KR101975680B1 - Graphene complex, fabricating method of the same, and fabricating device of the same, and strain sensor - Google Patents

Graphene complex, fabricating method of the same, and fabricating device of the same, and strain sensor Download PDF

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박완준
천성우
손원경
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

A method for manufacturing a graphene composite is provided. The method for manufacturing a graphene composite comprises the steps of: preparing a base string; holding both ends of the base string; and spray-coating a coating solution containing graphene on a rotating base string while rotating the base string. Graphene can be coated over a large area of the base string.

Description

그래핀 복합체, 그 제조 방법, 제조 장치, 및 스트레인 센서 {Graphene complex, fabricating method of the same, and fabricating device of the same, and strain sensor}Graphene complex, fabricating method of the same, and fabricating device of the same, and strain sensor,

본 발명은 그래핀 복합체, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관련된 것으로서, 섬유의 표면 및 내부에 전도성 물질이 제공된 그래핀 복합체, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a graphene composite, a method of manufacturing the same, and an apparatus for manufacturing the same, and relates to a graphene composite provided with a conductive material on the surface and inside of the fiber,

섬유(fiber)를 기반으로 하는 전자소자는 아직 개념적인 단계이지만, 섬유의 연신과 직조의 가능성, 넓은 표면적, 표면처리의 다양성, 복합재료 구성의 용이성과 같은 다양한 장점으로 인하여 많은 전자소자 시장을 대체할 가능성이 높다. 가능한 섬유 기반의 전자소자로서 텍스타일 태양전지, 연신가능 트랜지스터, 연신가능 디스플레이, 외부자극형 약물전달, 바이오센서 및 가스센서, 광조절 기능성 텍스타일, 기능성 의류, 방위산업용 기능 성 제품 등을 예로 들 수 있다.Although electronic devices based on fibers are still conceptual stages, they are replacing many electronic device markets due to their various advantages such as the possibility of stretching and weaving of fibers, wide surface area, variety of surface treatment, . Examples of possible fiber-based electronic devices include textile solar cells, stretchable transistors, stretchable displays, external stimulant drug delivery, biosensors and gas sensors, light control functional textiles, functional garments, and functional products for the defense industry .

유연성, 신축성을 갖는 마이크로 전자소자 분야에서 전도성을 유지하면서 신축성을 갖는 전극 개발이 중요하다. 금속과 같은 물질은 전도성이 우수하나 딱딱하고, 뻣뻣한 성질로 인하여 그대로 활용하기 어렵다. 탄소나노튜브나 그래핀(graphene)과 같은 물질도 단독으로 사용할 경우에는 역시 신축성이 있는 전극을 만들기 힘들다. 이에 따라, 전도성을 유지하면서 신축성을 갖는 섬유에 관한 연구들이 지속적으로 연구 개발되고 있다.In the field of microelectronic devices having flexibility and stretchability, it is important to develop electrodes having elasticity while maintaining conductivity. Materials such as metals are excellent in conductivity but are hard to use due to their rigid and stiff nature. When carbon nanotubes or graphene are used alone, it is difficult to make elastic electrodes. Accordingly, researches on fibers having elasticity while maintaining conductivity are continuously being researched and developed.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 표면뿐만 아니라 내부까지 그래핀이 코팅되는 그래핀 복합체, 그 제조 방법, 제조 장치, 및 스트레인 센서를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a graphene composite in which graphenes are coated not only on the surface but also inside the graphene, a manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus, and a strain sensor.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 형상의 반복 재현성이 우수한 그래핀 복합체, 그 제조 방법, 제조 장치, 및 스트레인 센서를 제공하는 데 있다. Another problem to be solved by the present invention is to provide a graphene composite excellent in repetitive shape reproducibility, a manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus, and a strain sensor.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 하나의 장치에 의하여 간단한 공정으로 회전 및 신축이 가능한 그래핀 복합체, 그 제조 방법, 제조 장치, 및 스트레인 센서를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a graphene composite which can be rotated and expanded by a simple process by a single apparatus, a manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus, and a strain sensor.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합체의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides a method for producing a graphene composite.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체의 제조 방법은, 베이스 스트링(string)을 준비하는 단계, 상기 베이스 스트링의 양 단을 파지하는 단계, 및 상기 베이스 스트링을 회전시키되, 상기 회전하는 베이스 스트링 상에 그래핀을 포함하는 코팅 용액을 스프레이 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of making a graphene composite includes the steps of preparing a base string, gripping both ends of the base string, and rotating the base string, And spray coating the coating solution containing the graphene.

일 실시 예에 따르면, 상기 파지하는 단계는, 상기 베이스 스트링을 상기 베이스 스트링의 길이방향으로 연신시키는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the gripping may comprise stretching the base string in the longitudinal direction of the base string.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 연신시키는 단계에 의하여, 상기 베이스 스트링의 주름이 펼쳐져 표면적이 증가할 수 있다.According to one embodiment, in the method of manufacturing a graphene composite, the wrinkles of the base string may be expanded by the stretching step, thereby increasing the surface area.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 코팅하는 단계 이후, 상기 베이스 스트링을 지그로부터 릴리즈(release)하는 단계를 더 포함하고, 상기 릴리즈 단계 후, 상기 연신시키는 단계에 의하여 연신된 상기 베이스 스트링이 수축되어, 상기 베이스 스트링에 수축 주름이 형성될 수 있다. According to one embodiment, the method of manufacturing the graphene composite further comprises releasing the base string from the jig after the coating step, wherein after the releasing step, The shrinkable bass string can be shrunk and shrink wrinkles can be formed in the bass string.

일 실시 예에 따르면, 상기 코팅하는 단계는, 상기 코팅 용액을 스프레이 코팅하는 중에, 상기 베이스 스트링에 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the coating may comprise applying heat to the base string during spray coating of the coating solution.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 스프레이 코팅하는 단계에 의하여, 상기 코팅 용액이 상기 베이스 스트링의 표면 및 상기 베이스 스트링의 내부로 침투하여 코팅될 수 있다. According to one embodiment, the method of manufacturing the graphene composite may be such that the coating solution penetrates into the surface of the base string and the inside of the base string by the spray coating step.

