KR102072991B1 - Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same - Google Patents

Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102072991B1
KR102072991B1 KR1020180077012A KR20180077012A KR102072991B1 KR 102072991 B1 KR102072991 B1 KR 102072991B1 KR 1020180077012 A KR1020180077012 A KR 1020180077012A KR 20180077012 A KR20180077012 A KR 20180077012A KR 102072991 B1 KR102072991 B1 KR 102072991B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
diffraction grating
wireless sensor
present application
grating structure
Prior art date
Application number
KR1020180077012A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200004048A (en
Inventor
안성훈
이현택
김은섭
전영준
이철림
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020180077012A priority Critical patent/KR102072991B1/en
Publication of KR20200004048A publication Critical patent/KR20200004048A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102072991B1 publication Critical patent/KR102072991B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1204Grating and filter
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J2003/1842Types of grating

Abstract

본 출원은 비접촉 방식으로 물리적 변형를 측정할 수 있는 무선 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 출원에 따른 무선 센서는 외력에 의해 변형될 수 있는 기판, 및 상기 기판 상에 제1 방향 및 제2 방향으로 소정의 거리만큼 일정한 간격으로 배열되는 복수의 회절 격자 구조체를 포함하고, 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 기판의 변형에 대응하여 이동될 수 있다. The present application relates to a wireless sensor capable of measuring physical deformation in a non-contact manner, and a method of manufacturing the same. The wireless sensor according to the present application is a substrate that can be deformed by an external force, and first and second directions on the substrate. The plurality of diffraction grating structures are arranged at regular intervals by a predetermined distance, and the spectrum of light diffracted by the plurality of diffraction grating structures may be shifted in response to the deformation of the substrate.

Description

구조색을 이용한 무선 센서 및 그의 제조방법{WIRELESS SENSOR BY USING STRUCTURAL COLORATION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Wireless sensor using structure color and manufacturing method thereof {WIRELESS SENSOR BY USING STRUCTURAL COLORATION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 출원은 구조색을 이용한 무선 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present application relates to a wireless sensor using a structural color and a method of manufacturing the same.

기계장비, 가공부품, 구조물 등의 상태 진단을 위한 센서는 측정 대상물의 물리적 변화 (기계적 변형, 온도)와 주변 환경의 변화 (습도, 압력)를 측정하기 위하여 사용된다. 물리적 변화를 측정하기 위한 스트레인 센서 및 온도 센서는 센서가 부착된 대상체에 가해지는 물리 변화를 측정하기 위한 센서로서, 스트레인 및 온도 변화를 전기신호로 검출하는 방법을 주로 사용한다. 부착형 스트레인 센서와 온도 센서의 경우, 부착된 전극이 필요하고 상기 전극과 전기적으로 연결되어 전기신호를 검출 및 분석하여 기계적 변형률과 전기저항으로 산출하는 검출장치 및 회로를 필요하며, 복잡한 구성과 구조적인 한계로 응용 분야가 제한되는 문제점이 있다. 비접촉식 온도 센서의 경우 측정할 수 있는 대상이 제한되거나 정확도가 떨어지고 비용이 비싸고 장치의 구성이 비대하다는 단점이 있다. 그리고 주변 환경 변화를 측정하기 위한 습도 센서의 경우 스트레인 센서 및 접촉식 온도 센서와 마찬가지로 전기신호를 검출하는 방법으로 습도 변화를 측정하기 때문에 복잡한 구성과 구조적인 한계로 응용분야에 제한이 있는 문제점이 있다.Sensors for diagnosing the condition of machinery, machined parts, structures, etc. are used to measure physical changes (mechanical deformation, temperature) and changes in the surrounding environment (humidity, pressure). Strain sensors and temperature sensors for measuring physical changes are sensors for measuring physical changes applied to an object to which a sensor is attached, and mainly use a method of detecting strain and temperature changes as electrical signals. In the case of the attached strain sensor and the temperature sensor, an attached electrode is required, and a detection device and a circuit which are electrically connected to the electrode to detect and analyze an electric signal and calculates the mechanical strain and the electric resistance are required. There is a problem that the application field is limited due to the limitations. In the case of the non-contact temperature sensor, there are disadvantages in that the object to be measured is limited or inaccurate, expensive, and the configuration of the device is too large. In addition, in the case of a humidity sensor for measuring a change in the surrounding environment, like the strain sensor and the contact temperature sensor, the humidity change is measured by a method of detecting an electric signal, and thus there is a problem in that the application field is limited due to a complicated configuration and structural limitations. .

이러한 문제점을 극복하기 위해 전기신호를 송신할 수 있는 소형 모듈이 부착된 스트레인 센서, 온도 센서, 습도 센서가 도입되었으나, 센서 내에 미세한 모듈을 내장 시킴에 따라 제조 공정이 복잡하고, 비용이 상승하며, 무선 송수신에 따른 노이즈 오차율이 높은 문제점이 있다.In order to overcome this problem, strain sensors, temperature sensors, and humidity sensors with small modules capable of transmitting electric signals have been introduced, but the manufacturing process is complicated and costs are increased by embedding the fine modules in the sensors. There is a problem that the noise error rate is high due to wireless transmission and reception.

본 출원은 회절 격자 구조체의 의해 반사된 빛의 파장을 통해 물리적 변형 정보를 얻을 수 있는 무선 센서 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다. The present application is to solve the problem to provide a wireless sensor and a method of manufacturing the same that can obtain physical deformation information through the wavelength of light reflected by the diffraction grating structure.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서는 외력에 의해 변형될 수 있는 고분자 기판 및 상기 고분자 기판 상에 제1 방향 및 제2 방향으로 소정의 거리만큼 일정한 간격으로 배열되는 복수의 회절 격자 구조체를 포함하고, 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 고분자 기판의 변형에 대응하여 변경될 수 있다. The wireless sensor according to an example of the present application includes a polymer substrate that can be deformed by an external force, and a plurality of diffraction grating structures arranged at regular intervals on the polymer substrate by a predetermined distance in a first direction and a second direction. The spectrum of light diffracted by the plurality of diffraction grating structures may be changed in response to deformation of the polymer substrate.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법은 몰드를 준비하는 단계, 상기 몰드 상에 제1 방향과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 홈 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 복수의 홈 패턴 내에 고분자 또는 고분자와 반사물질의 혼합물을 충진하여 복수의 회절 격자 구조체를 형성하는 단계; 상기 복수의 회절 격자 구조체와 접착시키면서 상기 몰드 상에 기판을 적층하는 단계; 및 상기 복수의 회절 격자 구조체 및 상기 기판을 상기 몰드로부터 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다. Method of manufacturing a wireless sensor according to an embodiment of the present application comprises the steps of preparing a mold, forming a plurality of groove patterns arranged along a first direction and a second direction crossing the first direction on the mold, Filling the plurality of groove patterns with a polymer or a mixture of polymer and reflective material to form a plurality of diffraction grating structures; Stacking a substrate on the mold while adhering to the plurality of diffraction grating structures; And separating the plurality of diffraction grating structures and the substrate from the mold.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서는 외력에 의해 변형될 수 있는 고분자 기판 및 상기 고분자 기판 상에 제1 방향 및 제2 방향으로 소정의 거리만큼 일정한 간격으로 배열되는 복수의 회절 격자 구조체를 포함하고, 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 고분자 기판의 변형에 대응하여 변경될 수 있다. The wireless sensor according to an example of the present application includes a polymer substrate that can be deformed by an external force, and a plurality of diffraction grating structures arranged at regular intervals on the polymer substrate by a predetermined distance in a first direction and a second direction. The spectrum of light diffracted by the plurality of diffraction grating structures may be changed in response to deformation of the polymer substrate.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법은 몰드를 준비하는 단계, 상기 몰드 상에 제1 방향과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 홈 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 복수의 홈 패턴 내에 고분자 또는 고분자와 반사물질의 혼합물을 충진하여 Method of manufacturing a wireless sensor according to an embodiment of the present application comprises the steps of preparing a mold, forming a plurality of groove patterns arranged along a first direction and a second direction crossing the first direction on the mold, And filling a polymer or a mixture of polymer and reflective material in the plurality of groove patterns.

복수의 회절 격자 구조체를 형성하는 단계; 상기 복수의 회절 격자 구조체와 접착시키면서 상기 몰드 상에 기판을 적층하는 단계; 및 상기 복수의 회절 격자 구조체 및 상기 기판을 상기 몰드로부터 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다. Forming a plurality of diffraction grating structures; Stacking a substrate on the mold while adhering to the plurality of diffraction grating structures; And separating the plurality of diffraction grating structures and the substrate from the mold.

