KR101949932B1

KR101949932B1 - 함침법에 의한 유기 전도체 제조방법 및 그에 따른 유기 전도체

Info

Publication number: KR101949932B1
Application number: KR1020170032342A
Authority: KR
Inventors: 노진서
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2019-02-20
Also published as: KR20180105363A

Abstract

본 발명은 함침법에 의한 유기 전도체 제조방법 및 그에 따른 유기 전도체에 관한 것으로서, 다공성 탄성체를 전도성 고분자용액에 함침시키는 단계 및 상기 함침된 다공성 탄성체를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법을 포함한다. 함침 횟수로 전기저항과 신축성을 조절함으로써, 적은 비용으로 용이하게 원하는 저항과 신축성을 가진 유기 전도체를 생산할 수 있고, 기존의 코팅법과는 다르게 흡착시킴으로써 안정된 전도체를 생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

함침법에 의한 유기 전도체 제조방법 및 그에 따른 유기 전도체{Method of manufacturing organic conductor by immersion method and organic conductor by the method}

본 발명은 함침법에 의한 신축성 있는 유기 전도체 제조방법 및 그에 따른 유기 전도체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공성 탄성체와 전도성 고분자 용액을 이용해 간단한 함침법을 이용하여 원하는 전기저항과 신축성을 가진 유기 전도체의 제조방법에 관한 것이다.

물질에는 전기적 성질에 따라 전류를 잘 통하는 전도체와 거의 통하지 않는 부도체가 있다. 대표적인 전도체로는 은, 동, 알루미늄, 철과 같은 금속이 있는데, 금속은 대체로 비탄성의 딱딱한 재료이다. 부도체로는 유리와 같은 세라믹, 각종 플라스틱 등이 있는데, 대부분의 세라믹과 플라스틱은 딱딱한 재료인 반면, 일부 고무류는 우수한 탄성 및 신축성을 보유하고 있다.

생체응용소재, 생물학적 탐지기, 웨어러블 스마트기기, 지능형 로봇 등의 개발과 더불어 기존의 전도체 외에도 신축성 있는 전도체에 대한 산업적 기대에 따라 신축성 소재 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 신축성 전도체를 제조하는 방법은 크게 두 가지가 있는데, 하나는 전도성 물질에 신축성을 부여하는 것이다. 금속과 같이 높은 전도성을 가지는 물질을 얇게 만들어 연성을 부여하고 이를 물결(wavy)구조 또는 말발굽(horseshoe)구조 등의 특수한 구조를 만들어 신축성을 부여하는 방법이다. 이러한 신축성 전도체 제조 방법은 높은 전기 전도도를 기대할 수 있으나, 제조공정이 복잡하고, 구조적으로 신축성을 부여하기 때문에 각 부분마다 신축성이 달라질 수 있다는 단점이 있다.

다른 한 가지 방법은 신축성 물질에 전기 전도도를 부여하는 것으로서, 전도성 첨가제를 신축성이 있는 탄성 중합체 기지에 분산시켜 전기 전도도를 향상시키는 방법이다. 이 방법은 앞서 기재한 방법과 달리 제조 공정이 비교적 단순하고, 물질 자체의 신축성 때문에 각 부분마다 동일한 신축성을 가지는 장점이 있어 보다 넓은 분야에 응용될 수 있다. 그러나, CNT와 같은 전도성 나노 구조체를 혼입하거나 코팅시켜 신축성 전도체를 생산하는 방식은 비교적 고가의 나노 구조체 사용으로 비용이 많이 들고, 분산 및 균일한 저항조절이 어려운 점 등이 있어 새로운 대안이 필요하다. 또한, 이 방식으로 제조된 신축성 전도체는 변형 인가 시 저항이 크게 증가하는 경향이 있어, 변형을 가했을 경우에도 저항변화가 크지 않은 전도체에 관한 연구가 더 필요하다.