일 실시 예에 따르면, 상기 스프레이 코팅하는 단계는, 상기 코팅 용액을 0.01 내지 0.1 mL/min 의 분사 압력으로 분사하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the spray coating may include spraying the coating solution at an injection pressure of 0.01 to 0.1 mL / min.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 코팅하는 단계의 반복 횟수에 따라, 기계적 특성이 제어될 수 있다. According to one embodiment, the method of manufacturing the graphene composite may control mechanical properties according to the number of repetitions of the coating step.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합체 제조 장치를 제공한다. In order to solve the above-described technical problems, the present invention provides an apparatus for producing a graphene composite.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체 제조 장치는, 베이스 스트링의 양 단을 파지하되, 상기 베이스 스트링의 길이방향을 축으로 상기 베이스 스트링을 회전시키도록 구성된 지그(Zig), 및 상기 지그에 의하여 파지된 베이스 스트링을 향하여 그래핀을 포함하는 코팅 용액을 분사하는 분사기를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the apparatus for producing a graphene composite includes a zig configured to grip both ends of a base string, and to rotate the base string about a longitudinal direction of the base string, And a sprayer for spraying a coating solution containing graphene toward the gripped base strings.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체 제조 장치는, 상기 베이스 스트링을 중심으로 상기 분사기와 대향하는 방향에 마련되어, 상기 베이스 스트링을 열처리하는 핫 플레이트를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the graphene composite manufacturing apparatus may further include a hot plate provided in a direction opposite to the injector with respect to the base string, for heat-treating the base string.

일 실시 예에 따르면, 상기 지그는, 상기 베이스 스트링을 파지한 상태에서 상기 베이스 스트링의 길이방향으로 상기 베이스 스트링을 연신시킬 수 있다. According to one embodiment, the jig can stretch the base string in the longitudinal direction of the base string while holding the base string.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 그래핀 복합체를 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a graphene composite.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체는, 베이스 스트링, 및 상기 베이스 스트링의 표면 및 내부에 제공된 그래핀 코팅층을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the graphene composite may comprise a base string and a graphene coating layer provided on and in the surface of the base string.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 스트링은 상기 베이스 스트링의 길이방향을 따라 연신 및 수축하는 주름을 가질 수 있다. According to one embodiment, the base string may have wrinkles that stretch and contract along the longitudinal direction of the base string.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이 스트링은 실(yarn)일 수 있다. According to one embodiment, the basestring may be a yarn.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 스트레인 센서를 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a strain sensor.

일 실시 예에 따르면, 상기 스트레인 센서는, 길이방향으로 연신 및 수축하는 베이스 스트링과, 상기 베이스 스트링의 표면 및 내부에 제공된 그래핀 코팅층, 및 상기 베이스 스트링의 상기 길이방향 연신 및 수축에 따라, 상기 그래핀 코팅층의 전도도 변화를 제공하는 센싱부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the strain sensor comprises: a base string for stretching and retracting in the longitudinal direction; a graphene coating layer provided on the surface and inside of the base string; and the longitudinal stretching and shrinking of the base string, And a sensing portion for providing a change in conductivity of the graphene coating layer.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법은, 베이스 스트링을 준비하는 단계, 상기 베이스 스트링의 양 단을 파지하는 단계, 상기 베이스 스트링을 길이방향으로 연신시키는 단계, 상기 베이스 스트링 상에 그래핀을 포함하는 코팅 용액을 스프레이 코팅하는 단계, 및 상기 베이스 스트링을 릴리즈 하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 스트링의 표면뿐만 아니라 내부까지 그래핀이 침투하여 코팅되고, 상기 베이스 스트링의 넓은 면적에 그래핀이 코팅될 수 있다. A method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a base string, gripping both ends of the base string, extending the base string in the longitudinal direction, Spray coating a coating solution comprising a fin, and releasing the base string. As a result, the graphene is coated on the surface of the base string as well as on the surface thereof, and the graphene can be coated on a large area of the base string.

또한, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 연신시키는 단계에 의하여 상기 베이스 스트링의 꼬임 구조가 펼쳐지고, 상기 릴리즈시키는 단계에 의하여 상기 베이스 스트링의 장축을 따라 수축 주름이 형성될 수 있다. 이에 따라, 형상의 반복 재현성이 높은 고신뢰성의 그래핀 복합체가 제공될 수 있다.Also, in the method of manufacturing a graphene composite according to the above-described embodiment, the twisting structure of the base string is unfolded by the stretching step, and shrinkage wrinkles can be formed along the long axis of the base string by the releasing step . Thus, a highly reliable graphene composite with high repeatability of shape can be provided.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링의 양 단을 파지하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링을 연신시키는 단계를 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링을 연신시키는 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 베이스 스트링이 연신되기 전과 연신된 후를 비교하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링 상에 코팅 용액을 코팅하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링에 열을 가하는 단계를 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링이 릴리즈 되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스트레인 센서를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 베이스 스트링을 촬영한 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체를 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 내부를 촬영한 사진이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a process of gripping both ends of a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a step of stretching a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a step of stretching a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a view for comparing before and after stretching the base string according to the embodiment of the present invention. Fig.
6 is a view showing a process of coating a coating solution on a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a step of applying heat to a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a process of releasing a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
10 is a photograph of a base string according to an embodiment of the present invention.
11 is a photograph of a graphene composite according to an embodiment of the present invention.
12 is a photograph of the interior of the graphene composite according to the embodiment of the present invention.
13 is a graph showing mechanical properties of a graphene composite according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 두께 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, thickness and size are exaggerated for an effective description of the technical content.

본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Although the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises " or " having " are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term " connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체, 그 제조 방법, 제조 장치 및 스트레인 센서가 설명된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체는 상기 그래핀 복합체 제조장치를 통해, 상기 그래핀 복합체 제조 방법으로 제조될 수 있다. A graphene composite according to an embodiment of the present invention, a manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus and a strain sensor are described. According to one embodiment, the graphene composite may be manufactured through the graphene composite manufacturing apparatus and the graphene composite manufacturing method.

