KR101782103B1 - Sensor using Metal-Ceramic Functionally Graded Composites - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a sensor using metal-ceramic functionally graded composites. More specifically, the present invention relates to energy conversion functionally graded composites and a sensor using the same. The content of a metal and a ceramic material is continuously changed between a current conversion layer and the current-emitting layer of a current generating part constituting the sensor. As such, a bonding layer is formed such that physical properties between the metal and the ceramic gradually change; thereby being possible to prevent a delamination phenomenon, and obtain excellent thermal and mechanical durability by performing a perfect junction of different materials between the current conversion layer made of the ceramic material and the current emitting layer made of a metal material. The sensor comprises: a current generating part, a current measuring part, and a connecting terminal.

Description

금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서{Sensor using Metal-Ceramic Functionally Graded Composites}Technical Field [0001] The present invention relates to a sensor using metal-ceramic gradient functional composite,

본 발명은 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서를 구성하는 전류 생성부의 전류 변환층 과 전류 방출층 사이에 금속 및 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하도록 하여 금속과 세라믹 간의 물성이 점진적으로 변화하도록 한 접합층을 형성함으로써, 세라믹 소재로 구성되는 상기 전류 변환층과 금속 소재로 구성되는 상기 전류 방출층 이종 재료 간 완벽한 접합으로 인하여 층간 박리 현상을 억제할 뿐만 아니라 우수한 열적, 기계적 내구성을 가지는 에너지변환 경사기능복합체 및 이를 이용할 수 있는 다양한 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor using a metal-ceramic tilting function complex, and more particularly, to a sensor using a metal-ceramic gradient functional composite, in which the content of metal and ceramic material is continuously changed between a current- By forming the junction layer so that the physical properties between the ceramics gradually change, the delamination phenomenon can be suppressed due to the perfect junction between the current conversion layer made of the ceramic material and the dissimilar material of the current- To an energy conversion gradient functional complex having thermal and mechanical durability, and various sensors using the same.

경사기능재료(Functionally Graded Materials, FGM)는 어느 한 면에서 다른 면으로 구성재료의 성질이 연속적으로 변화하는 재료를 의미한다. 상기 경사기능재료는 원하는 물성의 점진적인 변화를 통해 재료의 다양한 특성을 확보할 수 있으며, 종래 2층 구조의 재료에 비하여 열팽창 계수의 차이에 의한 층간 잔류응력 집중을 완화시켜 접합 강도와 열 충격 특성 및 열 피로 특성 등의 향상을 가져올 수 있으므로, 열적 및 기계적 물성이 요구되는 응용분야에서 매우 유망한 기술로 인정받고 있다.Functionally Graded Materials (FGM) refers to materials whose properties vary continuously from one side to the other. The graded functional material can secure various properties of the material through gradual changes of desired physical properties and mitigates the concentration of residual stress due to difference in thermal expansion coefficient compared with the conventional two-layer structure material, Thermal fatigue characteristics, and the like, it is recognized as a promising technology in applications where thermal and mechanical properties are required.

한편, 전기, 전자 디바이스에 있어서 전극재료는 필수적인 재료이며, 일반적으로 전극재료는 증착법 등의 방법으로 세라믹 등의 기능성 재료 표면에 코팅된다. On the other hand, an electrode material is an indispensable material in an electric or electronic device, and an electrode material is generally coated on the surface of a functional material such as a ceramic by a vapor deposition method or the like.

그러나, 이러한 코팅 방법을 이용한 경우, 기능성 재료와 전극간의 계면이 뚜렷하게 형성되며, 이와 같은 계면에서 발생하는 물리적 신호 손실이 유발된다. 또한, 장시간 구동 시 서로 상이한 재료의 층간 박리현상이 일어날 수 있고, 이에 따라 디바이스의 수명이 단축된다.However, when such a coating method is used, the interface between the functional material and the electrode is clearly formed, and physical signal loss occurring at such a interface is caused. Further, when driving for a long time, interlayer delamination of different materials may occur, thereby shortening the lifetime of the device.

대한민국 공개특허 제2015-0143278호에는 경사기능 금속 세라믹 복합재료 및 그 제조방법이 개시되어 있으나, 상기 경사기능 금속 세라믹 복합재료는 금속 매트릭스 상에 세라믹 입자만을 분산시킨 단층으로 구성되어 있어, 이종의 재료를 완벽하게 접합할 수 있는 기술에 대해서는 기재되어 있지 않다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0143278 discloses a gradient functional metal-ceramic composite material and a manufacturing method thereof. However, since the gradient functional metal-ceramic composite material is composed of a single layer in which only ceramic particles are dispersed on a metal matrix, There is no description of a technique capable of perfectly bonding the substrate.

따라서, 전극재료와 기능성 세라믹 재료가 완벽하게 접합되어 디바이스의 내구성을 향상시키고, 이종 재료간의 계면에서 발생하는 물리적 특성을 개선할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a technique that improves the durability of the device by bonding the electrode material and the functional ceramic material perfectly, and improves the physical characteristics occurring at the interface between the dissimilar materials.

대한민국 공개특허 제2015-0143278호Korea Patent Publication No. 2015-0143278

본 발명의 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서에 있어서 상기한 문제점을 해결하고자 예의 연구 검토한 결과, In order to solve the above-mentioned problem in the sensor using the metal-ceramic tilting functional complex of the present invention,

센서를 구성하는 전류 생성부의 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 및 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하도록 하여 금속과 세라믹 간의 물성이 점진적으로 변화하도록 한 접합층을 형성함으로써, 세라믹 소재로 구성되는 상기 전류 변환층과 금속 소재로 구성되는 상기 전류 방출층 이종 재료 간 완벽한 접합으로 인하여 층간 박리 현상을 억제할 뿐만 아니라 우수한 열적, 기계적 내구성을 나타낼 수 있으며,The content of the metal and the ceramic material is continuously changed between the current converting layer and the current-emitting layer of the current generating part constituting the sensor to form a bonding layer in which the physical properties between the metal and the ceramic gradually change, The present invention can exhibit excellent thermal and mechanical durability as well as suppressing delamination due to perfect bonding between the current conversion layer and the dissimilar material of the current emitting layer made of a metal material,

상기 전류 생성부를 구성하는 금속-세라믹 경사기능복합체에 외부 에너지가 도달하면, 상기 전류 변환층을 구성하는 세라믹 소재와 상기 외부 에너지가 반응하여 전류로 변환됨으로써 전류를 생성하고, 상기 접합층 및 상기 전류 방출층을 통해 전류를 원활하게 수송하여 센서 내부에서 상기 전류를 순환시킬 수 있음을 알아내었다.Wherein when the external energy reaches the metal-ceramic tilting functional complex constituting the current generating part, the ceramic material constituting the current converting layer reacts with the external energy and is converted into a current to generate a current, It has been found that current can be smoothly transported through the emissive layer to circulate the current inside the sensor.