등록특허 제10-1578907호 발명은 안정성 및 민감도를 향상시키기 위해 용매는 IPA인 그래핀 폼 파우더 분산액을 제조하여 기판에 도포한 후 건조하고 그 위에 신축성을 가지는 고분자 물질인 폴리다이메틸실록세인(PDMS)을 도포하여 응고시켜 신축성 전도체를 제조하는 방법 발명에 관한 것이다. 그러나 그래핀 폼과, 파우더 분산액등을 제조하는 과정들이 더해지고 전기저항과 신축성을 동시에 조절할 수 없다.

공개번호 제10-2016-0044325호의 발명은 금속화합물을 이용한 신축성 전도체의 제조방법으로서 탄소나노튜브 집합체를 이용하는데 상기한 바와 같이 이는 비용이 높고 그 제작이 용이하지 않다.

본 발명의 목적은, 탄성체를 전도성 고분자 용액에 함침시켜 전기저항과 신축성을 조절함으로써, 적은 비용과 용이한 방법으로 원하는 저항과 신축성을 가진 유기 전도체를 생산함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다공성 탄성체를 전도성 고분자용액에 함침시키는 단계 및 상기 함침된 다공성 탄성체를 건조시키는 단계를 포함하고 상기 함침 단계에서 함침 횟수에 의해 전기저항과 신축성이 조절되는 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 다공성 탄성체는 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 함침 횟수는 바람직하게는 3회 내지 7회인 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법을 포함한다.

또 다른 일 실시예에 따르면 상기 다공성 탄성체는 폴리우레탄(PU)인 것, 함침 횟수는 바람직하게는 2회 내지 7회인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전도성 고분자용액은 폴리아닐린(PANI)으로 제조된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 탄성체를 전도성 고분자 용액에 함침시켜 전기저항과 신축성을 조절함으로써, 적은 비용과 용이한 방법으로 원하는 저항과 신축성을 가진 유기 전도체를 생산할 수 있고, 기존의 표면 코팅법과는 다르게 표면 내부로 흡착시킴으로써 안정된 전도체를 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 (a) 비변형 PU, (b) 변형 PU (25%)의 광학 현미경 이미지(점으로 표시된 원은 변형시 개별 기공. 스케일 바 500μm.).
도 2는 (a) 비변형 NBR (b) 변형 NBR (125%)의 광학 현미경 이미지(점으로 표시된 원은 변형시 개별 기공. 스케일 바 500μm.).
도 3은 (a) NBR /PANI 제조공정 (b) PU / PANI 제조공정이 도시된 이미지.
도 4는 (a) NBR과 PU의 함침 전 (b) NBR과 PU의 함침 후의 이미지.
도 5는 (a) NBR / PANI 인장 전 (b) NBR / PANI 인장 후의 이미지.
도 6은 함침 사이클에 따른 NBR / PANI 합성체의 파단 신장률.
도 7은 (a) 순수한 PDMS 시트상의 PANI 필름인장 전 (b) 순수한 PDMS 시트상의 PANI 필름인장 후의 이미지.
도 8은 (a) NBR, (b) NBR / PANI의 SEM 이미지. 스케일 바 20μm.
도 9는 (a) PU 및 (b) PU / PANI의 SEM 이미지. 스케일 바 20μm.
도 10은 (A)PANI FT-IR 스펙트럼 (B) NBR/PANI FT-IR 스펙트럼, (C) PU/PANI FT-IR 스펙트럼.
도 11은 함침 사이클의 횟수에 따른 합성체의 전기저항(적색 곡선) 및 PANI의 무게중량(파란색 곡선). (a) NBR / PANI (b) PU / PANI
도 12는 NBR / PANI의 변형에 따른 저항.
도 13은 100%의 변형시 변형 사이클에 따른 NBR / PANI의 정규화된 저항.
도 14는 LED, 배터리 및 NBR / PANI가 통합된 간단한 회로에서 NBR/PANI 조각 인장에 따른 LED 점멸 상태
(a) 개방 회로시 LED 멸등 상태, (b) 인장 0%시 LED 점등 상태
(c) 인장 30%시 LED 점등 상태, (d) 인장 50%시 LED 점등 상태
(e) 인장 80%시 LED 점등 상태, (f) 굽힘시 LED 점등 상태

이하, 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 상세히 설명한다.

