KR101816841B1 - A piezoelectric fiber, a preparation method thereof, and textile, clothing and a wearable piezoelectric sensor using the fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압전성 섬유사, 이의 제조방법 및 이를 이용한 직물, 의류 제품 및 피복형 압전 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어 전도성 섬유사; 상기 코어 전도성 섬유사의 표면에 코팅된 압전재료층; 및 상기 압전재료층의 표면에 코팅된 전도성 고분자층을 포함함으로써 전극을 부착하지 않고도 섬유 재질 자체를 신호 검지용으로 사용할 수 있는 압전성 섬유사, 이의 제조방법 및 이를 이용한 직물, 의류 제품 및 피복형 압전 센서에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric fiber yarn, a method of manufacturing the same, and a fabric, an apparel product, and a coated piezoelectric sensor using the same. More particularly, A piezoelectric material layer coated on a surface of the core conductive fiber yarn; And a conductive polymer layer coated on the surface of the piezoelectric material layer, whereby the fiber material itself can be used for signal detection without attaching electrodes, a method of manufacturing the same, and a fabric, an apparel product, Sensor.

Description

압전성 섬유사, 이의 제조방법 및 이를 이용한 직물, 의류 제품 및 피복형 압전 센서{A piezoelectric fiber, a preparation method thereof, and textile, clothing and a wearable piezoelectric sensor using the fiber}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piezoelectric fiber yarn, a method of manufacturing the same, and a fabric, an apparel product, and a coated piezoelectric sensor using the same,

본 발명은 압전성 섬유사, 이의 제조방법 및 이를 이용한 직물, 의류 제품 및 피복형 압전 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric fiber yarn, a method of manufacturing the same, and a fabric, an apparel product, and a coated piezoelectric sensor using the same.

압전기(piezoelectricity)란 기계적 일그러짐을 가함으로써 유전 분극을 일으키는 현상을 말한다. 1차 압전 효과라고도 하며, 역으로 전계를 가하여 일그러짐을 일으키는 현상을 역압전 효과 또는 2차 압전 효과라고 한다. 후자는 전기 일그러짐이지만, 역압전 효과는 전계 E의 1차 함수가 되며, E²에 비례하는 순수한 전기 일그러짐과 구분할 때도 있다.
The term "piezoelectricity" refers to the phenomenon of causing dielectric polarization by applying mechanical strain. The first piezoelectric effect is also referred to as a reverse piezoelectric effect, or a phenomenon in which an electric field is applied to cause distortion, is called a second piezoelectric effect. The latter is electrical distortion, but the inverse piezoelectric effect is a linear function of electric field E, sometimes distinguishing it from pure electrical distortion proportional to E².

압전기의 원리는 crystal 구조로 인한 강유전체(ferroelectric)와 crystal 구조의 대칭성이 없어지는 경우로 구분되며 먼저, crystal 구조로 인한 강유전체(ferroelectric) 원리는 다음과 같다. 물질의 자성(magnetic property)에 관련하여 강자성체(ferromagnetic) 물질이 있는 것처럼, 전기전도성(electric property)에도 강유전체(ferroelectric) 물질이 있다. 이것은 강한 외부 전기장을 가한 경우에 분극 되었다가 외부 전기장을 없애도 분극 현상이 그대로 유지되는 성질이다. 즉, crystal구조의 특이성 때문에 그 자체로 분극 된 상태를 유지하는 것이다. 또한, 강유전체 물질은 압전성(piezoelectric) 물질이기도 하다. 그 이유는 기계적인 압력에 의하여 물질의 형상이 변하는 경우에 전기적 극성이 변하기 때문이다. 예를 들어, 압축되는 경우에는 단위 부피 당 분자 즉, 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는 개수가 늘어나므로 극성이 증가한다. 다음으로 crystal 구조의 대칭성이 없어지는 경우 원리는 다음과 같다. 강유전체 물질이 아니더라도 압력을 가하면 극성을 갖게 되는 물질이 있는데 자연적으로 존재하는 압전성(piezoelectric) 물질인 Quartz(SiO2)가 이런 경우이다. 보통 상태의 결정 구조는 대칭적이어서 전기적으로 중성이지만 압력이 가해지면 결정 구조의 모양이 바뀌고 쌍극자 모멘트가 생기고 따라서 극성을 가지게 된다.
The principle of the piezoelectric is divided into ferroelectric due to the crystal structure and a case where the symmetry of the crystal structure is lost. First, the ferroelectric principle due to the crystal structure is as follows. There is also a ferroelectric material in the electric property, just as there is a ferromagnetic material in relation to the magnetic properties of the material. This is a property that polarization is applied when a strong external electric field is applied and polarization is maintained even if an external electric field is removed. That is, it maintains its polarized state because of the specificity of the crystal structure. The ferroelectric material is also a piezoelectric material. This is because the electrical polarity changes when the shape of the material changes due to mechanical pressure. For example, when compressed, the number of molecules having a dipole moment per unit volume is increased, so that the polarity increases. Next, when the symmetry of the crystal structure disappears, the principle is as follows. Quartz (SiO 2 ), a piezoelectric material that exists naturally, is a case in which there is a ferroelectric substance that is polarized when a pressure is applied even if it is not a ferroelectric substance. The crystal structure in the normal state is symmetrical and electrically neutral, but when pressure is applied, the shape of the crystal structure changes and dipole moments are generated and thus polarized.

한편, 스마트웨어(smart wear)는 신기술을 결합해 전통적 의복의 개념을 탈피한 신개념의 미래형 의류이다. 스마트웨어는 정보기술(IT), 생명공학(BT), 극소나노단위(nano scale)의 생산기술, 친환경소재(ET) 등 신기술을 결합해 전통적 섬유나 의복의 개념을 벗어난 미래형 의류이다. 반도체칩이나 센서, 디지털 기기의 초소형화 및 초경량화가 필수적이며, 외부의 자극을 감지하고 스스로 반응하는 섬유 소재의 기능성과 의복 및 직물 자체가 갖지 못한 기계적 기능을 결합하는 등 새로운 개념이 도입되고 있다. 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer), 디지털 의복 등으로도 불린다.
On the other hand, smart wear is a new concept of futuristic garment that combines new technologies and breaks the concept of traditional clothes. SmartWare is a futuristic garment that is out of the traditional textile and garment concept by combining new technology such as information technology (IT), biotechnology (BT), micro nano scale production technology and environment friendly material (ET). New concepts such as semiconductor chips, sensors, and digital devices have been introduced, such as miniaturization and ultra-light weight, which combine the functionality of textile materials that react to external stimuli and self-reactions, and the mechanical functions of garments and fabrics themselves. Wearable computers, digital garments, and the like.