따라서, 본 발명의 목적은 층간 박리 현상이 억제되고, 우수한 열적, 기계적 내구성을 가지며, 전류 생성능이 우수한 경사기능복합체를 이용한 센서를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sensor using an inclined functional composite with suppressed interlayer peeling, excellent thermal and mechanical durability, and excellent current generating ability.

한편으로, 본 발명은On the other hand,

금속-세라믹 경사기능복합체로 구성되어 외부 에너지에 의해 전류를 생성하는 전류 생성부; A current generating unit which is composed of a metal-ceramic gradient function complex and generates a current by external energy;

상기 전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 전류 측정부; 및A current measuring unit for measuring a current generated by the current generating unit; And

상기 전류 생성부의 상단 일측에 형성되어 상기 전류 생성부로부터 생성된 전류가 상기 전류 측정부를 지나 상기 전류 생성부로 순환되도록 하는 연결 단자;를 포함하고,And a connection terminal formed at one side of the upper end of the current generation unit to circulate the current generated from the current generation unit to the current generation unit through the current measurement unit,

상기 전류 생성부는 세라믹 소재로 이루어진 전류 변환층; 금속 소재로 이루어진 전류 방출층; 및 상기 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 소재 및 세라믹 소재가 혼합된 복수개의 혼합층들로 구성된 전류 전달층이 형성되고,Wherein the current generating portion comprises: a current converting layer made of a ceramic material; A current-emitting layer made of a metal material; And a current transmission layer formed of a plurality of mixed layers in which a metal material and a ceramic material are mixed between the current conversion layer and the current emission layer,

상기 복수개의 혼합층의 각 층은 서로 다른 조성비의 금속 및 세라믹 소재의 혼합으로 이루어지며,Wherein each layer of the plurality of mixed layers is formed of a mixture of a metal and a ceramic material having different composition ratios,

상기 혼합층들중 전류 방출층에 인접한 혼합층일수록 금속 소재의 함량이 세라믹 소재의 함량보다 많고, 상기 전류 변환층에 인접한 혼합층일수록 세라믹 소재의 함량이 금속 소재의 함량보다 많아져, 상기 혼합층의 각 층의 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서를 제공한다.The content of the metal material in the mixed layer adjacent to the current emitting layer is greater than the content of the ceramic material and the content of the ceramic material in the mixed layer adjacent to the current converting layer becomes larger than the content of the metallic material, The present invention provides a sensor using a metal-ceramic gradient functional composite characterized in that the content of the metal material and the ceramic material continuously changes.

또한, 상기 복수개의 혼합층들의 각 층의 조성비는 전류 방출층으로부터 전류 변환층으로 갈수록 금속 소재와 세라믹 소재의 부피%비가 95:5 내지 1:99로 변화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the composition ratio of each layer of the plurality of mixed layers is characterized in that the volume percentage ratio of the metal material and the ceramic material changes from 95: 5 to 1:99 from the current-emitting layer to the current conversion layer.

다른 한편으로, 본 발명은On the other hand,

금속-세라믹 경사기능복합체로 구성되어 외부 에너지에 의해 전류를 생성하는 전류 생성부; A current generating unit which is composed of a metal-ceramic gradient function complex and generates a current by external energy;

상기 전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 전류 측정부; 및A current measuring unit for measuring a current generated by the current generating unit; And

상기 전류 생성부의 상단 일측에 형성되어 상기 전류 생성부로부터 생성된 전류가 상기 전류 측정부를 지나 상기 전류 생성부로 순환되도록 하는 연결 단자;를 포함하고,And a connection terminal formed at one side of the upper end of the current generation unit to circulate the current generated from the current generation unit to the current generation unit through the current measurement unit,

상기 전류 생성부는 세라믹 소재로 이루어진 전류 변환층; 금속 소재로 이루어진 전류 방출층; 및 상기 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 소재 및 세라믹 소재의 혼합으로 이루어진 단층의 전류 전달층이 형성되고,Wherein the current generating portion comprises: a current converting layer made of a ceramic material; A current-emitting layer made of a metal material; And a single-layer current-carrying layer made of a mixture of a metal material and a ceramic material is formed between the current conversion layer and the current-

상기 전류 전달층에서 상기 전류 방출층에 인접한 영역은 금속 소재의 함량이 세라믹 소재의 함량보다 많고, 상기 전류 변환층에 인접한 영역은 세라믹 소재의 함량이 금속 소재의 함량보다 많아져, 상기 전류 전달층의 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서를 제공한다.Wherein a region of the current-carrying layer adjacent to the current-emitting layer has a metal material content greater than a ceramic material content, and a region adjacent to the current conversion layer has a ceramic material content greater than a metal material content, Wherein the content of the metal material and the ceramic material of the metal-ceramic inclined function complex is continuously changed.