도 1은 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 개략도이다.
도 2a는 본 출원의 일 예에 따른 회절 격자에 빛이 입사되고, 반사되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 2b는 본 출원의 일 예에 따른 회절 격자에 백색광이 입사되었을 때, 회절 차수에 따라 빛이 회절되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 직육면체형 회절 격자 구조체의 개략도이다.
도 4(a)는 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서의 사시도이고, 도 4(b)는 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서의 단면도이다.
도 5는 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 인가되는 온도/습도가 상승 또는 하강할 때, 무선 센서가 오목 또는 볼록하게 변형되는 것을 나타낸 단면도이다.
도 6(a) 내지 도 6(e)는 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법 순서를 나타낸 도면이다.
도 7(a)는 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 라인프로파일 측정 위치를 나타낸 사진이다.
도 7(b)는 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 라인프로파일 그래프이다.
도 8(a)는 본 출원의 다양한 예에 따른 무선 센서에 빛의 입사각 및 반사각을 모두 0°으로 설정하고 무선 센서를 촬영한 사진이다.
도 8(b)는 본 출원의 다양한 예에 따른 무선 센서에 빛의 입사각은 60°으로 설정하고, 반사각은 0°에서 무선 센서를 촬영한 사진이다.
도 8(c)는 본 출원의 다양한 예에 따른 무선 센서에 빛의 입사각은 60°으로 설정하고, 반사각 0°에서 반사 스펙트럼을 측정한 것이다.
도 9(a)는 본 출원의 다양한 예에 따른 무선 센서에 선형 변형을 인가하고, 이에 의해 변화된 색상을 측정한 것이다.
도 9(b)는 본 출원의 일 예에 따른 선형 변형 인가에 의해 회절 격자 구조체 사이의 거리가 변경되는 것을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 10(a)는 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서에 입사광은 70°으로 설정하고, 0°에서 반사 스펙트럼을 측정하면서, 무선 센서의 일축 선형 변형을 0%, 10%, 25%, 및 45%로 설정하면서 무선 센서의 색상 변화를 측정한 것이다.
도 10(b)는 도 10(a)에서 무선 센서의 일축 선형 변형이 0%, 10%, 25%, 및 45%일 때, 각각의 조건에서 반사 스펙트럼 파장을 측정하여 도시한 것이다.
도 10(c)는 도 10(b)에서 무선 센서의 일축 선형 변형에 대한 스펙트럼 피크 값을 도시한 것이다.
1 is a schematic diagram of a wireless sensor according to an example of the present application.
2A is a schematic diagram illustrating that light is incident and reflected on a diffraction grating according to an example of the present application.
2B is a schematic diagram illustrating that light is diffracted according to a diffraction order when white light is incident on a diffraction grating according to an example of the present application.
3 is a schematic diagram of a cuboid diffraction grating structure of a wireless sensor according to an example of the present application.
4 (a) is a perspective view of a wireless sensor according to another example of the present application, Figure 4 (b) is a cross-sectional view of a wireless sensor according to another example of the present application.
5 is a cross-sectional view illustrating that the wireless sensor is concave or convexly deformed when the temperature / humidity applied to the wireless sensor according to another example of the present application rises or falls.
6 (a) to 6 (e) are diagrams illustrating a method of manufacturing a wireless sensor according to an example of the present application.
7 (a) is a photograph showing a line profile measurement position of a wireless sensor according to an example of the present application.
7 (b) is a line profile graph of a wireless sensor according to an example of the present application.
FIG. 8A is a photograph of a wireless sensor according to various examples of the present application, in which both an incident angle and a reflection angle of light are set to 0 ° and the wireless sensor is photographed.
FIG. 8 (b) is a photograph of the wireless sensor according to various examples of the present application, the incident angle of light is set to 60 °, and the reflection angle is taken at 0 °.
8 (c) shows an incident angle of light to a wireless sensor according to various examples of the present application set to 60 °, and a reflection spectrum is measured at a reflection angle of 0 °.
FIG. 9A illustrates a linear deformation applied to a wireless sensor according to various examples of the present application, and the changed color is measured.
FIG. 9 (b) is a schematic diagram schematically illustrating a change in distance between diffraction grating structures by applying linear deformation according to an example of the present application.
FIG. 10 (a) shows that the uniaxial linear deformation of the wireless sensor is 0%, 10%, 25%, and while the incident light is set to 70 ° and the reflection spectrum is measured at 0 ° according to an example of the present application. At 45%, we measured the color change of the wireless sensor.
FIG. 10 (b) shows the measurement of the reflected spectral wavelength under each condition when the uniaxial linear deformation of the wireless sensor in FIG. 10 (a) is 0%, 10%, 25%, and 45%.
FIG. 10 (c) shows spectral peak values for uniaxial linear deformation of the wireless sensor in FIG. 10 (b).

본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present application, and a method of achieving them will be apparent with reference to the examples described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present application is not limited to the examples disclosed below, but will be implemented in various different forms, only the examples are intended to complete the disclosure of the present application and to those skilled in the art to which the present application belongs. It is provided to fully inform the scope of the invention, and this application is defined only by the scope of the claims.

본 출원의 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 출원이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 출원을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.Shapes, sizes, ratios, angles, numbers, and the like disclosed in the drawings for explaining examples of the present application are exemplary, and thus the present application is not limited to the illustrated items. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, in describing the present application, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present application, the detailed description thereof will be omitted. In the case where 'comprises', 'haves', 'consists of' and the like mentioned in the present specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. In the case where the component is expressed in the singular, the plural includes the plural unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting a component, it is interpreted to include an error range even if there is no separate description.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of the description of the positional relationship, for example, if the positional relationship of the two parts is described as 'on', 'upper', 'lower', 'next to', etc. Alternatively, one or more other parts may be located between the two parts unless 'direct' is used.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, if the temporal after-term relationship is described as 'after', 'following', 'after', 'before', or the like, 'directly' or 'direct' This may include cases that are not continuous unless used.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 출원의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.The first, second, etc. are used to describe various components, but these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may be a second component within the technical spirit of the present application.

본 출원의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다. Each of the features of the various examples of the present application may be combined or combined with each other, partly or wholly, and technically various interlocking and driving are possible, and each of the examples may be independently implemented with respect to each other or may be implemented in association with each other. .

이하, 도면을 참조로 본 출원의 무선 센서에 따른 예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an example according to the wireless sensor of the present application will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 개략도이다.  1 is a schematic diagram of a wireless sensor according to an example of the present application.

도 1을 참조하면, 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서는 기판(100), 및 복수의 회절 격자 구조체(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless sensor according to an example of the present application may include a substrate 100 and a plurality of diffraction grating structures 200.

상기 기판(100)은 외력에 의해 변형 가능한 유연 기판일 수 있고, 고분자 기판일 수 있다. 일 예에 따른 기판(100)은 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리이미드(polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), 하이드로겔(hydrogel) 및 에코플렉스(ecoflex) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. The substrate 100 may be a flexible substrate deformable by an external force, or may be a polymer substrate. The substrate 100 according to an example may be made of a polymer material including at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide, polyethylene terephthalate (PET), hydrogel, and ecoflex.

상기 기판(100)은 외력에 의해 변형될 수 있고, 예를 들어 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 변형될 수 있다. 즉, 상기 고분자 기판은 제1 방향, 예를 들어 X방향으로만 변경되거나, 제2 방향, 예를 들어 Y방향으로만 변경되거나, 또는 상기 고분자 기판은 제1방향 및 제2방향으로 동시에 변형될 수 있다. 이때, 제1방향 및 제2방향은 동일 편면상에 서로 교차하는 방향으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 고분자 기판의 일부분은 제1 방향의 양의 방향, 예를 들어 X축 좌표에서 오른쪽 방향으로 스트레인이 인가되고, 상기 고분자 기판의 다른 부분은 제1 방향의 음의 방향, 예를 들어 X축 좌표에서 왼쪽 방향으로 스트레인이 인가되어, 상기 고분자 기판에는 전단 변형(shear deformation)이 가해질 수도 있다. The substrate 100 may be deformed by an external force, for example, may be deformed in at least one of a first direction and a second direction. That is, the polymer substrate may be changed only in the first direction, for example, the X direction, or only in the second direction, for example, the Y direction, or the polymer substrate may be simultaneously deformed in the first and second directions. Can be. In this case, the first direction and the second direction may be defined as directions crossing each other on the same side. In addition, a portion of the polymer substrate is applied with a strain in a positive direction in the first direction, for example, in an X-axis coordinate to the right, and another portion of the polymer substrate is in a negative direction in the first direction, for example X Strain may be applied to the left in axial coordinates so that shear deformation may be applied to the polymer substrate.

상기 복수의 회절 격자 구조체(200)는 상기 기판(100) 상에 규칙적으로 배열될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 회절 격자 구조체(200)는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 소정의 간격을 가지면서 규칙적으로 배열될 수 있다. 여기서, 제 1 방향은 X방향이고, 제 2 방향은 Y방향으로 정의될 수 있다. 이때, 상기 복수의 회절 격자 구조체(200)는 제1 방향 및 제2 방향으로 동일한 간격을 갖도록 배열될 수 있다. The plurality of diffraction grating structures 200 may be regularly arranged on the substrate 100. In detail, the plurality of diffraction grating structures 200 may be regularly arranged at predetermined intervals along a first direction and a second direction crossing the first direction. Here, the first direction may be defined as the X direction, and the second direction may be defined as the Y direction. In this case, the plurality of diffraction grating structures 200 may be arranged to have the same distance in the first direction and the second direction.

상기 회절 격자 구조체(200)는 상기 기판(100)의 일면, 예로서 상면에서 수직한 방향으로 돌출된 구조물의 형태로 이루어질 수 있다. 상기 회절 격자 구조체(200)는 상부 표면이 절단된 원뿔형의 형상일 수 있고, 또는 직육면체형, 구형, 원기둥형, 및 원뿔형 중 선택된 하나의 형상을 가질 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다. The diffraction grating structure 200 may be formed in the form of a structure protruding in a direction perpendicular to one surface, for example, an upper surface of the substrate 100. The diffraction grating structure 200 may have a conical shape in which an upper surface is cut, or may have a shape selected from one of a cuboid, a spherical shape, a cylindrical shape, and a conical shape, but is not limited thereto.

본 출원은 복수의 회절 격자 구조체(200)에 입사된 후 반사되는 광의 색상 변화를 통해서 기판(100)에 가해지는 스트레인 양을 측정할 수 있도록 고안한 것으로서 그 원리를 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하기로 한다. The present application is designed to measure the amount of strain applied to the substrate 100 through the color change of the light reflected after the incident to the plurality of diffraction grating structure 200, the principle thereof with reference to Figures 2a and 2b Let's explain.