상기 그래핀 복합체 제조 장치는, 지그(10), 스테이지(20), 분사기(30), 및 핫 플레이트(40) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 그래핀 복합체 제조 장치 각 구성의 구체적인 설명은, 상기 그래핀 복합체 및 그 제조 방법의 설명과 함께 설명된다. 이하, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체, 및 그 제조 방법이 설명된다. The graphene composite manufacturing apparatus may include at least one of a jig 10, a stage 20, an injector 30, and a hot plate 40. A detailed description of each constitution of the graphene composite production apparatus will be explained together with the description of the graphene composite and its manufacturing method. Hereinafter, the graphene composite according to the above embodiment and its manufacturing method will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링의 양 단을 파지하는 공정을 나타내는 도면이다. FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a step of gripping both ends of a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법은, 베이스 스트링(100)을 준비하는 단계(S100), 상기 베이스 스트링(100)의 양 단을 파지하는 단계(S200), 상기 베이스 스트링(100)을 코팅 용액(200)으로 스프레이 코팅하는 단계(S300), 및 상기 베이스 스트링(100) 지그(10)로부터 릴리즈하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 설명된다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention includes preparing a base string 100 (S100), grasping both ends of the base string 100 (S200) (S300) spray coating the base string 100 with the coating solution 200, and releasing from the base string 100 jig 10 (S400). Each step will be described below.

도 2를 참조하면, 상기 S100 단계에서 상기 베이스 스트링(100)이 준비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 스트링(100)은 꼬임 구조를 가지는 신축성 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 스트링(100)은 실(yarn)일 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 스트링(100)은 나일론이 코팅된 고무실일 수 있다. Referring to FIG. 2, in step S100, the base string 100 may be prepared. According to one embodiment, the base string 100 may be a stretchable material having a twisted structure. For example, the base string 100 may be a yarn. Specifically, the base string 100 may be a rubber layer coated with nylon.

상기 S200 단계에서는, 상기 베이스 스트링(100)의 양 단이 파지될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 스트링(100)은 지그(Zig, 10)에 의하여 파지될 수 있다. 상기 지그(10)는 상기 베이스 스트링(100)의 양 단에 하나씩 마련되고, 상기 베이스 스트링(100)을 지지하는 스테이지(20) 상에 배치될 수 있다. In step S200, both ends of the base string 100 may be gripped. According to one embodiment, the base string 100 may be gripped by a zig. The jigs 10 may be provided on both ends of the base string 100 and may be disposed on the stage 20 supporting the base string 100.

상기 지그(10)는 상기 베이스 스트링(100)의 길이방향을 축으로 상기 베이스 스트링(100)을 회전시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 지그(10)는 상기 베이스 스트링(100)을 파지한 상태에서 상기 베이스 스트링(100)의 길이방향으로 상기 베이스 스트링(100)을 연신시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 지그(10)는 상기 스테이지(20)와 레일 결합되어, 상기 베이스 스트링(100)의 길이 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체 제조 장치는, 하나의 구성을 통해, 간단한 공정으로 상기 베이스 스트링(100)을 회전시키고 연신시킬 수 있다. The jig 10 may be configured to rotate the base string 100 about the longitudinal direction of the base string 100. The jig 10 may extend the base string 100 in a longitudinal direction of the base string 100 while grasping the base string 100. For this, the jig 10 may be rail-coupled with the stage 20 and moved in the longitudinal direction of the base string 100. That is, the apparatus for manufacturing a graphene composite according to the above embodiment can rotate and stretch the base string 100 through a simple process.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링을 연신시키는 단계를 설명하는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링을 연신시키는 공정을 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a step of stretching a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross- Fig.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 S200 단계는 상기 베이스 스트링(100)을 연신시키는 단계를 포함할 수 있다(S210). 상기 베이스 스트링(100)은 상기 베이스 스트링의 길이 방향으로 연신될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 스트링(100)은 연신되기 전 길이에서 50% 증가된 길이로 연신될 수 있다. 상기 베이스 스트링(100)을 연신시키기 위해, 상술된 바와 같이, 상기 지그(10)는 상기 스테이지(20)의 레일을 따라 상기 베이스 스트링(100)의 단부 방향으로 이동될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, step S200 may include extending the base string 100 (S210). The base string 100 may be stretched in the longitudinal direction of the base string. For example, the base string 100 may be stretched to a length that is increased by 50% in length before stretching. The jig 10 can be moved along the rails of the stage 20 in the direction of the end of the base string 100 to stretch the base string 100 as described above.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 스트링(100)을 연신시키기 전 상기 베이스 스트링(100)은 전처리 될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 스트링(100)은 Di water에서 10분의 시간 동안 초음파처리(ultrasonication)된 후 60℃의 온도를 갖는 오븐에서 2시간 동안 건조될 수 있다. According to one embodiment, the base string 100 may be pretreated prior to stretching the base string 100. For example, the base string 100 may be ultrasonicated for 10 minutes in Di water and dried in an oven at a temperature of 60 ° C for 2 hours.

상기 S210 단계에서 상기 베이스 스트링(100)은, 연심됨에 따라 상기 베이스 스트링(100)의 꼬임 구조가 펼쳐질 수 있다. 상기 베이스 스트링(100)의 꼬임 구조가 펼쳐짐에 따라, 상기 베이스 스트링(100)의 표면적이 증가할 수 있다. In step S210, the base string 100 may be unfolded so that the twisted structure of the base string 100 is unfolded. As the twist structure of the base string 100 is unfolded, the surface area of the base string 100 may increase.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 베이스 스트링이 연신되기 전과 연신된 후를 비교하는 도면이다. Fig. 5 is a view for comparing before and after stretching the base string according to the embodiment of the present invention. Fig.

