KR101881481B1 - 필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101881481B1
KR101881481B1 KR1020170028314A KR20170028314A KR101881481B1 KR 101881481 B1 KR101881481 B1 KR 101881481B1 KR 1020170028314 A KR1020170028314 A KR 1020170028314A KR 20170028314 A KR20170028314 A KR 20170028314A KR 101881481 B1 KR101881481 B1 KR 101881481B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
elastic
film
elastic film
electrode
pillar
Prior art date
Application number
KR1020170028314A
Other languages
English (en)
Inventor
정운룡
이주현
김진곤
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020170028314A priority Critical patent/KR101881481B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101881481B1 publication Critical patent/KR101881481B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08L67/03—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the dicarboxylic acids and dihydroxy compounds having the carboxyl- and the hydroxy groups directly linked to aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L69/00—Compositions of polycarbonates; Compositions of derivatives of polycarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 복수의 탄성체 기둥과, 상기 복수의 기둥 상에 상부 탄성체 필름 및상기 상부 탄성체 필름 상에 접촉 또는 이격되어 위치하는 제2 전극을 포함하는 마찰전기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 마찰전기 나노발전소자는 구조적으로 압축성(compressibility)에 의한 변형성을 가짐과 동시에 실제 접촉면적이 최대화되는 완전한 접촉(conformal contact)을 이룰 수 있는 표면 구조를 가짐으로써 적은 힘에서도 높은 효율성을 나타내며 다양한 움직임에서의 적용이 가능하다.

Description

필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법{Triboelectric Nanogenerator Having a Film-Covered Elastic Pillar and Method for Manufacturing of The Same}
본 발명은 마찰전기 나노발전소자의 전력 효율 향상을 위하여 완전한 접촉(등각 접촉, conformal contact)을 가능케 하는 필름이 덮인 마이크로 기둥 구조(micro-pillar structure)를 도입함으로써, 작은 면적에서도 높은 전기적 특성을 발현할 수 있는 마찰전기 나노발전소자(triboelectric nanogenerator) 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
마찰전기 나노발전소자는 주변에서 쉽게 접할 수 있는 인체 움직임과 같은 기계적 에너지를 수확하여 자가발전하기 위해 만들어졌다. 공간적으로 분리된 두 표면의 반복적인 접촉과 분리를 통해 마찰전기로 전기에너지를 만드는 시스템이다. 두 물질이 접촉했을 때, 한 쪽 표면은 양의 전하, 다른 한쪽 표면은 음의 전하가 생성되어 전하들에 의해 전극이 대전되어 전압과 전류를 생성하는 것이다.
이러한 마찰전기 나노발전소자에서 생성되는 표면 전하를 증가시키기 위해서는 보편적으로 표면에 기둥(pillar)와 같은 패턴구조를 사용하여 접촉 면적, 혹은 표면적을 늘리는 방법이 있고, 고무재질 같은 고분자를 사용하여 높은 압축성(compressibility)으로 쉬운 변형을 통해 수직 힘이 가해졌을 때 두께가 줄어들어 효과적인 전기용량이 커지도록 하는(effective capacitance ?/d 값 증가) 방법이 있다.
따라서, 종래 기술에서는 표면 전하 증가를 위해 돌출된 표면구조를 다양하게 도입했었다. 그 중 많이 사용되는 마이크로기둥 모양의 패턴 구조를 통해 실제 접촉을 최대화하기 위해서는, 구조의 면적당 개수를 증가시켜야 하지만, 구조의 개수가 많아지면 압력이 가해졌을 때의 힘이 분산되어 고분자 부분의 압축성이 떨어지는 문제가 있다. 또한 고분자 유전체(dielectric) 층의 전기용량 증가를 위해서는 압축성 부분도 중요하기 때문에 표면의 구조 개수를 줄이게 되면, 실제 접촉 면적이 적을 수 밖에 없어서 최적화된 구조의 접촉면적에 한계가 있었다.
