KR102003641B1 - 활성탄을 이용한 가스센서용 3d 복합전도체 및 이의 제조방법 - Google Patents

활성탄을 이용한 가스센서용 3d 복합전도체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 볼밀을 이용해 활성탄을 미분하는 단계; PEDOT:PSS에 미분된 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계; 폴리머 또는 테프론 계열의 몰드를 제작하는 단계; 상기 몰드에 상기 혼합액을 주입하는 단계 및 상기 몰드에 주입된 혼합액을 건조시켜 복합전도체를 제조하는 단계를 포함하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 PEDOT:PSS, 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이를 포함하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체를 포함하는 가스센서를 제공할 수 있다.

Description

활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법{3D composite conductor for gas sensor using activated carbon and manufacturing method thereof}
본 발명은 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 미세공이 발달한 활성탄을 이용하여 3차원 구조로 복합전도체를 제조 가능하여 가스 흡착 능력 및 전기 전도성이 향상되고 민감도가 높아진 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
환경 문제가 대두되면서 유해가스 감지 센서에 대한 연구가 전세계적으로 활발하게 이루어지고 있는데, 일반적으로 가스 센서는 기체 중에 혼재되어 있는 특정의 기체를 검지하여 그것을 적당한 전기신호로 변환하는 것으로써 외부에서의 정보를 정확하게 전기적인 신호로 변환하여야 하며, 유지보수 및 복잡한 전자회로의 구성을 필요치 않는 소형 경량화의 조건을 충족하여야 한다.
종래의 가스센서는 금속산화물, 전도성 고분자 등의 전도체를 이용한 것으로, 대부분 매우 얇은 박막 형태의 2차원 구조로 제작되어 왔다. 이와 같은 종래 기술로 한국공개특허 제10-2010-0038079호(발명의 명칭: 고체 이온 전도체, 고체 이온 전도체를 사용한 전기 화학 디바이스 및 그 제조방법)이 공개되어 있다.
여기서 전도체를 두꺼운 형태로 제작할 경우, 두께에 의한 윗면과 바닥면에서의 건조 시 변형률 차이에 의해 균열이 발생하는 어려움이 있었다.
한편, 활성탄의 경우 미세공이 매우 잘 발달되어 있어 가스 흡착에 최적화된 구조를 가지고 있으나, 성형, 결합 등에 어려움이 있어 가스센서의 전도체로 활용하는데 제한되어 왔다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 미세공이 발달한 활성탄을 이용하여 3차원 구조로 복합전도체를 제작함으로써, 가스 흡착 능력을 향상시키고 전기 전도성을 높여 민감도를 향상시킬 수 있는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법은, 볼밀을 이용해 활성탄을 미분하는 단계; PEDOT:PSS에 미분된 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계; 폴리머 또는 테프론 계열의 몰드를 제작하는 단계; 상기 몰드에 상기 혼합액을 주입하는 단계 및 상기 몰드에 주입된 혼합액을 건조시켜 복합전도체를 제조하는 단계를 포함하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 활성탄을 미분하는 단계는 상기 활성탄을 볼밀을 이용하여 380 내지 420rpm으로 55 내지 65분간 미분하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합액을 제조하는 단계는, 상기 PEDOT:PSS에 PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 상기 미분된 활성탄 4 내지 6중량%, 나노실버 4 내지 6중량% 및 에틸렌 글리콜 4 내지 6중량%을 혼합하여 혼합액을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합전도체를 제조하는 단계는 상기 혼합액을 3 내지 5℃에서 72시간 내지 80시간 건조시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체는 PEDOT:PSS, 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스센서는 PEDOT:PSS, 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체를 포함하는 가스센서를 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법은 미세공이 발달한 활성탄을 전도체로 이용함으로써 보다 많은 가스 흡착 성능을 확보할 수 있다.
또한, 전도성 폴리머 PEDOT:PSS를 적용하여 기존에는 성형, 결합 등이 어려웠던 활성탄의 새로운 성형방법을 제시할 수 있어, 활성탄을 용이하게 전도체로 이용할 수 있다.
또한, 실버파티클을 같이 적용하여 높은 전기 전도도를 가질 수 있고, 복합 전도체를 3차원 구조로 제작하여 기존의 2차원 구조 대비 보다 넓은 비표면적으로 가스센서 민감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 2의 (a)는 S300 단계에서 제작된 몰드, (b) 및 (c)는 S500 단계에서 건조시켜 제작된 복합전도체 사진.
도 3의 (a) 내지 (c)는 미분 전 활성탄, 30분간 미분된 활성탄 및 60분간 미분된 활성탄의 사진.