또한, 상기 전류 전달층은 전류 방출층으로부터 전류 변환층으로 갈수록 금속 재료의 함량이 금속 재료 및 세라믹 재료의 혼합 총 함량에 대하여 95 내지 1 부피%로 연속적으로 변화하고, 세라믹 재료의 함량이 5 내지 99 부피%로 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the current-carrying layer is formed by continuously changing the content of the metal material from the current-emitting layer to the current conversion layer to 95 to 1% by volume based on the combined total content of the metal material and the ceramic material, 99% by volume.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 외부 에너지가 상기 전류 변환층에 도달하고, 상기 전류 변환층을 구성하는 세라믹 소재가 상기 외부 에너지와 반응함으로써 전류가 생성되며, 상기 생성된 전류는 전류 전달층을 통해 전류 방출층으로 전달되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the external energy reaches the current conversion layer, and a ceramic material constituting the current conversion layer reacts with the external energy to generate a current, and the generated current flows through the current transmission layer To the current-emitting layer.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 외부 에너지는 열, 자외선, 가스, 불꽃 또는 압력인 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the external energy is characterized by heat, ultraviolet rays, gas, flame or pressure.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전류 측정부에서 측정된 전류값을 이용하여 외부 에너지 발생 여부 및 크기를 판단하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the control unit further includes a controller for determining whether external energy is generated or not by using the current value measured by the current measuring unit.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 금속 소재는 구리, 알루미늄 및 티타늄으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the metal material is any one selected from the group consisting of copper, aluminum and titanium.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 세라믹 소재는 ZnO, ZnS, ZrO2, CaO, Y2O3, MgO, Nd2O3, ThO2, NiO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, MnO, CaSiO3, BaO, SrO, TiO2, BaTiO3, BaBiO3, SrAl2O4 및 Pb(Zr,Ti)O3로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 이들의 복합체인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the ceramic material is ZnO, ZnS, ZrO 2, CaO , Y 2 O 3, MgO, Nd 2 O 3, ThO 2, NiO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3 , MnO, CaSiO 3 , BaO, SrO, TiO 2 , BaTiO 3 , BaBiO 3 , SrAl 2 O 4 and Pb (Zr, Ti) O 3 .

본 발명에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서는 센서를 구성하는 전류 생성부의 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 및 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하도록 하여 금속과 세라믹 간의 물성이 점진적으로 변화하도록 한 접합층을 형성함으로써, 세라믹 소재로 구성되는 상기 전류 변환층과 금속 소재로 구성되는 상기 전류 방출층 이종 재료 간 완벽한 접합으로 인하여 층간 박리 현상을 억제할 뿐만 아니라 우수한 열적, 기계적 내구성을 가지며, 상기 접합층 및 상기 전류 방출층을 통해 전류를 원활하게 수송하여 센서 내부에서 상기 전류를 순환시킬 수 있다.In the sensor using the metal-ceramic gradient functional composite according to the present invention, the content of the metal and the ceramic material continuously changes between the current conversion layer and the current-emitting layer of the current generating part constituting the sensor, and the physical properties between the metal and the ceramic gradually increase By forming a junction layer which is made of a ceramic material so that the current-converting layer composed of a ceramic material and the current-emitting layer made of a metal material are perfectly bonded to each other, the interlayer separation phenomenon is suppressed and excellent thermal and mechanical durability The current can be smoothly transported through the bonding layer and the current-emitting layer, and the current can be circulated within the sensor.

또한, 상기 센서는 자외선센서, 온도센서, 압력센서 등의 다양한 센서로서의 적용이 가능하다.In addition, the sensor can be applied to various sensors such as an ultraviolet sensor, a temperature sensor, and a pressure sensor.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 경사기능복합체를 이용한 센서를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 구리-ZnS 경사기능복합체에 365nm의 UV를 비추었을 때와 비추지 않았을 때의 전류-전압 커브(I-V curve)를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 나타낸 사진이다.1 is a cross-sectional view showing a sensor using a gradient functional composite according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a metal-ceramic tilting functional complex according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a metal-ceramic tilting functional complex according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing current-voltage curves (IV curves) when UV light of 365 nm is irradiated or not on a copper-ZnS gradient functional composite according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing a metal-ceramic tilting functional complex according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서를 도시한 구성도이다. 도 1을 참조로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서(100)는 1 is a block diagram showing a sensor using a metal-ceramic tilting function complex according to an embodiment of the present invention. 1, a sensor 100 using a metal-ceramic gradient functional complex according to an embodiment of the present invention includes:

금속-세라믹 경사기능복합체로 구성되어 외부 에너지(10)에 의해 전류를 생성하는 전류 생성부(200); A current generator 200 composed of a metal-ceramic gradient functional complex and generating an electric current by external energy 10;

상기 전류 생성부(200)에서 생성된 전류를 측정하는 전류 측정부(300); 및A current measuring unit 300 for measuring a current generated by the current generating unit 200; And

상기 전류 생성부(200)의 상단 일측에 형성되어 상기 전류 생성부(200)로부터 생성된 전류가 상기 전류 측정부(300)를 지나 상기 전류 생성부(200)로 순환되도록 하는 연결 단자(250);를 포함하고,A connection terminal 250 formed at an upper end of the current generator 200 to circulate the current generated from the current generator 200 through the current measuring unit 300 to the current generator 200, Lt; / RTI >

상기 전류 생성부(200)는 세라믹 소재로 이루어진 전류 변환층(210); 금속 소재로 이루어진 전류 방출층(230); 및 상기 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 소재 및 세라믹 소재가 혼합된 복수개의 혼합층(225)들로 구성된 전류 전달층(220)이 형성되고,The current generating part 200 includes a current converting layer 210 made of a ceramic material; A current-emitting layer 230 made of a metal material; And a current transmission layer 220 formed of a plurality of mixed layers 225 in which a metal material and a ceramic material are mixed is formed between the current conversion layer and the current emission layer,

상기 복수개의 혼합층(225)의 각 층은 서로 다른 조성비의 금속 및 세라믹 소재의 혼합으로 이루어지며,Each layer of the plurality of mixed layers 225 is composed of a mixture of metals and ceramic materials having different composition ratios,

상기 혼합층(225)들중 전류 방출층(230)에 인접한 혼합층일수록 금속 소재의 함량이 세라믹 소재의 함량보다 많고, 상기 전류 변환층(210)에 인접한 혼합층일수록 세라믹 소재의 함량이 금속 소재의 함량보다 많아져, 상기 혼합층의 각 층의 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 한다.The content of the metallic material in the mixed layer adjacent to the current emitting layer 230 is larger than the content of the ceramic material in the mixed layer 225 and the content of the ceramic material in the mixed layer adjacent to the current converting layer 210 is larger than the content of the metallic material And the content of the ceramic material and the metal material of each layer of the mixed layer continuously change.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 외부 에너지가 상기 전류 변환층에 도달하고, 상기 전류 변환층을 구성하는 세라믹 소재가 상기 외부 에너지와 반응함으로써 전류가 생성되며, 상기 생성된 전류는 전류 전달층을 통해 전류 방출층으로 전달될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the external energy reaches the current conversion layer, and a ceramic material constituting the current conversion layer reacts with the external energy to generate a current, and the generated current flows through the current transmission layer To the current-emitting layer.