이와 같이 종래 기술에서는 표면 구조의 돌출만으로는 소자 성능 향상에 한계가 있어 다양한 움직임으로의 응용에 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구조적으로 압축성(compressibility)에 의한 변형성을 가짐과 동시에 실제 접촉면적이 최대화되는 완전한 접촉(conformal contact)을 이룰 수 있는 표면 구조를 가짐으로써 적은 힘에서도 높은 효율성을 나타내며 다양한 움직임에서의 적용이 가능한 마찰전기 나노발전소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 기능을 가지는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 제1 전극과, 상기 제1 전극 상에 복수의 탄성체 기둥과, 상기 복수의 기둥 상에 상부 탄성체 필름 및상기 상부 탄성체 필름 상에 접촉 또는 이격되어 위치하는 제2 전극을 포함하는 마찰전기 나노발전소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자에 있어서, 상기 상부 탄성체 필름은 두께가 바람직하게는 1.0 내지 15.0 ㎛, 더욱 바람직하게는 1.40 내지 6.01 ㎛, 가장 바람직하게는 2.70 내지 4.02 ㎛일 수 있다.
또한 상기 상부 탄성체 필름은 상기 탄성체 기둥과 화학 결합에 의해 연결될수 있다.
또한 상기 탄성체 기둥은 높이가 바람직하게는 50 내지 150 ㎛, 더욱 바람직하게는 90 내지 110 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자에 있어서, 상기 제1 전극과 복수의 탄성체 기둥 사이에 하부 탄성체 필름을 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 전극 상에 상기 탄성체 기둥과 반대 방향으로 위치하는 제1 기판 및 상기 제2 전극 상에 상기 상부 탄성체 필름과 반대 방향으로 제2 기판을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자에 있어서, 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 추가로 포함하고, 상기 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서가 상기 복수의 탄성체 기둥의 외부에 위치하고, 상기 스페이서는 상기 탄성체 필름과 상기 제2전극 위의 고분자 필름 사이에 최소 3 mm 공간이 생기는 두께로 한다.
또한 상기 마찰전기 나노발전소자는 제1 전극 또는 제2 전극에 수직방향으로 압축변형 시, 먼저 상기 스페이서가 압축 변형하고 나중에 상기 스페이서와 상기 탄성체 기둥이 같이 압축 변형할 수 있다.
또한 상기 스페이서가 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록공중합체(SIS), 폴리디메틸실록산(PDMS), 다공성의 스펀지 형태의 셀룰로오스 섬유, 폴리비닐 알코올(PVA), 및 폴리에스테르(polyester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다
또한 상기 탄성체 기둥이 원 기둥, 타원 기둥, 다각 기둥, 원뿔 기둥, 타원뿔 기둥 및 다각뿔 기둥으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형태일 수 있다.
또한 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 독립적으로 Al, Ni, Cr, Pt, Au, ITO, 그래핀, 탄소나노튜브, 흑연, Ag 필름, Ag 나노와이어 및 FTO 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 탄성체 기둥, 하부 탄성체 필름, 및 상부 탄성체 필름이 각각 독립적으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 폴리우레탄아크릴레이트(PUA) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자에 있어서, 상기 상부 탄성체 필름과 상기 제2 전극 사이에 고분자 필름을 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 고분자 필름은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은, (a) 하부 탄성체 필름과, 상기 하부 탄성체 필름 상에 복수의 탄성체 기둥을 포함하는 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계; (b) 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 복수의 탄성체 기둥 상에 상부 탄성체 필름을 위치시켜 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계; (c) 제1 전극 상에 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 하부 탄성체를 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계; 및 (d) 제2 전극 상에 상기 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 상부 탄성체 필름을 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름-제2 전극을 제조하는 단계;를 포함하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법에 관한 것이다.