도 5의 (a)를 참조하면, 상기 베이스 스트링(100)은 제1 표면(100a) 및 제2 표면(100b)을 포함할 수 있다. 도 5(a)에 도시된 베이스 스트링(100)은 연신되기 전의 상태를 도시하는 것인 바, 연신되기 전의 베이스 스트링(100)은 외부로 표면이 노출된 제1 표면(100a)과 외부로 표면이 노출되지 못하는 제2 표면(100b)을 가질 수 있다. 다시 말해, 연신되기 전 상태에서의 제2 표면(100b)은 꼬임 구조에 의하여 내부에 숨겨진 상태로 제공될 수 있다.Referring to FIG. 5 (a), the base string 100 may include a first surface 100a and a second surface 100b. The base string 100 shown in Fig. 5 (a) shows a state before stretching. The base string 100 before stretching has a first surface 100a whose surface is exposed to the outside, May have a second surface 100b that is not exposed. In other words, the second surface 100b in a state before being stretched can be provided hidden inside by a twist structure.

도 5의 (b)를 참조하면, 상기 베이스 스트링(100)은, 연심됨에 따라 꼬임 구조가 펼쳐져 표면적이 증가될 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 스트링(100)이 연신되는 경우, 상기 베이스 스트링(100)의 꼬임이 풀어(untwist)질 수 있다. 이에 따라, 연신되기 전에는 노출되지 않던 상기 제2 표면(100b)이 외부로 노출될 수 있다. 결과적으로, 상기 베이스 스트링(100)이 연신되는 경우, 상기 제1 표면(100a) 및 상기 제2 표면(100b)이 모두 노출되게 되므로, 상기 베이스 스트링(100)의 표면적이 증가될 수 있다. Referring to FIG. 5 (b), the base string 100 may have a twisted structure unfolded as it is bent, thereby increasing its surface area. Specifically, when the base string 100 is stretched, the twisting of the base string 100 may be untwisted. Accordingly, the second surface 100b, which is not exposed before being stretched, can be exposed to the outside. As a result, when the base string 100 is stretched, both the first surface 100a and the second surface 100b are exposed, so that the surface area of the base string 100 can be increased.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링 상에 코팅 용액을 코팅하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링에 열을 가하는 단계를 설명하는 순서도이다. FIG. 6 is a view illustrating a process of coating a coating solution on a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention. FIG. And a step of applying heat to the string.

도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 S210 단계에서 연신된 상기 베이스 스트링(100)은 코팅 용액(200)으로 코팅될 수 있다(S300). 상기 S300 단계에 의하여, 상기 베이스 스트링(100)에 코팅층(200)이 형성될 수 있다. 상기 베이스 스트링(100)이 코팅되는 경우, 상기 베이스 스트링(100)은 상기 지그(10)에 의해 회전될 수 있다. 즉, 상기 베이스 스트링(100)이 회전되는 동안 상기 코팅 용액(200)이 제공되어, 코팅될 수 있다. 상기 베이스 스트링(100)은 상기 베이스 스트링의 길이방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 스트링의 길이방향은, 도 6에 도시된 X-X' 방향일 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 6, the base string 100 drawn in the step S210 may be coated with the coating solution 200 (S300). The coating layer 200 may be formed on the base string 100 according to step S300. When the base string 100 is coated, the base string 100 can be rotated by the jig 10. That is, the coating solution 200 may be provided and coated while the base string 100 is rotated. The base string 100 may be rotated clockwise or counterclockwise about the longitudinal direction of the base string. For example, the longitudinal direction of the base string may be the X-X 'direction shown in FIG.

코팅 용액(200)은 그래핀 예를 들어 그래핀 플레이크를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코팅 용액(200)은 용매 내에 그래핀(graphene, 200g)이 분산된 용액일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 DMF(dimethylformamide) 일 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅 용액(200)은 1.5 mg/L의 농도로 DMF 내에 그래핀이 분산된 용액일 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 스트링(100) 상에 그래핀 코팅층(200)이 형성될 수 있다. The coating solution 200 may include graphene, for example, graphene flakes. According to one embodiment, the coating solution 200 may be a solution in which graphene (200 g) is dispersed in a solvent. For example, the solvent may be dimethylformamide (DMF). For example, the coating solution 200 may be a solution in which graphene is dispersed in DMF at a concentration of 1.5 mg / L. Accordingly, the graphene coating layer 200 may be formed on the base string 100.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 S300 단계는, 상기 코팅 용액(200)으로 스프레이 코팅하는 중, 상기 베이스 스트링(100)에 열을 가하는 단계(S310)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 스트링(100)은 핫 플레이트(40) 상에 배치되어 열처리될 수 있다. 즉, 상기 베이스 스트링(100)의 코팅이 용이하게 이루어지기 위하여, 상기 베이스 스트링(100)에 열이 가해질 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7, the step S300 may include a step S310 of applying heat to the base string 100 during spray coating with the coating solution 200. Referring to FIG. According to one embodiment, the base string 100 may be disposed on the hot plate 40 and heat treated. That is, heat may be applied to the base string 100 in order to facilitate coating of the base string 100.

상기 베이스 스트링(100)은 스프레이 코팅(spray-coating) 방법으로 상기 코팅 용액(200) 코팅될 수 있다. 이를 위해, 상기 코팅 용액(200)은 분사기(30) 내에 마련될 수 있다. 상기 분사기(30) 및 상기 핫 플레이트(40)는 상기 베이스 스트링(100)을 중심으로 서로 대향되게 마련될 수 있다. The base string 100 may be coated with the coating solution 200 by a spray-coating method. For this, the coating solution 200 may be provided in the injector 30. [ The injector 30 and the hot plate 40 may be disposed opposite to each other with respect to the base string 100.

일 실시 예에 따르면, 상기 코팅 용액(200)은 0.01 내지 0.1 mL/min의 분사 압력으로 분사될 수 있다. 이와 달리 상기 코팅 용액(200)이 0.01 mL/min 미만의 분사 압력으로 분사되는 경우, 상기 베이스 스트링(100)에 상기 코팅 용액(200)이 증착되기 위한 압력이 부족하여, 코팅이 이루이지지 않을 수 있다. 또한, 상기 코팅 용액(200)이 0.1 mL/min 초과의 압력으로 분사되는 경우, 액적(droplet)이 발생하여 상기 베이스 스트링(100)의 코팅이 불균일하게 되는 현상이 발생할 수 있다. According to one embodiment, the coating solution 200 may be injected at an injection pressure of 0.01 to 0.1 mL / min. In contrast, when the coating solution 200 is injected at an injection pressure of less than 0.01 mL / min, the pressure for depositing the coating solution 200 on the base string 100 is insufficient, have. In addition, when the coating solution 200 is sprayed at a pressure higher than 0.1 mL / min, droplets may be generated and the coating of the base string 100 may become uneven.