도 2a는 본 출원의 일 예에 따른 회절 격자 구조체(200)에 빛이 입사되고, 반사되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2b는 본 출원의 일 예에 따른 회절 격자 구조체에 백색광이 입사되었을 때, 회절 차수에 따라 빛이 반사되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다. 2A is a view schematically illustrating that light is incident and reflected on the diffraction grating structure 200 according to an example of the present application, and FIG. 2B is when white light is incident on the diffraction grating structure according to the example of the present application. This is a diagram schematically illustrating that light is reflected according to a diffraction order.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(100) 상의 복수의 회절 격자 구조체(200)는 입사된 빛을 회절시킬 수 있고, 각각의 회절 격자 구조체(200)는 입사된 빛의 회절에 의해 하나의 회절 패턴을 생성한다. 이때, 상기 회절 격자가 충분히 많은 N개의 숫자를 가질 때, N개의 회절 격자에 의해 생성된 회절 패턴은 소멸 및 보강 간섭에 의해 회절 차수(diffraction order)를 가지는 단순한 패턴이 생성되고, 회절 차수가 낮을수록 높은 세기(intensity)의 빛이 관측된다. 2A and 2B, a plurality of diffraction grating structures 200 on the substrate 100 may diffract incident light, and each diffraction grating structure 200 may be a single one by diffraction of the incident light. Generate a diffraction pattern. At this time, when the diffraction grating has a sufficient number of N numbers, a diffraction pattern generated by the N diffraction gratings generates a simple pattern having a diffraction order by extinction and constructive interference, and the diffraction order is low. Higher intensity of light is observed.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서에 있어서, 바람직하게 상기 회절 격자 구조체(200)에 입사되는 빛은 백색광 또는 가시광선이고, 상기 회절 격자 구조체(200)에 의해 반사된 빛의 피크 스펙트럼은 가시광선 영역 파장 중 선택될 수 있다. In the wireless sensor according to an example of the present application, preferably, the light incident on the diffraction grating structure 200 is white light or visible light, and the peak spectrum of the light reflected by the diffraction grating structure 200 is visible light. It can be selected among the region wavelengths.

하기의 수학식 1은 상기 회절 격자(Diffraction Grating)에 의한 회절 방정식(Diffraction Equation)이다. Equation 1 below is a diffraction equation (Diffraction Equation) by the diffraction grating (Diffraction Grating).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018065341079-pat00001
Figure 112018065341079-pat00001

여기서, d는 인접하는 회절 격자 구조체 사이의 간격(또는 피치)이고, θi는 입사각으로서, 구체적으로 회절 격자 구조체를 관통하는 수직 방향 축과 입사된 빛 사이의 각도이고, θr는 반사각으로서, 구체적으로 회절 격자 구조체를 관통하는 수직 방향 축과 반사된 빛 사이의 각도이고, m은 회절 차수(diffraction order)이고, λ는 반사되는 빛의 파장이다. Where d is the spacing (or pitch) between adjacent diffraction grating structures, θ i is the angle of incidence, specifically the angle between the incident light and the vertical axis passing through the diffraction grating structure, θ r is the angle of reflection, Specifically, the angle between the vertical axis passing through the diffraction grating structure and the reflected light, m is the diffraction order, and λ is the wavelength of the reflected light.

이때, 회절 격자 구조체에 의해 반사된 빛을 상기 회절 격자 구조체의 상부 표면에 수직한 방향에서 관찰한다고 하면, sinθr 은 "0"이 되고, 따라서 다음의 수학식 2와 같이 근사될 수 있다.At this time, if the light reflected by the diffraction grating structure is observed in the direction perpendicular to the upper surface of the diffraction grating structure, sinθ r becomes "0", and thus can be approximated as Equation 2 below.

[수학식 2] [Equation 2]

Figure 112018065341079-pat00002
Figure 112018065341079-pat00002

상기의 수학식 2에서, 회절 격자 구조체의 간격(d)이 파장(λ)과 근사한 경우, 낮은 회절 차수(m)의 회절만이 존재하게 되고, 상기 회절 차수(m)를 고정한다면 파장(λ)은 회절 격자 간격(d)에 의존적으로 변경된다. 즉, 상기와 같이 한정된 조건 하에서, 회절 격자 구조체의 간격(d)이 변경되면 빛의 파장(λ)이 변화됨을 알 수 있고, 그에 따라 빛의 파장(λ)이 변화되는 모습을 통해서 회절 격자 구조체의 간격(d)(또는 거리)의 변화량을 측정하여 결국 기판(100)에 가해지는 스트레인 양을 측정할 수 있다. In the above equation (2), when the distance (d) of the diffraction grating structure is close to the wavelength (λ), only the diffraction of the low diffraction order (m) is present, and if the diffraction order (m) is fixed, the wavelength (λ) Is changed depending on the diffraction grating spacing d. That is, under the limited conditions as described above, it can be seen that the wavelength λ of the light is changed when the distance d of the diffraction grating structure is changed, and accordingly the wavelength λ of the light is changed accordingly. By measuring the amount of change in the interval (d) (or distance) of can be measured the amount of strain that is ultimately applied to the substrate (100).

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서는 기판(100)의 변형에 의해, 상기 기판(100)의 일면 상에 제1 방향 및 제2 방향으로 배열된 복수의 회절 격자 구조체(200) 사이의 간격이 변경될 수 있고, 이에 의해 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 반사된 빛의 파장이 이동(shift)될 수 있다. 이때, 상기 기판(100)의 변형은 선형 변형일 수 있고, 일축 변형, 이축 변형 또는 전단 변형일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the wireless sensor according to the exemplary embodiment of the present application, the gap between the plurality of diffraction grating structures 200 arranged in the first direction and the second direction on one surface of the substrate 100 by deformation of the substrate 100. The wavelength of the light reflected by the plurality of diffraction grating structures can be shifted thereby. In this case, the deformation of the substrate 100 may be linear deformation, uniaxial deformation, biaxial deformation, or shear deformation, but is not limited thereto.

상기 복수의 회절 격자 구조체(200)에 의해 반사된 빛의 스펙트럼은 상기 기판(100)의 변형에 대응하여 이동(shift)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)의 일축 선형 변형률이 10%일 때, 변형이 인가되지 않은 상태와 비교하여 빛의 스펙트럼은 30nm만큼 피크 스펙트럼이 더 긴 파장으로 이동할 수 있고, 상기 기판(100)의 일축 선형 변형률이 20%일 때, 변형이 인가되지 않은 상태와 비교하여 빛의 스펙트럼은 60nm만큼 피크 스펙트럼이 더 긴 파장으로 이동할 수 있다. 이와 반대로, 상기 기판(100)의 일축 선형 변형률이 -10%일 때, 변형이 인가되지 않은 상태와 비교하여 빛의 스펙트럼은 30nm만큼 피크 스펙트럼이 더 짧은 파장으로 이동할 수 있고, 상기 기판(100)의 일축 선형 변형률이 -20%일 때, 변형이 인가되지 않은 상태와 비교하여 빛의 스펙트럼은 60nm만큼 피크 스펙트럼이 더 긴 파장으로 이동할 수 있다.The spectrum of light reflected by the plurality of diffraction grating structures 200 may shift in response to deformation of the substrate 100. For example, when the uniaxial linear strain of the substrate 100 is 10%, the spectrum of light may be shifted to a longer wavelength by 30 nm compared to the state where no strain is applied, and the substrate 100 When the uniaxial linear strain of is 20%, the spectrum of light can be shifted to longer wavelengths by 60 nm compared to the state where no strain is applied. On the contrary, when the uniaxial linear strain of the substrate 100 is -10%, the spectrum of light can be shifted to a wavelength shorter in the peak spectrum by 30 nm compared to the state where no deformation is applied, and the substrate 100 When the uniaxial linear strain of is -20%, the spectrum of light can shift to a longer wavelength by 60 nm compared to the state where no strain is applied.

전술한 바와 같이, 상기 기판(100)의 변형과 이에 대응되는 복수의 회절 격자 구조체(200) 사이의 간격의 변화는 이에 의해 반사되는 파장을 변형이 인가되지 않은 상태와 비교하여 장파장 또는 단파장으로 이동시킬 수 있고, 상기 파장이 가시광선의 영역인 경우 색상의 변화로 관찰될 수 있다. As described above, the variation of the gap between the deformation of the substrate 100 and the plurality of diffraction grating structures 200 corresponding thereto shifts the reflected wavelength to a longer wavelength or a shorter wavelength compared to a state where no deformation is applied. If the wavelength is a visible light region can be observed as a change in color.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서에 의해 측정된 빛의 파장이 가시광선의 영역인 경우 색상의 변화 및 피크 스펙트럼의 관찰로 회절 격자 구조체(200)의 간격을 추정할 수 있고, 이에 따라 기판(100)에 인가된 스트레인을 측정할 수 있다. 또한, 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서는 반사된 빛을 통한 색상의 변화 및 피크 스펙트럼의 관찰을 통해 물리적 변형을 측정할 수 있기 때문에, 무선 센서에 부착된 별도의 전극 또는 전기신호를 분석하는 장치를 필요로 하지 않는다. When the wavelength of the light measured by the wireless sensor according to an example of the present application is a visible light region, the interval of the diffraction grating structure 200 may be estimated by changing the color and observing the peak spectrum, and thus the substrate 100 Strain can be measured. In addition, the wireless sensor according to an example of the present application can measure the physical deformation through the change in color and observation of the peak spectrum through the reflected light, thereby analyzing a separate electrode or electrical signal attached to the wireless sensor No device is required.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 회절 격자 구조체(200)의 간격은 300nm 내지 800nm일 수 있다. An interval of the diffraction grating structure 200 of the wireless sensor according to an example of the present application may be 300 nm to 800 nm.