본 발명에서 사용되는 세라믹 소재들은 외부 에너지에 의해 전기 전도도 또는 저항이 변하는 특성을 가지는 소재들로서, 이와 같은 특성을 이용하여 외부 에너지(외부 환경)을 감지하는 센서로 적용할 수 있다. 구체적으로는, 전압이 인가된 상태에서 세라믹 소재가 외부 에너지를 받아들이면 다수의 전자가 발생하여 전류의 흐름에 변화가 나타나므로 이를 이용한 센서로 적용할 수 있다.The ceramic materials used in the present invention are materials having electrical conductivity or resistance changes due to external energy, and can be applied as a sensor for detecting external energy (external environment) by using such characteristics. Specifically, when a ceramic material receives external energy in a state where a voltage is applied, a large number of electrons are generated, and the current flow is changed, so that it can be applied to a sensor using the same.

상기 전류 전달층 및 전류 방출층을 구성하는 금속 소재는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. The metal material constituting the current-carrying layer and the current-emitting layer may be any one selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), and titanium (Ti).

상기 세라믹 소재는 ZnO, ZnS, ZrO2, CaO, Y2O3, MgO, Nd2O3, ThO2, NiO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, MnO, CaSiO3, BaO, SrO, TiO2, BaTiO3, BaBiO3, SrAl2O4 및 Pb(Zr,Ti)O3로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 이들의 복합체 일 수 있다.The ceramic material is ZnO, ZnS, ZrO 2, CaO , Y 2 O 3, MgO, Nd 2 O 3, ThO 2, NiO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, MnO, CaSiO 3, BaO, may be SrO, TiO 2, BaTiO 3, BaBiO 3, SrAl 2 O 4 and Pb, one or a complex thereof selected from the group consisting of (Zr, Ti) O 3.

상기 외부 에너지는 열, 자외선, 가스, 불꽃 또는 압력일 수 있다.The external energy may be heat, ultraviolet light, gas, flame or pressure.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전류 측정부(300)에서 측정된 전류값을 이용하여 외부 에너지 발생 여부 및 크기를 판단하는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller 400 may further include a controller 400 for determining whether external energy is generated or not by using the current value measured by the current measuring unit 300.

상기 제어부를 통해, 상기 전류 측정부에서 측정되는 전류값을 이용하여 상기 전류 생성부의 전류 전환층에 도달하는 외부 에너지의 종류 또는 크기를 판단할 수 있으며, 이를 통해 상기 금속-세라믹 경사기능복합체를 센서로 활용할 수 있다. The controller may determine the type or size of external energy that reaches the current conversion layer of the current generator using the current measured by the current measurement unit, .

상기 금속-세라믹 경사기능복합체의 센서로서의 활용 예를 들면, 구체적으로는, 상기 전류 생성부를 구성하는 금속- ZnO 경사기능복합체에서의 금속에 따른 일함수(Work Function)의 값이 달라지므로(Al: 3.74 eV, Cu: 4.47 eV, Ti: 4.09 eV), 금속의 종류를 다르게 함으로써 이에 따라 민감도 및 전류 전압 특성이 다른 센서를 제조할 수 있다. For example, the work function of the metal-ZnO gradient functional composite forming the current generating part varies depending on the metal (Al: Al 2 O 3) 3.74 eV, Cu: 4.47 eV, and Ti: 4.09 eV). By different kinds of metals, sensors having different sensitivity and current voltage characteristics can be manufactured.

또한, 상기 금속-세라믹 경사기능복합체의 온도 센서로서의 활용 예를 들면, 구체적으로는, 금속- ZnO 경사기능복합체에서의 금속에 따른 최대 온도는 각각 Al이 500℃이고, Cu이 900℃이며, Ti가 1000℃이므로, 금속의 종류를 다르게 함으로써 최대 온도 값이 다른 센서를 제조할 수 있다. For example, the maximum temperature of the metal-ZnO gradient functional composite depending on the metal is 500 ° C for Al, 900 ° C for Cu, Ti Is 1000 DEG C, a sensor having a different maximum temperature value can be manufactured by changing the kind of metal.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전류 생성부(200)의 상단 일측에 형성된 연결 단자(250)는 금속 소재로 이루어지며, 상기 전류 생성부를 구성하는 전류 변환층(210)에서 형성된 전류가 전류 방출층(230)으로 전달되고, 상기 전류가 상기 전류 측정부(300)를 지나 상기 전류 생성부(200)로 순환될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the connection terminal 250 formed on one side of the upper end of the current generating part 200 is made of a metal material, and the current formed in the current converting layer 210, which constitutes the current generating part, Layer 230 and the current can be circulated to the current generator 200 through the current measuring unit 300. [

상기 연결 단자(250)는 상기 센서에서 전류 생성부에서 발생한 전류를 순환시키기 위해서 전기적인 위치 에너지(전위차)를 인가하기 위한 용도로 구비될 수 있다.The connection terminal 250 may be provided to apply electric potential energy (potential difference) to circulate the current generated in the current generation unit in the sensor.