구성요소에 따라 비활성 스마트웨어, 반응형 스마트웨어, 지능형 스마트웨어로 크게 나뉜다. 비활성 스마트웨어는 착의 환경에 대한 정보를 감지하는 기능을 가진 스마트웨어로, 감지기로서의 역할만을 수행한다. 반응형 스마트웨어는 외부환경으로부터 자극을 감지하고 자극에 반응하는 스마트웨어로, 감지기와 작동기의 역할을 동시에 수행한다. 지능형 스마트웨어는 주어진 상황에 따라 적절한 거동을 선별하여 역할을 수행하는 스마트웨어이다.
Depending on the component, it is divided into inactive smartware, responsive smartware, and intelligent smartware. Inactive SmartWare is smartware with the ability to detect information about the wearer environment and acts only as a detector. The responsive smartware is smartware that senses stimuli from the external environment and reacts to stimuli, and acts as both a detector and an actuator. Intelligent SmartWare is smartwares that play a role by selecting appropriate behaviors according to a given situation.

기능적 특성에 따라서는 크게 초기단계와 후기단계로 구분된다. 초기단계의 스마트웨어는 생체신호를 모니터링하는 센서나 초소형 MP3, 위성항법장치(GPS) 등과 같은 전자요소가 삽입된 비활성 스마트웨어이다. 후기단계 스마트웨어는 착의환경과 외부환경으로부터 자극을 감지하고 정보를 처리해서 적절하게 거동할 수 있는 지능형 스마트웨어를 말한다.
Depending on the functional characteristics, it is divided into early stage and late stage. The initial stage of smartware is inactive smartware with embedded electronic elements such as sensors for monitoring vital signs, micro MP3, and GPS (Global Positioning System). Late stage smartware refers to intelligent smartware that can sense stimuli from clothing environment and external environment, process information, and act appropriately.

1990년대 중반에 미국에서 군사용으로 처음 개발된 스마트웨어는 스포츠웨어, 병원복, 유아 돌연사 방지복, 군복, 소방복, 작업복, 우주복 등 다양한 용도로 이용되었다. 현재는 미국뿐만 아니라 유럽, 일본 등을 중심으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 스마트웨어는 원천기술 개발이 아닌 각 분야의 융합기술로 이루어진다.
Smartwares, first developed for military purposes in the United States in the mid-1990s, have been used for a variety of purposes, including sportswear, hospital uniforms, sudden infant suits, uniforms, fire fighting suits, work clothes and space suits. Currently, active research is being conducted not only in the United States but also in Europe and Japan. Smartwares consist of convergence technologies in each field rather than original technology development.

종래 압전성 재료를 사용하여 스마트 웨어에 적용하는 기술로는 압전성 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 필름 및 상기 필름의 양면에 형성되는 전극을 포함하여 이루어지는 압전감지유닛을 활용하여 근육의 운동신호 측정이 가능한 스마트 웨어 개발이 시도된바 있으나, 이러한 스마트 웨어는 PVDF 필름 양면에 별도의 전극을 형성시키고 신호 감지를 원하는 신체 부위에 밀착되도록 위치를 조절해야 하는 등 실제 의류 제품에 적용하기에 제한이 있으며 실제 착용시 유연성이 떨어져 불편함을 초래한다. 따라서, 보다 착용감이 우수하고 적용이 용이한 압전성 웨어러블 제품의 개발이 요구된다.
Conventionally, techniques for applying smart materials using a piezoelectric material include a piezoelectric sensing unit including a piezoelectric polyvinylidene fluoride (PVDF) film and electrodes formed on both sides of the film, Although smartware development has been attempted, such smartwares have a limitation in applying to actual clothing products, such as the need to form separate electrodes on both sides of PVDF film, This results in inconvenience due to lack of flexibility. Therefore, it is required to develop a piezoelectric wearable product that is more comfortable to wear and easy to apply.

이러한 배경 하에, 본 발명자들은 옷을 직조할 때 사용하는 섬유사를 전도성 섬유사로 만들고 이를 코어 섬유사로 하여 여기에 압전층 및 전도성 고분자층을 순서대로 형성시키면, 추가적으로 전극을 부착하지 않고도 섬유사 자체에 대하여 압력에 의한 전기 신호를 검지할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Under these circumstances, the inventors of the present invention have found that when a fiber yarn used for weaving clothes is made into a conductive fiber yarn and formed into a core fiber yarn and a piezoelectric layer and a conductive polymer layer are sequentially formed thereon, It is possible to detect an electric signal due to pressure, and the present invention has been completed.

따라서, 본 발명의 목적은 전극을 부착하지 않고도 섬유사 자체를 신호 검지용으로 사용할 수 있는 압전성 섬유사 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric fiber yarn which can be used for signal detection without attaching an electrode, and a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 압전성 섬유사로 직조된 압전성 직물, 상기 압전성 직물을 이용하여 제조된 압전성 의류 제품 및 상기 압전성 섬유사를 이용하여 제조된 피복형 압전 센서를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a piezoelectric fabric woven with the piezoelectric fiber yarn, a piezoelectric garment product manufactured using the piezoelectric fabric, and a coated piezoelectric sensor fabricated using the piezoelectric fiber yarn.

본 발명의 제1양태는 코어 전도성 섬유사; 상기 코어 전도성 섬유사의 표면에 형성된 압전층; 및 상기 압전층의 표면에 형성된 전도성 고분자층을 포함하는 압전성 섬유사를 제공한다.A first aspect of the present invention relates to a core-conductive fiber yarn; A piezoelectric layer formed on a surface of the core conductive fiber yarn; And a conductive polymer layer formed on a surface of the piezoelectric layer.

본 발명의 제2양태는 코어 전도성 섬유사의 표면에 압전층을 형성시키는 단계(단계 1); 및 상기 압전층의 표면에 전도성 고분자층을 형성시키는 단계(단계 2)를 포함하는 상기 제1양태에 따른 압전성 섬유사의 제조방법을 제공한다.A second aspect of the present invention is a method for manufacturing a core conductive fiber yarn, comprising the steps of: (1) forming a piezoelectric layer on a surface of a core conductive fiber yarn; And a step of forming a conductive polymer layer on the surface of the piezoelectric layer (step 2).

본 발명의 제3양태는 상기 압전성 섬유사로 직조된 압전성 직물을 제공한다.A third aspect of the present invention provides a piezoelectric fabric woven with the piezoelectric fiber yarn.