이때, 상기 회절 격자 구조체(200)의 간격은 상기 기판(100)에 수직하면서, 하나의 회절 격자 구조체(200)의 중심을 관통하는 중심축과 상기 회절 격자 구조체(200)에 인접한 다른 하나의 회절 격자 구조체(200)의 중심을 관통하는 중심축의 거리를 의미한다. 여기서, 상기 회절 격자 구조체(200)의 간격이 300nm 미만인 경우에는 상기 회절 격자 구조체(200)에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼이 자외선 영역으로 벗어나 색상의 변화로 관찰하기 어려운 문제점이 있을 수 있다. 그리고, 회절 격자 구조체(200)의 간격이 800nm를 초과하는 경우에는 상기 회절 격자 구조체(200)에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼이 적외선 영역으로 벗어나 색상의 변화로 관찰하기 어려운 문제점이 있을 수 있다. 이에 따라, 회절 격자 구조체(20)의 간격(d)은 300nm 내지 800nm로 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the distance between the diffraction grating structure 200 is perpendicular to the substrate 100, the central axis passing through the center of one diffraction grating structure 200 and the other diffraction adjacent to the diffraction grating structure 200 It means the distance of the central axis penetrating the center of the grid structure 200. Here, when the distance between the diffraction grating structure 200 is less than 300nm, there may be a problem that the spectrum of light diffracted by the diffraction grating structure 200 is out of the ultraviolet region and difficult to observe as a change in color. In addition, when the distance between the diffraction grating structure 200 exceeds 800 nm, the spectrum of light diffracted by the diffraction grating structure 200 may be difficult to observe as a change in color out of the infrared region. Accordingly, the interval d of the diffraction grating structure 20 is preferably set to 300 nm to 800 nm.

도 3은 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 회절 격자 구조체(200)가 직육면체형인 경우의 개략도이다.3 is a schematic diagram when the diffraction grating structure 200 of the wireless sensor according to an example of the present application is a rectangular parallelepiped.

도 3을 참조하면, 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 회절 격자 구조체(200)는 직육면체형으로 이루어질 수 있다. 상기 회절 격자 구조체(200)는 상기 기판(100)과 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 기판(100)에 가해지는 스트레인 측정이 보다 용이할 수 있다. 상기 회절 격자 구조체(200)는 그 형상을 정의하는 기지부(220, matrix part)를 포함한다. 상기 기지부(220)는 외력에 의해 변형될 수 있는 고분자일 수 있고, 일 예에 따른 기지부(220)는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리이미드(polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), 하이드로겔(hydrogel) 및 에코플렉스(ecoflex) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 회절 격자 구조체(200)는 기판(100)이 외력에 의해 변형될 때, 상기 기판(100)의 변형에 대응하여 변형될 수 있다. 또한, 상기 고분자는 바람직하게 외력에 의해 적절히 변형되고, 회복할 수 있도록 높은 탄성 계수를 갖는 고분자일 수 있다.Referring to FIG. 3, the diffraction grating structure 200 of the wireless sensor according to the example of the present application may have a rectangular parallelepiped shape. The diffraction grating structure 200 may be made of the same material as the substrate 100, and in this case, strain measurement applied to the substrate 100 may be easier. The diffraction grating structure 200 includes a matrix part 220 defining its shape. The base portion 220 may be a polymer that can be deformed by an external force, the base portion 220 according to an example is PDMS (Polydimethylsiloxane), polyimide (polyimide), PET (Polyethylene Terephthalate), hydrogel (hydrogel) It may be made of a polymeric material including at least one of) and ecoflex. Therefore, when the substrate 100 is deformed by an external force, the diffraction grating structure 200 may be deformed in response to the deformation of the substrate 100. In addition, the polymer may be a polymer having a high modulus of elasticity so that it may be suitably deformed and recovered by an external force.

상기 회절 격자 구조체(200)는 반사물질(210)을 더 포함할 수 있다. The diffraction grating structure 200 may further include a reflective material 210.

상기 반사물질(210)는 기지부(220)에 분산되어 입사광에 대해 소정의 반사율(refractivity)을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 반사물질(210)은 나노입자로 이루어질 수 있고, 상기 나노입자는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 인듐(In), 주석(Sn), 턴스텐(W), 백금(Pt), 금(Au), 납(Pb), 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속나노입자는 바람직하게 표면 플라즈몬 공명 효과를 갖는 금속이고, 높은 반사율을 갖는 금속일 수 있다. 또한, 표면 플라즈몬 현상에 의해 반사 및 굴절을 일으키므로 상기 회절 격자 구조체 내에 불규칙적으로 분산될 수 있다. The reflective material 210 may be dispersed in the base 220 to provide a predetermined reflectance with respect to incident light. The reflective material 210 may be formed of nanoparticles, and the nanoparticles may include aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and copper ( Cu, Zinc (Zn), Silver (Ag), Indium (In), Tin (Sn), Turnsten (W), Platinum (Pt), Gold (Au), Lead (Pb), alloys thereof and their It may include at least one of the oxides. The metal nanoparticles are preferably metals having a surface plasmon resonance effect, and may be metals having a high reflectance. In addition, since reflection and refraction are caused by the surface plasmon phenomenon, it may be irregularly dispersed in the diffraction grating structure.

상기 나노입자의 직경은 10nm 내지 1000nm의 범위일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. The diameter of the nanoparticles may range from 10 nm to 1000 nm, but is not particularly limited thereto.

상기 나노입자의 직경이 직경이 10nm 보다 작은 나노입자는 제작 단가가 높기 때문에 적용하기 어렵고, 1000nm 보다 큰 나노입자는 표면 회절 격자 구조체 보다 크기 때문에 패턴을 손상시킬 수 있어 적용이 어렵다. 따라서 나노입자는 10nm 내지 1000nm의 직경을 가지는 것이 바람직하다.Nanoparticles having a diameter smaller than 10 nm in diameter are difficult to apply because of high manufacturing costs, and nanoparticles larger than 1000 nm may be difficult to apply because they may damage patterns because they are larger than the surface diffraction grating structure. Therefore, the nanoparticles preferably have a diameter of 10 nm to 1000 nm.

상기 회절 격자 구조체(200)의 나노입자(210) 대 기지부(220)의 질량비는 1:10 내지 1:1000일 수 있다. The mass ratio of the nanoparticles 210 to the matrix portion 220 of the diffraction grating structure 200 may be 1:10 to 1: 1000.

상기 나노입자(210)의 함량이 상기 질량비를 초과하면, 상기 회절 격자 구조체(200)의 탄성이 저하되어 고분자 기판(100)이 외력에 의해 변형될 때 회절 격자 구조체(200)와 고분자 기판(100)의 물리적 성질의 이질성으로 박리나 벗겨짐의 문제점이 발생할 수 있다. 상기 나노입자(210)의 함량이 상기 질량비 미만이면, 반사효율이 낮아서 원하는 회절 스펙트럼 강도(intensity)를 얻지 못할 수 있다. 이에 따라, 상기 회절 격자 구조체(200)의 나노입자(210) 대 기지부(220)의 질량비는 1:10 내지 1:1000인 것이 바람직하다. When the content of the nanoparticles 210 exceeds the mass ratio, the elasticity of the diffraction grating structure 200 is lowered and the diffraction grating structure 200 and the polymer substrate 100 when the polymer substrate 100 is deformed by an external force. The heterogeneity of the physical properties of) may cause problems of peeling and peeling. When the content of the nanoparticles 210 is less than the mass ratio, the reflection efficiency may be low to obtain a desired diffraction spectral intensity. Accordingly, the mass ratio of the nanoparticles 210 to the matrix portion 220 of the diffraction grating structure 200 is preferably 1:10 to 1: 1000.

상기 나노입자(210)는 상기 기판(100) 내에 포함될 수도 있다. The nanoparticles 210 may be included in the substrate 100.

또한, 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서는 스트레인을 측정하고자 하는 대상체에 부착되고, 상기 대상체에 스트레인이 인가되는 경우 이에 대응되는 스트레인의 변화량을 색상의 감지를 통해 알 수 있다. In addition, the wireless sensor according to an example of the present application is attached to the object to measure the strain, when the strain is applied to the object can be seen through the detection of the color change amount of the corresponding strain.

도 4(a)는 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서의 사시도이고, 도 4(b)는 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서의 단면도이다.4 (a) is a perspective view of a wireless sensor according to another example of the present application, Figure 4 (b) is a cross-sectional view of a wireless sensor according to another example of the present application.

도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 상기 기판(100)의 타면 상에 배치된 기능성 부재(300)를 더 포함할 수 있다. 4 (a) and 4 (b), the wireless sensor according to another example of the present application may further include a functional member 300 disposed on the other surface of the substrate 100.

상기 기능성 부재(300)는 상기 기판(100)과 상이한 물질로 이루어지며, 구체적으로, 상기 기능성 부재(300)를 구성하는 물질의 습도 및/또는 온도의 변화에 따른 기계적 변형은 상기 기판(100)을 구성하는 물질의 습도 및/또는 온도의 변화에 따른 기계적 변형과 상이할 수 있다. The functional member 300 is made of a different material from the substrate 100. Specifically, the mechanical deformation due to the change in humidity and / or temperature of the material constituting the functional member 300 is the substrate 100. It may be different from the mechanical deformation caused by the change of humidity and / or temperature of the material constituting the.

도 5는 온도 및/또는 습도의 증가 또는 감소에 따른 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서의 변화를 예시한 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a change of a wireless sensor according to another example of the present application with increase or decrease of temperature and / or humidity.

도 5를 참조하면, 온도 또는 습도가 변경되면, 무선 센서를 구성하는 기판(100)이 팽창하거나 또는 기능성 부재(300)가 수축할 수 있고, 그에 따라 기판(100) 상의 회절 격자 구조체(200)의 간격이 증가할 수 있다. 이와 반대로 온도 또는 습도가 변경될 경우 무선 센서를 구성하는 기판(100)이 수축하거나 또는 기능성 부재(300)가 팽창할 수 있고, 그에 따라 기판(100) 상의 회절 격자 구조체(200)의 간격이 감소할 수 있다.Referring to FIG. 5, when the temperature or humidity is changed, the substrate 100 constituting the wireless sensor may expand or the functional member 300 may contract, thereby diffraction grating structure 200 on the substrate 100. The interval of may increase. On the contrary, when the temperature or humidity is changed, the substrate 100 constituting the wireless sensor may contract or the functional member 300 may expand, thereby reducing the gap of the diffraction grating structure 200 on the substrate 100. can do.