상기 연결 단자를 구성하는 금속 소재는 상기 전류 전달층 및 전류 방출층을 구성하는 금속 소재와 동일하거나 다른 종류를 사용할 수 있다.The metallic material constituting the connection terminal may be the same as or different from the metallic material constituting the current-carrying layer and the current-emitting layer.

따라서, 상기 연결 단자를 구성하는 금속 소재는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.Therefore, the metal material constituting the connection terminal may be any one selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), and titanium (Ti).

상기 전류 생성부(200)를 구성하는 금속-세라믹 경사기능복합체의 두께는 적층되는 혼합층(225)의 수에 따라 조절될 수 있다.The thickness of the metal-ceramic tilting functional complex constituting the current generating part 200 can be adjusted according to the number of the mixed layers 225 to be stacked.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수개의 혼합층(225)의 각 층의 조성비는 전류 방출층(230)으로부터 전류 변환층(210)으로 갈수록 금속 소재와 세라믹 소재의 부피%비가 95:5 내지 1:99로 변화할 수 있다. 금속 및 세라믹 소재의 조성비가 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 상기 전류 전달층과 전류 방출층 및 전류 변환층 간에 접합이 잘 되지 않아 층간 박리가 발생할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition ratio of each layer of the plurality of mixed layers 225 is such that the volume ratio of the metal material and the ceramic material from the current-emitting layer 230 to the current conversion layer 210 becomes 95: 5 to 1 : 99 can be changed. If the composition ratio of the metal and the ceramic material does not satisfy the above range, the interconnection between the current-transmitting layer and the current-emitting layer and the current-converting layer may not be performed well, and delamination may occur.

본 발명의 금속-세라믹 경사기능복합체는 상기 복수개의 혼합 층(225)에 포함된 금속 소재 및 세라믹 소재의 함량 및 조성비가 각 층마다 상이하며, 두께 방향으로 각 혼합 층(225)에 따라 그 조성비가 연속적으로 변화하므로 금속과 세라믹간의 급격한 물성 변화를 완화시켜 기계적 충격이나 열 충격에 강할 뿐만 아니라, 열 충격 특성 및 열 피로 특성이 향상될 수 있다. In the metal-ceramic tilting functional composite of the present invention, the content and the composition ratio of the metal material and the ceramic material contained in the plurality of mixed layers 225 are different for each layer, and the composition ratio The change of abrupt physical properties between the metal and the ceramic is alleviated, so that it is not only resistant to mechanical impact and thermal shock but also can improve the thermal shock characteristic and the thermal fatigue characteristic.

도 3및 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전류 생성부(200)를 구성하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 도시한 단면도이다.3 and 4 are cross-sectional views showing a metal-ceramic tilting functional complex constituting the current generating portion 200 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 전류 생성부(200)를 구성하는 금속-세라믹 경사기능복합체는 전류 변환층(210)과 전류 방출층(230) 사이에 금속 및 세라믹 혼합으로 이루어진 혼합 소재를 각 층의 조성비가 서로 상이하여 두께방향으로 연속적으로 변화하도록 복수개 적층하여 전류 전달층(220)을 형성하거나(도 3 참조), 단층 내에서 전류 방출층(230)에 인접한 영역은 금속 소재의 함량이 많고 전류 변환층(210)에 인접한 영역은 세라믹 소재의 함량이 많아져, 상기 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하여 상기 분말들의 함량이 경사를 이루도록 단층의 전류 전달층을 형성할 수 있다(도 4 참조). The metal-ceramic tilting functional complex constituting the current generating part 200 of the present invention is formed by mixing a mixture material of metal and ceramic mixed between the current conversion layer 210 and the current-emitting layer 230, (See FIG. 3). A region adjacent to the current-emitting layer 230 in the single layer has a larger content of the metallic material, and the current conversion layer 210 ), The content of the ceramic material increases, and the content of the metallic material and the ceramic material continuously changes, so that the current transmission layer of a single layer can be formed so that the content of the powder becomes inclined (see FIG. 4).

본 발명의 일 실시형태에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서(100)는 The sensor 100 using the metal-ceramic gradient functional complex according to an embodiment of the present invention

금속-세라믹 경사기능복합체로 구성되어 외부 에너지에 의해 전류를 생성하는 전류 생성부(200); A current generator 200 composed of a metal-ceramic gradient functional complex and generating a current by external energy;

상기 전류 생성부(200)에서 생성된 전류를 측정하는 전류 측정부(300); 및A current measuring unit 300 for measuring a current generated by the current generating unit 200; And

상기 전류 생성부(200)의 상단 일측에 형성되어 상기 전류 생성부(200)로부터 생성된 전류가 상기 전류 측정부(300)를 지나 상기 전류 생성부(200)로 순환되도록 하는 연결 단자(250);를 포함하고,A connection terminal 250 formed at an upper end of the current generator 200 to circulate the current generated from the current generator 200 through the current measuring unit 300 to the current generator 200, Lt; / RTI >

상기 전류 생성부(200)는 세라믹 소재로 이루어진 전류 변환층(210); 금속 소재로 이루어진 전류 방출층(230); 및 상기 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 소재 및 세라믹 소재가 혼합된 단층의 전류 전달층(220)이 형성되고,The current generating part 200 includes a current converting layer 210 made of a ceramic material; A current-emitting layer 230 made of a metal material; And a current-carrying layer 220 of a single layer in which a metal material and a ceramic material are mixed is formed between the current conversion layer and the current-

상기 전류 전달층(220)에서 상기 전류 방출층(230)에 인접한 영역은 금속 소재의 함량이 세라믹 소재의 함량보다 많고, 전류 전환층(210)에 인접한 영역은 세라믹 소재의 함량이 금속 소재의 함량보다 많아져, 상기 전류 전달층(220)의 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 한다.In the region adjacent to the current-emitting layer 230, the content of the metal material is greater than the content of the ceramic material in the current-transmitting layer 220, and the content of the ceramic material in the region adjacent to the current- And the content of the ceramic material and the metallic material of the current-carrying layer 220 continuously change.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전류 전달층(220)은 전류 방출층(230)으로부터 전류 변환층(210)으로 갈수록 금속 소재의 함량이 금속 소재 및 형광체 소재의 혼합 총 함량에 대하여 95 내지 1 부피%로 연속적으로 변화하고, 세라믹 소재의 함량이 5 내지 99 부피%로 연속적으로 변화할 수 있다. 금속 및 세라믹 소재의 함량이 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 상기 전류 전달층과 전류 방출층 및 전류 변환층 간에 접합이 잘 되지 않아 층간 박리가 발생할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the current-carrying layer 220 is formed such that the content of the metallic material from the current-emitting layer 230 to the current converting layer 210 is 95 to 1 Vol%, and the content of the ceramic material may continuously vary from 5 to 99% by volume. If the content of the metal and the ceramic material does not satisfy the above range, the interconnection between the current-carrying layer and the current-emitting layer and the current-converting layer is not performed well, and delamination may occur.