본 발명의 제4양태는 상기 압전성 직물을 이용하여 제조된 압전성 의류 제품을 제공한다.A fourth aspect of the present invention provides a piezoelectric garment product made using the piezoelectric fabric.

본 발명의 제5양태는 상기 압전성 섬유사를 이용하여 제조된 피복형 압전 센서를 제공한다.
A fifth aspect of the present invention provides a coated piezoelectric sensor manufactured using the piezoelectric fiber yarn.

이하 본 발명을 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

종래 압전성 재료를 사용하여 스마트 웨어에 적용하는 기술로는 압전 필름을 필름의 두 전극에 부착한 후, 옷에 부착시켜 근전도, 심전도, 호흡전도, 허벅지 근육 움직임 신호들을 감지하고 있으나, 이러한 기술은 신호의 감지를 위하여 별도의 전극을 필요로 하여 활동성과 유연성이 요구되는 웨어러블 디바이스에 적용하는데 제한이 있으며 착용시 불편함을 초래한다.
Conventionally, a technique of applying a piezoelectric material to smartware includes attaching a piezoelectric film to two electrodes of a film and then attaching the piezoelectric film to clothes to detect EMG, ECG, respiration conduction, and thigh muscle movement signals. However, A separate electrode is required for detection of wear and tear of the wearable device.

본 발명은 옷을 직조할 때 사용하는 섬유사 형태로 전도성 섬유사를 만들고 이를 코어 섬유사로 하여 여기에 압전층 및 전도성 고분자층을 형성시킴으로써 추가적으로 전극을 부착하지 않고도 섬유사 자체를 압력 또는 움직임에 의한 전기 신호 검지용으로 응용이 가능하다. 또한, 압전성 섬유사 자체의 활용으로 필름 형태의 센서보다 유연성이 높으며, 웨어러블 디바이스에 접목이 유리하여 섬유와의 일체형 웨어러블 디바이스 제작이 가능하다. 이에 따라 본 발명에 따른 압전성 섬유사를 사용하면 활동성이 우수한 의류 제품 및 피복형 압전 센서를 제공할 수 있다.
The present invention provides a conductive fiber yarn in the form of a fiber yarn for use in weaving clothes and forming the conductive fiber yarn as a core fiber yarn to thereby form a piezoelectric layer and a conductive polymer layer, It can be applied for detecting electric signals. In addition, by using piezo-electric fiber yarn itself, it is more flexible than film-type sensor, and it is possible to manufacture wearable device integrated with fiber by making it fit to wearable device. Accordingly, by using the piezoelectric fiber yarn according to the present invention, it is possible to provide a clothes product and a coated piezoelectric sensor having excellent activity.

본 발명의 압전성 섬유사는 코어 전도성 섬유사; 상기 코어 전도성 섬유사의 표면에 형성된 압전층; 및 상기 압전층의 표면에 형성된 전도성 고분자층을 포함하는 다층 구조를 갖는다.
The piezoelectric fiber yarn of the present invention comprises a core conductive fiber yarn; A piezoelectric layer formed on a surface of the core conductive fiber yarn; And a conductive polymer layer formed on the surface of the piezoelectric layer.

압전층의 재료로서 PVDF를 사용한, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전성 섬유사의 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1에서, PVDF로 형성된 압전층에서 발생한 압전 현상에 의한 전기 신호는 내측의 코어 전도성 섬유사와 외측의 전도성 고분자층을 전극으로 하여 용이하게 검지될 수 있다.
The structure of the piezoelectric fiber yarn according to one embodiment of the present invention using PVDF as the material of the piezoelectric layer is as shown in Fig. In FIG. 1, an electric signal due to the piezoelectric phenomenon occurring in the piezoelectric layer formed of PVDF can be easily detected by using the inner core conductive fiber yarn and the outer conductive polymer layer as electrodes.

본 발명에서 사용되는 용어, "코어 전도성 섬유사"는 전기를 통하게 할 수 있는 전도도를 갖는 실 형태의 구조물로서 본 발명의 압전성 섬유사의 코어부를 형성하는 것을 의미한다. 상기 코어 전도성 섬유사는 바람직하게는 단섬유 1cm 당의 저항이 1012Ω 이하, 더욱 바람직하게는 단섬유 1cm 당의 저항이 1012Ω 내지 1015Ω인 것일 수 있다.
The term "core conductive fiber yarn" used in the present invention means to form a core portion of the piezoelectric fiber yarn of the present invention as an actual structure having electrical conductivity. The core conductive fiber yarn may preferably have a resistance per 1 cm of short fibers of 10 12 Ω or less, more preferably 10 12 Ω to 10 15 Ω per 1 cm of short fibers.

본 발명에서, 상기 코어 전도성 섬유사의 직경은 바람직하기로 8 μm 내지 50 μm일 수 있다.
In the present invention, the diameter of the core conductive fiber yarn may preferably be 8 [mu] m to 50 [mu] m.

본 발명에서, 상기 코어 전도성 섬유사는 유연성을 가져 직조 용이성으로 인하여 웨어러블 디바이스에 적용하는데 유리하다.
In the present invention, the core conductive fiber yarn has flexibility and is advantageous for application to a wearable device due to the ease of weaving.

본 발명에서, 상기 코어 전도성 섬유사는 섬유사의 표면 또는 내부에 도전층이 형성되어 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 코어 전도성 섬유사는 섬유사의 표면에 도전층이 형성되어 있거나 섬유사의 내부에 도전층이 형성되어 있는 것일 수 있다. 또한, 상기 코어 전도성 섬유사는 섬유사의 내부에 도전입자가 분산되어 있는 것일 수 있다.
In the present invention, the core conductive fiber yarn may have a conductive layer formed on the surface or inside of the fiber yarn. That is, the core conductive fiber yarn may have a conductive layer formed on the surface of the fiber yarn or a conductive layer formed inside the fiber yarn. In addition, the core conductive fiber yarn may be one in which conductive particles are dispersed in a fiber yarn.

본 발명에서, 상기 섬유사는 합성 고분자, 천연 고분자 또는 이의 혼합 고분자로 제조된 것일 수 있으며, 상기 도전층 또는 도전 입자는 탄소 또는 금속일 수 있다. 구체적으로, 탄소나노튜브 등의 탄소 물질이거나, Ag, Au, Pt, Cu, Ti, Al, V, Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속일 수 있다.
In the present invention, the fiber yarn may be made of a synthetic polymer, a natural polymer, or a mixed polymer thereof, and the conductive layer or the conductive particles may be carbon or metal. Specifically, a carbon material such as carbon nanotubes or a metal selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Cu, Ti, Al, V, Cr, Mn, Fe, Co and Ni.