도 4는 활성탄의 미분에 따른 입도분포를 나타낸 그래프.
도 5는 S500 단계에서 건조온도에 따른 복합전도체 사진.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법은 활성탄을 미분하는 단계(S100), 혼합액을 제조하는 단계(S200), 몰드를 제작하는 단계(S300), 혼합액을 주입하는 단계(S400) 및 복합전도체를 제조하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명은 활성탄, PEDOT:PSS, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 이용하여 복합전도체를 3차원 구조로 제조할 수 있고, 이에 따라 제조된 3D 복합전도체는 높은 가스 흡착능 및 전기전도도를 가지며, 이를 이용하여 민감도가 높은 가스센서를 제작 가능하도록 할 수 있다.
먼저, 활성탄을 미분하는 단계(S100)는 미세공이 발달한 활성탄을 볼밀을 이용하여 미분할 수 있다.
이는 활성탄의 비표면적을 늘리고 제조되는 3D 복합전도체의 성형성을 향상시키기 위한 것으로, 활성탄을 볼밀을 이용하여 380 내지 420rpm으로 55 내지 65분간 미분할 수 있고, 400rpm으로 60분간 미분하는 것이 가장 바람직하다.
이때, 미분 시간이 55분 미만일 경우 입자의 크기가 커 비표적이 낮을 수 있고, 65분을 초과할 경우 미분 시간 대비 비표면적 및 성형성 향상 효과가 미미하므로 효율적이지 않다.
혼합액을 제조하는 단계(S200)는 PEDOT:PSS에 S100 단계에서 미분할 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 혼합하여 혼합액을 제조할 수 있다.
여기서 PEDOT:PSS는 전도성 고분자로 폴리스티렌술폰산(PSS-, polystyrene sulfonate)겔에 티오펜 5 내지 10개가 중합된 PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))가 일정한 간격으로 수용액상에 분산되어 있는 전도성 고분자이고, PEDOT:PSS는 400-600S/cm(표면 저항 10E2-10E3Ω/sq)를 가지는 특징이 있다.
이러한 PEDOT:PSS는 활성탄을 3차원 구조 형태로 제조할 수 있도록 하는 것으로, S500 단계에서 건조될 때 활성탄을 3차원 구조 형태로 결합시키고 형상을 유지시킬 수 있도록 하는 바인더 역할을 하며, 3D 복합전도체의 전기전도도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 에틸렌 글리콜은 제조되는 복합전도체에 사용되는 PEDOT:PSS에 전기 전도성을 부여하기 위하여 반드시 첨가되어야 하고, 나노실버는 첨가되어 전기전도도를 향상시킬 수 있다.
이때, S200 단계는 PEDOT:PSS에 PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 미분된 활성탄 4 내지 6중량%, 나노실버 4 내지 6중량% 및 에틸렌 글리콜 4 내지 6중량%를 혼합하여 혼합액을 제조하는 것이 바람직하며, PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 미분된 활성탄 5중량%, 나노실버 5중량% 및 에틸렌 글리콜 5중량%를 혼합하는 것이 PEDOT:PSS의 전기 전도성이 가장 좋고 가스 센서의 성능이 우수하므로 가장 바람직하다.
여기서, 활성탄이 4중량% 미만일 경우 가스 흡착이 가능한 활성탄 양이 적어 가스 센서로써의 성능이 저하될 수 있고, 활성탄이 6중량%를 초과할 경우 3D 복합전도체 제작 시 접착력이 약해지고 균열이 쉽게 발생할 수 있다.
또한, 나노실버가 4중량% 미만일 경우 전기 전도성이 저하되어 전기 신호 전달이 저하되며, 6중량%를 초과할 경우 가스흡착능력을 저하시켜 가스 센서의 성능을 저하시키는 요소가 될 수 있다.
또한, 에틸렌 글리콜 4중량% 미만일 경우 PEDOT:PSS의 전기 전도성이 저하되고, 6중량%를 초과할 경우 PEDOT:PSS가 바인더로써의 역할을 제대로 하지 못하게 될 수 있다.
몰드를 제작하는 단계(S300)는 3D 복합전도체를 제조하기 위하여, 도 2의 (a) 사진과 같이 원하는 형태의 몰드를 제작할 수 있다. 이때, 몰드는 폴리머 또는 테프론 계열을 이용하여 제작될 수 있다.