상기 단계 (a)는 몰드에 하부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 주입하는 단계; 상기 하부 탄성체 전구체를 경화시켜 몰드 내에 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계; 및 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 상기 몰드에서 분리하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (b) 전에 상부 탄성체 필름을 제조하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 상부 탄성체 필름을 제조하는 단계는 기재 상에 자기 조립 단일층(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하는 단계; 상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 코팅하는 단계; 상기 상부 탄성체 전구체를 경화시켜 상기 기재와, 상기 기재 상에 자기 조립 단일층과, 상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 필름을 포함하는 적층체를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 단계 (b)는 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 탄성체 기둥과, 상기 적층체의 상부 탄성체 필름을 접촉시키고 화학결합으로 연결시키는 연결 단계; 및 상기 연결 단계 후에 상기 적층체에서 상기 기재와 상기 자기 조립 단일층을 제거하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 마찰전기 나노발전소자의 제조방법이 단계 (d) 후에 (e) 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 상기 복수의 탄성체 기둥의 외부에 위치시키고, 상기 제1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자는, 압축성(Compressibility)을 잃지 않으면서 접촉 면적을 최대화하기 위해서, 압축되어 변형이 가능한 마이크로 기둥 패턴구조 위에 얇은 고분자 필름을 도입하여 제작함으로써, 얇게 덮인 필름의 유연성으로 인해 완전한 접촉(conformal contact)이 용이할 뿐만 아니라, 기둥들로 인해 유지되는 압축성이 추가적으로 작용하여 소자의 성능 향상에 필요한 요건들을 모두 갖추어 종래 기술에 쓰였던 단순 필름과 단순기둥 구조의 표면에 비해 전기적 데이터에서 높은 값을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 나노발전소자의 향상을 위한 향후 효율적인 구조 제작에 있어 틀을 제시한다는 점에 의의가 있으며, 간단한 인간의 움직임으로 전기 생산을 보여줌으로써 낮은 힘에서도 효율성을 보이는 나노발전소자의 다양한 움직임에서의 응용 가능성을 제시한다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자의 이미지도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자의 일부 제조 과정을 도시한 모식적 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 마찰전기 나노발전소자의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 필름이 덮인 탄성체 기둥의 접촉 성능을 분석한 이미지 및 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 필름이 덮인 탄성체 기둥의 접촉 면적 성능을 측정한 이미지이다.
도 6은 본 발명에 따른 필름이 덮인 탄성체 기둥의 전압 및 전류밀도를 측정한 데이터이다.
도 7은 본 발명에 따른 필름이 덮인 탄성체 기둥의 두께에 따른 전압 및 전류밀도를 측정한 데이터이다.
도 8은 본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자의 성능을 측정한 사진이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 "다른 구성요소 상에", " 다른 구성요소 상에 형성되어" 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 마찰전기 나노발전소자에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자의 이미지이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 마찰전기 나노발전소자(100)는 제1 전극(10)과, 상기 제1 전극(10) 상에 복수의 탄성체 기둥(20)과, 상기 복수의 기둥(20) 상에 상부 탄성체 필름(30) 및 상기 상부 탄성체 필름(30) 상에 이격되어 위치하는 제2 전극(40)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자(100)에 있어서, 상기 상부 탄성체 필름(30)은 두께가 바람직하게는 1.0 내지 15.0 ㎛, 더욱 바람직하게는 1.40 내지 6.01 ㎛, 가장 바람직하게는 2.70 내지 4.02 ㎛인 것이 좋다. 두께가 1.0 ㎛ 미만이면 상부 탄성체 필름 안정성과 내구성 및 전하 보존층 부족에 문제가 있고 15.0 ㎛를 초과하면 표면 전하들이 제1 전극으로부터 멀어져 전하 유도에 문제가 있다.
본 발명에 따르면 상기 상부 탄성체 필름(30)은 후술하는 바와 같이 상기 탄성체 기둥(20)과 화학 결합에 의해 연결될 수 있다.
이때 상기 탄성체 기둥(20)은 높이가 바람직하게는 50 내지 150 ㎛, 더욱 바람직하게는 90 내지 110 ㎛인 것이 좋다. 높이가 50 ㎛ 미만이면 변형가능성 및 탄력성 문제가 있고 150 ㎛를 초과하면 상부 탄성체 필름이 제1 전극으로부터 멀어져 전하 유도에 문제가 있다.
상기 탄성체 기둥은. 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 원 기둥, 타원 기둥, 다각 기둥, 원뿔 기둥, 타원뿔 기둥 및 다각뿔 기둥으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자는, 상기와 같이 압축되어 변형이 가능한 탄성체 기둥(20) 위에 얇은 상부 탄성체 필름(30)을 도입함으로써 압축성을 잃지 않으면서 접촉 면적을 최대화할 수 있다. 특히 얇게 덮인 필름의 유연성으로 인해 완전한 접촉(conformal contact)이 용이할 뿐만 아니라, 기둥들로 인해 유지되는 압축성이 추가적으로 작용하여 작은 면적에서도 높은 전기적 특성을 발현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제1 전극(10)과 복수의 탄성체 기둥(20) 사이에 하부 탄성체 필름(50)을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 탄성체 기둥(20), 하부 탄성체 필름(50) 및 상부 탄성체 필름(30)은, 이에 한정되는 것은 아니나, 각각 독립적으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 폴리우레탄아크릴레이트(PUA) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제1 전극(10) 상에는 상기 탄성체 기둥(20)과 반대 방향으로 위치하는 제1 기판(60)이 구비된다. 또한 상기 제2 전극(40) 상에는 상기 상부 탄성체 필름(30)과 반대 방향으로 제2 기판(70)이 구비된다.