이에 따라, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 온도 및/또는 습도의 변화에 따라 회절 격자 구조체(200)의 간격이 변경되고, 회절 격자 구조체(200)에 반사되는 빛의 파장이 이동되어 온도 및/또는 습도의 변화를 측정할 수 있다. Accordingly, in the wireless sensor according to another example of the present application, the distance between the diffraction grating structure 200 is changed according to the change of temperature and / or humidity, and the wavelength of the light reflected by the diffraction grating structure 200 is shifted to a temperature. And / or the change in humidity can be measured.

본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서가 온도 센서로 활용되는 경우, 상기 기판(100)을 구성하는 물질의 열 팽창계수는 상기 기능성 부재(300)를 구성하는 물질의 열 팽창계수와 상이하다. 예로서, 상기 기판(100)과 상기 기능성 부재(300)는 서로 상이한 열 팽창계수를 가지는 형상기억폴리머를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기판(100) 및 기능성 부재(300)는 열 팽창계수가 점차로 증가하거나 감소하는 기능경사재료(functionally graded material)로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 기능성 부재(300)의 하면에서 상기 기판(100)의 상면까지 열팽창계수가 점차로 증가하거나 또는 점차로 감소할 수 있다. 또한, 상기 기판(100)과 상기 기능성 부재(300)는 서로 상이한 메탈(metal)로 이루어질 수 있으며, 그에 따라 상기 기판(100)과 상기 기능성 부재(300) 전체가 바이메탈(bi-metal)구조를 이룰 수 있 있다. When a wireless sensor according to another example of the present application is utilized as a temperature sensor, the thermal expansion coefficient of the material constituting the substrate 100 is different from the thermal expansion coefficient of the material constituting the functional member 300. For example, the substrate 100 and the functional member 300 may include a shape memory polymer having different thermal expansion coefficients. In addition, the substrate 100 and the functional member 300 may be formed of a functionally graded material whose thermal expansion coefficient is gradually increased or decreased. At this time, the substrate (at the bottom of the functional member 300) The coefficient of thermal expansion may be gradually increased or decreased gradually up to the upper surface of 100). In addition, the substrate 100 and the functional member 300 may be made of different metals, so that the substrate 100 and the functional member 300 as a whole has a bimetal structure. It can be achieved.

상기 형상기억폴리머는 형상기억폴리머의 물성(유리천이온도 또는 녹는점)에 대응되는 특정 온도에서 초기 형상으로 복원되거나, 설정된 형상으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100) 및 기능성 부재(300)는 서로 상이한 물성을 갖는 형상기억폴리머를 포함할 수 있고, 온도의 증가 또는 하락에 따라 서로 상이한 열 팽창 거동을 나타낼 수 있다. 상기 기능경사재료 및 바이메탈은 서로 상이한 열 팽창계수를 갖는 제1 부재 및 제2 부재를 혼합 또는 부착하여, 온도의 상승 또는 하강에 따라 서로 상이한 거동을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 기판(100)과 상기 기능성 부재(300) 각각을 상대적으로 열 팽창계수가 높은 물질 및 상대적으로 열 팽창계수가 낮은 물질을 혼합하여 형성할 수 있으며, 이 경우, 상기 기판(100)에는 열 팽창계수가 높은 물질의 함량을 증가시키고 상기 기능성 부재(300)에는 열 팽창계수가 낮은 물질의 함량을 증가시킬 수 있으며, 이와 반대로 형성할 수도 있다. The shape memory polymer may be restored to an initial shape or changed to a predetermined shape at a specific temperature corresponding to the physical properties (glass transition temperature or melting point) of the shape memory polymer. For example, the substrate 100 and the functional member 300 may include a shape memory polymer having different physical properties, and may exhibit different thermal expansion behaviors with increasing or decreasing temperatures. The functional gradient material and the bimetal may be formed to have different behaviors with each other by mixing or attaching the first member and the second member having different thermal expansion coefficients. Each of the substrate 100 and the functional member 300 may be formed by mixing a material having a relatively high coefficient of thermal expansion and a material having a relatively low coefficient of thermal expansion. In this case, the substrate 100 may be thermally expanded. It is possible to increase the content of the material having a high coefficient and increase the content of the material having a low coefficient of thermal expansion in the functional member 300, or vice versa.

본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서가 온도 센서로 활용되는 경우의 동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. If the wireless sensor according to another example of the present application to be used as a temperature sensor in more detail described as follows.

상기 기판(100)이 제1 열 팽창계수(thermal expansion coefficient)을 갖도록 설정되는 경우, 상기 기능성 부재(300)는 상기 제1 열 팽창계수와 상이한 제2 열 팽창계수를 가질 수 있다. When the substrate 100 is set to have a first thermal expansion coefficient, the functional member 300 may have a second thermal expansion coefficient different from the first thermal expansion coefficient.

상기 기판(100)의 제1 열 팽창계수가 상기 기능성 부재(300)의 제2 열 팽창계수보다 큰 조건에서, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 온도를 증가시키면, 기판(100)의 부피 팽창률이 기능성 부재(300)의 부피 팽창률 보다 더 커지게 되고, 이에 따라 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 볼록하도록 변형될 수 있고, 이에 대응하여 회절 격자 구조체(200) 사이의 간격은 늘어날 수 있다. When the first thermal expansion coefficient of the substrate 100 is greater than the second thermal expansion coefficient of the functional member 300, when the temperature is increased in the wireless sensor according to another example of the present application, the volume of the substrate 100 is increased. The expansion rate becomes larger than the volume expansion rate of the functional member 300, so that the wireless sensor according to another example of the present application may be modified to be convex in the direction of the diffraction grating structure 200, correspondingly The spacing between the 200 may increase.

또한, 상기 기판(100)의 제1 열 팽창계수가 기능성 부재(300)의 제2 열 팽창계수보다 큰 조건에서, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 온도를 감소시키면, 기판(100)의 부피 감소율이 기능성 부재(300)의 부피 감소율 보다 더 커지게 되고, 이에 따라 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 오목하도록 변형될 수 있고, 이에 대응하여 회절 격자 구조체(200) 사이의 간격은 줄어들 수 있다.In addition, when the first thermal expansion coefficient of the substrate 100 is greater than the second thermal expansion coefficient of the functional member 300, if the temperature is reduced in the wireless sensor according to another example of the present application, The volume reduction rate becomes greater than the volume reduction rate of the functional member 300, so that the wireless sensor according to another example of the present application may be modified to concave in the direction of the diffraction grating structure 200, correspondingly The spacing between the structures 200 can be reduced.

상기와 동일한 원리에 따라, 상기 기판(100)의 제1 열 팽창계수가 상기 기능성 부재(300)의 제2 열 팽창계수보다 작은 조건에서는, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 온도를 증가시키면 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 오목하도록 변형될 수 있고, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 온도를 감소시키면 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 볼록하도록 변형될 수 있다. According to the same principle as above, in a condition in which the first coefficient of thermal expansion of the substrate 100 is smaller than the second coefficient of thermal expansion of the functional member 300, the temperature increases in the wireless sensor according to another example of the present application. The wireless sensor according to another example of the present application may be modified to concave in the direction of the diffraction grating structure 200, and if the temperature is reduced in the wireless sensor according to another example of the present application, the wireless sensor according to another example of the present application It may be deformed to be convex in the direction of the diffraction grating structure 200.

본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서가 습도 센서로 활용되는 경우, 상기 기판(100)을 구성하는 물질의 습도 팽창계수는 상기 기능성 부재(300)를 구성하는 물질의 습도 팽창계수와 상이하다. 예로서, 상기 기판(100) 및 기능성 부재(300)는 서로 상이한 습도 팽창계수를 가지는 하이드로겔을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기판(100) 및 기능성 부재(300)는 습도 팽창계수가 점차로 증가하거나 감소하는 기능경사재료(functionally graded material)로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 기능성 부재(300)의 하면에서 상기 기판(100)의 상면까지 습도 팽창계수가 점차로 증가하거나 또는 점차로 감소할 수 있다. 또한, 상기 기판(100)과 상기 기능성 부재(300) 각각을 상대적으로 습도 팽창계수가 높은 물질 및 상대적으로 습도 팽창계수가 낮은 물질을 혼합하여 형성할 수 있으며, 이 경우, 상기 기판(100)에는 습도 팽창계수가 높은 물질의 함량을 증가시키고 상기 기능성 부재(300)에는 습도 팽창계수가 낮은 물질의 함량을 증가시킬 수 있으며, 이와 반대로 형성할 수도 있다. When a wireless sensor according to another example of the present application is utilized as a humidity sensor, the humidity expansion coefficient of the material constituting the substrate 100 is different from the humidity expansion coefficient of the material constituting the functional member 300. For example, the substrate 100 and the functional member 300 may include a hydrogel having different humidity expansion coefficients. In addition, the substrate 100 and the functional member 300 may be made of a functionally graded material that gradually increases or decreases the humidity expansion coefficient. In this case, the substrate (the lower surface of the functional member 300) The humidity expansion coefficient may gradually increase or decrease gradually to the upper surface of 100). In addition, each of the substrate 100 and the functional member 300 may be formed by mixing a material having a relatively high humidity expansion coefficient and a material having a relatively low humidity expansion coefficient, and in this case, the substrate 100 The content of the material having a high humidity expansion coefficient may be increased and the content of the material having a low humidity expansion coefficient may be increased in the functional member 300, or vice versa.

본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서가 습도 센서로 활용되는 경우의 동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. When the wireless sensor according to another example of the present application is utilized as a humidity sensor in more detail described as follows.

상기 기판(100)이 제1 습도 팽창계수를 갖도록 설정되는 경우, 상기 기능성 부재(300)는 상기 제1 습도 팽창계수와 상이한 제2 습도 팽창계수를 가질 수 있다. When the substrate 100 is set to have a first humidity expansion coefficient, the functional member 300 may have a second humidity expansion coefficient different from the first humidity expansion coefficient.

