KR101694638B1 - 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 마찰전기필름 및 이를 포함하는 고성능 마찰전기소자 - Google Patents
음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 마찰전기필름 및 이를 포함하는 고성능 마찰전기소자 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 기판 상에 강제조립을 통해 형성된 콜로이드 단층막을 기반으로, 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 마찰전기필름 및 이를 포함하는 고성능 마찰전기소자에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름을 마찰전기소자에 적용 시 우수한 전기적 성능뿐만 아니라, 내습성 및 라지스케일(large scale)에서의 높은 기계적 안정성을 가질 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름을 마찰전기소자에 적용 시 우수한 전기적 성능뿐만 아니라, 내습성 및 라지스케일(large scale)에서의 높은 기계적 안정성을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법, 이에 의해 제조된 마찰전기필름 및 이를 포함하는 고성능 마찰전기소자에 관한 것이다.
최근, 다양한 무선 전자 기기 사용의 급속한 확장 및 발전으로 인해 지속적이고 재생가능하며, 정비가 필요 없는(maintenance-free) 에너지원이 요구되고 있다. 자가발전(self-power generation)은 생태학적 문제와 화석 연료 사용의 감소라는 현대 사회의 요구에 부합하는 에너지원으로서 큰 관심을 받고 있다.
빛, 열, 기계적 힘을 이용한 다양한 종류의 자가 발전기 중, 마찰전기소자(triboelectric nanogenerator, TENGs)는 그린 나노 기술 분야에서 에너지 생산과 재생 가능한 자원으로서 주목할 만한 대안으로 큰 관심을 받고 있다. TENGs는 우리의 일상 생활 주변에 존재하는 다양한 불규칙적인 소스들로부터 쉽게 이용 가능한 기계적 에너지를 지속 가능한 전기에너지로 효과적으로 변환할 수 있다
TENGs는 생성된 마찰 대전을 전류 생성을 위한 전하 구동원으로 사용한다. 전자 공여체 및 수용체 물질의 표면이 주기적으로 접촉 및 분리될 때, 정전기 전하의 생성 및 이동은 외부 회로를 통한 전자의 흐름을 유발할 수 있는 전극 간의 전위차를 유발한다. TENGs의 전기적 성능을 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있지만, 이들 연구는 주로 마찰전기 물질의 선택과 접촉/분리의 주기적인 스위칭에 집중되어 있다.
그러나 상대적으로, 전하 발생에 중요한 영향을 끼치는, 마찰대전(frictional electrification), 습한 환경에서의 디바이스의 안정성 및 표면 형태의 제어에 대한 연구는 미진한 실정이다. 최근, Si-몰드 베이스의 포토리소그래피(F.-R. Fan, L. Lin, G. Zhu, W. Wu, R. Zhang, Z. L. Wang, Nano Lett . 2012, 12, 3109.) 및 전착 공정(G. Zhu, C. Pan, W. Guo, C. Y. Chen, Y. Zhou, R. Yu, Z. L. Wang, Nano Lett . 2012, 12, 4960.)을 이용하여 서로 다른 두 마찰 플레이트 사이의 접촉면적을 증가시켜 전기적 성능을 향상시킨 마이크로패턴의 TENGs가 보고되었다. 또한, 다양한 자기조립 공정(ex: 용매 증발법(K. Y. Lee, J. Chun, J.-H. Lee, K. N. Kim, N.-R. Kang, J.-Y. Kim, M. H. Kim, K.-S. Shin, M. K. Gupta, J. M. Baik, S.-W. Kim, Adv . Mater. 2014, 29, 5037.), 자발적 블록 공중합체 템플레이트의 선택적 에칭(C. K. Jeong, K. M. Baek, S. Niu, T. W. Nam, Y. H. Hur, D. Y. Park, G.-T. Hwang, M. Byun, Z. L. Wang, Y. S. Jung, K. J. Lee, Nano Lett . 2014, 14, 7031.), 나노입자의 자기조립(G. Zhu, Z.-H. Lin, Q. Jing, P. Bai, C. Pan, Y. Yang, Y. Zhou, Z. L. Wang, Nano Lett . 2013, 13, 847., Z.-H. Lin, G. Zhu, Y. S. Zhou, Y. Yang, P. Bai, J. Chen, Z. L. Wang, Angew . Chem . Int . Ed. 2013, 52, 5065.)을 이용하여 마이크로 또는 나노구조를 갖는 마찰전기필름을 이용하여 TENGs의 전기 출력을 향상시키는 연구들이 보고된 바 있다. 그러나, 상술한 방법들은 상대적으로 복잡하고 미세 영역에 걸친 섬세한 가공이 요구되는바, 대면적 TENGs에 적용할 경우, 실용적이고 재현 가능한 디자인 구조의 구현, 기계적 안정성의 유지 및 제조비용 관점에서 문제점이 있다. 이러한 관점에서, 사이즈의 확장을 제어할 수 있고, 효율적으로 제조가 가능하며 내습성, 기계적 안정성 및 높은 전기적 성능을 가진 TENGs의 개발이 절실한 상황이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에서는 기판 상에 강제조립을 통해 형성된 콜로이드 단층막을 기반으로, 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조된 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름을 마찰전기소자에 적용시켜, 높은 전기적 성능, 내습성 및 기계적 안정성을 나타내는 고성능 마찰전기소자를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여,
(a) 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 스핀코팅하여 복수의 폴리디메틸실록산 기판을 형성하는 단계; (b) 상기 복수의 폴리디메틸실록산 기판 중 제1 폴리디메틸실록산 기판 상에 음으로 전하된 콜로이드 입자를 위치시킨 후, 상기 복수의 폴리디메틸실록산 기판 중 제2 폴리디메틸실록산 기판으로 러빙(rubbing)하여 상기 제2 폴리디메틸실록산 기판 상에 상기 콜로이드 입자가 배열된 콜로이드 단층막을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 콜로이드 단층막이 형성된 제2 폴리디메틸실록산 기판 상에 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링(pouring)한 후 경화시켜 음각패턴 마찰전기필름을 제조하는 단계;를 포함하는 마찰전기필름의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 음각패턴 마찰전기필름은 일면에 오목하게 함몰된 돔(dome)형의 오목부를 다수 개 포함하는 음각패턴이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 콜로이드 입자의 직경은 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 (c) 단계의 음각패턴 마찰전기필름을 상기 제2 폴리디메틸실록산 기판으로부터 박리시키는 단계; 및 상기 박리된 음각패턴 마찰전기필름 상에 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링(pouring)한 후 경화시켜 양각패턴 마찰전기필름을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 양각패턴 마찰전기필름은 일면에 볼록하게 돌출된 돔(dome)형의 볼록부를 다수 개 포함하는 양각패턴이 형성된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 양가패턴 마찰전기필름을 제조할 때, 상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에 상기 콜로이드 입자 상에 상기 콜로이드 입자보다 직경이 작은 콜로이드 입자를 증착시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 양각패턴 마찰전기필름은 일면에 볼록하게 돌출된 돔(dome)형의 다수개의 제1 볼록부와 상기 제1 볼록부 상에 상기 제1 볼록부보다 크기가 작은 다수개의 제2 볼록부를 구비하는 이중양각 패턴이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 증착된 콜로이드 입자의 직경은 0.03 내지 3 ㎛일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 제조방법은 상기 양각패턴 마찰전기필름을 제조 후, 상기 양각패턴 마찰전기필름의 표면에 트리클로로퍼플루오로옥틸실란(trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane), 퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorotriethoxysilane), 퍼플루오로데실트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택된 불소 실란계 유기물을 처리하여 상기 양각패턴 마찰전기필름의 표면을 소수성으로 개질하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 마찰전기필름 및 이를 포함하는 마찰전기소자를 제공한다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름을 마찰전기소자에 적용시 우수한 전기적 성능뿐만 아니라, 내습성 및 라지스케일(large scale)에서의 높은 기계적 안정성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음각 및 양각패턴 마찰전기필름의 제조과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 음각패턴 마찰전기필름(IV) 및 양각패턴 마찰전기필름(VI)은 폴리스티렌(polystylene) 콜로이드 단층막이 형성된 기판(II)과 음각패턴 마찰전기필름(IV)을 주형으로 제조하였다.
도 2는 4-inch 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 직경 1, 2, 5 mm의 PS 콜로이드 입자가 육각밀집구조(hexagonally-packed)로 배열된 PS 콜로이드 단층막의 사진 및 SEM 이미지이다.
도 3은 1, 2, 5 mm PS 단층막이 코팅된 기판으로부터 제조된 음각패턴 PDMS 마찰전기필름의 사진 및 SEM 이미지이다.
도 4는 양각 패턴 PDMS 마찰전기필름의 기울어진 단면에 대한 SEM 이미지이다.
도 5는 음각 및 양각패턴 마찰전기필름을 기반으로 한 마찰전기소자(FTENG)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 평면 마찰전기소자(Flat-TENG)와 5 ㎛ 음각 마찰전기소자(5 ㎛-intaglio-FTENG)의 시간에 따른 출력전압을 나타낸 그래프이다.
도 7은 평면 마찰전기소자(Flat-TENG)와 5 ㎛ 음각 마찰전기소자(5 ㎛-intaglio-FTENG)의 시간에 따른 전류밀도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 5 mm-intanglio-FTENG의 출력 전압(a) 및 전류 밀도(b)에 대한 극성 변환 시험 결과를 나타낸다. 전압 및 전류 측정기가 처음 5 mm-intanglio-FTENG에 연결될 때, 양 펄스는 푸싱 동안 주로 기록되었다. 전압 및 전류 측정기가 역 극성에 연결될 때, 펄스 또한 역으로 기록되었다. 그러나, 두 조건에서 출력 전압 및 전류의 크기는 거의 동일하였다.
도 9는 FTENGs의 전기 에너지 생성 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다. (a)는 기계적인 압축력이 없는 초기 위치를 나타내며, (b)는 압축력 하에서 상부 접촉 전극과 PDMS 필름 사이의 접촉을 나타내고, (c)는 외부 힘이 제거된 후 상부 접촉 전극과 PDMS 필름 사이의 분리를 나타내며, (d)는 분리된 거리의 초기 위치로의 복귀를 나타낸다. (e)는 압축력이 다시 가해졌을 때, 분리 거리의 감소를 나타낸다. 더 구체적으로 살펴보면, 두 개의 마찰전기 플레이트(접촉 전극 및 PDMS 필름)이 초기 거리(d 0 )에 의해 최초로 분리될 때, 외부 압축력에 의해 표면이 접촉하게 되고, 전자들은 접촉 전극으로부터 주입(강한 전자 공여)되어 PDMS 필름으로 전송되게 되는데(강한 전자 고정), 이는 표면 마찰전기 전하의 생성을 가져온다. 그러나, 압축된 스프링의 해제로 인해 분리된 거리가 커지면(d 0 로 복귀), 분리된 전하가 접촉 전극으로 향하게 되어 전기장을 발생시킨다. 이것은 접촉 전극에서 높은 전위를 유도하게 되고, 이는 후면 전극에서 흐르는 전자를 발생시키고 마찰대전 유도된 전위의 발생을 제거한다. 두 판 사이의 간극이 초기 거리(d 0 )로 복귀하면, Al 접촉 전극의 양의 마찰전기 전하는 완전히 차단되고, 후면 Al 전극에서 동일한 양의 양의 전하를 유도한다. 그러나, 분리된 거리가 압축력에 의해 다시 한번 감소되는 경우, 역극성의 전위차는 다시 복귀한다. 이것은 바닥 Al 전극에서 양의 마찰전기 전하를 중화하기 위해, 전하의 역류(즉, 음의 전류)를 유발하게 된다.
도 10은 주어진 압축력 하에서 intanglio-FTENGs의 오목부의 크기에 따른 출력 전압의 변화를 나타낸다.
도 11은 10에서 90 N의 압축력 하에서, intanglio-FTENGs의 오목부의 크기 (0.9, 1.9, 4.8 ㎛)에 따른 출력 전류의 변화를 나타낸다.
도 12는 양각 마찰전기소자(embossed-FTENGs)의 볼록부의 크기에 따른 출력 전압의 변화를 나타낸다.
도 13은 embossed-FTENGs 볼록부의 크기에 따른 출력 전류의 변화를 나타낸다.
도 14는 이중양각(dual embossed) 패턴이 형성된 PDMS 마찰전기필름의 제조 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 dual-embossed PDMS 마찰전기필름의 FE-SEM 이미지이다.
도 16은 Flat-TENG, 1 ㎛, 2 ㎛ embossed-FTENGs 및 dual embossed-FTENGs의 출력 전압을 나타낸다.
도 17은 90 N의 압축력 하에서, Flat-TENG, 1, 2, 5 ㎛ embossed-FTENGs 및 dual embossed-FTENGs의 전류 밀도를 나타낸다.
도 18은 상대 습도 20 %에서 dual embossed-FTENGs의 전기적 안정성 테스트 결과를 나타낸다.
도 19는 동일 압축력 하에서 COMSOL multiphysics 소프트웨어를 이용하여 Flat, 1 ㎛ embossed 및 dual embossed PDMS 마찰전기필름의 마찰전기 전위차에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 측정 결과, dual embossed PDMS 마찰전기필름이 가장 큰 전위차를 나타내는 것을 확인하였다.
도 20은 Flat, 1 ㎛, 2 ㎛ embossed 및 dual embossed PDMS 마찰전기필름의의 물 접촉각을 나타낸다.
도 21은 Flat-TENG와 본 발명에 따른 FTENG의 출력 전압에 대한 상대 습도의 영향을 나타낸다. 이때, 마찰전기 측정에 90 N의 순환 압축력이 사용되었다.
도 22는 dual embossed-FTENGs에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 50 LEDs를 점등하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 4-inch 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 직경 1, 2, 5 mm의 PS 콜로이드 입자가 육각밀집구조(hexagonally-packed)로 배열된 PS 콜로이드 단층막의 사진 및 SEM 이미지이다.
도 3은 1, 2, 5 mm PS 단층막이 코팅된 기판으로부터 제조된 음각패턴 PDMS 마찰전기필름의 사진 및 SEM 이미지이다.
도 4는 양각 패턴 PDMS 마찰전기필름의 기울어진 단면에 대한 SEM 이미지이다.
도 5는 음각 및 양각패턴 마찰전기필름을 기반으로 한 마찰전기소자(FTENG)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 평면 마찰전기소자(Flat-TENG)와 5 ㎛ 음각 마찰전기소자(5 ㎛-intaglio-FTENG)의 시간에 따른 출력전압을 나타낸 그래프이다.
도 7은 평면 마찰전기소자(Flat-TENG)와 5 ㎛ 음각 마찰전기소자(5 ㎛-intaglio-FTENG)의 시간에 따른 전류밀도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 5 mm-intanglio-FTENG의 출력 전압(a) 및 전류 밀도(b)에 대한 극성 변환 시험 결과를 나타낸다. 전압 및 전류 측정기가 처음 5 mm-intanglio-FTENG에 연결될 때, 양 펄스는 푸싱 동안 주로 기록되었다. 전압 및 전류 측정기가 역 극성에 연결될 때, 펄스 또한 역으로 기록되었다. 그러나, 두 조건에서 출력 전압 및 전류의 크기는 거의 동일하였다.
도 9는 FTENGs의 전기 에너지 생성 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면이다. (a)는 기계적인 압축력이 없는 초기 위치를 나타내며, (b)는 압축력 하에서 상부 접촉 전극과 PDMS 필름 사이의 접촉을 나타내고, (c)는 외부 힘이 제거된 후 상부 접촉 전극과 PDMS 필름 사이의 분리를 나타내며, (d)는 분리된 거리의 초기 위치로의 복귀를 나타낸다. (e)는 압축력이 다시 가해졌을 때, 분리 거리의 감소를 나타낸다. 더 구체적으로 살펴보면, 두 개의 마찰전기 플레이트(접촉 전극 및 PDMS 필름)이 초기 거리(d 0 )에 의해 최초로 분리될 때, 외부 압축력에 의해 표면이 접촉하게 되고, 전자들은 접촉 전극으로부터 주입(강한 전자 공여)되어 PDMS 필름으로 전송되게 되는데(강한 전자 고정), 이는 표면 마찰전기 전하의 생성을 가져온다. 그러나, 압축된 스프링의 해제로 인해 분리된 거리가 커지면(d 0 로 복귀), 분리된 전하가 접촉 전극으로 향하게 되어 전기장을 발생시킨다. 이것은 접촉 전극에서 높은 전위를 유도하게 되고, 이는 후면 전극에서 흐르는 전자를 발생시키고 마찰대전 유도된 전위의 발생을 제거한다. 두 판 사이의 간극이 초기 거리(d 0 )로 복귀하면, Al 접촉 전극의 양의 마찰전기 전하는 완전히 차단되고, 후면 Al 전극에서 동일한 양의 양의 전하를 유도한다. 그러나, 분리된 거리가 압축력에 의해 다시 한번 감소되는 경우, 역극성의 전위차는 다시 복귀한다. 이것은 바닥 Al 전극에서 양의 마찰전기 전하를 중화하기 위해, 전하의 역류(즉, 음의 전류)를 유발하게 된다.
도 10은 주어진 압축력 하에서 intanglio-FTENGs의 오목부의 크기에 따른 출력 전압의 변화를 나타낸다.
도 11은 10에서 90 N의 압축력 하에서, intanglio-FTENGs의 오목부의 크기 (0.9, 1.9, 4.8 ㎛)에 따른 출력 전류의 변화를 나타낸다.
도 12는 양각 마찰전기소자(embossed-FTENGs)의 볼록부의 크기에 따른 출력 전압의 변화를 나타낸다.
도 13은 embossed-FTENGs 볼록부의 크기에 따른 출력 전류의 변화를 나타낸다.
도 14는 이중양각(dual embossed) 패턴이 형성된 PDMS 마찰전기필름의 제조 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 dual-embossed PDMS 마찰전기필름의 FE-SEM 이미지이다.
도 16은 Flat-TENG, 1 ㎛, 2 ㎛ embossed-FTENGs 및 dual embossed-FTENGs의 출력 전압을 나타낸다.
도 17은 90 N의 압축력 하에서, Flat-TENG, 1, 2, 5 ㎛ embossed-FTENGs 및 dual embossed-FTENGs의 전류 밀도를 나타낸다.
도 18은 상대 습도 20 %에서 dual embossed-FTENGs의 전기적 안정성 테스트 결과를 나타낸다.
도 19는 동일 압축력 하에서 COMSOL multiphysics 소프트웨어를 이용하여 Flat, 1 ㎛ embossed 및 dual embossed PDMS 마찰전기필름의 마찰전기 전위차에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 측정 결과, dual embossed PDMS 마찰전기필름이 가장 큰 전위차를 나타내는 것을 확인하였다.
도 20은 Flat, 1 ㎛, 2 ㎛ embossed 및 dual embossed PDMS 마찰전기필름의의 물 접촉각을 나타낸다.
도 21은 Flat-TENG와 본 발명에 따른 FTENG의 출력 전압에 대한 상대 습도의 영향을 나타낸다. 이때, 마찰전기 측정에 90 N의 순환 압축력이 사용되었다.
도 22는 dual embossed-FTENGs에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 50 LEDs를 점등하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 기판 상에 강제조립을 통해 형성된 콜로이드 단층막을 기반으로, 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 상기 마찰전기필름을 마찰전기소자에 적용시켜, 높은 전기적 성능, 내습성 및 기계적 안정성을 나타내는 고성능 마찰전기소자를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 기계적 마찰을 기반으로 한 콜로이드 입자의 강제 조립(force assembly)를 이용하여 형성된 콜로이드 단층막이 코팅된 기판을 주형으로 음각, 양각 또는 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조방법을 제공한다.
하기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마찰전기필름의 제조방법은 하기의 단계를 포함한다.
(a) 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 스핀코팅하여 복수의 폴리디메틸실록산 기판을 형성하는 단계;
(b) 상기 복수의 폴리디메틸실록산 기판 중 제1 폴리디메틸실록산 기판 상에 음으로 전하된 콜로이드 입자를 위치시킨 후, 상기 복수의 폴리디메틸실록산 기판 중 제2 폴리디메틸실록산 기판으로 러빙(rubbing)하여 상기 제2 폴리디메틸실록산 기판 상에 상기 콜로이드 입자가 배열된 콜로이드 단층막을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 콜로이드 단층막이 형성된 제2 폴리디메틸실록산 기판 상에 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링(pouring)한 후 경화시켜 음각패턴 마찰전기필름을 제조하는 단계;
구체적으로, 상기 (a) 및 (b) 단계는 음각, 양각 또는 이중양각 패턴을 가지는 마찰전기필름을 제조하기 위한 주형을 제조하는 단계로, 상기 (a) 및 (b) 단계를 통해 폴리디메틸실록산 기판 상에 콜로이드 입자가 강제 조립되어 콜로이드 단층막을 형성한다. 이러한 단층막의 형성을 위해 상기 (b) 단계에서 설명한 바와 같이 어느 하나의 기판상에 콜로이드 분말을 위치시킨 후, 다른 하나의 기판으로 상기 콜로이드 입자를 기계적으로 러빙(rubbing)하였으며, 이러한 러빙을 통해 상기 콜로이드 입자가 상기 다른 하나의 기판으로 이동하면서 강제조립을 통해 육각밀집구조로 기판상에 빽빽하게 배열되어 콜로이드 단층막을 형성하게 된다(도 2). 이때, 상기 콜로이드 입자는 폴리스티렌(PS) 또는 실리카(Si) 콜로이드 입자인 것이 바람직하다.
상기 콜로이드 단층막이 형성된 폴리디메틸실록산 기판은 음각패턴 마찰전기필름의 제조를 위한 주형으로 사용되며, 상기 (c) 단계에서 설명한 바와 같이 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링 및 경화하여 음각패턴 마찰전기필름을 제조한다. 상기 음각패턴 마찰전기필름을 상기 주형으로부터 박리한 후 마찰전기필름으로 사용하며, 상기 음각패턴 마찰전기필름은 상기 콜로이드 단층막을 이루는 콜로이드 입자의 표면 형상에 대응되어, 필름의 일면에 오목하게 함몰된 오목부를 다수 개 포함하는 음각패턴이 형성되어 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 음각패턴 마찰전기 PDMS 필름은 주형으로 사용한 상기 콜로이드 단층막이 형성된 폴리디메틸실록산 기판 상에 잔여 PS 콜로이드 없이 완벽히 복제되어 육각밀집구조의 음각패턴을 형성하게 된다.
이때, 상기 음각패턴 상에 구비된 상기 오목부의 직경은 상기 콜로이드 단층막을 이루는 콜로이드 입자의 직경에 의해 결정되는바, 하기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 상기 콜로이드 입자의 직경은 0.1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 음각패턴 상에 구비된 상기 오목부의 직경은 패턴형성 과정에서 가교 결합된 폴리디메틸실록산(PDMS)의 수축으로 인하여 상기 콜로이드 입자의 직경보다 약간 감소하게 되는데, 구체적으로, 하기 도 3에 도시된 바와 같이 콜로이드 입자의 직경이 1, 2, 5 ㎛인 경우 상기 오목부의 직경은 약 0.9, 1.9, 4.8 ㎛로 감소함을 확인할 수 있다.
상기 제조된 음각패턴 마찰전기필름은 양각패턴 마찰전기필름의 제조를 위한 주형으로 사용되며, 구체적으로 양각패턴 마찰전기필름은 상기 (c) 단계의 음각패턴 마찰전기필름을 상기 제2 폴리디메틸실록산 기판으로부터 박리시키는 단계; 및 상기 박리된 음각패턴 마찰전기필름 상에 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링(pouring)한 후 경화시켜 양각패턴 마찰전기필름을 제조하는 단계;를 통해 제조된다.
상기 양각패턴 마찰전기필름은 상기 주형으로부터 박리한 후 마찰전기필름으로 사용하며, 상기 양각패턴 마찰전기필름은 상기 음각패턴 마찰전기필름의 오목부의 표면 형상에 대응되어, 필름의 일면에 볼록하게 돌출된 볼록부를 다수 개 포함하는 양각패턴이 형성된다.
이때, 상기 양각패턴 상에 구비된 상기 볼록부의 직경은 상기 오목부의 직경에 의해 결정되며, 상기 오목부의 직경에서 설명한 바와 마찬가지로, 패턴형성 과정에서 가교 결합된 폴리디메틸실록산(PDMS)의 수축으로 인하여 상기 오목부의 직경보다 약간 감소하게 되는데, 구체적으로 하기 도 4에 도시된 바와 같이 콜로이드 입자의 직경이 1, 2, 5 ㎛인 경우 상기 볼록부의 직경은 약 0.8, 1.8, 4.6 ㎛로 감소함을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 양각패턴의 볼록부에 추가적인 나노돌기가 일체형으로 구현된 이중양각 패턴이 형성된 마찰전기필름을 제공하는바, 이는 상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에 상기 콜로이드 입자 상에 상기 콜로이드 입자보다 직경이 작은 콜로이드 입자를 증착시키는 단계;를 통해 제조한다. 이러한 증착 공정 후, 상술한 음각패턴 및 양각패턴 마찰전기 제조방법의 제조 공정을 따르게 되면, 마찰전기필름의 일면에 이중양각 패턴이 형성되게 되며, 구체적으로 상기 이중양각 패턴은 마찰전기필름의 일면에 볼록하게 돌출된 돔(dome)형의 다수개의 제1 볼록부와 상기 제1 볼록부 상에 상기 제1 볼록부보다 크기가 작은 다수개의 제2 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 증착된 콜로이드 입자의 직경은 상기 콜로이드 단층막을 이루는 콜로이드 입자의 직경보다 작은 것이라면, 이에 제한되는 것은 아니지만 0.03 내지 3 ㎛의 직경을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 마찰전기필름의 내습성을 강화하기 위해 상기 마찰전기필름의 표면에 트리클로로퍼플루오로옥틸실란(trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane), 퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorotriethoxysilane), 퍼플루오로데실트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택된 불소 실란계 유기물을 처리하여 상기 양각패턴 마찰전기필름의 표면을 소수성으로 개질하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법을 통해 제조된 마찰전기필름을 포함하는 마찰전기소자를 제공하는바, 본 발명에 따른 마찰전기소자(FTENGs)는 하기 도 5에 도시된 바와 같이, 알루미늄 플레이트 및 본 발명에 따른 마찰전기필름(15 mm x 15 mm)으로 구성되며, 이때, 상기 알루미늄 플레이트는 접촉 전극 및 양극성 마찰전기 재료로 사용된다. 또한, 폴리아크릴레이트 필름의 일면에는 음극성 마찰전기 특성을 가지는 본 발명에 따른 마찰전기필름이 접착되며, 폴리아크릴레이트의 타면에는 알루미늄 전극이 추가적으로 부착된다. 이때, 상기 마찰전기 플레이트(알루미늄 전극과 마찰전기필름)의 효율적이 접촉 및 분리를 위해 상기 알루미늄 전극과 마찰전기필름이 일정 간격을 가지도록 상기 폴리아크릴레이트 필름의 모서리에 4개의 스프링이 부착된다.
상기 마찰전기소자의 전기적 성능은 접촉 면적과 마찰전기필름의 형태적 특징에 의존하게 되고, 본 발명에 따른 마찰전기필름은 콜로이드가 강제조립된 콜로이드 단층막을 이용하여 제조되어, 상기 콜로이드의 직경을 조절하여 음각, 양각 패턴의 형태를 조절할 수 있는바, 이러한 패턴 형태의 조절을 통해 마찰전기소자의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 마찰전기필름은 상기 소수성 개질 단계를 통해 표면의 소수성이 향상되었는바, 하기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 넓은 습도 범위에서 높은 전기 출력 수준을 유지할 수 있으며, 이에 더하여 본 발명에 따른 이중양각 마찰전기필름은 서로 다른 크기의 볼록부가 일체형으로 기판상에 구현되어, 하기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 장기간 동안 전기적 열화 없이 그 성능을 유지할 수 있다.
결론적으로 , 본 발명에 따른 제조방법은 기판의 사이즈와 형태에 관계없이 높은 성능을 가지는 대면적 마찰전기소자를 높은 재현성 및 비용 효율적으로 제공할 수 있다.
이하에서는 바람직한 실시예 등을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
재료
본 발명에서 사용한 디메틸실록산, PDMS(Sylgard), 직경이 0.6, 1, 2, 5 ㎛인 PS 콜로이드는 각각 Sigma-Aldrich, Dow Corning, Microparticles GmbH 로부터 구입하였다.
실시예
. 본 발명에 따른 마찰전기필름의 제조
콜로이드
단층막이
형성된
PDMS
기판의 제조
폴리디메틸실록산(PDMS) 프리폴리머와 가교제를 10:1의 중량비로 혼합하고 30분 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 Si 웨이퍼 상에서 3000 rpm으로 30 초 동안 스핀 코팅한 후, 형성된 PDMS 코팅된 기판을 80 ℃에서 5 시간 동안 경화시켰다. 경화 공정 후, 음으로 전하된 1, 2, 5 ㎛ 직경의 폴리스티렌(PS) 콜로이드 건조 분말을 PDMS 코팅된 Si 웨이퍼에 위치시킨 후, 다른 PDMS 코팅된 기판으로 기계적으로 러빙하였다. 이러한 강제조립 공정을 통해 상기 PDMS 기판 상에 상기 콜로이드가 육각밀집구조로 배열된 콜로이드 단층막을 형성시켰다.
음각패턴 마찰전기필름의 제조
PDMS 프리폴리머 혼합물(PDMS prepolymer : 가교제 = 10 : 1, w/w)을 상기 PS 콜로이드 단층막이 형성된 PDMS 기판에 붓고, 150 ℃에서 40분 동안 열 경화하였다. 경화된 PDMS 필름을 PDMS 템플레이트로부터 박리한 다음, 분리된 PDMS 표면에 잔존하는 PS 콜로이드를 완전히 제거하기 위해 아세톤에 24 시간 동안 침지시켜, 미세 크기의 오목부가 다수 개 포함된 음각패턴 PDMS 마찰전기필름(intanglio-PDMS)을 제조하였다.
양각패턴 마찰전기필름의 제조
양각패턴 PDMS 마찰전기필름(embossed-PDMS film)은 intanglio-PDMS를 주형으로 하여 제조하였다. 먼저, trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane을 intanglio-PDMS에 코팅한 후, PDMS 프리폴리머 혼합물(PDMS prepolymer : 가교제 = 10 : 1, w/w)을 상기 intanglio-PDMS 표면에 붓고, 150 ℃에서 40분 동안 열 경화하였다. 경화된 PDMS 필름을 PDMS 템플레이트로부터 박리한 다음, 분리된 PDMS 표면에 잔존하는 PS 콜로이드를 완전히 제거하기 위해 아세톤에 24 시간 동안 침지시켜, 양각패턴 PDMS 마찰전기필름(embossed-PDMS film)을 제조하였다.
이중양각패턴이 형성된 마찰전기필름의 제조
이중양각패턴이 형성된 PDMS 마찰전기필름(dual embossed-PDMS film)을 제조하기 위해, 양이온성 폴리에틸렌이민(poly(ethylene imine), (PEI))을 음으로 전하된 PS 콜로이드 단층막(직경 ~2 mm )이 코팅된 기판에 정전기적으로 흡착시켰다. 다음으로 수성 용매 상에서 PEI 코팅된 기판에 대략 607 nm 직경의 음으로 전하된 PS 콜로이드 (PS 콜로이드 용액의 농도는 ~1 wt%)를 증착시켰다. 형성된 기판은 약하게 결합된 PS 콜로이드의 제거를 위해 5분 동안 물에 담궈 놓은 다음 진공에서 2시간 동안 건조하였다. 다음으로, 상술한 음각 및 양각패턴 마찰전기필름의 제조방법과 동일한 과정을 통해 이중양각패턴 PDMS 마찰전기필름(dual embossed-PDMS film)을 제조하였으며, 마찰전기필름의 소수성 표면을 형성하기 위해 trichloro (1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane을 처리하였다.
시험예
. 본 발명에 따른 마찰전기필름 및 마찰전기소자의
성능 시험
먼저, 본 발명에 따른 마찰전기필름 및 마찰전기소자와의 성능 비교를 위하여 패턴이 형성되지 않은 평평한 PDMS 마찰전기필름(Flat PDMS) 및 마찰전기소자(Flat-TENG)를 비교예로 사용하였다.
본 발명에 따른 intanglio-PDMS, embossed-PDMS, Dual embossed-PDMS의 표면 형태를 필드 방사 주사 전자 현미경(FE-SEM)( Hitachi Inc., model: Hitachi S-4800)을 이용하여 측정하였다. 푸싱 테스터(Labworks Inc., model: ET-126-1)는 상부 전극과 하부 전극 사이의 거리가 450 ㎛ 및 접촉 영역은 1.5 cm x 1.5인 FTENG의 수직 압축 변형을 생성하는데 사용하였다. 또한, Tektronix DMO 3052 Digital Phosphor Oscilloscope와 low-noise current preamplifier (Stanford Research Systems, Inc. model: SR570)를 이용하여 전기적 성능을 측정하였다.
도 6은 평면 마찰전기소자(Flat-TENG)와 5 ㎛ 음각 마찰전기소자(5 ㎛-intaglio-FTENG)의 시간에 따른 출력전압 및 전류밀도를 나타낸 그래프이다. Flat-TENG의 경우, 전기 출력은 대략 57 V 및 33 mA·m-2이었다. 그러나, 동일한 기계적 힘 하에서, 본 발명에 따른 5mm-intaglio-FTENGs의 출력 전압 및 전류 밀도는 대략 103 V 와 48mA·m-2로 매우 높게 측정되었다. 이러한 높은 출력 전압과 전류밀도는 하기 도 8에 나타난 극성 전환 실험(polarity switching test)을 통해 접촉 전극과 PDMS 사이의 주기적인 접촉 및 분리에 의해 유래된 것으로 나타났다(도 8).
Flat-TENG와 5㎛-intaglio-FTENGs의 전기 에너지 생성이 마찰전기 효과와 정전기 유도의 커플링에 의한 것임을 고려할 때(도 9), 5㎛-intaglio-FTENGs의 향상된 전기적 출력은 같은 기계적 힘 하에서, 표면적이 intanglio-PDMS이 flat-PDMS에 비해 더 많은 마찰전기 전하를 생성함을 의미한다. 상기 음각패턴 구조는 전극과 PDMS 플레이트 사이의 접촉을 방해할 수 있지만, 높은 압축력 하에서 음각패턴 PDMS 마찰전기필름의 변형을 유발하여 두 플레이트 사이의 더 큰 접촉 면적을 제공할 수 있다. 이러한 접촉 면적 증가에 더하여, 정전 유도는 비접촉 영역에서의 마찰전기 전하의 생성에 기여할 수 있다.
다음으로, intanglio-PDMS(1.5 cm x 1.5 cm)의 오목부의 크기와 압축력에 따른 출력 전압과 전류 밀도를 측정하였다(도 10, 도 11). 측정 결과, 오목부의 크기가 대략 0.9 ㎛(from 1 ㎛ intaglio-FTENG)로 작아지고, 압축력이 10 에서 90 N으로 커질수록, 출력전압과 전류 밀도는 170 V and 103 mA·m-2로 매우 크게 증가함을 확인하였다. 이러한 높은 전기적 성능은 intanglio-PDMS을 주형으로 제조된 embossed-PDMS에서도 동일하게 관찰되었다(도 12, 도 13). 특히, embossed-PDMS의 볼록부의 크기가 4.6(for 5 ㎛ embossed-FTENG)에서 0.8 ㎛(for 1 ㎛ embossed-FTENG)로 작아지고, 압축력이 10에서 90 N으로 커질수록 출력 전압과 전류 밀도는 171 V and 104 mA·m-2로 매우 크게 증가하였으며, 이는 1 ㎛ intaglio-FTENG에서 측정한 값과 거의 동일하였다. 이러한 결과는 마찰전기필름이 동일 압축력 하에서 표면적의 유의적인 증가가 있는 경우 높은 전기 출력을 나타낼 수 있음을 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 FTENGs의 접촉 면적 증가를 통한 전기적 성능의 향상을 위해, 본 발명에서는 Dual embossed-PDMS를 도입하였으며(도 14 및 15), 구체적으로 2 ㎛ 직경의 PS 콜로이드 입자가 배열된 콜로이드 단층막이 형성된 PDMS 기판 상에 양이온 폴리에틸렌이민(PEI)를 정전 흡착시킨 후에, 약 600 nm 직경의 PS 콜로이드를 상기 콜로이드 단층막을 이루는 PS 콜로이드 입자 상에 증착시켜, Dual embossed-PDMS 필름을 제조하였다. 상기 Dual embossed-PDMS 필름의 패턴은 크기가 서로 다른 볼록부가 PDMS 기판상에 일체로 융합되어 형성되었는바, 순환 압축력 하에서 높은 기계적 안정성을 나타낸다. 하기 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 Dual embossed-PDMS이 도입된 마찰전기소자의 출력전압 및 전류밀도는 90 N의 압축력 하에서 대략 207 V 및 141 mA/m2로서, 본 발명에 따른 양각패턴 마찰전기필름이 도입된 마찰전기소자에 비해 더 높은 전기적 성능을 나타낸다. 또한, 상기 Dual embossed-PDMS가 도입된 마찰전기소자의 전기적 성능은 5 Hz하에서 대략 18,000사이클에 걸쳐 안정적으로 유지됨을 확인할 수 있다(도 18).
다음으로, Dual embossed-PDMS의 효과를 측정하기 위해, COMSOL multiphysics 소프트웨어를 이용한 분석 시뮬레이션을 실시하였다(도 19). 측정 결과, Dual embossed-PDMS 필름의 마찰전기 전위는 접촉 면적이 증가할수록 현저히 증가됨을 확인하였으며, 이는 flat-PDMS와 embossed-PDMS 필름에 비해 표면에서 더 높은 전하밀도가 발생함을 의미한다. 마찰전기 전하 밀도의 증가가 전송된 전하의 증가 및 전극 사이의 높은 마찰전기 전위 차이와 직접적으로 관련되어 있음을 고려하면, Dual embossed-PDMS의 높은 전기 성능은 이중양각 패턴의 형태와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다.
또한, 습한 환경에서 초소수성이 유도된 표면이 마찰전기소자의 전기적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. flat-PDMS, 1 ㎛ embossed-PDMS, 2 ㎛ embossed-PDMS 및 dual embossed-PDMS 필름의 물방울에 대한 접촉각을 측정한 겨로가 각각 106°, 125°, 125°및 136°로 나타났다(도 20). 이중, dual embossed-PDMS 필름의 표면에서의 높은 접촉각은 계층구조를 가진 이중양각패턴 및 PDMS의 낮은 표면 에너지에 기인한다. 이러한 소수성은 마찰 대전 능력의 감소를 초래하는 물 수분층의 형성을 효과적으로 선별할 수 있게 하는바, 이는 마찰전기소자의 전기적 성능을 유지하는데에 매우 유용하게 사용될 수 있음을 의미한다. 이러한 결과에 기초하여, flat-TENG, 1 ㎛ embossed-FTENG, 2㎛ embossed-FTENG 및 Dual embossed-FTENG의 출력 전압에 대한 상대 습도의 영향을 측정하였다. 도 21에 도시된 바와 같이, 상대 습도가 증가함에 따라 마찰전기 전하의 손실로 인해 모든 장치의 출력 전압이 급격히 감소되는 것에 비해, 본 발명에 따른 Dual embossed-FTENG는 상대습도 80%에서 출력전압이 대략 174 V로 높게 측정되었다. 이러한 결과는 Dual embossed-FTENG의 전기적 성능이 다른 소자들에 비해 습도에 덜 민감하다는 것을 입증한다. 이는 초소수성 표면을 가진 Dual embossed-FTENG의 표면이 마찰전기 전하를 방출하는 수분층의 형성을 효과적으로 방지할 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 Dual embossed-FTENG의 실용성을 조사하기 위해, 커패시터 없이 50 LEDs와 전원으로 구성된 직류 회로를 설계하였으며(도 22), 본 발명에 따른 Dual embossed-FTENG를 이용하여 그린 LED가 점등됨을 확인하였으며, 이를 통해 본 발명에 따른 Dual embossed-FTENG는 낭비되는 기계적 에너지를 사용하여 전력을 제공할 수 있음을 확인하였다.
Claims (11)
- (a) 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 실리콘 웨이퍼 상에 스핀코팅하여 복수의 폴리디메틸실록산 기판을 형성하는 단계;
(b) 상기 복수의 폴리디메틸실록산 기판 중 제1 폴리디메틸실록산 기판 상에 음으로 전하된 콜로이드 입자를 위치시킨 후, 상기 복수의 폴리디메틸실록산 기판 중 제2 폴리디메틸실록산 기판으로 러빙(rubbing)하여 상기 제2 폴리디메틸실록산 기판 상에 상기 콜로이드 입자가 배열된 콜로이드 단층막을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 콜로이드 단층막이 형성된 제2 폴리디메틸실록산 기판 상에 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링(pouring)한 후 경화시켜 음각패턴 마찰전기필름을 제조하는 단계;를 포함하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 음각패턴 마찰전기필름은 일면에 오목하게 함몰된 돔(dome)형의 오목부를 다수 개 포함하는 음각패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 콜로이드 입자의 직경은 0.1 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (c) 단계의 음각패턴 마찰전기필름을 상기 제2 폴리디메틸실록산 기판으로부터 박리시키는 단계; 및
상기 박리된 음각패턴 마찰전기필름 상에 폴리디메틸실록산의 프리폴리머와 가교제의 혼합물을 푸어링(pouring)한 후 경화시켜 양각패턴 마찰전기필름을 제조하는 단계;를 포함하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 양각패턴 마찰전기필름은 일면에 볼록하게 돌출된 돔(dome)형의 볼록부를 다수 개 포함하는 양각패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에 상기 콜로이드 입자 상에 상기 콜로이드 입자보다 직경이 작은 콜로이드 입자를 증착시키는 단계;를 포함하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제6항에 잇어서,
상기 양각패턴 마찰전기필름은 일면에 볼록하게 돌출된 돔(dome)형의 다수개의 제1 볼록부와 상기 제1 볼록부 상에 상기 제1 볼록부보다 크기가 작은 다수개의 제2 볼록부를 구비하는 이중양각 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 증착된 콜로이드 입자의 직경은 0.03 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 양각패턴 마찰전기필름의 표면에 트리클로로퍼플루오로옥틸실란(trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane), 퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorotriethoxysilane), 퍼플루오로데실트리에톡시실란(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택된 불소 실란계 유기물을 처리하여 상기 양각패턴 마찰전기필름의 표면을 소수성으로 개질하는 단계;를 더 포함하는 마찰전기필름의 제조방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 마찰전기필름.
- 제10항에 따른 마찰전기필름을 포함하는 마찰전기소자.
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