신축성 있는 전도체를 제조하기 위해서 필요한 성질 중의 하나인 탄성은 외부 힘에 의하여 변형을 일으킨 물체가 힘이 제거되었을 때 원래의 모양으로 되돌아가려는 성질이다. 이러한 성질을 가진 탄성체 중 다공성을 갖는 고무소재로서 탄성과 다공성 구조가 결합된 것을 다공성 탄성체라 한다. 이러한 다공성 탄성체는 실질적으로 높은 기공 밀도로 인해 가볍고, 탄성력이 우수하다. 본 발명의 일실시예에서는 그 중 니트릴 부타디엔 고무(NBR)와 폴리우레탄(PU)을 이용하였는데, 각각의 미세구조와 변형은 광학 현미경을 통해 관찰할 수 있다.

도 1은 (a) 비변형 PU, (b) 변형된 PU(25%)의 광학 현미경 이미지를, 도 2는 (a) 비변형 NBR (b) 변형된 NBR (125%)의 광학 현미경 이미지를 보여준다. 각각 도면 내의 점으로 표시된 원은 변형, 비변형시 개별 기공을 표시한 것이고 스케일 바는 500μm이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 두 탄성체 모두 높은 다공성을 가진다. 평균 기공 크기는 NBR이 PU보다 작아 높은 기공 밀도를 가지며 NBR이 PU에 비해 표면이 거칠다. 빨간 동그라미로 표시된 구멍의 크기를 비교하면 두 개의 탄성체가 인장 변형 하에서는 각각의 구멍들이 적용된 힘의 방향으로 길어짐과 동시에 수직 방향으로 수축되었다가 변형이 제거되면 다시 원래 상태로 회복된다. 이러한 인장 - 회복 사이클은 최대 변형 내에서 가역적으로 재현되었다.

본 발명의 목적인 신축성 있는 탄성체에 전도성을 부여하기 위해서 전도성 고분자가 사용되었다. 전도성 고분자는전기가 흐르는 고분자이며 도체의 성질을 띤 것과 반도체의 성질을 띤 것이 모두 포함된다. 예를 들어, 폴리아세틸렌과 같은 고분자는 탄소 원자들의 단일결합과 이중결합이 번갈아 반복되는 사슬구조를 가져 π전자가 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 π-conjugated polymer라고 부른다. 또한 이런 고분자를 화학적 또는 전기화학적 방법으로 도핑하면 전기전도도를 금속에 가깝게 조절할 수 있기 때문에 ‘전도성 고분자’ 또는 ‘합성금속’이라고 부르기도 한다.

대표적인 전도성 고분자로 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리(3-알킬-티오펜)(poly(3-alkyl-thiophene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI)등이 있으나 이에 한정하지는 않는다.

본 발명의 일실시예에서 다공성 탄성체인 NBR과 PU를 전도성 고분자인 PANI로 제조한 용액에 함침시키는 단계와 함침함으로써 PANI가 코팅된 NBR 또는 PU를 건조시키는 방법을 이용할 수 있다. 이 때 전도성 고분자용액으로 P-toluenesulphonic acid monohydrate (TSA)로 도핑한 폴리아닐린(PANI)을 Dimethyl sulfoxide (DMSO)에 용해시킨 용액을 이용하였는데 그 용액의 제조방법은 실시예 1과 같고 이하 PANI용액이라 칭한다.