이때 상기 제1 전극(10) 및 제2 전극(40)은 각각 독립적으로 Al, Ni, Cr, Pt, Au, ITO, 그래핀, 탄소나노튜브, 흑연, Ag 필름, Ag 나노와이어 및 FTO 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 기판(60, 70)의 재질로는 실리콘 옥사이드, 유리, 폴리에스테르, 폴리에스테르설폰, 아크릴 등 공지의 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 플렉서블 기판을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 상기 마찰전기 나노발전소자(100)는 상기 기판(60, 70) 사이에 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서는 상기 복수의 탄성체 기둥(20)의 외부에 위치한다. 또한 상기 스페이서는 두께가 상기 탄성체 기둥의 높이(h)와 탄성체 필름의 두께(t)의 합(h + t)과 같거나 클 수 있다.
이에 의하여 본 발명의 마찰전기 나노발전소자(100)는 제1 전극(10) 또는 제2 전극(40)에 수직방향으로 압축변형 시, 먼저 상기 스페이서가 압축 변형하고 나중에 상기 스페이서와 상기 탄성체 기둥(20)이 같이 압축 변형하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 스페이서는 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록공중합체(SIS), 폴리디메틸실록산(PDMS), 다공성의 스펀지 형태의 셀룰로오스 섬유, 폴리비닐 알코올(PVA), 및 폴리에스테르(polyester) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 마찰전기 나노발전소자에 있어서, 상기 상부 탄성체 필름(30)과 상기 제2 전극(40) 사이에 고분자 필름(80)을 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 고분자 필름(80)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름(80)은 상기 탄성체 필름과 접촉하는 상기 고분자 필름 표면에 정전기적으로 양전하를 유도하고 축적하는 기능을 한다
이하에서는 상기 본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자(100)의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자(100)의 제조방법은, (a) 하부 탄성체 필름(50)과, 상기 하부 탄성체 필름(50) 상에 복수의 탄성체 기둥(20)을 포함하는 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계; (b) 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 복수의 탄성체 기둥 상에 상부 탄성체 필름(30)을 위치시켜 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계; (c) 제1 전극(10) 상에 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 하부 탄성체 필름(50)을 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계; 및 (d) 제2 전극(40) 상에 상기 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 상부 탄성체 필름(30)을 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름-제2 전극을 제조하는 단계;를 포함하는 마찰전기 나노발전소자(100)의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 단계 (a)는 몰드에 하부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 주입하고, 이어서 상기 하부 탄성체 전구체를 경화시켜 몰드 내에 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조한 후, 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 상기 몰드에서 분리하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조할 수 있다.
도 2는 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 상부 탄성체 필름(30)에 결합시키는방법을 설명하기 위한 모식적 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 단계 (b) 전에 상부 탄성체 필름(30)을 제조하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 상부 탄성체 필름(30)을 제조하는 단계는, 기재 상에 자기 조립 단일층(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하고, 이어서 상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 코팅한 후, 상기 상부 탄성체 전구체를 경화시켜 상기 기재와, 상기 기재 상에 자기 조립 단일층과, 상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 필름(30)을 포함하는 적층체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 단계 (b)는 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 탄성체 기둥(20)과 상기 적층체의 상부 탄성체 필름(30)을 접촉시키고 이를 화학결합으로 연결시킨 후에, 상기 적층체에서 상기 기재와 상기 자기 조립 단일층을 제거하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하게 된다.
또한 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 단계 (d) 후에 (e) 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 상기 복수의 탄성체 기둥(30)의 외부에 위치시키고, 상기 제1 기판(60)과 상기 제 2 기판(70) 사이에 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 마찰전기 나노발전소자는 폴리디메틸실록산(PDMS)의 필름 덮인 탄성체 기둥 구조와 고분자 필름(혹은 전극)의 접촉과 분리 시 향상된 접촉면적으로 인해 표면에 더 많은 정전기 전하가 유도되어 전극에서의 전자가 이동하는 원리로 전기를 생산하게 된다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
얇은 필름 덮인 마이크로 기둥의 제조
마이크로 기둥 제작을 위한 몰드를 만들기 위해 종래의 SU-8-50 포토리소그래피(Photolithography) 기술을 이용하였다.