일 구현예로서, 상기 코어 전도성 섬유사는 합성 고분자 또는 천연 고분자로 제조된 섬유사의 표면에 도전물질을 코팅하여 도전층이 형성된 것일 수 있다. 상기 도전층은 단층으로 형성되거나 서로 다른 종류의 도전층으로 적층될 수 있다. 다른 일 구현예에서, 상기 코어 전도성 섬유사는 합성 고분자 내에 도전 입자들이 고르게 분산되어 있는 수지 조성물로부터 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 전도성 섬유사를 CKinternational(캐나다)로부터 입수하여 사용하였다.
In one embodiment, the core conductive fiber yarn may be formed by forming a conductive layer by coating a conductive material on the surface of a synthetic fiber or a fiber material made of a natural polymer. The conductive layer may be formed as a single layer or may be laminated with different kinds of conductive layers. In another embodiment, the core conductive fiber yarns may be formed from a resin composition in which conductive particles are evenly dispersed in the synthetic polymer. Specifically, in one embodiment of the present invention, the conductive fiber yarn was obtained from CK International (Canada).

본 발명에서 사용되는 용어, "압전층"은 압전 특성을 발휘하는 층을 의미한다. 상기 압전층의 재료로는 단결정, 다결정 세라믹스, 고분자재료, 박막재료, 또는 다결정재료와 고분자 재료를 복합화한 복합재료가 있다.
The term "piezoelectric layer" used in the present invention means a layer exhibiting piezoelectric characteristics. The piezoelectric layer may be made of a single crystal, a polycrystalline ceramic, a polymeric material, a thin film material, or a composite material obtained by compounding a polycrystalline material and a polymeric material.

구체적으로, 단결정 압전재료로는 α-AlPO4, α-SiO2, LiTaO3, LiNbO3, Pb5-Ge3O11, Tb2(MoO4)3, Li2B4O7, CdS, ZnO, Bi12SiO20, Bi12GeO20, PZN-PT[Pb(Zn2/3Nb1/3)O3-PbTiO3], PMN-PT[Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3], 트리글리신 설페이트(triglycine sulfate, TGS) 등이 있으며, 다결정 압전재료로는 PZT(lead zirconate titanate, PbZrO3-PbTiO3)계, PT(PbTiO3)계, PZT-복합 페로브스카이트(PZT-Complex Perovskite)계, BaTiO3 등이 있다. 또한, 박막 압전재료로는 ZnO, CdS, AlN 등이 있고, 고분자 압전재료로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌[poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), P(VDF-TrFE)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌[poly(vinylidene fluoride-co-tetrafluoroethylene), P(VDF-TeFE)] 등이 있으며, 복합 압전재료로는 PZT-PVDF, PZT-실리콘 고무(PZT-Silicon Rubber), PZT-에폭시(PZT-Epoxy), PZT-발포 우레탄 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Specifically, as the single crystal piezoelectric material, α-AlPO 4 , α-SiO 2 , LiTaO 3 , LiNbO 3 , Pb 5 -Ge 3 O 11 , Tb 2 (MoO 4 ) 3 , Li 2 B 4 O 7 , CdS, ZnO , Bi 12 SiO 20, Bi 12 GeO 20, PZN-PT [Pb (Zn 2/3 Nb 1/3) O 3 -PbTiO 3], PMN-PT [Pb (Mg 2/3 Nb 1/3) O 3 -PbTiO 3 ], triglycine sulfate (TGS), and the like. Examples of the polycrystalline piezoelectric material include lead zirconate titanate, PbZrO 3 -PbTiO 3 , PT (PbTiO 3 ), PZT- (PZT-Complex Perovskite) system, and BaTiO 3 . Examples of the thin film piezoelectric material include ZnO, CdS, and AlN. Examples of the piezoelectric material include polyvinylidene fluoride (PVDF), poly (vinylidene fluoride-co-trifluroethylene [ poly (vinylidene fluoride-co-tetrafluoroethylene), P (VDF-TeFE)], and the like, Examples of the composite piezoelectric material include PZT-PVDF, PZT-silicone rubber (PZT-silicone rubber), PZT-epoxy (PZT-Epoxy), and PZT-foamed urethane. These materials may be used alone or as a mixture thereof.

단결정 압전재료로 널리 사용되는 수정(α-SiO2)은 공진주파수의 대역폭이 좁고 온도계수가 매우 작으므로 신호주파수를 발생하는 오실레이터(oscillator) 소자로 사용되며, 가격이 비싸고 전기기계결합계수가 작은 단점이 있어 응용분야가 제한된다. LiNbO3와 LiTaO3 단결정 압전재료와 ZnO 박막 압전재료 등은 탄성표면파(SAW : Surface Acoustic Wave) 필터로 응용되고 있으며, AlN, ZnO 등 박막 압전재료는 새롭게 연구되고 있는 GHz 대역 FBAR(Film Bulk Acoustic wave Resonator) Bandpass Filter 재료로 응용되고 있다. 다결정 압전재료인 PZT계 세라믹스는 가공성이나 제반 압전특성이 우수하고 가격이 저렴하여 초음파 진동자, 필터, 레조네이터, 착화소자 및 센서 등에 가장 널리 응용되고 있다. 또한 고분자 압전재료와 PZT계의 복합 압전재료는 재료의 특성상 시트 형태로 가공이 쉽기 때문에 각종 키보드나 수중 음향부품, 의료용 탐촉자 등에 주로 응용되고 있다.
The quartz crystal (α-SiO 2 ) widely used as a single crystal piezoelectric material is used as an oscillator element that generates a signal frequency because the bandwidth of the resonant frequency is narrow and the temperature coefficient is very small. It is disadvantageous in that the price is high and the electromechanical coupling coefficient is small Which limits the application area. LiNbO 3 and LiTaO 3 single crystal piezoelectric materials and ZnO thin film piezoelectric materials have been applied as SAW (Surface Acoustic Wave) filters. Thin film piezoelectric materials such as AlN and ZnO have been studied in the newly developed FBAR (Film Bulk Acoustic wave Resonator) bandpass filter material. PZT ceramics, which is a polycrystalline piezoelectric material, is most widely applied to ultrasonic vibrators, filters, resonators, ignition devices and sensors because of its excellent processability and various piezoelectric characteristics and low cost. Polymer piezoelectric materials and PZT composite piezoelectric materials are mainly applied to various keyboards, underwater acoustic parts, and medical transducers because they are easy to process into sheet form due to the characteristics of materials.