실시예 1. PANI / TSA 용액 제조방법

PANI / TSA는 문헌에 알려진 바와 같이 0.604g의 아닐린 및 1.235g의 TSA를 10ml의 탈이온수에 첨가한다. APS(0.372g)수용액 10ml가 상기 용액에 산화제로서 첨가된다. 혼합 용액은 30초간 흔든 후 실온에서 4시간 동안 안정화시키고, 흙빛의 녹색 현탁액을 여과하여 탈 이온수로 완전히 세척하였다. 그 후 12시간 동안 60℃의 진공 오븐에서 건조시켜 PANI / TSA 분말을 얻었다. 이 분말을 적당량 DMSO에 녹여 PANI / TSA를 함유한 용액을 제조하였다.

이렇게 만들어진 PANI 용액에 다공성 탄성체를 함침 후 건조시키며 전기저항과 신축성을 조절할 수 있는데, 이로써 원하는 저항과 신축성을 가진 유기 전도체를 제조할 수 있다. 도 3은 (a) NBR /PANI 합성체 제조공정 (b) PU / PANI 합성체 제조공정을 일 실시예로 도시하였다. 상세하게는 다공성 탄성체인 NBR과 PU를 전도성 고분자인 PANI 용액에 담그고 그로 인해 PANI가 코팅된 NBR 또는 PU를 건조시키는 과정이다.

실시예 2. 신축성 있는 유기 전도체 제조방법

상용 NBR 및 PU 각각의 스펀지를 절단하여 작은 조각(~3.0×1.0×0.2 cm)으로 만들고, 이 조각들을 탈이온수와 에탄올을 이용해 여러 번 세척한다. 그 후 2시간 동안 80℃에서 건조시키고 상기 세척된 스펀지 조각을 2wt%의 PANI / TSA를 함유하는 DMSO 용액에 1분 동안 담근다. 마지막으로 스펀지를 용액으로부터 꺼내고 80℃에서 2시간 동안 건조시킨다.

상기 함침시 두 스펀지가 PANI를 흡수하여 검은색으로 변함과 동시에, 용매인 DMSO의 팽윤으로 부풀 수 있다. 도 3(b)의 세 번째 사진에서와 같이 PU 스펀지가 PANI 용액에서 꺼낸 후 길게 늘어진 것은 DMSO의 팽윤이 기계적 강도를 떨어뜨린다는 것을 암시한다.

이 DMSO의 팽윤효과는 PU/PANI 합성체에서 크게 나타났고 그로 인해 신축성을 약화시켰으나 상대적으로 NBR의 팽윤의 정도는 그에 비해 크지 않았다. 그 결과 NBR은 함침 및 건조 후 아주 작은 길이 변화를 나타냈다. 도 4는 (a) NBR과 PU의 함침 전 (b) NBR과 PU의 함침 후의 이미지를 보여주는데 NBR은 거의 팽창하지 않았으나, PU는 약 2 내지 3mm정도 팽창한 것으로 보아 팽윤효과는 PU에 더 크게 작용했음을 알 수 있다.

NBR / PANI 합성체는 함침후에도 여전히 높은 신축성을 유지한다. 도 5는 (a) NBR / PANI 인장 전 (b) NBR / PANI 인장 후의 이미지를 보여주는데 (a)의 3cm에서 (b)의 5cm까지 늘어난 길이가 이를 증명한다.

도 6은 NBR / PANI 합성체의 함침횟수에 따른 파단 신장률을 보여주는데 함침횟수가 늘어나면, 즉 PANI의 분율이 증가하면 파단 신장률이 감소하는 것을 보여준다. 따라서 PANI 분율이 커지면, NBR / PANI 합성체는 딱딱해져 신축성이 감소함을 의미한다.