상기 S300 단계에서, 상기 베이스 스트링(100)이 상기 코팅 용액(200)으로 스프레이 코팅됨에 따라, 상기 코팅 용액(200)이 상기 베이스 스트링(100)의 표면 및 내부로 침투하여 코팅될 수 있다. In step S300, the coating solution 200 may be coated on the surface and inside of the base string 100 as the base string 100 is spray-coated with the coating solution 200. Referring to FIG.

상술한 본 발명의 일 실시 예와 달리, 상기 베이스 스트링(100)이 상기 코팅 용액(200) 내에 침지되어 딥-코팅(dip-coating) 방법으로 코팅되는 경우, 상기 코팅 용액(200)이 상기 베이스 스트링의 내부까지 침투되지 못하고, 표면 상에만 코팅될 수 있다. 또한, 상기 베이스 스트링(100)이 딥-코팅 방법으로 코팅되는 경우, 상기 코팅 용액(200)이 코팅되기 전, 상기 베이스 스트링(100) 상에 바인더(예를 들어, PVA)가 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 바인더의 유연성이 상기 베이스 스트링(100)의 유연성 보다 낮음에 따라, 상기 그래핀 복합체의 유연성이 저하될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 베이스 스트링(100)의 코팅 공정에서 바인더가 사용됨에 따라, 경제적 비용 상승 문제가 발생할 수 있다. Unlike the above-described embodiment of the present invention, when the base string 100 is immersed in the coating solution 200 and coated by a dip-coating method, It can not be penetrated into the inside of the string but can be coated only on the surface. In addition, when the base string 100 is coated by a dip-coating method, a binder (e.g., PVA) may be provided on the base string 100 before the coating solution 200 is coated . In this case, the flexibility of the binder is lower than the flexibility of the base string 100, so that the flexibility of the graphene composite may deteriorate. In addition, as the binder is used in the coating process of the base string 100, a problem of an increase in economic cost may occur.

반면, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법과 같이 상기 베이스 스트링(100)을 스프레이 코팅하는 경우, 분사 압력에 의하여 상기 코팅 용액(200)이 상기 베이스 스트링(100)의 내부까지 침투되어 코팅될 수 있다. 이에 따라, 딥-코팅 방법과 비교하여 상기 베이스 스트링(100)에 코팅되는 그래핀의 양이 더 많아져, 상기 그래핀 복합체의 효율이 향상될 수 있다. 또한 핫 플레이트(40)에 의하여 코팅 용액(200)이 베이스 스트링(100)에 강한 결합력으로 코팅될 수 있다. 이로써, 딥-코팅 방법과 달리 상기 베이스 스트링(100) 상에 바인더 및 중간 물질 예를 들어, PVA의 제공이 생략될 수 있어, 상기 그래핀 복합체의 유연성이 향상되고, 경제적 비용 절감이 될 수 있다. On the other hand, when the base string 100 is spray coated as in the method of manufacturing the graphene composite according to the embodiment of the present invention, the coating solution 200 penetrates into the base string 100 by the injection pressure . As a result, the amount of graphene coated on the base string 100 is increased as compared with the dip-coating method, and the efficiency of the graphene composite can be improved. Also, the coating solution 200 can be coated on the base string 100 with a strong binding force by the hot plate 40. Thereby, unlike the dip-coating method, the provision of the binder and the intermediate material, for example, PVA, on the base string 100 can be omitted, and the flexibility of the graphene composite can be improved and the economic cost can be reduced .

또한, 상기 S300 단계는 반복될 수 있다. 즉, 상기 베이스 스트링(100)을 상기 코팅 용액(200)으로 스프레이 코팅하는 단계는 반복 수행될 수 있다. 이에 따라, 후술되는 그래핀 복합체의 기계적 특성이 제어될 수 있다. 구체적으로, 반복 수행되는 횟수가 증가할수록, 상기 그래핀 복합체의 신축성(stretchability)이 향상될 수 있다. Also, the step S300 may be repeated. That is, spray coating the base string 100 with the coating solution 200 may be repeated. Thus, the mechanical properties of the graphene composites described below can be controlled. Specifically, as the number of repetitions is increased, the stretchability of the graphene composite can be improved.

계속해서 도 1을 참조하면, 상기 S300 단계 이후, 상기 S400 단계에서 상기 베이스 스트링(100)은 상기 지그(10)로부터 릴리즈(release)될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체가 형성될 수 있다. 즉, 상기 그래핀 복합체는 상기 베이스 스트링(100) 및 상기 베이스 스트링의 표면 및 내부에 제공된 그래핀 코팅층(200)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 베이스 스트링(100)은 상기 베이스 스트링(100)의 길이방향을 따라 연신 및 수축하는 주름을 가질 수 있다. Referring to FIG. 1, after step S300, the base string 100 may be released from the jig 10 in step S400. Accordingly, the graphene composites according to the above embodiments can be formed. That is, the graphene composite may include the base string 100 and the graphene coating layer 200 provided on the surface and inside of the base string. At this time, the base string 100 may have a wrinkle extending and contracting along the longitudinal direction of the base string 100.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법 중 베이스 스트링이 릴리즈 되는 공정을 나타내는 도면이다. 8 is a view showing a process of releasing a base string in a method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 S200 단계에 의하여 연신된 상기 베이스 스트링(100)이 릴리즈 되어 길이가 수축될 수 있다. 이를 위해 상기 지그(10)는 상기 스테이지(20)의 레일을 따라, 상기 베이스 스트링의 중심 방향으로 이동될 수 있다. Referring to FIG. 8, the base string 100 drawn in step S200 may be released and its length may be contracted. For this, the jig 10 can be moved along the rails of the stage 20 in the direction of the center of the base string.