이와 같이 폴리머 또는 테프론 계열을 이용하여 몰드를 제작하는 것은 몰드 성형이 용이하고, 폴리머 또는 테프론은 표면이 강한 소수성을 띄고 있어서 S500 단계에서 건조시켜 복합전도체를 제조할 시 몰드 바닥에 복합전도체가 달라붙는 현상을 방지할 수 있다. 만약, 몰드 바닥에 복합전도체가 달라붙게 되면 건조 시 복합전도체 윗면 및 바닥면의 변형률에 차이가 더 발생하여 균열이 크게 발생할 수 있다.
혼합액을 주입하는 단계(S400)는 S300 단계에서 제작된 몰드에 S200 단계에서 제조된 혼합액을 주입할 수 있다(도 2의 (b)).
복합전도체를 제조하는 단계(S500)는 S400 단계에서 몰드에 주입된 혼합액을 건조시켜 최종적인 3D 복합전도체를 얻을 수 있다.
이때, S500 단계는 혼합액 건조 시 혼합액의 윗면과 바닥면 두 계면의 건조 속도를 고려하여 3 내지 5℃에서 72시간 이상 건조시키는 것이 바람직하며, 4℃에서 72시간 내지 80시간 동안 건조시키는 것이 가장 바람직하다.
이는 복합전도체를 형성하는 혼합액의 조성물인 PEDOT:PSS, 에틸렌 글리콜 등의 용액은 모두 수용성으로 물 기반 용액들이므로, 농도에 따라 어는점에 차이가 있으나 물의 어는점을 기반으로 0℃이상에서 건조시키는 것으로 설정하고, 가장 바람직한 온도 범위를 한정한 것이다.
이러한 건조온도가 3℃ 미만일 경우 건조시간이 너무 길어지고 건조가 어려우며, 5℃를 초과할 경우 제조되는 3D 복합전도체에 균열, 변형 등이 발생할 수 있다.
상기에서 설명한 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법에 의해 제조된 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체는 PEDOT:PSS, 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다.
더욱 자세하게는, 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체는 PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 활성탄 4 내지 6중량%, 나노실버 4 내지 6중량% 및 에틸렌 글리콜 4 내지 6중량%를 포함할 수 있고, PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 활성탄 5중량%, 나노실버 5중량% 및 에틸렌 글리콜 5중량%를 포함하는 것이 가장 바람직하다.
이러한 본 발명의 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체를 이용하여 제조된 가스센서를 제공할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체 및 이의 제조방법은 미세공이 발달한 활성탄을 전도체로 이용함으로써 보다 많은 가스 흡착 성능을 확보할 수 있다.
또한, 전도성 폴리머 PEDOT:PSS를 적용하여 기존에는 성형, 결합 등이 어려웠던 활성탄의 새로운 성형방법을 제시할 수 있어, 활성탄을 용이하게 전도체로 이용할 수 있다.
또한, 실버파티클을 같이 적용하여 높은 전기 전도도를 가질 수 있고, 복합 전도체를 3차원 구조로 제작하여 기존의 2차원 구조 대비 보다 넓은 비표면적으로 가스센서 민감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같이 제조방법이 단순하여 대량생산이 용이하다.
이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것일 뿐 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실험예 1] 미분시간에 따른 활성탄 입도
미분에 따른 활성탄의 입도를 분석하기 위하여, 미분 전 활성탄, 30분간 미분한 활성탄 및 60분간 미분한 활성탄을 각각 전계방사주사전자현미경(FE-SEM)으로 관찰하였으며, 그 결과는 도 3과 같다.
또한, 미분 전 활성탄, 30분간 미분한 활성탄 및 60분간 미분한 활성탄의 입자크기와 입도 분포를 레이저입도분석(LPSA)을 통해 측정하였고, 그 결과는 도 4에 나타내었다.
도 3을 보면 알 수 있듯이, 60분간 미분한 활성탄(c)의 크기가 가장 작은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 4를 보면 미분 전 활성탄 및 30분간 미분한 활성탄보다 60분간 미분한 활성탄이 더 미세한 입자 크기인 입자들이 분포하고 있고, 균일 입도 분포 곡선을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이 60분간 미분한 활성탄이 가장 미세한 입자들이 분포되어 있으므로, 비표면적이 가장 높은 것으로 판단된다.
따라서, 비표면적을 높이고 성형성 향상을 위해서는 60분간 미분한 활성탄을 사용하는 것이 바람직하다고 판단될 수 있다.
[실시예]
활성탄을 볼밀을 이용해 400rpm으로 60분간 미분하고, PEDOT:PSS에 PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 미분한 활성탄 5중량%, 나노실버 5중량% 및 에틸렌 글리콜 5중량%를 혼합하여 혼합액을 제조하였다.
제조한 혼합액을 제작한 몰드에 주입하고 4℃에서 동안 건조시켜 3D 복합전도체를 제조하였다.