상기 기판(100)의 제1 습도 팽창계수가 상기 기능성 부재(300)의 제2 습도 팽창계수보다 큰 조건에서, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 습도를 증가시키면, 기판(100)의 부피 팽창률이 기능성 부재(300)의 부피 팽창률 보다 더 커지게 되고, 이에 따라 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 볼록하도록 변형될 수 있고, 이에 대응하여 회절 격자 구조체(200) 사이의 간격은 늘어날 수 있다. When the first humidity expansion coefficient of the substrate 100 is greater than the second humidity expansion coefficient of the functional member 300, when the humidity is increased in the wireless sensor according to another example of the present application, the volume of the substrate 100 is increased. The expansion rate becomes larger than the volume expansion rate of the functional member 300, so that the wireless sensor according to another example of the present application may be modified to be convex in the direction of the diffraction grating structure 200, correspondingly The spacing between the 200 may increase.

또한, 상기 기판(100)의 제1 습도 팽창계수가 기능성 부재(300)의 제2 습도 팽창계수보다 큰 조건에서, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 습도를 감소시키면, 기판(100)의 부피 감소율이 기능성 부재(300)의 부피 감소율 보다 더 커지게 되고, 이에 따라 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 오목하도록 변형될 수 있고, 이에 대응하여 회절 격자 구조체(200) 사이의 간격은 줄어들 수 있다.In addition, when the first humidity expansion coefficient of the substrate 100 is greater than the second humidity expansion coefficient of the functional member 300, if the humidity is reduced in the wireless sensor according to another example of the present application, The volume reduction rate becomes greater than the volume reduction rate of the functional member 300, so that the wireless sensor according to another example of the present application may be modified to concave in the direction of the diffraction grating structure 200, correspondingly The spacing between the structures 200 can be reduced.

상기와 동일한 원리에 따라, 상기 기판(100)의 제1 습도 팽창계수가 상기 기능성 부재(300)의 제2 습도 팽창계수보다 작은 조건에서는, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 습도를 증가시키면 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 오목하도록 변형될 수 있고, 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서에 습도를 감소시키면 본 출원의 다른 예에 따른 무선 센서는 회절 격자 구조체(200)의 방향으로 볼록하도록 변형될 수 있다. According to the same principle as above, when the first humidity expansion coefficient of the substrate 100 is smaller than the second humidity expansion coefficient of the functional member 300, increasing the humidity in the wireless sensor according to another example of the present application The wireless sensor according to another example of the present application may be modified to concave in the direction of the diffraction grating structure 200, and if the humidity is reduced to the wireless sensor according to another example of the present application, the wireless sensor according to another example of the present application It may be deformed to be convex in the direction of the diffraction grating structure 200.

도 6(a) 내지 도 6(e)는 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법 순서도를 도시한 것이다. 6 (a) to 6 (e) show a flowchart of a method of manufacturing a wireless sensor according to an example of the present application.

도 6(a) 내지 도 6(e)를 참조하면, 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법은 몰드(10)를 준비하는 단계, 상기 몰드(10) 상에 제1 방향과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 홈 패턴(15)을 형성하는 단계, 및 상기 복수의 홈 패턴(15)이 형성된 몰드 상에, 고분자 및 금속나노입자를 포함하는 혼합 전구체를 도포하고, 성형하는 단계를 포함하는 방법에 의해 준비될 수 있고, 이에 의해 회절 격자 구조체를 포함하는 무선 센서가 준비될 수 있다. 6 (a) to 6 (e), the method of manufacturing a wireless sensor according to an example of the present application includes preparing a mold 10, and forming a first direction and the first direction on the mold 10. Forming a plurality of groove patterns 15 arranged along a second direction crossing the first direction, and a mixed precursor including polymers and metal nanoparticles on a mold on which the plurality of groove patterns 15 are formed. It can be prepared by a method comprising the steps of applying and shaping, thereby preparing a wireless sensor comprising a diffraction grating structure.

먼저, 도 6(a)와 같이 몰드(10)를 준비한다. 상기 몰드(10)는 실리콘, 실리콘 카바이드와 같은 세라믹 물질일 수 있고, 스테인리스 스틸과 같은 합금 물질일 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. First, the mold 10 is prepared as shown in FIG. 6 (a). The mold 10 may be a ceramic material such as silicon or silicon carbide, or may be an alloy material such as stainless steel, but is not limited thereto.

다음으로, 도 6(b)와 같이 상기 몰드(10) 상에 제1 방향과 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 홈 패턴(15)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6B, a plurality of groove patterns 15 are formed on the mold 10 along a first direction and a second direction crossing the first direction.

상기 복수의 홈 패턴(15)을 형성하는 단계는 후속 단계에서 형성되는 회절 격자 구조체의 형성 공간을 정의하는 단계이다. 상기 복수의 홈 패턴(15)은 불규칙 하거나 규칙적인 나노 패턴 가공이 가능한 공정을 이용하여 형성될 수 있고, 적용 가능한 공정으로는 기계적 가공에 의한 나노 절삭 공정, 집속이온빔(Focused Ion Beam, FIB) 장치에 의한 이온 빔 밀링(milling) 공정을 통해 형성될 수 있고, 이때, 상기 집속이온빔의 밀링 주기에 따라 복수의 홈 패턴(15) 사이의 간격이 결정될 수 있다. 본 출원에 따른 무선 센서의 제조방법은 마스크 등의 고가의 장비가 요구되는 리소그라피(lithography) 공정을 이용하지 않고, 정밀 미세가공으로 몰드(10)에 홈 패턴(15)을 형성할 수 있고, 이에 후속으로 형성되는 회절 격자 구조체의 간격 및 형상을 제어할 수 있다.The forming of the plurality of groove patterns 15 is a step of defining a formation space of the diffraction grating structure formed in a subsequent step. The plurality of groove patterns 15 may be formed using a process capable of irregular or regular nano pattern processing, and the applicable processes may include a nano cutting process by a mechanical process and a focused ion beam (FIB) device. It can be formed through the ion beam milling (milling) process, in this case, the interval between the plurality of groove patterns 15 can be determined according to the milling cycle of the focusing ion beam. The method of manufacturing the wireless sensor according to the present application may form the groove pattern 15 in the mold 10 by precision micromachining without using a lithography process requiring expensive equipment such as a mask. The spacing and shape of the subsequently formed diffraction grating structure can be controlled.

다음으로, 도 6(c)와 같이 상기 홈 패턴(15) 내에 고분자를 충진하거나 또는 고분자와 나노입자를 포함하는 혼합물을 충진하여 복수의 회절 격자 구조체를 형성한다. 상기 반사물질은 나노입자를 포함할 수 있다.Next, a plurality of diffraction grating structures are formed by filling a polymer in the groove pattern 15 or a mixture including a polymer and nanoparticles as shown in FIG. 6 (c). The reflective material may include nanoparticles.

상기 고분자 및 나노입자를 충진하는 공정은 다음과 같다. The process of filling the polymer and nanoparticles is as follows.

먼저, 나노입자와 유연고분자를 준비하고, 이를 에탄올 또는 알코올과 같은 유기용매에 고르게 교반한다. 다음으로, 유기용매를 증발시키고, 경화제를 첨가하여 혼합 전구체를 준비하고, 준비한 혼합 전구체를 상기 홈 패턴(15)에 충진한 후 성형한다. First, nanoparticles and flexible polymers are prepared, which are then evenly stirred in an organic solvent such as ethanol or alcohol. Next, the organic solvent is evaporated, a curing agent is added to prepare a mixed precursor, and the prepared mixed precursor is filled into the groove pattern 15 and then molded.

또한, 상기 충진하는 단계의 수행 전에, 후술하는 도 6(e) 공정을 용이하게 수행하기 위해서, 상기 몰드(10) 상에 이형제(parting agent)를 도포하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In addition, prior to performing the filling step, in order to easily perform the process of Figure 6 (e) to be described later, it may further comprise the step of applying a release agent (parting agent) on the mold (10).

다음으로, 도 6(d)와 같이 상기 몰드(10) 상에 기판(100)을 적층한다. 상기 기판(100)은 상기 홈 패턴(15)에 충진된 고분자와 동일한 고분자를 이용하여 적층할 수 있다. 상기 적층 공정은 열처리 공정을 추가로 포함할 수 있으며, 열처리 공정을 통해 상기 홈 패턴(15)에 충진된 회절 격자 구조체와 상기 기판(100)이 접착된다. 보다 구체적으로, 상기 열처리 공정에 의해서 상기 회절 격자 구조체에 포함된 고분자와 상기 기판(100)을 구성하는 고분자가 서로 결합될 수 있다. Next, as shown in FIG. 6 (d), the substrate 100 is laminated on the mold 10. The substrate 100 may be stacked using the same polymer as the polymer filled in the groove pattern 15. The lamination process may further include a heat treatment process, and the diffraction grating structure filled in the groove pattern 15 and the substrate 100 are adhered through the heat treatment process. More specifically, the polymer included in the diffraction grating structure and the polymer constituting the substrate 100 may be bonded to each other by the heat treatment process.