본 발명의 일 실시예에서는 압전재료로서 PVDF를 사용하였다. 고분자 압전재료 중의 하나인 PVDF는 석영보다 몇 배나 큰 압전효과를 나타낸다. 물질의 결정구조에 의해 압전효과가 나타나는 세라믹스와 다르게, PVDF는 전기장이 걸리면 중합체 내부에서 긴 사슬형태의 분자들이 서로 인력과 척력을 작용하면서 압전효과가 나타난다. 또한, PVDF는 부식에 강할 뿐만 아니라 열적 안정성, 화학적 저항성 등의 뛰어난 재료적 우수성을 가지고 있다.
In one embodiment of the present invention, PVDF was used as a piezoelectric material. PVDF, one of the polymer piezoelectric materials, exhibits piezoelectric effects several times larger than quartz. Unlike ceramics, which exhibit piezoelectric effects due to the crystal structure of the material, PVDF exhibits piezoelectric effects when elongated chains of molecules interact with each other by attracting and repelling each other when an electric field is applied. In addition, PVDF is not only resistant to corrosion, but also has superior material properties such as thermal stability and chemical resistance.

본 발명에서, 상기 압전층의 두께는 바람직하기로 1 ㎚ 내지 900 ㎛, 더욱 바람직하기로 10 ㎚ 내지 100 ㎛, 더욱더 바람직하기로 10 ㎚ 내지 10 ㎛일 수 있다. 만일 상기 압전층의 두께가 1 ㎚ 미만이면 압전층 코팅 공정의 제어가 어렵거나 압전 특성이 떨어질 수 있고 900 ㎛ 초과이면 섬유사의 두께가 너무 두꺼워 유연성이 떨어질 수 있다.
In the present invention, the thickness of the piezoelectric layer may preferably be 1 nm to 900 占 퐉, more preferably 10 nm to 100 占 퐉, and still more preferably 10 nm to 10 占 퐉. If the thickness of the piezoelectric layer is less than 1 nm, the control of the piezoelectric layer coating process may be difficult or the piezoelectric characteristics may be deteriorated. If the thickness exceeds 900 탆, the thickness of the fiber yarn may become too thick.

본 발명에서 사용되는 용어, "전도성 고분자(conductive polymer)"는 전기를 통하게 할 수 있는 전도도를 갖는 유기 고분자를 의미하며, 상기 전도성 고분자는 금속과 같은 전도도를 갖거나 반도체 특성을 나타낼 수 있다.
The term "conductive polymer" used in the present invention refers to an organic polymer having conductivity capable of conducting electricity, and the conductive polymer may have the same conductivity as a metal or exhibit a semiconductor characteristic.

전도성 고분자는 C-C 결합과 C=C 결합이 교대로 존재하는 공액(Conjugation) 구조로 되어있으며, 단량체 종류, 중합방법, 도핑(doping)의 정도와 도펀트(dopant) 종류에 의해 전도도가 달라지는 특성이 있다. 또한, 전도성 고분자는 전기 전도도를 갖으며 분산용액으로도 만들 수 있어, 이를 이용하여 코팅을 하거나 다른 물질과 혼합하기 쉬우며, 여러 가지 방법으로 필름 제조가 가능한 등 가공성이 뛰어나다. 전도성 고분자는 유기물이기 때문에 금속에 비하여 가볍고, 가격이 저렴하며, 공정이 매우 간단하여 높은 전도도를 확보하여 기존의 금속화합물 기반의 전극 재료를 대체할 수 있으며 전도도를 향상시켜 투명전극으로 사용할 수도 있다.
The conductive polymer has a conjugation structure in which CC bonds and C═C bonds are alternately present, and the conductivity is varied depending on the type of monomer, polymerization method, degree of doping, and type of dopant . In addition, the conductive polymer has electric conductivity and can be formed into a dispersion solution, and is easy to be coated or mixed with other materials by using the conductive polymer, and the film can be manufactured by various methods. Since the conductive polymer is an organic material, it is lighter in weight, less expensive, and has a very simple process so that it can replace the existing metal compound-based electrode material and can be used as a transparent electrode.

본 발명에서, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 폴리(3-알킬-싸이오펜), 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티에닐렌비닐렌, 폴리파라페닐렌, 폴리이소티아나프텐, 폴리아주렌, 폴리퓨란 및 폴리아닐린으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, the conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, poly (3-alkyl-thiophene), polyphenylene sulfide, polyphenylene vinylene, polythienylene vinylene, Isocyanatethene, isothianaphthene, polylaurene, polyfuran and polyaniline, but is not limited thereto.

또한, 상기 전도성 고분자는 적당한 불순물로 도핑될 수도 있다. 반도체의 경우와 같이, 이 고분자들은 불순물의 종류에 따라 n-형(자유 전자 우세) 또는 p-형(즉, 정공 우세)으로 만들어질 수 있다. 그러나 반도체와는 달리 이런 불순물은 폴리머 원자와 격자 위치를 바꾸거나 치환형으로 존재하지는 않는다. 상기 도핑 물질로는 브롬, 요오드, AsF5 등을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In addition, the conductive polymer may be doped with a suitable impurity. As in the case of semiconductors, these polymers can be made either n-type (free electron dominant) or p-type (i.e., hole dominant) depending on the type of impurity. Unlike semiconductors, however, these impurities do not change the polymeric atom and lattice position or exist as a substitute. Examples of the doping material include, but are not limited to, bromine, iodine, and AsF 5 .

본 발명에서, 상기 전도성 고분자층의 두께는 1 ㎚ 내지 900 ㎛, 더욱 바람직하기로 10 ㎚ 내지 100 ㎛, 더욱더 바람직하기로 10 ㎚ 내지 10 ㎛일 수 있다. 만일 상기 전도성 고분자층의 두께가 1 ㎚ 미만이면 전도성 고분자층 코팅 공정의 제어가 어렵거나 전도성 고분자층이 발휘하는 전극 특성이 떨어질 수 있고 900 ㎛ 초과이면 섬유사의 두께가 너무 두꺼워 유연성이 떨어질 수 있다.
In the present invention, the thickness of the conductive polymer layer may be 1 nm to 900 占 퐉, more preferably 10 nm to 100 占 퐉, and still more preferably 10 nm to 10 占 퐉. If the thickness of the conductive polymer layer is less than 1 nm, control of the conductive polymer layer coating process may be difficult or electrode characteristics exhibited by the conductive polymer layer may be deteriorated. If the thickness exceeds 900 탆, the thickness of the fiber layer may become too thick.