PDMS(10:1, Precursor C2H3[Si(CH3)2O]nSi(CH3)2C2H3 : Crosslinking agent) 용액 0.5ml를 몰드에 떨어뜨려 진공 처리를 10분 한 뒤 80℃에서 열처리를 3시간동안 하고, 몰드로부터 떼내어 마이크로 기둥 패턴의 PDMS 구조를 얻었다.
이어서, 알루미늄 기판에 ODTS(octadecyl trichlorosilane) 처리를 하여 기판 표면에 SAM(self-assembled monolayer)가 생성되도록 하고, PDMS (10:1) 용액을 스핀코팅 기술로 rpm 조절을 통해 기판 위에 필름을 제조하였다. 이어서 이전에 제조해 놓은 마이크로 기둥 구조를 뒤집어 필름 위에 덮고 5분 정도 기다렸다.
마이크로 기둥 구조를 덮은 채로 진공 상태에서 80℃에서 두 시간, 120℃에서 두 시간 순차적으로 열처리를 진행하여 PDMS 경화를 수행하였다. 그리고 트위저를 사용하여 천천히 뜯어내어 얇은 필름이 덮인 마이크로 기둥 구조를 수득하였다.
마찰전기 나노발전소자의 제조
먼저, 양의 정전기 전하를 띠는 표면을 만들기 위해 알루미늄이 열증착을 통해 실리콘 기판에 100nm 두께로 증착하였다. 알루미늄이 증착된 기판 상에 톨루엔 (toluene)에 녹인 5wt%의 PMMA 용액을 스핀코팅으로 알루미늄 전극에 300nm 두께로 코팅하여 양전하 띠는 고분자 필름을 형성하였다. 이와 같이 제조된 기판을 하나의 아크릴판에 위치시켰다.
또 다른 아크릴판에 양면으로 전도성이 있는 알루미늄 테이프를 부착하고, 제조해놓은 PDMS 마이크로 기둥 구조를 그 위에 위치시켰다. 이어서 각 아크릴판에 존재하는 알루미늄에 전선을 와이어링하였다.
필름이 덮인 마이크로 기둥 구조가 있는 두 아크릴판 사이에, 시중에 판매하는 스펀지를(5mm x 5mm x 5mm) 각 모서리에 도입하여 두 표면의 공간적 분리를 만들고, 스펀지의 낮은 모듈러스로 인한 푹신함과 높은 탄성에 의해 낮은 힘이 가해져도 두 표면이 접촉과 분리가 용이하도록 하여, 도 3에 도시된 바와 같은 마찰전기 나노발전소자를 제조하였다.
비교예 1: 단순 필름(Flat film)을 갖는 마찰전기 나노발전소자
얇은 단순 필름의 제조
PDMS(10:1) 용액 0.5ml를 페트리디쉬(지름 5cm)에 떨어뜨려 진공 처리를 10분 한 뒤 80℃에서 열처리를 3시간동안 하고, 필름을 떼내어 1 cm2 로 잘라서 단순필름을 제조하였다.
마찰전기 나노소자의 제조
필름 덮인 마이크로 기둥 대신에 단순 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 마찰전기 나노소자를 제조하였다.
비교예 2: 기둥만을 갖는 마찰전기 나노발전소자
기둥(Pillar only)의 제조
필름 덮인 마이크로 기둥 대신에 상부 필름을 덮는 과정을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 PDMS 기둥 구조를 제조하였다.
마찰전기 나노소자의 제조
필름 덮인 마이크로 기둥 대신에 기둥을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 마찰전기 나노소자를 제조하였다.
[ 시험예 ]
필름 덮인 마이크로 기둥의 접촉 성능 분석
도 4a는 45° 방향에서 필름이 덮인 마이크로 기둥을 관찰한 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다. 도 4b는 측면에서 필름이 덮인 마이크로 기둥 구조를 관찰한 SEM 이미지이다. 도 4c는 3D profiler를 통해 비접촉으로 표면을 분석한 데이터로 넓은 범위에서의 전반적 구조물을 나타내며 빨간선 부분을 그래프에 나타내었을 때 굴곡이 나타남을 알 수 있다. 도 4d는 AFM(Atomic Force Microscope)을 사용하여 표면에 접촉하여 따라갔을 때, 더 정확한 수치로 표면의 단차(검정 화살표와 주황 화살표 부분 높이 차이, 2.68 ㎛)를 구하였다. 도 3e는 분석한 표면을 토대로 표면 굴곡을 포함하여 도식화한 이미지이다.