그러나 7회의 함침 후에도 NBR /PANI 합성물은 여전히 250%의 높은 신축성을 유지한다. 이 결과는 SWCNT / PANI / PDMS(140%) 및 환원시킨 그래핀 산화물(RGO) / PU (70%)을 포함한 이전의 신축성 전도체들보다 우수한 신축성을 가진다는 것을 의미한다. 그 결과 NBR을 이용해 높은 신축성을 유지하는 유기 전도체를 만들기 위해서는 그래프에서 보다시피 신축성 관점에서는 7회를 넘지 않는 것이 바람직하다. 상대적으로 NBR / PANI 합성체에 비해 PU / PANI 합성체의 신축성은 비교적 악화되었다.

더 구체적인 비교를 위해 순수한 PANI 필름을 PDMS 시트위에 코팅해보았다. 도 7은 (a)순수한 PDMS 시트상의 PANI 필름의 인장 전 (b)순수한 PDMS 시트상의 PANI 필름 인장 후의 이미지를 보여준다. PANI필름이 인장시 쉽게 깨지는 것으로 보아(도 7(b)참조) 본 실험에서 관찰된 합성체들의 높은 신축성은 기판의 구조와 PANI 흡착 안정성에 기인하는 것으로 추정할 수 있다.

탄성체 / PANI 합성체는 PANI로 인해 전기전도도를 가질 수 있다. 따라서 합성체내의 PANI 분포를 조사하는 것이 필요하다. 이를 조사하기 위해 탄성체와 탄성체/PANI 합성체 구조에 대하여 각각에 대하여 SEM 이미지를 관찰해 보았다.

도 8과 도 9의 이미지는 각각 탄성체의 표면과 함침 후 변화를 보여준다. NBR의 표면에 많은 마이크로미터 크기의 구멍들이 있어서 PU보다 표면이 훨씬 더 거친 것을 알 수 있다(도 8(a) 및 도 9(a) 참조). 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)에서 함침 후 PANI로 코팅된 두 탄성체의 표면을 볼 수 있다. 일반적으로, 중합체는 표면이 거칠수록 표면에서의 접착력이 우수한 바 PU / PANI는 코팅되지 않은 부분이 상대적으로 많이 관찰되었다. 따라서 PANI 코팅의 균일성 관점에서 NBR / PANI 합성체가 PU / PANI 합성체보다 우수하다.

각각의 탄성체 스펀지에 대한 PANI의 흡착 정도를 알아보기 위해, PANI, NBR /PANI 합성체 및 PU / PANI 합성체 각각에 대해 FT-IR 분석을 수행하였다. 도 10은 (A) PANI FT-IR 스펙트럼 (B) NBR/PANI FT-IR 스펙트럼, (C) PU/PANI FT-IR 스펙트럼을 보여준다.

NBR / PANI 및 PU / PANI 합성체의 경우, PANI가 함유되어 있음을 입증하는 1597cm^-1 (C=N 퀴노노이드의 인장) 및 1492cm^-1 (벤젠 고리의 인장)에서 고유의 피크들이 관찰되었다. NBR / PANI 합성체 (적색 스펙트럼)에서 2238cm^-1의 피크는 니트릴 스트레칭 밴드를 보여주는데 이는 NBR 스펀지의 기본 구조는 PANI와의 합성 후에도 유지된다는 것을 의미한다. 마찬가지로, PU / PANI 합성체(검정색 스펙트럼)에서 나타난 1732cm^-1의 피크는 우레탄 카보닐 그룹 (C=O)에서 나오는 것으로 PU의 특징적인 결합이다. PU / PANI 합성체의 약한 FT-IR 스펙트럼은 PU 및 PANI 모두 함침과정 동안 어느 정도 열화된다는 것을 의미한다.