상기 S400 단계에서, 연신된 상기 베이스 스트링(100)이 수축되는 경우, 상기 베이스 스트링(100)에 수축 주름이 형성될 수 있다. 예를 들어, 수축 주름의 형성에 의하여, 상기 베이스 스트링(100)은 상기 베이스 스트링(100)의 장축을 따라 물결 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 연신되기 전, 장축을 따라 일직선 형상을 가지던 베이스 스트링(100)은 릴리즈 후 소정의 물결 형상의 주름을 가지게 되는 것이다. In step S400, when the stretched base string 100 is retracted, contraction wrinkles may be formed on the base string 100. [ For example, by the formation of shrink wrinkles, the base string 100 may have a wavy shape along the long axis of the base string 100. In other words, before stretching, the base string 100, which has a straight line along the long axis, has a predetermined corrugated wrinkle after release.

이에 따라, 베이스 스트링(100)이 연신과 수축을 반복함에 있어서, 주름 구조가 제공하는 형상에 따라 동일한 모양으로 연신과 수축을 할 수 있다. 따라서 상기 그래핀 복합체는 우수한 형상 반복 재연성을 가질 수 있다. Accordingly, when the base string 100 is repeatedly stretched and shrunk, it can be stretched and shrunk to the same shape according to the shape provided by the wrinkle structure. Thus, the graphene composites can have excellent shape repeatability.

이상 릴리즈 단계를 설명함에 있어서, 상기 지그(10)가 상기 스테이지(20)의 레일을 따라, 상기 베이스 스트링의 중심 방향으로 이동 후 베이스 스트링을 놓는 것을 설명하였으나, 이와 달리, 상기 지그(10)가 베이스 스트링을 연신시킨 상태에서 놓는 것도 가능함은 물론이다.The jig 10 is moved along the rails of the stage 20 in the direction of the center of the base string and then the base string is placed on the rails of the stage 20. However, It goes without saying that the base string may be placed in a stretched state.

일 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 복합체의 제조 방법은 상기 그래핀 복합체를 보호제로 코팅하는, 후처리 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 그래핀 복합체는 상기 보호제의 의하여 상기 베이스 스트링(100) 상에 제공된 상기 그래핀 코팅층(200)이 보호될 수 있다. According to one embodiment, the method of manufacturing the graphene composite may further include a post-treatment step of coating the graphene composite with a protective agent. The graphene composite may protect the graphene coating layer 200 provided on the base string 100 by the protective agent.

예를 들어, 보호제는, 에코플렉스(Ecoflex 00-30, smooth-On) Part A와 PartB가 1:1의 wt% 비율로 혼합된 용액을 핵산(hexane)으로 희석한 후, 진공 데시게이터(vaccum desiccator)에서 20분의 시간동안 가스가 제거된 혼합물일 수 있다. For example, a protective agent may be prepared by diluting a solution of a mixture of Part A and Part B in a weight ratio of 1: 1 with hexane, followed by washing with a vacuum desaturator desiccator for 20 minutes.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스트레인 센서를 나타내는 도면이다. 9 is a view showing a strain sensor according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 스트레인 센서(400)는 적어도 하나의 베이스 스트링(100), 그래핀 코팅층(200), 및 센싱부(300)를 포함할 수 있다. 상기 베이스 스트링(100) 및 상기 그래핀 코팅층(200)은 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체가 포함하는 베이스 스트링(100) 및 그래핀 코팅층(200)과 같을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 스트레인 센서(400)는 복수개의 상기 그래핀 복합체가 평행하게연결될 수 있다. Referring to FIG. 9, the strain sensor 400 according to the embodiment may include at least one base string 100, a graphene coating layer 200, and a sensing unit 300. The base string 100 and the graphene coating layer 200 are the same as the base string 100 and the graphene coating layer 200 included in the graphene composite according to the embodiment described with reference to FIGS. . According to one embodiment, the strain sensor 400 may be connected to a plurality of the graphene composites in parallel.

상기 센싱부(300)는 상기 그래핀 코팅층(200)의 전도도 변화를 제공할 수 있다. 상기 그래핀 코팅층(200)의 전도도 변화는, 상기 베이스 스트링(100)의 상기 길이방향 연신 및 수축에 따라 발생할 수 있다. 즉 상기 센싱부(300)는 예를 들어, Vin과 Vout으로 구성되고, 외부 응력의 발생에 따라 상기 베이스 스트링(100)의 상기 길이방향 연신 및 수축에 따라 발생하는 경우, 연신 및 수축량을 전압 값 또는 전류 값이 변화로 제공할 수 있다.The sensing unit 300 may provide a change in conductivity of the graphene coating layer 200. Conductivity changes of the graphene coating layer 200 may occur along the longitudinal stretching and contraction of the base string 100. That is, the sensing unit 300 is composed of, for example, Vin and Vout. When the sensing unit 300 is generated in accordance with the longitudinal stretching and contraction of the base string 100 according to the generation of external stress, Or the current value can be provided as a change.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 구체적인 실험 예 및 특성 평가가 설명된다. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluations of the graphene composites according to the embodiments of the present invention will be described.

실험 예에 따른 According to the experimental example 그래핀Grapina 복합체 제조 Composite manufacturing

550μm의 직경을 갖는 나일론이 코팅된 고무실(NCRY)이 준비된다. 상기 나일론이 코팅된 고무실은 Di water에서 10분의 시간 동안 초음파처리하고, 60℃의 온도를 갖는 오븐에서 2시간 동안 건조시켰다. Nylon coated rubber seals (NCRY) having a diameter of 550 mu m are prepared. The nylon coated rubber seals were ultrasonicated in Di water for 10 minutes and dried in an oven at a temperature of 60 ° C for 2 hours.