상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 따른 필름이 덮인 마이크로 기둥이 실제로 표면에 규칙적인 굴곡이 존재하고 이러한 상부 필름을 일정하게 나열된 기둥이 받쳐주고 있음을 알 수 있다.
접촉 면적 분석
도 5는 실제 접촉면적을 시각화하기 위해 검정잉크가 깔린 유리기판에 3가지 다른 구조를 접촉시키고 분리했을 때 나타나는 각각의 이미지를 보여준 것이다. 도 5a는 비교예 1의 단순 필름 구조(flat substrate), 도 5b는 비교예 2의 단순 기둥패턴 구조(pillar-only), 도 5c는 본 발명의 실시예 1의 얇은 필름이 덮인 기둥패턴구조(film-covered pillar)이다.
도 5d는 이미지의 접촉면적 부분인 검정색 부분 비율을 계산하여 그래프로 요약한 것이다. 도 5d는 얇은 필름이 덮인 기둥패턴 구조의 실제 접촉면적이 제일 높음을 보여준다.
전압 및 전류밀도 측정
도 6은 비교예 1의 단순 필름 구조 및 비교예 2의 단순 기둥패턴 구조와 비교하여 향상된 실시예 1의 얇은 필름이 덮인 기둥패턴구조의 전압과 전류밀도 데이터를 보여준다. 도 6a와 6b는 알루미늄과 PDMS 구조와의 정전기적 데이터, 6c와 6d는 PMMA와 PDMS 구조와의 데이터, 6e와 6f는 PS와 PDMS구조와의 데이터를 보여준다.
상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 필름이 덮인 마이크로 기둥의 도입으로 어떠한 물질과의 접촉을 통해서도 기존의 단순 필름구조나 단순 기둥패턴 구조보다 크게 향상된 전압과 전류밀도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
필름 덮인 마이크로 기둥의 두께에 따른 전압 및 전류밀도 측정
도 7은 얇게 덮인 필름의 두께를 조절하여 전압(7a)과 전류 밀도(7c)를 구하여 두께에 따라 값을 7b, 7d에 요약한 것으로, 최적화된 나노발전 소자를 3.65 ㎛ 두께에서 얻을 수 있었다.
마찰전기 나노발전소자의 성능 측정
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 마찰전기 나노발전소자의 성능을 측정한 사진으로서, 최적화된 소자를 이용하여 적은 힘을 필요로 하는 손가락 터치(8a)와 오므리는 움직임(8b)으로 소자와 정류 없이 직접 연결된 초록색 LED 30개를 켤 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 복수의 탄성체 기둥;
    상기 복수의 기둥 상에 상부 탄성체 필름; 및
    상기 상부 탄성체 필름 상에 접촉 또는 이격되어 위치하는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 상부 탄성체 필름은 상기 탄성체 기둥과 화학 결합에 의해 연결된 것인, 마찰전기 나노발전소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 탄성체 필름은 두께가 1.0 내지 15.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 탄성체 필름은 두께가 1.40 내지 6.01 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 탄성체 필름은 두께가 2.70 내지 4.02 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성체 기둥은 높이가 1 내지 4 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성체 기둥은 높이가 2 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마찰전기 나노발전소자가 제1 전극과 복수의 탄성체 기둥 사이에 하부 탄성체 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마찰전기 나노발전소자가
    상기 제1 전극 상에 상기 탄성체 기둥과 반대 방향으로 위치하는 제1 기판; 및
    상기 제2 전극 상에 상기 상부 탄성체 필름과 반대 방향으로 제2 기판;을
    추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마찰전기 나노발전소자가 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 추가로 포함하고,
    상기 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서가 상기 복수의 탄성체 기둥의 외부에 위치하고,
    상기 스페이서는 두께가 상기 탄성체 기둥의 높이(h)와 탄성체 필름의 두께(t)의 합(h + t)과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마찰전기 나노발전소자는 제1 전극 또는 제2 전극에 수직방향으로 압축변형 시, 먼저 상기 스페이서가 압축 변형하고 나중에 상기 스페이서와 상기 탄성체 기둥이 같이 압축 변형하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  12. 제10항에 있어서
    상기 스페이서가 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록공중합체(SIS), 폴리디메틸실록산(PDMS), 다공성의 스펀지 형태의 셀룰로오스 섬유, 폴리비닐 알코올(PVA), 및 폴리에스테르(polyester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 탄성체 기둥이 원 기둥, 타원 기둥, 다각 기둥, 원뿔 기둥, 타원뿔 기둥 및 다각뿔 기둥으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형태인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 독립적으로 Al, Ni, Cr, Pt, Au, ITO, 그래핀, 탄소나노튜브, 흑연, Ag 필름, Ag 나노와이어 및 FTO 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 탄성체 기둥, 하부 탄성체 필름, 및 상부 탄성체 필름이 각각 독립적으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 폴리우레탄아크릴레이트(PUA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 마찰전기 나노발전소자가 상기 상부 탄성체 필름과 상기 제2 전극 사이에 고분자 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 고분자 필름은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자.