다음으로, 도 6(e)와 같이, 상기 몰드(10)로부터 상기 기판(100)을 분리한다. 이때, 상기 몰드(10)의 홈 패턴(15)에 충진된 고분자 또는 고분자와 반사물질도 상기 기판(100)과 함께 분리되어 상기 기판(100) 상에 회절 격자 구조체(200)가 형성된 본 출원의 무선 센서를 얻는다. Next, as shown in FIG. 6E, the substrate 100 is separated from the mold 10. In this case, the polymer or the polymer and the reflective material filled in the groove pattern 15 of the mold 10 are also separated from the substrate 100 so that the diffraction grating structure 200 is formed on the substrate 100. Get a wireless sensor.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법에 있어서, 상기 고분자는 외력에 의해 변형 가능한 고분자일 수 있다. 상기 고분자는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리이미드(polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), 하이드로겔(hydrogel) 및 에코플렉스(ecoflex) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. In the method of manufacturing a wireless sensor according to an example of the present application, the polymer may be a polymer deformable by an external force. The polymer may be formed of a polymer material including at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide, polyethylene terephthalate (PET), hydrogel, and ecoflex.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법에 있어서, 상기 나노입자는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 인듐(In), 주석(Sn), 텅스텐(W), 백금(Pt), 금(Au), 납(Pb), 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 금속나노입자는 바람직하게 표면 플라즈몬 공명 효과를 갖는 금속이고, 높은 반사도를 갖는 금속일 수 있다. 또한, 표면플라즈몬 현상에 의해 반사를 일으키므로 상기 회절 격자 구조체 내에 불규칙적으로 분산될 수 있다. 또한, 상기 고분자는 바람직하게 외력에 의해 적절히 변형될 수 있도록 높은 탄성을 갖는 고분자일 수 있다.In the method of manufacturing a wireless sensor according to an example of the present application, the nanoparticles are aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), silver (Ag), indium (In), tin (Sn), tungsten (W), platinum (Pt), gold (Au), lead (Pb), alloys thereof and their It may include at least one of the oxide, the metal nanoparticles are preferably a metal having a surface plasmon resonance effect, it may be a metal having a high reflectivity. In addition, since reflection is caused by the surface plasmon phenomenon, it may be irregularly dispersed in the diffraction grating structure. In addition, the polymer may be a polymer having a high elasticity so that it can be properly modified by an external force.

상기 금속나노입자의 직경은 10nm 내지 1000nm의 범위일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.The diameter of the metal nanoparticles may be in the range of 10nm to 1000nm, but is not particularly limited thereto.

상기 나노입자의 직경이 직경이 10nm 보다 작은 나노입자는 제작 단가가 높기 때문에 적용하기 어렵고, 1000nm 보다 큰 나노입자는 표면 회절 격자 구조체 보다 크기 때문에 패턴을 손상시킬 수 있어 적용이 어렵다. 따라서 나노입자는 10nm 내지 1000nm의 직경을 가지는 것이 바람직하다.Nanoparticles having a diameter smaller than 10 nm in diameter are difficult to apply because of high manufacturing costs, and nanoparticles larger than 1000 nm may be difficult to apply because they may damage patterns because they are larger than the surface diffraction grating structure. Therefore, the nanoparticles preferably have a diameter of 10 nm to 1000 nm.

본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 제조방법에 있어서, 상기 홈 패턴(15)의 간격은 300 nm 내지 800nm일 수 있다. In the method of manufacturing a wireless sensor according to an example of the present application, the interval between the groove patterns 15 may be 300 nm to 800 nm.

이때, 상기 홈 패턴(15)의 간격은 하나의 홈 패턴(15)의 중심을 관통하는 중심축 및 그와 인접한 다른 하나의 홈 패턴(15)의 중심을 관통하는 중심축 사이의 거리를 의미한다. 여기서, 상기 홈 패턴(15)의 간격이 300nm 미만인 경우에는, 후속으로 형성되는 상기 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼이 자외선 영역으로 벗어나 색상의 변화로 관찰하기 어려운 문제점이 있을 수 있다. 그리고, 홈 패턴(15)의 간격이 800nm를 초과하는 경우에는, 후속으로 형성되는 상기 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼이 적외선 영역으로 벗어나 색상의 변화로 관찰하기 어려운 문제점이 있을 수 있다. 이에 따라, 상기 홈 패턴(15)의 간격은 300nm 내지 800nm로 설정되는 것이 바람직하다.In this case, the interval of the groove pattern 15 means a distance between the central axis penetrating the center of one groove pattern 15 and the central axis penetrating the center of another groove pattern 15 adjacent thereto. . Here, when the interval between the groove pattern 15 is less than 300nm, there may be a problem that the spectrum of light diffracted by the diffraction grating structure subsequently formed is out of the ultraviolet region and difficult to observe due to the change of color. In addition, when the interval between the groove patterns 15 exceeds 800 nm, a spectrum of light diffracted by the diffraction grating structure subsequently formed may be difficult to observe due to a change in color out of the infrared region. Accordingly, the interval of the groove pattern 15 is preferably set to 300nm to 800nm.

도시하지는 않았지만, 상기 몰드로부터 분리하는 단계이후에, 회절 격자 구조체(200)가 형성되지 않은 상기 기판(100)의 타면 상에 전술한 기능성 부재(300)를 부착하여 전술한 도 4a 및 도 4b에 따른 무선 센서를 제조할 수 있다. Although not shown, after the step of separating from the mold, the functional member 300 described above is attached to the other surface of the substrate 100 on which the diffraction grating structure 200 is not formed, and thus, in FIGS. 4A and 4B. It is possible to manufacture a wireless sensor according to.

이하, 본 출원을 하기 예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present application will be described in more detail with reference to the following examples.

제 1 예First example

먼저, 20mm x 20mm 치수를 갖는, 700㎛ 두께의 실리콘(Silicon) Wafer를 준비하였다. 다음으로, 상기 실리콘 웨이퍼를 집속이온빔(Focused Ion Beam, FIB) 장치를 이용하여 단일 회절 격자 구조체를 위한 패턴 형성을 위해 625pA 조건으로 0.08초의 밀링시간으로 1회 스캔하여 패턴을 제작하였고, 제1방향 및 제2방향으로 460nm의 간격을 갖고, 약 100nm의 깊이를 갖도록 밀링 간격을 조절하면서, 밀링을 반복하여 실리콘 웨이퍼 몰드를 제작하였다. First, a silicon wafer having a thickness of 700 μm having a size of 20 mm × 20 mm was prepared. Next, a pattern was fabricated by scanning the silicon wafer once with a milling time of 0.08 seconds under a 625pA condition to form a pattern for a single diffraction grating structure using a focused ion beam (FIB) device. And milling was repeated while the milling interval was adjusted to have a spacing of 460 nm in the second direction and a depth of about 100 nm, thereby fabricating a silicon wafer mold.

다음으로, 금속나노입자 및 외력에 의해 변형될 수 있는 고분자를 포함하는 회절 격자 구조체 및 고분자 기판의 제조를 위해서, 25nm 직경을 갖는 코발트(Co) 나노입자와 PDMS 액상 전구체 용액을 교반하여, 금속-고분자 복합 용액을 준비하였다. Next, in order to prepare a diffraction grating structure and a polymer substrate including metal nanoparticles and a polymer that can be modified by external force, the cobalt (Co) nanoparticles having a 25 nm diameter and the PDMS liquid precursor solution are agitated. A polymer composite solution was prepared.

다음으로, 상기 몰드에 앞서 준비된 금속나노입자-PDMS 액상 전구체 용액을 도포하고, 고화시킨 후, 50㎛x 50㎛의 단면을 갖는 무선 센서를 준비하였다. Next, the metal nanoparticle-PDMS liquid precursor solution prepared before the mold was applied and solidified, and then a wireless sensor having a cross section of 50 μm × 50 μm was prepared.

제 2 예2nd example

상기 제 1예에서, 집속이온빔 장치를 이용한 식각을 수행할 때 집속이온빔의 밀링 주기 간격을 520nm로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 준비하여 무선 센서를 준비하였다. In the first example, the wireless sensor was prepared in the same manner except that the milling cycle interval of the focused ion beam was changed to 520 nm when performing etching using the focused ion beam apparatus.

제 3 예Third example

상기 제 1예에서, 집속이온빔 장치를 이용한 식각을 수행할 때 집속이온빔의 밀링 주기 간격을 600nm로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 준비하여 무선 센서를 준비하였다. In the first example, a wireless sensor was prepared in the same manner except that the milling cycle interval of the focused ion beam was changed to 600 nm when performing etching using the focused ion beam apparatus.

제 4 예4th example

상기 제 1예에서, 집속이온빔 장치를 이용한 식각을 수행할 때 집속이온빔의 밀링 주기 간격을 670nm로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 준비하여 무선 센서를 준비하였다. In the first example, the wireless sensor was prepared in the same manner except that the milling cycle interval of the focused ion beam was changed to 670 nm when performing etching using the focused ion beam apparatus.

제 5 예5th example

상기 제 1예에서, 집속이온빔 장치를 이용한 식각을 수행할 때 집속이온빔의 밀링 주기 간격을 690nm로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 준비하여 무선 센서를 준비하였다. In the first example, the wireless sensor was prepared in the same manner except that the milling cycle interval of the focused ion beam was changed to 690 nm when performing etching using the focused ion beam apparatus.

제 6 예6th example

상기 제 1예에서, 집속이온빔 장치를 이용한 식각을 수행할 때 집속이온빔의 밀링 주기 간격을 750nm로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 준비하여 무선 센서를 준비하였다. In the first example, the wireless sensor was prepared in the same manner except that the milling cycle interval of the focused ion beam was changed to 750 nm when performing etching using the focused ion beam apparatus.

제 7 예7th example

상게 제 1 예에서, 상기 기판의 타면 상에 알루미늄(Al) 및 질화 알루미늄(AlN) 복합체의 경사기능재료로 이루어진 300㎛ 두께의 기능성 부재를 배치한 것을 제외하고는 동일하게 준비하여 무선 센서를 준비하였다. In the first example, the wireless sensor is prepared by the same preparation except that a 300 μm thick functional member made of an inclined functional material of an aluminum (Al) and aluminum nitride (AlN) composite is disposed on the other surface of the substrate. It was.

도 7(a)는 제 3 예에 의해 준비된 무선 센서의 상부 표면을 AFM(atomic force microscopy) 장치로 촬영한 사진이고, 도 7(b)는 도 7(a)에서 Line A를 따라 측정한 라인프로파일 그래프이다. FIG. 7 (a) is a photograph of an upper surface of the wireless sensor prepared by the third example with an atomic force microscopy (AFM) device, and FIG. 7 (b) is a line measured along line A in FIG. 7 (a). Profile graph.