본 발명에 따른 금속-세라믹 경사기능복합체는 한국특허출원 제2015-0122003호에 개시된 내용을 참고로 하여 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 경사기능복합체에 구성되는 전류 변환층, 전류 전달층 및 전류 방출층을 형성하는 각 분말 소재는 상기 특허에 기재된 방법을 토대로 스파크플라즈마 소결법을 이용하여 소결됨으로써 상기 층을 형성할 수 있다.The metal-ceramic inclined functional complex according to the present invention can be produced by referring to the contents disclosed in Korean Patent Application No. 2015-0122003. Each of the powder materials for forming the current conversion layer, the current transfer layer and the current-emitting layer in the inclined functional composite according to the present invention can be formed by sintering using the spark plasma sintering method based on the method described in the above patent .

구체적으로는, 상기 금속 소재 및 세라믹 소재는 각 금속 분말 및 세라믹 분말을 적층한 후 소결함으로써 하나의 복합체 내에 각 기능을 가지는 각 층을 구성할 수 있다.Specifically, the metal material and the ceramic material can form respective layers having respective functions in one composite by laminating each metal powder and ceramic powder and then sintering.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 금속 분말 및 세라믹 분말의 직경은 10 nm 이상 100㎛ 이하일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the diameter of the metal powder and the ceramic powder may be 10 nm or more and 100 占 퐉 or less.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 금속 분말 및 세라믹 분말의 직경은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the diameters of the metal powder and the ceramic powder may be the same or different.

상기 금속 분말의 직경이 세라믹 분말의 직경보다 큰 경우, 금속 입자의 계면에 세라믹 입자가 정렬될 수 있다.When the diameter of the metal powder is larger than the diameter of the ceramic powder, the ceramic particles can be aligned at the interface of the metal particles.

이 때, 상기 전류 방출층(230)과 전류 변환층(210) 사이의 전자 이동이 억제될 수 있다.At this time, electron movement between the current-emitting layer 230 and the current conversion layer 210 can be suppressed.

상기 금속 분말의 직경이 세라믹 분말의 직경보다 작은 경우, 세라믹 입자의 계면에 금속 입자가 정렬될 수 있다.When the diameter of the metal powder is smaller than the diameter of the ceramic powder, the metal particles can be aligned at the interface of the ceramic particles.

이 때, 상기 전류 방출층(230)과 전류 변환층(210) 사이의 전자 이동이 용이할 수 있다.At this time, electron transfer between the current-emitting layer 230 and the current conversion layer 210 can be facilitated.

따라서, 상기 금속 분말과 세라믹 분말의 직경을 조절함으로써, 전자의 이동을 조절할 수 있다.Therefore, by controlling the diameter of the metal powder and the ceramic powder, the movement of electrons can be controlled.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are for illustrative purpose only and that the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

실시예 1: 금속-세라믹 경사기능복합체의 제조Example 1: Preparation of metal-ceramic gradient functional complex

실시예 1-1: 전류 방출층, 전류 전달층 및 전류 변환층의 적층Example 1-1: lamination of current-emitting layer, current-carrying layer and current-converting layer

구리 분말(직경 100㎛ 이하), ZnS 분말(직경 10㎛ 이하)을 사용하여 각각 전류 방출층과 전류 변환층을 제조하였다. 그런 다음, 구리 분말과 ZnS 분말을 하기 표 1의 조성으로 혼합하고, 15분 동안 핸드밀한 후, 15mm 직경의 그라파이트 다이에 하기 표 1에 기재된 순서로 전류 방출층을 가장 하층으로 하여 각각 0.2g씩 순차적으로 적층하였다.A current-discharge layer and a current-transforming layer were respectively formed using copper powder (100 mu m or less in diameter) and ZnS powder (10 mu m or less in diameter). Then, the copper powder and the ZnS powder were mixed in the composition shown in the following Table 1, and after hand-tightening for 15 minutes, the current-emitting layer was placed as the lowest layer in a 15 mm diameter graphite die in the order described in the following Table 1, Respectively.

조성(부피%)Composition (vol%) 중량(g)Weight (g) 100 % ZnS100% ZnS 0.20.2 5 % Cu / 95 % ZnS5% Cu / 95% ZnS 0.20.2 10 % Cu / 90 % ZnS10% Cu / 90% ZnS 0.20.2 20 % Cu / 80 % ZnS20% Cu / 80% ZnS 0.20.2 30 % Cu / 70 % ZnS30% Cu / 70% ZnS 0.20.2 50 % Cu / 50 % ZnS50% Cu / 50% ZnS 0.20.2 70 % Cu / 30 % ZnS70% Cu / 30% ZnS 0.20.2 100% Cu100% Cu 0.20.2

실시예 1-2: 금속-세라믹 경사기능복합체의 제조Example 1-2: Preparation of Metal-Ceramic Inclined Function Complex

상기 실시예 1-1에서 적층된 전류 방출층, 전류 전달층 및 전류 변환층을 스파크플라즈마 소결법을 이용하여 50 MPa의 압력 하에서, 900℃에서 5분 동안 소결하여 경사기능복합체를 제조하였다. 이 때, 승온 속도는 분당 100℃였다. 제조된 경사기능복합체의 직경은 15mm이고, 두께는 20mm였다. The current-emitting layer, the current-carrying layer, and the current-transforming layer stacked in Example 1-1 were sintered at 900 ° C for 5 minutes under a pressure of 50 MPa using the spark plasma sintering method to prepare a gradient functional complex. At this time, the temperature raising rate was 100 deg. C per minute. The diameter of the prepared gradient functional complex was 15 mm and the thickness was 20 mm.