이후, NCRY를 길이방향으로 50% 연장시킨 후, 100℃의 온도를 갖는 전열기에 올려둔채, NCRY의 길이방향을 축으로 회전시키면서 1.5 mg/ml 의 농도로 Graphene nanoplaler(GNP)가 DMF 내에 분산된 용액을 15cm의 거리에서 분사시켜 스프레이 코팅하였다. Thereafter, the NCRY was extended in the longitudinal direction by 50%, and the Graphene nanoplaler (GNP) was dispersed in the DMF at a concentration of 1.5 mg / ml while being rotated on the longitudinal axis of the NCRY, The solution was spray coated at a distance of 15 cm.

NCRY에 그래핀이 코팅된 후, 연장된 길이를 원래 길이상태로 수축시키고, 패키징을 위해 보호제를 코팅하였다. 보호제는, 에코플렉스(Ecoflex 00-30, smooth-On) Part A와 PartB가 1:1의 wt% 비율로 혼합된 용액을 핵산(hexane)으로 희석한 후, 진공 데시게이터(vaccum desiccator)에서 20분의 시간동안 가스가 제거된 혼합물을 사용하였다. After NCRY was coated with graphene, the extended length was shrunk to its original length and coated with a protective agent for packaging. The protective agent was prepared by diluting a solution of Ecoflex 00-30 (smooth-on) Part A and Part B mixed at a weight ratio of 1: 1 in hexane with a hexane, and then diluting the solution in a vacuum desiccator with 20 The mixture was degassed for a period of minutes.

마지막으로, 60℃의 온도를 갖는 오븐에서 1시간 동안 굳혀서, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체를 제조하였다. Finally, the mixture was hardened in an oven at a temperature of 60 DEG C for 1 hour to prepare a graphene composite according to the above example.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 베이스 스트링을 촬영한 사진이다. 10 is a photograph of a base string according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 베이스 스트링을 SEM(scanning electron microscope)촬영하였다. 도 10에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 베이스 스트링은 꼬임 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 10, a scanning electron microscope (SEM) photograph of the base string according to the embodiment is shown. As can be seen from FIG. 10, it can be seen that the base string according to the embodiment has a twisted structure.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체를 촬영한 사진이다. 11 is a photograph of a graphene composite according to an embodiment of the present invention.

도 11의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체를 SEM 촬영하여 도시하였고, 도 11의 (b)를 참조하면, 도 11의 (a)에서 S 부분을 확대하여 도시하였다. 도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체는, 상기 베이스 스트링의 표면 상에 그래핀이 증착되어 있는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 11 (a), the graphene composite according to the above embodiment is photographed by SEM. FIG. 11 (b) is an enlarged view of a portion S in FIG. 11 (a). Referring to FIGS. 11A and 11B, it can be seen that graphene is deposited on the surface of the base string in the graphene composite according to the above embodiment.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 내부를 촬영한 사진이다. 12 is a photograph of the interior of the graphene composite according to the embodiment of the present invention.

도 12의 (a)를 참조하면, 상기 베이스 스트링을 연신하는 단계가 생략된 그래핀 복합체의 내부를 SEM 촬영하였고, 도 12의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 내부를 SEM 촬영하였다. Referring to FIG. 12 (a), the inside of the graphene composite in which the step of stretching the base string is omitted is taken by SEM. Referring to FIG. 12 (b) Were taken by SEM.

도 12의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체는, 상기 베이스 스트링을 연신한 후 그래핀이 코팅됨에 따라, 상기 그래핀 복합체의 내부에도 그래핀이 증착되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 12 (a) and 12 (b), the graphene composites according to the above-described embodiments are characterized in that as the graphene is coated after the base string is stretched, graphene is also deposited inside the graphene composite .

즉, 도 11 및 도 12에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체는, 상기 그래핀 복합체의 표면뿐만 아니라 내부까지 그래핀이 침투하여 코팅된 것을 알 수 있다.That is, as shown in FIGS. 11 and 12, it can be seen that the graphene composite according to the above embodiment is coated with graphene penetrating not only the surface but also the inside of the graphene composite.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 기계적 특성을 나타내는 그래프이다. 13 is a graph showing mechanical properties of a graphene composite according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체를 준비하되, 상기 베이스 스트링 상에 상기 코팅 용액을 코팅하는 단계를 50회(#50), 150회(#150), 300회(#300), 및 400회(#400)반복 수행하여 신축성(Lateral strain, %)에 따른 민감도(△R/R0)를 측정하였다. Referring to FIG. 13, the coating of the coating solution on the base string is performed 50 times (# 50), 150 times (# 150), 300 times (# 300 ) And 400 times (# 400), and the sensitivity (ΔR / R 0 ) according to the lateral strain (%) was measured.

도 13에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체는, 코팅하는 단계의 반복 횟수가 증가함에 따라 신축성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체는, 코팅하는 단게의 반복 횟수에 따라 기계적 특성이 제어되는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 13, the graphene composites according to the above examples showed that the stretchability was improved as the number of repetition of the coating step was increased. That is, it can be seen that the mechanical properties of the graphene composite according to the above embodiments are controlled according to the number of repetitions of the coating step.

본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 베이스 스트링(100)을 준비하는 단계, 상기 베이스 스트링(100)의 양 단을 파지하는 단계, 상기 베이스 스트링(100)을 길이방향으로 연신시키는 단계, 상기 베이스 스트링(100) 상에 그래핀을 포함하는 상기 코팅 용액(200)을 스프레이 코팅하는 단계, 및 상기 베이스 스트링(100)을 릴리즈 하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 스트링의 표면뿐만 아니라 내부까지 그래핀이 침투하여 코팅되고, 상기 베이스 스트링의 넓은 면적에 그래핀이 코팅될 수 있다. The method of manufacturing a graphene composite according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing the base string 100, holding both ends of the base string 100, Spray coating the coating solution 200 including graphene on the base string 100, and releasing the base string 100. [0034] The method of the present invention may be applied to a case where the base string 100 is made of a resin. As a result, the graphene is coated on the surface of the base string as well as on the surface thereof, and the graphene can be coated on a large area of the base string.

