 분산 시킬 수 있으며, 일 실시 예에 따르면 탄소 나노 튜브가 혼합된 용액을 제1 분산 시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 바람직하게는 제1 분산을 30분간 수행할 수 있으나, 또 다른 실시 예에 따르면 물질 및 분산의 진행여부에 따라 30분 보다 더 짧거나, 길게 분산을 수행할 수도 있다.
분산된 용액에 금속 나노 구조체를 혼합한 후 초음파를 통해 제2 분산한다(330).
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 금속 나노 구조물로 은나노 와이어(wire)를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고 또 다른 실시 예에 따르면 금 (Pt), 은 (Ag), 구리 (Cu), 철 (Fe), 코발트 (Co), 알루미늄(Al)과 조합된 자점 (quantum dot)등의 전도성 물질을 이용한 나노 막대 (nano rod), 나노 와이어 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 단말기에 0.1 vol%을 혼합한 용액에 은나노 와이어를 1 중량%을 넣은 용액을 제2 분산 시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 분산을 위해서 초음파가 사용되나 이에 한정되지 아니하며 분산 현상을 일으킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제2 분산 역시 제1 분산과 마찬가지로 초음파를 사용하여 수행할 수 있으며, 분산 시간은 30분으로 설정할 수 있으나 또 다른 실시 예에 따르면 혼합 물질, 혼합 비율, 분산의 정도에 따라 분산 시간은 변동 될 수 있다.
분산된 용액에 바이오 폴리머를 혼합한 후 교반하여 전도성 혼합 용액을 제조한다(340).
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 바이오 폴리머로 키토산 폴리머를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고 또 다른 실시 예에 따르면 셀롤로스 (Cellulose), 폴리 젖산 (poly lactic acid), 리그닌 (Lignin), 폴리베타히드록시부티레이트 (poly-β-hydroxybutyrate (PHB)), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone (PCL)), 폴리글리콜산 (poly-(glycolic acid) (PGA))등이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 아니하고 금속 구조물 또는 탄소 구조체의 박리 현상이 발생하지 않도록 할 수 있는 생체 적합 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제2 분산된 용액에 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하여 전도성 용액을 제조할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 제조된 전도성 용액을 교반할 수 있으며, 본 발명의 제1 실시 예에 따르면 교반을 4시간 동안 수행할 수 있으나 교반 시간은 이제 한정되지 아니한다.
여기서 교반은 물리적 또는 화학적 성질이 다른 2종 이상의 물질을 외부적인 기계 에너지를 사용하여 균일한 혼합상태로 만드는 것을 의미한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면 제2 분산된 용액에 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하여 제조한 전도성 용액을 교반 시킬 수 있으며 바람직하게는 4시간 동안 교반 시킬 수 있다.
제조된 전도성 혼합용액을 섬유의 표면에 분사하고 감압하여 섬유를 코팅한다(350).
본 발명의 일 실시 예에 따르면 제조된 전도성 혼합 용액을 섬유 위에 분사하고, 바람직하게는 그 상태에서 30분 동안 증착 시킨 후 감압 장치를 이용하여 섬유를 전도성 혼합 용액으로 코팅할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 섬유를 전도성 혼합 용액으로 코팅 한 이후 일정시간 동안 상온에서 건조할 수 있으며, 바람직하게는 건조 시간은 1시간이 될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.
코팅된 섬유에 상기 전도성 혼합용액을 증착한다(360).
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액으로 코팅된 섬유를 전도성 혼합 용액에 담군 상태로 일정 시간 유지시켜 섬유에 전도성 혼합 용액이 증착 되게 할 수 있다.
여기서 전도성 혼합 용액에 담군 상태로 유지하는 시간은 바람직하게는 약 24시간이 될 수 있으나 이에 한정되지는 아니한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 섬유가 담긴 전도성 혼합 용액을 감압 장치를 통해 섬유에 증착 되지 않고 빠져 나오는 전도성 혼합 용액을 분리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 혼합 용액과 분리된 섬유는 일정 시간 상온에서 건조 될 수 있으며, 바람직하게는 건조시간은 1시간이 될 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
증착된 섬유를 전기 전도성 폴리머에 투입할 수 있다(570).
본 발명의 일 실시 예에 따르면 섬유를 건조 후에 전도성 폴리머에 일정 시간 담가 증착 시킬 수 있다.
전기 전도성 폴리머로부터 건진 섬류를 고온에서 건조 할 수 있다(580).