또한, 본 발명에 따른 압전성 섬유사의 제조방법은 코어 전도성 섬유사의 표면에 압전층을 형성시키는 단계(단계 1); 및 상기 압전층의 표면에 전도성 고분자층을 형성시키는 단계(단계 2)를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric fiber yarn, comprising the steps of: (1) forming a piezoelectric layer on a surface of a core conductive fiber yarn; And forming a conductive polymer layer on the surface of the piezoelectric layer (step 2).

상기 단계 1은, 코어 전도성 섬유사의 표면에 압전 특성을 발휘하는 압전층을 형성시키는 단계이다.
The step 1 is a step of forming a piezoelectric layer that exhibits piezoelectric characteristics on the surface of the core conductive fiber yarn.

상기 코어 전도성 섬유사 및 압전재료의 종류 및 압전층의 두께는 상기 압전성 섬유사에서 설명한 바와 동일하다.
The core conductive fiber yarn and the kind of the piezoelectric material and the thickness of the piezoelectric layer are the same as those described in the piezoelectric fiber yarn.

상기 단계 2는, 상기 압전층의 표면에 전극 특성을 발휘하는 전도성 고분자층을 형성시키는 단계이다.
Step 2 is a step of forming a conductive polymer layer on the surface of the piezoelectric layer, which exhibits an electrode characteristic.

상기 전도성 고분자의 종류 및 전도성 고분자층의 두께는 상기 압전성 섬유사에서 설명한 바와 동일하다.
The kind of the conductive polymer and the thickness of the conductive polymer layer are the same as those described in the piezoelectric fiber yarn.

본 발명에서, 상기 단계 1) 및 단계 2)은 스프레이 코팅법 또는 딥 코팅법으로 수행할 수 있다.
In the present invention, the step 1) and the step 2) may be carried out by a spray coating method or a dip coating method.

또한, 본 발명은 상기 압전성 섬유사로 직조된 압전성 직물을 제공한다.
The present invention also provides a piezoelectric fabric woven with the piezoelectric fiber yarn.

또한, 본 발명은 상기 압전성 직물을 이용하여 제조된 압전성 의류 제품을 제공한다.
The present invention also provides a piezoelectric garment product made using the above-described piezoelectric fabric.

본 발명은 상기 압전성 직물을 이용함으로써 신체의 움직임에 따라 압전층에서 압전 특성이 발휘될 경우 코어 전도성 섬유사와 전도성 고분자층이 전극 역할을 수행하여 별도의 전극이 구비되지 않아도 전기 신호를 감지할 수 있는 압전성 의류 제품을 제공할 수 있다(도 2 및 도 3 참조).
In the present invention, when the piezoelectric characteristic is exhibited in the piezoelectric layer according to the movement of the body by using the piezoelectric fabric, the core conductive fiber yarn and the conductive polymer layer function as an electrode, so that an electric signal can be detected Thereby providing a piezoelectric garment product (see Figs. 2 and 3).

상기 신체의 움직임에 의한 압력 변화가 압전성 섬유사 표면의 표면전하를 변화시키고, 변화된 표면전하는 전류-전압 변환장치와 오피엠프 회로를 통하여 전기 신호로 입력 장치에 전달될 수 있다.
The change in the pressure due to the movement of the body changes the surface charge on the surface of the piezoelectric fiber yarn and the changed surface charge can be transmitted to the input device through the current-voltage conversion device and the amp circuit.

또한, 본 발명은 상기 압전성 섬유사를 이용하여 제조된 피복형 압전 센서를 제공한다.
The present invention also provides a coated piezoelectric sensor manufactured using the piezoelectric fiber yarn.

코어 전도성 섬유사에 코팅된 압전 재료, 즉 압전층은 신체의 움직임에 의해 압전성을 가지며, 압전층의 내부 면과 외부 면의 전극은 압전층의 표면전하 변화 값을 검출할 수 있고 이에 따라 압전 센서로 활용될 수 있다.
The piezoelectric material coated on the core conductive fiber yarn, that is, the piezoelectric layer has piezoelectricity by the movement of the body, and the electrodes on the inner and outer surfaces of the piezoelectric layer can detect the surface charge change value of the piezoelectric layer, .

본 발명에서, 상기 피복형 압전 센서는 신체 착용형 또는 신체 부착형일 수 있다. 즉, 상기 피복형 압전 센서는 의류 형태로 착용하는 형태 및 신체에 부착되는 형태를 모두 포함할 수 있다.
In the present invention, the coated piezoelectric sensor may be a body-worn type or a body-attached type. That is, the coated type piezoelectric sensor may include both a form to be worn in a garment form and a form to be attached to a body.

본 발명에서, 상기 피복형 압전 센서는 근전도, 심전도, 호흡전도 또는 허벅지 근육 움직임 신호를 감지하는 것일 수 있다.
In the present invention, the coated piezoelectric sensor may be one that senses an electromyogram, an electrocardiogram, a breathing conduction, or a thigh muscle motion signal.

일 구현예로서, 도 2에 도시된 바와 같이 근육의 운동 신호를 측정하는 센서로서 스마트 섬유 디바이스에 적용될 수 있다.
As one embodiment, it can be applied to a smart fiber device as a sensor for measuring motion signals of muscles as shown in Fig.

다른 일 구현예로서, 도 3에 도시된 바와 같이 심전도를 측정하는 센서로서 스마트 섬유 디바이스에 적용될 수 있다.
As another embodiment, it can be applied to a smart fiber device as a sensor for measuring electrocardiogram as shown in Fig.

본 발명은 옷을 직조할 때 사용하는 섬유 자체에 압전성 박막을 코팅함으로써 추가적으로 전극을 부착하지 않고도 섬유 재질 자체를 신호 검지용으로 사용할 수 있는 압전성 섬유사를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 압전성 섬유사를 이용함으로써 별도의 전극을 필요로 하지 않아 활동성이 우수한 의류 제품 및 피복형 압전 센서를 제공할 수 있다.
The present invention can provide a piezoelectric fiber yarn which can be used for signal detection without coating an additional electrode by coating the piezoelectric thin film on the fiber itself used for weaving clothes. Further, according to the present invention, by using the piezoelectric fiber yarn, it is possible to provide a clothes product and a covered piezoelectric sensor which do not require a separate electrode and are excellent in activity.