실험예 1: 전류-전압 커브(I-V curve) 측정Experimental Example 1: Measurement of current-voltage curve (I-V curve)

상기 실시예 1에서 제조된 구리-ZnS 경사기능복합체에 365nm의 UV를 비추었을 때와 비추지 않았을 때(Dark)의 전류-전압 커브(I-V curve) 그래프를 도 4에 나타내었다. FIG. 4 shows a graph of a current-voltage curve (I-V curve) when the 365 nm UV is irradiated to the copper-ZnS gradient functional composite prepared in Example 1 and when it is not irradiated (Dark).

도 4를 참조로, 365nm의 UV를 전류 변환층에 조사함에 따라 구리-ZnS 경사기능복합체의 전류량이 증가하는 것을 알 수 있었고, 이에 따라 UV 센서로 응용될 수 있는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 4, it was found that the amount of current of the copper-ZnS gradient functional complex was increased by irradiating UV light of 365 nm to the current conversion layer, and thus it was confirmed that it can be applied to a UV sensor.

구체적으로는, 도 4 및 하기 표 2를 참조로, 인가전압이 0.5V인 경우 365nm의 UV를 비추지 않았을 때(Dark)의 전류 값은 10.34㎂인 반면, 365nm의 UV를 비추었을 때의 전류 값은 20.05㎂인 것을 확인하였다.Specifically, referring to FIG. 4 and the following Table 2, when the applied voltage is 0.5 V, the current value when the UV of 365 nm is not irradiated (Dark) is 10.34 μA, whereas the current when the UV of 365 nm is irradiated It was confirmed that the value was 20.05 占..

인가전압Applied voltage DarkDark 365 nm365 nm 0.5V0.5V 10.34 ㎂10.34 ㎂ 20.02 ㎂20.02 ㎂ 5V5V 1.02 mA1.02mA 1.40 mA1.40mA

이를 통해, 본 발명의 금속-세라믹 경사기능복합체의 전류 변환층에 외부에너지인 자외선이 조사되면 전류 변환층을 구성하는 세라믹 소재와 반응하여 전류가 생성된다는 것을 알 수 있었다. As a result, when the ultraviolet ray, which is an external energy, is irradiated to the current conversion layer of the metal-ceramic gradient functional composite of the present invention, the current is generated by reacting with the ceramic material constituting the current conversion layer.

또한, 실시예 1에서 제조된 구리-ZnS 경사기능복합체를 전류 생성부로서 센서의 구성요소로 구비하여 사용하는 경우, 상기 전류 측정부에서 측정된 전류 값 20 ㎂를 통해 상기 제어부에서 상기 전류 생성부에 365nm의 자외선이 조사되었음을 판단할 수 있으므로, 센서로서의 응용이 가능하다. Further, when the copper-ZnS gradient functional composite prepared in Example 1 is used as a component of a sensor as a current generating portion, the current value of the current- It is possible to judge that ultraviolet ray of 365 nm is irradiated to the sensor, so that it can be applied as a sensor.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Do. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Accordingly, the actual scope of the invention is defined by the appended claims and their equivalents.

10: 외부 에너지; 100: 센서
200: 전류 생성부; 210: 전류 변환층
220: 전류 전달층; 225: 혼합층
230: 전류 방출층; 250: 연결 단자
300: 전류 측정부; 400: 제어부10: external energy; 100: Sensor
200: current generator; 210: current conversion layer
220: current-carrying layer; 225: Mixed layer
230: current-emitting layer; 250: Connection terminal
300: current measuring unit; 400:

Claims (9)