[비교예 1]
건조온도를 75℃로 한 것을 제외하고 실시예와 동일하게 제조하였다.
[비교예 2]
건조온도를 25℃로 한 것을 제외하고 실시예와 동일하게 제조하였다.
[ 실험예 2] 건조시간에 따른 3D 복합전도체 성형 상태
실시예 및 비교예 1, 2를 제조하여 제조된 3D 복합전도체의 성형 상태를 관찰하여 비교하였다.
제조된 실시예 및 비교예 1, 2는 도 5와 같다.
도 5를 보면 알 수 있듯이, 75℃에서 건조시킨 비교예 1은 균열이 발생한 것을 확인할 수 있었고, 25℃에서 건조시킨 비교예 2는 비틀림이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
이와 대비하여, 4℃에서 건조시킨 실시예는 평평하고 균열이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 최적의 건조온도는 4℃인 것으로 판단된다.
이상, 본 발명의 내용의 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 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 볼밀을 이용해 활성탄을 미분하는 단계;
    PEDOT:PSS에 미분된 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계;
    폴리머 또는 테프론 계열의 몰드를 제작하는 단계;
    상기 몰드에 상기 혼합액을 주입하는 단계 및
    상기 몰드에 주입된 혼합액을 건조시켜 복합전도체를 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 복합전도체를 제조하는 단계는,
    상기 혼합액을 3 내지 5℃에서 72시간 내지 80시간 건조시키는 것을 특징으로 하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄을 미분하는 단계는,
    상기 활성탄을 볼밀을 이용하여 380 내지 420rpm으로 55 내지 65분간 미분하는 것을 특징으로 하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합액을 제조하는 단계는,
    상기 PEDOT:PSS에 PEDOT:PSS 전체 중량에 대하여, 상기 미분된 활성탄 4 내지 6중량%, 나노실버 4 내지 6중량% 및 에틸렌 글리콜 4 내지 6중량%을 혼합하여 혼합액을 제조하는 것을 특징으로 하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체의 제조방법.
  4. 삭제
  5. PEDOT:PSS, 활성탄, 나노실버 및 에틸렌 글리콜을 혼합한 혼합액을 3 내지 5℃에서 72시간 내지 80시간 건조시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체.
  6. 제5항의 활성탄을 이용한 가스센서용 3D 복합전도체를 포함하는 가스센서.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006265005A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Kagawa Industry Support Foundation ナノ金属または金属酸化物担持活性炭の高効率製造方法
KR20090111290A (ko) * 2008-04-21 2009-10-26 니폰 오일 코포레이션 (신 니혼 세키유 가부시키 가이샤) 전기 이중층 커패시터 전극용 활성탄 및 그 제조방법
KR20100044944A (ko) * 2008-10-23 2010-05-03 서울대학교산학협력단 금속산화물층을 갖는 나노구조물 가스센서, 나노구조물 가스센서 어레이 및 그 제조 방법
KR101758184B1 (ko) * 2008-08-21 2017-07-14 티피케이 홀딩 컴퍼니 리미티드 개선된 표면, 코팅 및 관련 방법
KR20180019798A (ko) * 2016-08-16 2018-02-27 한국과학기술원 광소결을 통한 상변화 및 입성장 된 3차원 나노계층구조 금속산화물 감지층을 이용한 가스 센서용 부재, 가스 센서 및 그 제조 방법
KR101835597B1 (ko) * 2017-03-23 2018-03-08 삼화전기 주식회사 Edlc용 전극 활물질 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006265005A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Kagawa Industry Support Foundation ナノ金属または金属酸化物担持活性炭の高効率製造方法
KR20090111290A (ko) * 2008-04-21 2009-10-26 니폰 오일 코포레이션 (신 니혼 세키유 가부시키 가이샤) 전기 이중층 커패시터 전극용 활성탄 및 그 제조방법
KR101758184B1 (ko) * 2008-08-21 2017-07-14 티피케이 홀딩 컴퍼니 리미티드 개선된 표면, 코팅 및 관련 방법
KR20100044944A (ko) * 2008-10-23 2010-05-03 서울대학교산학협력단 금속산화물층을 갖는 나노구조물 가스센서, 나노구조물 가스센서 어레이 및 그 제조 방법
KR20180019798A (ko) * 2016-08-16 2018-02-27 한국과학기술원 광소결을 통한 상변화 및 입성장 된 3차원 나노계층구조 금속산화물 감지층을 이용한 가스 센서용 부재, 가스 센서 및 그 제조 방법
KR101835597B1 (ko) * 2017-03-23 2018-03-08 삼화전기 주식회사 Edlc용 전극 활물질 제조방법

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