탄성체 내의 PANI 중량 분율을 높이기 위한 방법으로 본 발명에서는 함침법을 사용하였는데 NBR / PANI와 PU / PANI 두 합성체에서 함침 사이클이 증가할수록 합성체 내의 PANI의 중량 분율 또한 증가한다. 이것은 NBR 및 PU에 흡수되는 PANI의 양이 PANI 용액에 두 탄성체를 반복적으로 담그는 것에 의해 조절될 수 있음을 의미한다. 도 11은 함침 사이클의 횟수에 따른 합성체의 전기저항 (적색 곡선) 및 PANI의 중량 분율(파란색 곡선)을 (a)는 NBR / PANI, (b)는 PU / PANI에 관해 각각 나타낸다. NBR / PANI에 대한 PANI의 중량 분율은 함침횟수에 따라 23%에서 62%, PU / PANI의 경우 31%에서 72%까지 변화하였다. 이는 PU가 NBR에 비해 PANI 흡수율이 높은 것을 의미하고, 상기 기재한 바와 같이 함침의 결과 PU가 더 크게 부풀 수 있음을 의미한다.

함침 횟수에 따라 PANI의 중량 분율 증가에 따라 탄성체 / PANI 합성체의 저항은 점차 감소한다. 이는 신축성 있는 도체에 대한 주요 요건 중 하나인 전기전도도 또한 함침주기의 반복으로 제어할 수 있다는 것을 의미한다.

도 11에서, (a)의 NBR은 함침 1회 및 2회, (b)의 PU는 함침 1회에서 각 저항이 너무 높아 그래프에 표시되지 않았다. 동일한 함침주기에서 두 종류의 탄성체 / PANI의 저항을 비교해보면 NBR / PANI 합성체가 PU / PANI 합성물보다 높은 저항을 가짐을 볼 수 있다. 예를 들어, 7회의 함침 후 NBR / PANI 합성체 및 PU / PANI 합성체의 저항은 각각 136kΩ 및 63kΩ이다. PANI를 PU가 약간 더 흡수하기 때문에 이 전기저항의 차이는 각각의 스펀지에 흡수된 PANI의 양 차이와 유사하다. 전술한 저항을 전기 전도도로 환산하면 1.10 X 10^-4S/cm 및 2.38 X 10^-4S/cm이다. 이것은 이전에 PANI비율이 적을 때의 탄성체 / PANI 합성체들로부터 얻어진 값(~10^-6S / cm)에 비해 훨씬 높다.

따라서 상기의 도 6의 신축성 그래프와 도 11의 전기저항 그래프를 참고하여 실험자가 원하는 저항과 신축성을 가지는 유기 전도체를 제조할 수 있다. 전기저항 그래프를 참고하면 3회의 함침횟수부터 NBR의 저항값이 측정되기 시작하였다. 또한 신축성 그래프에서는 상기한 바와 같이 7회의 함침후에도 250%의 높은 신장률을 보여주었다. 이로 인해 함침횟수는 3회 내지 7회가 바람직하다고 볼 수 있다. 또한 PU의 함침횟수는 저항값이 측정되는 2회 내지 신장률이 급감하는 7회가 바람직하다고 볼 수 있다.

일반적인 신축성 전도체와 관련하여 고려해야 할 점 중의 하나는 변형을 가했을 경우 전도체의 저항이 변할 수 있다는 점이다. 이는 전도성을 부여하는 매개체의 부분 전단 또는 열화가 진행되기 때문으로 이 수치가 낮을수록 신축성 전도체의 특성이 우수하다. NBR / PANI 합성체의 변형에 따른 저항변화(ΔR / R₀)가 0~210 %의 변형률 범위에서 검사되었고 도 12에서 그 결과를 볼 수 있다. R₀는 변형이 없을 때의 저항을 나타낸다. NBR / PANI 합성체의 저항은 210% 변형에서 190% 변화하였는데, 이전의 신축성 도체들보다 매우 우수하다. 예를 들어, AgNW / PDMS 합성체는 85% 변형에서 저항이 360%만큼 변화하였고 PU / RGO / PDMS 합성체의 경우에는 60% 변형에서 1490% 변화하였다.