도 1은 압전재료로서 PVDF를 사용한 본 발명의 일 실시예에 따른 압전성 섬유사의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 근육의 운동 신호를 측정하는 센서로서 스마트 섬유 디바이스에 적용된 구현예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 심전도를 측정하는 센서로서 스마트 섬유 디바이스에 적용된 구현예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 압전성 섬유사의 단면 형태를 주사전자현미경(SEM)으로 조사한 결과이다.
도 5는 본 발명의 압전성 섬유사를 이용하여 압전 디바이스를 제작하고 이의 압전 특성을 조사하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 압전성 섬유사를 이용한 압전 디바이스가 압전 특성 측정 결과를 나타낸 것이다.
1 schematically shows a structure of a piezoelectric fiber yarn according to an embodiment of the present invention using PVDF as a piezoelectric material.
Fig. 2 schematically shows an embodiment applied to a smart fiber device as a sensor for measuring muscle motion signals. Fig.
Fig. 3 schematically shows an embodiment applied to a smart fiber device as a sensor for measuring electrocardiogram.
4 is a result of scanning electron microscopy (SEM) of the cross-sectional shape of the piezoelectric fiber yarn of the present invention.
5 is a schematic view illustrating a process of fabricating a piezoelectric device using the piezoelectric fiber yarn of the present invention and examining its piezoelectric characteristics.
6 shows the results of piezoelectric property measurement of a piezoelectric device using the piezoelectric fiber yarn of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for describing the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1: 본 발명의 압전성  1: Piezoelectricity of the present invention 섬유사Fiber yarn 제조 Produce

코어부로서 전도성 섬유사를 CKinternational(캐나다)로부터 입수하여 사용하였으며, 압전재료로서 PVDF(수평균 분자량 534,000), 전도성 고분자로서 폴리아세틸렌(수평균 분자량 74,000)을 사용하여 본 발명의 압전성 섬유사를 제조하였다.A conductive fiber yarn was used as a core part from CK International (Canada), and the piezoelectric fiber yarn of the present invention was produced using PVDF (number average molecular weight: 534,000) as a piezoelectric material and polyacetylene (number average molecular weight: 74,000) as a conductive polymer Respectively.

먼저, 100 ml의 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중에 1 wt%의 PVDF를 첨가하여 교반한 후 초음파 처리를 실시하여 PVDF 용액을 제조하였다. 상기 PVDF 용액을 코어 전도성 섬유사에 스프레이 코팅한 후 210℃의 온도로 가열하여 NMP를 제거하여 PVDF 층이 코팅된 전도성 섬유사를 얻었다.First, 1 wt% of PVDF was added to 100 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and stirred, followed by ultrasonic treatment to prepare a PVDF solution. The PVDF solution was spray coated on the core conductive fiber yarn and heated to 210 ° C to remove the NMP to obtain a conductive fiber yarn coated with the PVDF layer.

질소 기체 하에 100 ml의 톨루엔 중에 1 wt%의 폴리아세틸렌을 첨가하여 교반한 후 초음파 처리를 실시하여 폴리아세틸렌 용액을 제조하였다. 상기 폴리아세틸렌 용액을 상기 PVDF 층이 코팅된 전도성 섬유사에 스프레이 코팅한 후 150℃의 온도로 가열하여 톨루엔을 제거하여 본 발명의 압전성 섬유사를 얻었다.
1 wt% of polyacetylene was added to 100 ml of toluene under nitrogen gas and stirred, followed by ultrasonic treatment to prepare a polyacetylene solution. The polyacetylene solution was spray coated on the PVDF layer-coated conductive fiber yarn and heated at a temperature of 150 ° C to remove toluene to obtain the piezoelectric fiber yarn of the present invention.

실시예Example 2: 본 발명의 압전성  2: Piezoelectricity of the present invention 섬유사를Fiber yarn 이용한 직물 제조 Manufacture of used fabrics

상기 실시예 1에서 제조한 압전성 섬유사를 직조하여 압전성 직물을 제조하였다.
The piezoelectric fiber yarn prepared in Example 1 was woven to produce a piezoelectric fabric.

실험예Experimental Example 1: 본 발명의 압전성  1: Piezoelectricity of the present invention 섬유사의Textile 물리화학적 특성 조사 Investigation of physical and chemical properties

상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 압전성 섬유사의 단면 형태를 주사전자현미경(SEM)으로 조사하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.The sectional shape of the piezoelectric fiber yarn of the present invention prepared in Example 1 was examined by a scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in FIG.

도 4를 통해, 코어 전도성 섬유사의 표면에 압전재료층과 전도성 고분자층이 형성되어 본 발명의 압전성 섬유사가 다층 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있다.
4, it can be seen that the piezoelectric material layer and the conductive polymer layer are formed on the surface of the core conductive fiber yarn, so that the piezoelectric fiber yarn of the present invention has a multilayer structure.

실험예Experimental Example 2: 본 발명의 압전성  2: Piezoelectricity of the present invention 섬유사를Fiber yarn 이용한 압전  Piezoelectric 디바이스의Device 압전 특성 조사 Investigation of piezoelectric properties

상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 압전성 섬유사를 이용하여 도 5와 같이 압전 디바이스를 제작하고 이의 압전 특성을 조사하였다.A piezoelectric device was fabricated as shown in FIG. 5 using the piezoelectric fiber yarn of the present invention manufactured in Example 1, and its piezoelectric characteristics were examined.

구체적으로, 상기 압전 디바이스는 전도성 섬유사 기판 위에 압전성 섬유사를 코팅하고, 상기 압전성 섬유사 표면에 전도성 박막을 코팅하여 압전 디바이스를 구성하였다.Specifically, the piezoelectric device is formed by coating a piezoelectric fiber sheet on a conductive fiber substrate and coating a conductive thin film on the surface of the piezoelectric fiber sheet.

그 결과를 도 6에 나타내었다.The results are shown in Fig.

도 6을 통해, 본 발명의 압전성 섬유사를 이용한 압전 디바이스가 압전 특성을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다. FT-IR 분석에서 압전고분자 특성을 가지는 β상 형태에 대한 1273cm-1 피크가 확인되었다.6, it can be confirmed that the piezoelectric device using the piezoelectric fiber yarn of the present invention can exhibit piezoelectric characteristics. FT-IR analysis confirmed a peak at 1273 cm <" 1 > for the beta phase with piezoelectric polymer properties.