  18. (a) 하부 탄성체 필름과, 상기 하부 탄성체 필름 상에 복수의 탄성체 기둥을 포함하는 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계;
    (b) 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 복수의 탄성체 기둥 상에 상부 탄성체 필름을 위치시켜 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계;
    (c) 제1 전극 상에 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 하부 탄성체를 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계; 및
    (d) 제2 전극 상에 상기 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 상부 탄성체 필름을 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름-제2 전극을 제조하는 단계;를 포함하고,
    단계 (b)가
    상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 탄성체 기둥과, 상기 적층체의 상부 탄성체 필름을 접촉시키고 화학결합으로 연결시키는 연결 단계; 및
    상기 연결 단계 후에 상기 적층체에서 상기 기재와 상기 자기 조립 단일층을 제거하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 것인 마찰전기 나노발전소자의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 단계 (a)가,
    몰드에 하부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 주입하는 단계;
    상기 하부 탄성체 전구체를 경화시켜 몰드 내에 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계; 및
    상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 상기 몰드에서 분리하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 마찰전기 나노발전소자의 제조방법이 단계 (b) 전에 상부 탄성체 필름을 제조하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 상부 탄성체 필름을 제조하는 단계가
    기재 상에 자기 조립 단일층(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하는 단계;
    상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 코팅하는 단계;
    상기 상부 탄성체 전구체를 경화시켜 상기 기재와, 상기 기재 상에 자기 조립 단일층과, 상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 필름을 포함하는 적층체를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법.
  21. 삭제
  22. 제18항에 있어서,
    마찰전기 나노발전소자의 제조방법이 단계 (d) 후에
    (e) 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 상기 복수의 탄성체 기둥의 외부에 위치시키고, 상기 제1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법.
KR1020170028314A 2017-03-06 2017-03-06 필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법 KR101881481B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170028314A KR101881481B1 (ko) 2017-03-06 2017-03-06 필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170028314A KR101881481B1 (ko) 2017-03-06 2017-03-06 필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101881481B1 true KR101881481B1 (ko) 2018-07-24

Family

ID=63059175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170028314A KR101881481B1 (ko) 2017-03-06 2017-03-06 필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101881481B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109337447A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 合肥微晶材料科技有限公司 一种石墨烯量子点/纳米银线复合水性导电墨水及基于其的柔性透明导电膜
CN109369928A (zh) * 2018-09-10 2019-02-22 湖南工业大学 一种单电极摩擦纳米发电机用聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶及其制备方法
CN111355401A (zh) * 2020-02-28 2020-06-30 广西大学 一种富氧基团改性的纤维素纳米纤丝基摩擦纳米发电机
CN111355400A (zh) * 2020-02-28 2020-06-30 广西大学 一种全纤维素基摩擦纳米发电机
CN111676597A (zh) * 2020-05-15 2020-09-18 东华大学 一种基于胶原蛋白/聚氨酯静电纺材料的摩擦纳米发电机
CN111704793A (zh) * 2020-05-26 2020-09-25 湖北民族大学 E-tpu复合材料单电极摩擦纳米发电机及其制备方法
CN115433420A (zh) * 2022-08-31 2022-12-06 河南师范大学 一种基于聚乙烯醇/银纳米线摩擦纳米发电机
WO2023234656A1 (ko) * 2022-05-31 2023-12-07 숙명여자대학교산학협력단 굴곡진 형태의 마찰전기 발전 소자 및 그 제조방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Biologically inspired enhancement of pressure-sensitive adhesives using a thin film-terminated fibrillar interface", Hamed Shahsavan and Boxin Zhao, Soft Matter ·Vol.8, No.32, Pages 8243-8524 (2012.* *