NBR / PANI 합성체의 저항은 100% 변형에서 변형 사이클에 의해서도 테스트 되었다. 도 13은 이에 따른 NBR / PANI의 정규화된 저항을 보여주는데 NBR / PANI 합성체의 저항은 100회의 변형 사이클 후에 1.8배 증가한다. 이는 여전히 NBR / PANI 합성체가 신축성 있는 유기 전도체로서 활용될 수 있다는 사실을 입증한다.

NBR / PANI 합성체의 신축성 있는 도체로의 실용화 가능성을 검토하기 위해, 도 14와 같이 LED, 배터리 및 신축성 NBR / PANI 조각으로 구성된 간단한 회로를 구성하였다. 점선으로 표시된 부분은 NBR / PANI 조각을 의미하고 그 양쪽 끝에 한 쌍의 플라스틱 슬랩이 있으며, 한쪽 끝을 수평 이동 나사와 연결해 변형량을 조절하였다. 합성체 조각의 한쪽 끝은 구리(Cu) 와이어를 통해 LED에 연결되고 다른 끝은 배터리로 연결된다. 전류는 연결부위의 합성체 조각을 통해서만 흐를 수 있다. 본 실험에서는 8번의 함침 사이클에 의해 제조된 NBR / PANI 샘플이 이용되었다.

도 14 (a)는 개방 회로에서 LED가 꺼진 상태를 보여준다. 반대로, 도 14 (b) ~ (f)는 각각 (b) 인장 0%시 (c)인장 30 %시 (d) 인장 50%시 (e) 인장 80%시 (f) 굽힘시의 NBR / PANI 조각을 보여주는데 이는 NBR / PANI조각이 0~80%의 인장변형 상태 및 구부러진 상태로도 발광 가능함을 보여준다. 각각 합성체에 적용된 인장의 정도는 다르지만 빛의 세기에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 이 결과는 신축성 있는 전도체로서 NBR / PANI 합성체의 실제 적용 가능성을 입증한다. 다른 탄성체 / PANI 합성체들 또한 신축성 있는 변형센서 및 광전자 공학용 기기와 같은 장치 등에 사용될 가능성이 있다.

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims

다공성 탄성체를 전도성 고분자용액에 함침시키는 단계; 및
상기 함침된 다공성 탄성체를 건조시키는 단계; 를 포함하고
상기 함침 단계에서 함침 횟수에 의해 전기저항과 신축성이 조절되는 것을 특징으로 하고,
상기 다공성 탄성체는 니트릴 부타디엔 고무(NBR)이고,
상기 전도성 고분자용액은 폴리아닐린(PANI)이며,
상기 폴리아닐린(PANI)의 중량 분율은 45 내지 62% 인 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법.
다공성 탄성체를 전도성 고분자용액에 함침시키는 단계; 및
상기 함침된 다공성 탄성체를 건조시키는 단계; 를 포함하고
상기 함침 단계에서 함침 횟수에 의해 전기저항과 신축성이 조절되는 것을 특징으로 하고,
상기 다공성 탄성체는 폴리우레탄(PU)이고,
상기 전도성 고분자용액은 폴리아닐린(PANI)이며,
상기 폴리아닐린(PANI)의 중량 분율은 45 내지 72% 인 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법.
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제1항에 있어서,
함침 횟수는 3회 내지 7회이고,
상기 함침은 PANI/TSA(P-toluenesulphonic acid monohydrate) 분말을 함유한 Dimethyl sulfoxide(DMSO)에 용액에 함침하는 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법.
제2항에 있어서,
함침 횟수는 2회 내지 7회이고,
상기 함침은 PANI/TSA(P-toluenesulphonic acid monohydrate) 분말을 함유한 Dimethyl sulfoxide(DMSO)에 용액에 함침하는 것을 특징으로 하는 유기 전도체 제조방법.
제1항 내지 제2항 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조된 유기 전도체.