또한, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체의 제조 방법은, 상기 연신시키는 단계에 의하여 상기 베이스 스트링(100)의 꼬임이 펼쳐지고, 상기 릴리즈시키는 단계에 의하여 상기 베이스 스트링(100)의 장축을따라 수축 주름이 형성될 수 있다. 이에 따라, 형상의 반복 재현성이 높은 고신뢰성의 그래핀 복합체가 제공될 수 있다. In the method of manufacturing a graphene composite according to the present invention, the twisting of the base string 100 is unfolded by the stretching step, and by the step of releasing the base string 100, Can be formed. Thus, a highly reliable graphene composite with high repeatability of shape can be provided.

또한 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체는 꼬임 구조의 베이스 스트링 예를 들어, 실을 백본(backbone)으로 하기 때문에 우수한 유연성을 가질 수 있다. 또한 그래핀이 베이스 스트링의 표면 뿐 아니라 베이스 스트링의 내부에도 코팅되기 때문에 그래핀 코팅량이 증가될 수 있다. 이로써, 상기 실시 예에 따른 그래핀 복합체가 적용된 스트레인 센서는 우수한 신호 감도를 제공할 수 있다.Also, the graphene composites according to the above embodiments can have excellent flexibility because the base string of the twisted structure, for example, the yarn is made of a backbone. Also, since the graphene is coated not only on the surface of the base string but also on the inside of the base string, the graphene coating amount can be increased. Thus, the strain sensor to which the graphene composite according to the above embodiment is applied can provide excellent signal sensitivity.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

10: 지그
20: 스테이지
30: 분사기
40: 핫 플레이트
100: 베이스 스트링
200: 코팅 용액(코팅막)
300: 센서부10: Jig
20: stage
30: Injector
40: Hot plate
100: Base string
200: Coating solution (coating film)
300:

Claims (15)

베이스 스트링(string)을 준비하는 단계;
상기 베이스 스트링의 양 단을 파지하는 단계; 및
상기 베이스 스트링을 상기 베이스 스트링의 길이방향을 축으로 회전시키되, 상기 회전하는 베이스 스트링 상에 그래핀을 포함하는 코팅 용액을 스프레이 코팅하는 단계;를 포함하되,
상기 스프레이 코팅하는 단계는, 상기 코팅 용액을 스프레이하는 방향과 대향하는 방향에 마련된 핫 플레이트를 통하여 상기 베이스 스트링을 열처리하는 단계를 더 포함하며,
상기 코팅 용액은 바인더를 포함하지 않는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
Preparing a base string;
Holding both ends of the base string; And
Rotating the base string about the longitudinal direction of the base string, spray coating a coating solution comprising graphene on the rotating base string,
The spray coating may further include a step of heat treating the base string through a hot plate provided in a direction opposite to a spraying direction of the coating solution,
Wherein the coating solution does not comprise a binder.
제1 항에 있어서,
상기 파지하는 단계는,
상기 베이스 스트링을 상기 베이스 스트링의 길이방향으로 연신시키는 단계를 포함하는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The method of claim 1,
And stretching the base string in the longitudinal direction of the base string.
제2 항에 있어서,
상기 연신시키는 단계에 의하여,
상기 베이스 스트링의 주름이 펼쳐져 표면적이 증가하는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
By the stretching step,
Wherein the wrinkles of the base string are unfolded to increase the surface area.
제2 항에 있어서,
상기 코팅하는 단계 이후, 상기 베이스 스트링을 지그로부터 릴리즈(release)하는 단계를 더 포함하고,
상기 릴리즈 단계 후, 상기 연신시키는 단계에 의하여 연신된 상기 베이스 스트링이 수축되어, 상기 베이스 스트링에 수축 주름이 형성되는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Further comprising the step of releasing the base string from the jig after the coating,
Wherein after the releasing step, the stretched base string is shrunk by the stretching step, and shrink wrinkles are formed in the base string.
제1 항에 있어서,
상기 코팅하는 단계는,
상기 코팅 용액을 스프레이 코팅하는 중에, 상기 베이스 스트링에 열을 가하는 단계를 포함하는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the coating step comprises:
And applying heat to the base string during spray coating of the coating solution.
제1 항에 있어서,
상기 스프레이 코팅하는 단계에 의하여,
상기 코팅 용액이 상기 베이스 스트링의 표면 및 상기 베이스 스트링의 내부로 침투하여 코팅되는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
By the spray coating step,
Wherein the coating solution penetrates into the surface of the base string and the inside of the base string to be coated.
제1 항에 있어서,
상기 스프레이 코팅하는 단계는,
상기 코팅 용액을 0.01 내지 0.1 mL/min 의 분사 압력으로 분사하는 단계를 포함하는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the spray coating comprises:
And spraying the coating solution at an injection pressure of 0.01 to 0.1 mL / min.
제1 항에 있어서,
상기 코팅하는 단계의 반복 횟수에 따라, 기계적 특성이 제어되는, 그래핀 복합체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mechanical properties are controlled according to the number of repetitions of the coating step.
베이스 스트링의 양 단을 파지하되, 상기 베이스 스트링의 길이방향을 축으로 상기 베이스 스트링을 회전시키도록 구성된 지그(Zig); 및
상기 지그에 의하여 파지된 베이스 스트링을 향하여 그래핀을 포함하는 코팅 용액을 분사하는 분사기; 및
상기 베이스 스트링을 중심으로 상기 분사기와 대향하는 방향에 마련되어, 상기 베이스 스트링을 열처리하는 핫 플레이트를 더 포함하되,
상기 코팅 용액은 바인더를 포함하지 않는, 그래핀 복합체 제조 장치.
A zig configured to grip both ends of the bass string, and to rotate the bass string about the longitudinal direction of the bass string; And
An injector for injecting a coating solution containing graphene toward the base string gripped by the jig; And
Further comprising a hot plate provided in a direction opposite to the injector with respect to the base string and for heat treating the base string,
Wherein the coating solution does not include a binder.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 지그는, 상기 베이스 스트링을 파지한 상태에서 상기 베이스 스트링의 길이방향으로 상기 베이스 스트링을 연신시키는, 그래핀 복합체 제조 장치.
10. The method of claim 9,
And the jig stretches the base string in the longitudinal direction of the base string while holding the base string.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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