Claims (17)

코어 전도성 섬유사;
상기 코어 전도성 섬유사의 표면에 형성된 압전층; 및
상기 압전층의 표면에 딥 코팅법으로 형성된 전도성 고분자층을 포함하는, 3층 이상 다층 구조의 압전성 섬유사로서,
상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌이며, 상기 전도성 고분자층의 두께는 1 ㎚ 내지 100 ㎛인 것이 특징인, 압전성 섬유사.
Core conductive fiber yarns;
A piezoelectric layer formed on a surface of the core conductive fiber yarn; And
And a conductive polymer layer formed on the surface of the piezoelectric layer by a dip coating method,
Wherein the conductive polymer is polyacetylene, and the thickness of the conductive polymer layer is 1 nm to 100 m.
제1항에 있어서, 상기 코어 전도성 섬유사는 단섬유 1cm 당의 저항이 1012Ω 내지 1015Ω인 것이 특징인 압전성 섬유사.
The piezoelectric fiber yarn according to claim 1, wherein the core conductive fiber yarn has a resistance per 1 cm of short fibers of 10 12 Ω to 10 15 Ω.
제1항에 있어서, 상기 코어 전도성 섬유사는 섬유사의 표면 또는 내부에 도전층이 형성되어 있거나 또는 섬유사의 내부에 도전 입자가 분산되어 있는 것이 특징인 압전성 섬유사.
The piezoelectric fiber yarn according to claim 1, wherein the core conductive fiber yarn is characterized in that a conductive layer is formed on the surface or inside of the fiber yarn, or conductive particles are dispersed in the fiber yarn.
제3항에 있어서, 상기 섬유사는 합성 고분자, 천연 고분자 또는 이의 혼합 고분자로 제조된 것이 특징인 압전성 섬유사.
The piezoelectric fiber yarn according to claim 3, wherein the fiber yarn is made of a synthetic polymer, a natural polymer, or a mixed polymer thereof.
제3항에 있어서, 상기 도전층 또는 도전 입자는 탄소 또는 금속인 것이 특징인 압전성 섬유사.
The piezoelectric fiber yarn according to claim 3, wherein the conductive layer or conductive particles are carbon or metal.
제5항에 있어서, 상기 금속은 Ag, Au, Pt, Cu, Ti, Al, V, Cr, Mn, Fe, Co 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 특징인 압전성 섬유사.
6. The piezoelectric fiber yarn according to claim 5, wherein the metal is selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Cu, Ti, Al, V, Cr, Mn, Fe, Co and Ni.
제1항에 있어서, 상기 압전층은 α-AlPO4, α-SiO2, LiTaO3, LiNbO3, Pb5-Ge3O11, Tb2(MoO4)3, Li2B4O7, CdS, ZnO, Bi12SiO20, Bi12GeO20, PZN-PT[Pb(Zn2/3Nb1/3)O3-PbTiO3], PMN-PT[Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3], 트리글리신 설페이트(triglycine sulfate, TGS), PZT(lead zirconate titanate, PbZrO3-PbTiO3), PT(PbTiO3), PZT-복합 페로브스카이트(PZT-Complex Perovskite), BaTiO3, ZnO, CdS, AlN, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌[poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), P(VDF-TrFE)], 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌[poly(vinylidene fluoride-co-tetrafluoroethylene), P(VDF-TeFE)], PZT-PVDF, PZT-실리콘 고무(PZT-Silicon Rubber), PZT-에폭시(PZT-Epoxy), PZT-발포 우레탄, 또는 이의 혼합물로 형성되는 것이 특징인 압전성 섬유사.
The method of claim 1, wherein the piezoelectric layer is α-AlPO 4, α-SiO 2, LiTaO 3, LiNbO 3, Pb 5 -Ge 3 O 11, Tb 2 (MoO 4) 3, Li 2 B 4 O 7, CdS Pb (Zn 2/3 Nb 1/3 ) O 3 -PbTiO 3 ], PMN-PT [Pb (Mg 2/3 Nb 1/3 )], ZnO, Bi 12 SiO 20 , Bi 12 GeO 20 , PZN- O 3 -PbTiO 3], tree glycine sulfate (triglycine sulfate, TGS), PZT (lead zirconate titanate, PbZrO 3 -PbTiO 3), PT (PbTiO 3), PZT- composite perovskite (PZT-complex perovskite), BaTiO 3, ZnO, CdS, AlN , polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride, PVDF), poly (vinylidene fluoride-co-ethylene-trifluoromethyl [poly (vinylidene fluoride-co- trifluoroethylene), P (VDF-TrFE Polyvinylidene fluoride-co-tetrafluoroethylene, P (VDF-TeFE)], PZT-PVDF, PZT-silicone rubber, PZT-Epoxy, PZT-foamed urethane, or a mixture thereof.
제1항에 있어서, 상기 압전층의 두께는 1 ㎚ 내지 900 ㎛인 것이 특징인 압전성 섬유사.
The piezoelectric fiber yarn according to claim 1, wherein the piezoelectric layer has a thickness of 1 nm to 900 占 퐉.
삭제delete 삭제delete 하기 단계를 포함하는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 압전성 섬유사의 제조방법:
코어 전도성 섬유사의 표면에 압전층을 형성시키는 단계(단계 1); 및
상기 압전층의 표면에 전도성 고분자층을 형성시키는 단계(단계 2).
9. A method for producing a piezoelectric fiber yarn according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of:
Forming a piezoelectric layer on the surface of the core conductive fiber yarn (step 1); And
And forming a conductive polymer layer on the surface of the piezoelectric layer (step 2).
삭제delete 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 압전성 섬유사로 직조된 압전성 직물.
9. A piezoelectric fabric woven with the piezoelectric fiber yarn of any one of claims 1-8.
제13항의 압전성 직물을 이용하여 제조된 압전성 의류 제품.
A piezoelectric garment product made using the piezoelectric fabric of claim 13.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 압전성 섬유사를 이용하여 제조된 피복형 압전 센서.
A coated piezoelectric sensor manufactured by using the piezoelectric fiber yarn of any one of claims 1 to 8.
제15항에 있어서, 상기 피복형 압전 센서는 신체 착용형 또는 신체 부착형인 것이 특징인 피복형 압전 센서.
The coating type piezoelectric sensor according to claim 15, wherein the coated type piezoelectric sensor is a body wearing type or a body type.
제15항에 있어서, 상기 피복형 압전 센서는 근전도, 심전도, 호흡전도 또는 허벅지 근육 움직임 신호를 감지하는 것이 특징인 피복형 압전 센서.16. The coated piezoelectric sensor according to claim 15, wherein the coated piezoelectric sensor senses an EMG, electrocardiogram, respiratory conduction, or thigh muscle motion signal.
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