금속-세라믹 경사기능복합체로 구성되어 외부 에너지에 의해 전류를 생성하는 전류 생성부;
상기 전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 전류 측정부; 및
상기 전류 생성부의 상단 일측에 형성되어 상기 전류 생성부로부터 생성된 전류가 상기 전류 측정부를 지나 상기 전류 생성부로 순환되도록 하는 연결 단자;를 포함하고,
상기 전류 생성부는 세라믹 소재로 이루어진 전류 변환층; 금속 소재로 이루어진 전류 방출층; 및 상기 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 소재 및 세라믹 소재가 혼합된 복수개의 혼합층들로 구성된 전류 전달층이 형성되고,
상기 복수개의 혼합층의 각 층은 서로 다른 조성비의 금속 및 세라믹 소재의 혼합으로 이루어지며,
상기 혼합층들중 전류 방출층에 인접한 혼합층일수록 금속 소재의 함량이 세라믹 소재의 함량보다 많고, 상기 전류 변환층에 인접한 혼합층일수록 세라믹 소재의 함량이 금속 소재의 함량보다 많아져, 상기 혼합층의 각 층의 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.A current generating unit which is composed of a metal-ceramic gradient function complex and generates a current by external energy;
A current measuring unit for measuring a current generated by the current generating unit; And
And a connection terminal formed at one side of the upper end of the current generation unit to circulate the current generated from the current generation unit to the current generation unit through the current measurement unit,
Wherein the current generating portion comprises: a current converting layer made of a ceramic material; A current-emitting layer made of a metal material; And a current transmission layer formed of a plurality of mixed layers in which a metal material and a ceramic material are mixed between the current conversion layer and the current emission layer,
Wherein each layer of the plurality of mixed layers is formed of a mixture of a metal and a ceramic material having different composition ratios,
The content of the metal material in the mixed layer adjacent to the current emitting layer is greater than the content of the ceramic material and the content of the ceramic material in the mixed layer adjacent to the current converting layer becomes larger than the content of the metallic material, A sensor using a metal-ceramic gradient functional composite characterized in that the content of the metal material and the ceramic material continuously changes. 금속-세라믹 경사기능복합체로 구성되어 외부 에너지에 의해 전류를 생성하는 전류 생성부;
상기 전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 전류 측정부; 및
상기 전류 생성부의 상단 일측에 형성되어 상기 전류 생성부로부터 생성된 전류가 상기 전류 측정부를 지나 상기 전류 생성부로 순환되도록 하는 연결 단자;를 포함하고,
상기 전류 생성부는 세라믹 소재로 이루어진 전류 변환층; 금속 소재로 이루어진 전류 방출층; 및 상기 전류 변환층과 전류 방출층 사이에 금속 소재 및 세라믹 소재의 혼합으로 이루어진 단층의 전류 전달층이 형성되고,
상기 전류 전달층에서 상기 전류 방출층에 인접한 영역은 금속 소재의 함량이 세라믹 소재의 함량보다 많고, 상기 전류 변환층에 인접한 영역은 세라믹 소재의 함량이 금속 소재의 함량보다 많아져, 상기 전류 전달층의 금속 소재와 세라믹 소재의 함량이 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.A current generating unit which is composed of a metal-ceramic gradient function complex and generates a current by external energy;
A current measuring unit for measuring a current generated by the current generating unit; And
And a connection terminal formed at one side of the upper end of the current generation unit to circulate the current generated from the current generation unit to the current generation unit through the current measurement unit,
Wherein the current generating portion comprises: a current converting layer made of a ceramic material; A current-emitting layer made of a metal material; And a single-layer current-carrying layer made of a mixture of a metal material and a ceramic material is formed between the current conversion layer and the current-
Wherein a region of the current-carrying layer adjacent to the current-emitting layer has a metal material content greater than a ceramic material content, and a region adjacent to the current conversion layer has a ceramic material content greater than a metal material content, Wherein the content of the metal material and the ceramic material of the metal-ceramic inclined-function composite is continuously changed. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 에너지가 상기 전류 변환층에 도달하고, 전기 전도도 또는 저항을 변화시키는 상기 세라믹 소재가 상기 외부 에너지와 반응함으로써 다수의 전자가 발생하여 전류가 생성되며, 상기 생성된 전류는 전류 전달층을 통해 전류 방출층으로 전달되는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.The method according to claim 1 or 2, wherein the external energy reaches the current conversion layer, and the ceramic material, which changes electric conductivity or resistance, reacts with the external energy to generate a large number of electrons, Wherein the generated current is transmitted to the current-emitting layer through the current-carrying layer. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 에너지는 열, 자외선, 가스, 불꽃 또는 압력인 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.The sensor according to claim 1 or 2, wherein the external energy is heat, ultraviolet ray, gas, flame or pressure. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류 측정부에서 측정된 전류값을 이용하여 외부 에너지 발생 여부 및 크기를 판단하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.The sensor according to claim 1 or 2, further comprising a controller for determining whether external energy is generated or not by using the current value measured by the current measuring unit. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류 전달층, 전류 방출층 및 연결 단자를 구성하는 금속 소재는 구리, 알루미늄 및 티타늄으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.The metal-ceramic tilting functional complex according to claim 1 or 2, wherein the metal material constituting the current-carrying layer, the current-emitting layer and the connecting terminal is any one selected from the group consisting of copper, aluminum and titanium. Sensor. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 소재는 ZnO, ZnS, ZrO2, CaO, Y2O3, MgO, Nd2O3, ThO2, NiO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, MnO, CaSiO3, BaO, SrO, TiO2, BaTiO3, BaBiO3, SrAl2O4 및 Pb(Zr,Ti)O3로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 이들의 복합체인 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.The method of claim 1 or claim 2, wherein the ceramic material is ZnO, ZnS, ZrO 2, CaO, Y 2 O 3, MgO, Nd 2 O 3, ThO 2, NiO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3 , MnO, CaSiO 3 , BaO, SrO, TiO 2 , BaTiO 3 , BaBiO 3 , SrAl 2 O 4 and Pb (Zr, Ti) O 3 . Sensors using metal - ceramic gradient functional complexes. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 혼합층들의 각 층의 조성비는 전류 방출층으로부터 전류 변환층으로 갈수록 금속 소재와 세라믹 소재의 부피%비가 95:5 내지 1:99로 변화하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.2. The method of claim 1, wherein the composition ratio of each layer of the plurality of mixed layers is such that the volume ratio of the metal material and the ceramic material changes from 95: 5 to 1:99 from the current- Sensor using ceramic gradient functional composite. 제2항에 있어서, 상기 전류 전달층은 전류 방출층으로부터 전류 변환층으로 갈수록 금속 재료의 함량이 금속 재료 및 세라믹 재료의 혼합 총 함량에 대하여 95 내지 1 부피%로 연속적으로 변화하고, 세라믹 재료의 함량이 5 내지 99 부피%로 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 금속-세라믹 경사기능복합체를 이용한 센서.The current-carrying layer according to claim 2, wherein the current-transfer layer continuously changes from a current-emitting layer to a current-converting layer so that the content of the metallic material ranges from 95 to 1% by volume based on the combined content of the metallic material and the ceramic material, Wherein the content is continuously varied from 5 to 99% by volume.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3776277B2 (en) 2000-02-01 2006-05-17 Ｓｐｓシンテックス株式会社 Stress relaxation type functionally gradient material and method for producing the same
JP2006347778A (en) 2005-06-13 2006-12-28 Gifu Prefecture Manufacturing method of functionally gradient material, and functionally gradient material
JP6102803B2 (en) 2014-03-13 2017-03-29 マツダ株式会社 Air conditioner for vehicles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3776277B2 (en) 2000-02-01 2006-05-17 Ｓｐｓシンテックス株式会社 Stress relaxation type functionally gradient material and method for producing the same
JP2006347778A (en) 2005-06-13 2006-12-28 Gifu Prefecture Manufacturing method of functionally gradient material, and functionally gradient material
JP6102803B2 (en) 2014-03-13 2017-03-29 マツダ株式会社 Air conditioner for vehicles

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