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 폴리머에 일정 시간 담가 증착시킨 섬유를 50°C에서 건조함으로써 더 높은 전기 전도성을 가진 섬유 전극을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전도성 폴리머로 PSEDO: PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 용액을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 후에 전도성 폴리머를 증착 시키기 위해 섬유를 담가 놓는 시간은 바람직하게는 24시간이 될 수 있으나 이에 한정되지 않고 더 짧거나 길수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 전도성 혼합용액 제조부 200 : 전도성 혼합용액 증착부
1000 : 섬유 전극 제조장치
1000 : 섬유 전극 제조장치
Claims (16)
- 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 구조물을 넣은 후 초음파를 통해 제1 분산 시키고, 상기 제1 분산된 용액에 금속 나노 구조체를 혼합한 후 초음파를 통해 제2 분산 시키며, 상기 제2 분산된 용액에 바이오 폴리머를 혼합한 후 교반 시킴으로써 전도성 혼합 용액을 제조하는 전도성 혼합용액 제조부; 및
상기 제조된 전도성 혼합용액을 섬유의 표면에 분사하고 상기 섬유를 감압기를 이용하여 상기 제조된 전도성 혼합용액으로 코팅하며, 상기 코팅된 섬유에 상기 전도성 혼합용액을 증착 시킴으로써 섬유 전극을 생성하는 전도성 혼합용액 증착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 1 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 제조부는,
상기 계면 활성제로 Triton X-100을 사용하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 2 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 제조부는,
상기 계면 활성제를 혼합한 용액으로 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액을 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 0.1 vol%을 혼합한 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 3 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 제조부는,
상기 금속 나노 구조물로 은나노 와이어를 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 상기 은나노 와이어를 1 중량% 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 3 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 제조부는,
상기 탄소 나노 구조체로 탄소 나노 튜브를 사용하며, 상기 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 튜브를 3 중량% 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 5 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 제조부는,
상기 바이오 폴리머로 키토산 폴리머를 사용하며, 상기 제2 분산된 용액에 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 상기 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하고 다시 교반하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 1 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 증착부는,
전기 전도성 폴리머에 상기 증착된 섬유를 일정 시간 담군 뒤, 그 이후 고온에서 건조하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 제 7 항에 있어서 상기 전도성 혼합용액 증착부는,
상기 전기 전도성 폴리머로 PSEDOT 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치. - 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 구조물을 넣은 후 초음파를 통해 제1 분산 시키고, 상기 제1 분산된 용액에 금속 나노 구조체를 혼합한 후 초음파를 통해 제2 분산 시키며, 상기 제2 분산된 용액에 바이오 폴리머를 혼합한 후 교반 시킴으로써 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 전도성 혼합용액을 섬유의 표면에 분사하고 상기 섬유를 감압기를 이용하여 상기 제조된 전도성 혼합용액으로 코팅하며, 상기 코팅된 섬유에 상기 전도성 혼합용액을 증착 시킴으로써 섬유 전극을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 9 항에 있어서 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 계면 활성제로 Triton X-100을 사용하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 10 항에 있어서 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 계면 활성제를 혼합한 용액으로 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액을 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액은 0.1 M P.B.S. buffer에 Triton X-100을 0.1 vol%을 혼합한 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 11 항에 있어서 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 금속 나노 구조물로 은나노 와이어를 사용하며, 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 상기 은나노 와이어를 1 중량% 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 11 항에 있어서 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 탄소 나노 구조체로 탄소 나노 튜브를 사용하며, 상기 상기 P.B.S. buffer와 계면 활성제를 혼합한 용액에 탄소 나노 튜브를 3 중량% 혼합하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 13 항에 있어서 상기 전도성 혼합 용액을 제조하는 단계는,
상기 바이오 폴리머로 키토산 폴리머를 사용하며, 상기 제2 분산된 용액에 아세트산 0.2vol%를 혼합한 후 교반하고, 상기 교반된 용액에 상기 키토산 폴리머를 0.5 중량% 혼합하고 다시 교반하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 9 항에 있어서 상기 섬유 전극을 생성하는 단계는,
전기 전도성 폴리머에 상기 증착된 섬유를 일정 시간 담군 뒤, 그 이후 고온에서 건조하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법. - 제 15 항에 있어서 상기 섬유 전극을 생성하는 단계는,
상기 전기 전도성 폴리머로 PSEDOT 용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조방법.
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| KR1020150076337A KR101616061B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 및 그 방법 |
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| KR1020150076337A KR101616061B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 및 그 방법 |
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| KR1020150076337A KR101616061B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | 전도성 혼합 용액을 이용한 섬유 전극 제조장치 및 그 방법 |
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2015
- 2015-05-29 KR KR1020150076337A patent/KR101616061B1/ko active IP Right Grant
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