"High-performance triboelectric nanogenerators with artificially well-tailored interlocked interfaces", Hak-JongChoi, ACS NANO Vol.27(2016), p.595-601 (2016. 08. 06.)* *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109369928A (zh) * 2018-09-10 2019-02-22 湖南工业大学 一种单电极摩擦纳米发电机用聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶及其制备方法
CN109369928B (zh) * 2018-09-10 2021-06-22 湖南工业大学 一种单电极摩擦纳米发电机用聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶及其制备方法
CN109337447A (zh) * 2018-09-30 2019-02-15 合肥微晶材料科技有限公司 一种石墨烯量子点/纳米银线复合水性导电墨水及基于其的柔性透明导电膜
CN111355401A (zh) * 2020-02-28 2020-06-30 广西大学 一种富氧基团改性的纤维素纳米纤丝基摩擦纳米发电机
CN111355400A (zh) * 2020-02-28 2020-06-30 广西大学 一种全纤维素基摩擦纳米发电机
CN111676597A (zh) * 2020-05-15 2020-09-18 东华大学 一种基于胶原蛋白/聚氨酯静电纺材料的摩擦纳米发电机
CN111704793A (zh) * 2020-05-26 2020-09-25 湖北民族大学 E-tpu复合材料单电极摩擦纳米发电机及其制备方法
CN111704793B (zh) * 2020-05-26 2022-04-01 湖北民族大学 E-tpu复合材料单电极摩擦纳米发电机及其制备方法
WO2023234656A1 (ko) * 2022-05-31 2023-12-07 숙명여자대학교산학협력단 굴곡진 형태의 마찰전기 발전 소자 및 그 제조방법
CN115433420A (zh) * 2022-08-31 2022-12-06 河南师范大学 一种基于聚乙烯醇/银纳米线摩擦纳米发电机
CN115433420B (zh) * 2022-08-31 2023-09-12 河南师范大学 一种基于聚乙烯醇/银纳米线摩擦纳米发电机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101881481B1 (ko) 필름 덮인 탄성체 기둥을 갖는 마찰전기 나노발전소자 및 그의 제조방법
Choi et al. Recent advances in triboelectric nanogenerators: from technological progress to commercial applications
Niu et al. Micro‐nano processing of active layers in flexible tactile sensors via template methods: a review
Jeong et al. Topographically-designed triboelectric nanogenerator via block copolymer self-assembly
Li et al. Switchable adhesion for nonflat surfaces mimicking geckos’ adhesive structures and toe muscles
Chen et al. A stretchable and transparent nanocomposite nanogenerator for self-powered physiological monitoring
Liu et al. Nature-inspired structural materials for flexible electronic devices
CN202679272U (zh) 压电和摩擦电混合薄膜纳米发电机
Tian et al. Bean pod-inspired ultrasensitive and self-healing pressure sensor based on laser-induced graphene and polystyrene microsphere sandwiched structure
Wang Triboelectric nanogenerators as new energy technology for self-powered systems and as active mechanical and chemical sensors
Hu et al. Discretely supported dry adhesive film inspired by biological bending behavior for enhanced performance on a rough surface
Yi et al. Simple and reliable fabrication of bioinspired mushroom-shaped micropillars with precisely controlled tip geometries
Lin et al. Triboelectric active sensor array for self-powered static and dynamic pressure detection and tactile imaging
CN103532425B (zh) 一种磁场驱动的纳米摩擦发电机
Lotz et al. Fabrication and application of miniaturized dielectric elastomer stack actuators
CN103475262B (zh) 压电和摩擦电混合纳米发电机
KR101538082B1 (ko) 압전 및 마찰전기를 이용한 스펀지 구조의 소형 발전기 및 그 제조방법
KR102211497B1 (ko) 촉각 디스플레이 장치
CN105651429A (zh) 压电元件及其制造方法、压电传感器
US20130026411A1 (en) Piezoelectric polymer film element, in particular polymer foil, and process for the production thereof
WO2009158631A1 (en) Versatile high aspect ratio actuatable nanostructured materials through replication
Xue et al. Tailoring normal adhesion of arrays of thermoplastic, spring-like polymer nanorods by shaping nanorod tips
Hu et al. Highly sensitive P (VDF-TrFE)/BTO nanofiber-based pressure sensor with dense stress concentration microstructures
Zhao et al. Engineering surface patterns with shape memory polymers: Multiple design dimensions for diverse and hierarchical structures
EP3220532B1 (en) Charge pump-based artificial lightning generator and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant