KR101747825B1 - 폴리-d-락트산 및 폴리-l-락트산의 스테레오컴플렉스 결정 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소재 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 압전소재는 폴리락트산을 사용하여 제조하기 때문에 PVDF를 사용하는 압전소재에 비해 매우 저렴한 비용으로 생산할 수 있으며, PDLA와 PLLA의 스테레오컴플렉스 결정구조를 함유함에 따라 기존 PLLA 단일 소재에 비해 우수한 열안정성 및 압전특성을 나타낸다. 따라서 낮은 생산단가가 요구되거나 제조공정상 높은 온도 처리과정이 반드시 필요한 경우 또는 압전소재를 적용한 제품이 고온에서의 안정성을 요하는 경우 등 보다 다양한 분야에서 매우 유용하게 활용될 수 있다.
Description
도 2는 사슬구조에 적용되는 전단응력을 나타낸 것이다.
도 3은 PLLA(a) 및 PDLA(b)의 103 나선구조 및 반복 유닛을 나타낸 것이다.
도 4는 SC-PLA의 31 나선 결정 구조(좌측: PLLA, 우측: PDLA)(a) 및 사슬 축을 기준으로 수직시점에서의 구조(b)를 나타낸 것이다.
도 5는 전기방사과정 및 전기방사 시 P(VDF-TrFE) 고분자 방사로 유도되는 쌍극자를 나타낸 것이다.
도 6은 PLLA 전기방사용액을 전기방사할 때 연신효과에 의해 31 나선구조가 정렬되는 현상을 나타낸 것이다.
도 7은 압전센서 제작에 사용된 구성요소(a) 및 적층구조(NC-NC 및 NC-CN)(b)를 나타낸 것이다.
도 8은 압전신호를 측정하기 위해 사용된 등가회로를 나타낸 것이다.
도 9는 PDLA(a) 및 PLLA(b) 단일 센서의 압전 출력 신호를 나타낸 것이다.
도 10은 PDLA 및 PLLA 전기방사 나노섬유 웹의 XRD 회절곡선 그래프이다.
도 11은 어닐링하기 전((a), (b))과 120℃로 12시간 어닐링한 후((c), (d))의 PDLA 및 PLLA 적층 센서의 압전 출력 신호를 나타낸 것이다.
도 12는 어닐링하기 전(a)과 120℃로 12시간 어닐링한 후(b)의 PVDF 센서의 압전 출력 신호를 나타낸 것이다.
도 13은 PDLA/PLLA 비율을 다르게 하여 제작한 나노섬유 웹의 FE-SEM 이미지를 나타낸 것이다(5000X 확대). (a) 10/0, (b) 9/1, (c) 7/3, (d) 5/5, (e) 0/10.
도 14는 ATR-IR 이색성 연구를 위한 TM 및 TE 편광을 나타낸 것이다.
도 15는 PDLA/PLLA 나노섬유 웹의 전기방사 시료(a), 80℃로 12시간 어닐링한 시료(b), 120℃로 12시간 어닐링한 시료(c)의 ATR-IR 스팩트럼을 나타낸 것이다.
도 16은 PDLA/PLLA 나노섬유 웹의 ATR-IR 스팩트럼으로 C=O 피크가 이동한 것을 나타낸다. (a) 전기방사 시료, (b) 80℃로 12시간 어닐링한 시료, (c) 120℃로 12시간 어닐링한 시료.
도 17은 PDLA/PLLA 나노섬유 웹의 DSC 열곡선을 나타낸 것이다. (a) 전기방사 시료, (b) 80℃로 12시간 어닐링한 시료, (c) 120℃로 12시간 어닐링한 시료.
도 18은 PDLA/PLLA 나노섬유 웹의 XRD 프로파일을 나타낸 것이다. (a) 전기방사 시료, (b) 80℃로 12시간 어닐링한 시료, (c) 120℃로 12시간 어닐링한 시료.
도 19는 PDLA/PLLA 비율을 다르게 하여 전기방사한 SC-PLA 나노섬유 웹의 역학적 압력 테스트 신호를 나타낸 것이다. (a) 10/0, (b) 9/1, (c) 7/3, (d) 5/5, (e) 0/10.
도 20은 PDLA/PLLA 비율을 다르게 하여 전기방사하고 80℃로 어닐링한 SC-PLA 나노섬유 웹의 역학적 압력 테스트 신호를 나타낸 것이다. (a) 10/0, (b) 9/1, (c) 7/3, (d) 5/5, (e) 0/10.
도 21은 PDLA/PLLA 비율을 다르게 하여 전기방사하고 120℃로 어닐링한 SC-PLA 나노섬유 웹의 역학적 압력 테스트 신호를 나타낸 것이다. (a) 10/0, (b) 9/1, (c) 7/3, (d) 5/5, (e) 0/10.
Claims (13)
- 폴리-D-락트산[poly(D-lactic acid), PDLA] 및 폴리-L-락트산[poly(L-lactic acid), PLLA]이 7 : 3 내지 3 : 7의 중량비로 블랜드된 수지 조성물을 전기방사하여 제조됨으로써,
폴리-D-락트산 및 폴리-L-락트산의 스테레오컴플렉스 결정 구조를 가지며 나노섬유가 웹의 형태를 이루는, 나노섬유 웹인 것을 특징으로 하는 압전소재. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 압전소재는
상기 나노섬유 웹을 60 내지 190℃로 어닐링하여 제조된 것을 특징으로 하는 압전소재. - 제 4항에 있어서,
상기 어닐링은 10분 내지 24시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전소재. - 제 1항, 제 4항 및 제 5항 중 어느 한 항의 압전소재 및 전극을 포함하는 압전센서.
- a) 폴리-D-락트산 및 폴리-L-락트산을 7 : 3 내지 3 : 7의 중량비로 용매에 용해하여 방사용액을 준비하는 단계; 및
b) 상기 방사용액을 전기방사하여 나노섬유가 웹의 형태를 이루는 나노섬유 웹을 제조하는 단계;를 포함하는 압전소재 제조방법. - 삭제
- 제 7항에 있어서,
상기 b)단계 이후에
c) 상기 나노섬유 웹을 60 내지 190℃로 어닐링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소재 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 어닐링은 10분 내지 24시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전소재 제조방법. - 제 7항에 있어서,
상기 용매는
클로로포름(chloroform) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 중에서 선택된 제1용매 및 디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide, DMAc), 디메틸포름아미드(N,N-dimethylfromamide, DMF) 및 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide, DMSO) 중에서 선택된 제2용매의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 압전소재 제조방법. - 제 11항에 있어서,
상기 제1용매와 제2용매의 혼합비율은 2 : 1 내지 4 : 1 부피비인 것을 특징으로 하는 압전소재 제조방법. - 제 12항에 있어서,
상기 폴리-D-락트산 및 폴리-L-락트산을 합한 중량이 상기 방사용액 중량의 5 내지 20중량%가 되도록 용해하는 것을 특징으로 하는 압전소재 제조방법.
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