도 7(a)를 참조하면, 제 3 예에 의해 준비된 무선 센서는 AFM 장치를 통해 관찰한 결과 각각의 회절 격자 구조체가 분리되어 형성된 것을 알 수 있다. 도 7(b)를 참조하면, 회절 격자 구조체의 피치 사이의 거리는 약 602nm로 측정되었고, 상기 회절 격자 구조체는 약 100nm의 높이를 갖는 것으로 측정되었다. Referring to FIG. 7 (a), it can be seen that the wireless sensor prepared by the third example is formed by separating each diffraction grating structure as a result of observing through an AFM device. Referring to FIG. 7B, the distance between the pitches of the diffraction grating structures was measured at about 602 nm, and the diffraction grating structures were measured to have a height of about 100 nm.

이하, 본 출원을 하기 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present application will be described in more detail with reference to the following experimental examples.

측정조건셋업(Measurement Setup)Measurement Setup

입사광 및 회절 각도에 따른 측정조건 셋업을 위해 백색광원의 입사각도 및 측정각도를 다양하게 변경하면서 실험하였다. In order to set up the measurement conditions according to the incident light and the diffraction angle, the experiment was performed by variously changing the incident angle and measurement angle of the white light source.

도 8(a)는 제 2 예 내지 제 4 예에 의해 준비된 무선 센서에 입사광 0°으로 설정하고, 0°에서 무선 센서를 촬영한 사진이고, 도 6b는 제 2 예 내지 제 4 예에 의해 준비된 무선 센서에 입사광은 60°으로 설정하고, 0°에서 무선 센서를 촬영한 사진이다.FIG. 8 (a) is a photograph taken by setting the incident light to 0 ° on the wireless sensor prepared by Examples 2 to 4 and photographing the wireless sensor at 0 °, and FIG. 6B is prepared by the second to fourth examples. The incident light on the wireless sensor is set to 60 °, and the picture is taken by the wireless sensor at 0 °.

도 8(a)를 참조하면, 입사광의 입사각도가 0°이고, 무선 센서의 측정 각도가 0°일 때, 제 2 예 내지 제 4 예에 의해 준비된 무선 센서는 회절 파장의 강도에서만 차이가 있고, 무선 센서에서 관찰되는 색상 변화는 거의 없는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 8A, when the incident angle of the incident light is 0 ° and the measurement angle of the wireless sensor is 0 °, the wireless sensor prepared by Examples 2 to 4 differ only in the intensity of the diffraction wavelength. As a result, there is little color change observed in the wireless sensor.

반면에, 도 8(b)를 참조하면, 입사광의 입사각도가 60°이고, 무선 센서의 측정 각도가 0°일 때, 제 2 예 내지 제 4 예에 의해 준비된 무선 센서는 회절 격자 구조체의 간격의 변화에 따라 관찰되는 색상이 변화하는 것을 알 수 있다. On the other hand, referring to Figure 8 (b), when the incident angle of the incident light is 60 °, the measurement angle of the wireless sensor is 0 °, the wireless sensor prepared by the second example to the fourth example is the interval of the diffraction grating structure It can be seen that the observed color changes with the change of.

도 8(c)는 제 2 예 내지 제 4 예에 의해 준비된 무선 센서에 입사각은 60°으로 설정하고, 0°에서 반사 스펙트럼을 측정한 것이다.8 (c) shows that the incident angle is set to 60 ° and the reflection spectrum is measured at 0 ° in the wireless sensor prepared by the second to fourth examples.

8(c)를 참조하면, 제 2 예 내지 제 4 예에 의해 준비된 무선 센서의 회절 격자 구조체의 격자 주기(d)는 회절 격자 구조체의 의해 분광되는 스펙트럼의 피크는 회절차수(diffraction order, m)이 "1"일 때, 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서의 회절 격자 구조체의 간격(d)과 회절 파장(λ)은 다음의 수학식 3을 만족할 수 있다.  Referring to 8 (c), the grating period d of the diffraction grating structure of the wireless sensor prepared by Examples 2 to 4 is the peak of the spectrum spectroscopy by the diffraction grating structure is the diffraction order (m). When 1) is "1", the distance d and the diffraction wavelength λ of the diffraction grating structure of the wireless sensor according to the example of the present application may satisfy the following equation (3).

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018065341079-pat00003
Figure 112018065341079-pat00003

이때 상기 수학식 3에 기반하여 제 1 예 내지 제 6 예에 의해 준비된 무선 센서는 회절차수(m)가 1이고, 입사광의 입사각도가 60°이고, 회절 파장의 측정각도가 0°일 때, 이에 대응되는 스펙트럼의 피크 파장은 하기의 표1과 같이 계산될 수 있다. At this time, the wireless sensor prepared by Examples 1 to 6 based on Equation 3 has a diffraction order (m) of 1, an incident angle of incident light is 60 °, and a measurement angle of diffraction wavelength is 0 °. The peak wavelength of the spectrum corresponding thereto may be calculated as shown in Table 1 below.

색상(Color) Color 파장 λ(wavelength, nm) Wavelength λ (wavelength, nm) d(nm)d (nm) 빨강(Red) Red 650650 750750 주황(Orange) Orange 600600 690690 노랑(Yellow) Yellow 580580 670670 녹색(Green) Green 520520 600600 파랑(Blue) Blue 450450 520520 보라(Violet) Violet 400400 460460

도 8(c) 및 표 1을 참조하면, 표 1에 의해 수학식으로 계산된 이론 파장 피크값과 실제로 측정된 파장 피크 값은 약 10~20nm의 근소한 차이만 있는 것을 알 수 있고, 이를 통해 회절 격자 구조체의 간격의 변경을 통해 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서에 의해 반사된 빛의 파장이 이동(shift)되고, 이에 따라 관찰되는 색상이 변화하는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 8 (c) and Table 1, it can be seen that there is only a slight difference between the theoretical wavelength peak value calculated by Equation 1 and the actually measured wavelength peak value of about 10-20 nm. By changing the spacing of the grating structure it was confirmed that the wavelength of the light reflected by the wireless sensor according to an example of the present application is shifted (shifted), thereby changing the observed color.

선형 변형(Linear Deformation) 인가 실험Linear Deformation Application Experiment

도 9(a)는 제 1 예 내지 제 6 예에 의해 준비된 무선 센서에 일 방향으로 스트레인을 인가하고, 이에 의해 변화된 색상을 측정한 사진이고, 도 9(b)는 스트레인의 인가에 의해 회절 격자 구조체 사이의 거리가 변경되는 것을 개략적으로 나타낸 모식도이다.FIG. 9 (a) is a photograph in which strain is applied to a wireless sensor prepared in Examples 1 to 6 in one direction and the color changed by the strain is measured. FIG. 9 (b) is a diffraction grating due to application of strain. It is a schematic diagram which shows that the distance between structures is changed.

도 9(a)를 참조하면, 제 1 예 내지 제 6 예에 의해 준비된 무선 센서에 일 방향으로 선형 변형(linear deformation)이 인가되었을 때, 제 1 예 내지 제 6 예에 의해 준비된 무선 센서에서 관찰된 색상이 초기 상태와 비교하여 변경된 것을 알 수 있다. 특히, 제 3 예에 의해 준비된 무선 센서는 초기상태에 초록색을 나타내었고, 일 방향으로 선형 변형이 인가된 후 노란색을 나타내었다. 이를 통해, 도 9(b)와 같이 본 출원의 일 예에 따른 무선 센서에 일 방향으로 선형 변형이 인가되면, 무선 센서의 회절 격자 구조체의 간격(d)이 증가하고, 이에 따라 관찰되는 회절 파장의 피크값이 긴 파장으로 이동(shift)될 수 있다. Referring to FIG. 9 (a), when linear deformation is applied in one direction to the wireless sensor prepared by the first to sixth examples, the wireless sensor prepared by the first to sixth examples is observed. It can be seen that the changed color is compared with the initial state. In particular, the wireless sensor prepared by the third example was green in the initial state, and yellow after linear deformation was applied in one direction. As a result, when linear deformation is applied in one direction to the wireless sensor according to an example of the present application as shown in FIG. 9 (b), the distance d of the diffraction grating structure of the wireless sensor increases, and thus the diffraction wavelength observed. The peak value of can be shifted to long wavelengths.

도 10(a)는 제 2예에 의해 준비된 무선 센서에 입사광은 70°으로 설정하고, 0°에서 반사 스펙트럼을 측정하면서, 무선 센서의 일축 선형 변형을 0%, 10%, 25%, 및 45%로 설정하면서 무선 센서의 색상 변화를 측정한 것이다.Fig. 10 (a) shows that the uniaxial linear deformation of the wireless sensor is 0%, 10%, 25%, and 45 while the incident light is set to 70 ° and the reflection spectrum is measured at 0 ° prepared by the second example. It is a measure of the color change of the wireless sensor, set to%.

도 10(a)를 참조하면, 제 2 예에 의해 준비된 무선 센서의 일축 선형 변형을 0%일 때, 무선 센서는 파란색 발광을 하는 것을 알 수 있고, 제 2예에 의해 준비된 무선 센서의 일축 선형 변형을 10%일 때, 무선 센서는 녹색 발광을 하는 것을 알 수 있고, 제 2예에 의해 준비된 무선 스트레인 센서의 일축 선형 변형을 25%일 때, 무선 센서는 노란색 발광을 하는 것을 알 수 있고, 또한 제 2예에 의해 준비된 무선 센서의 일축 선형 변형을 45%일 때, 무선 센서는 적색 발광을 하는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 상기 실험 조건에서 일축 선형 변형량이 증가함에 따라 관찰되는 파장의 길이가 이에 대응하여 점차 길어지는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 10A, when the uniaxial linear deformation of the wireless sensor prepared by the second example is 0%, it can be seen that the wireless sensor emits blue light, and the uniaxial linear of the wireless sensor prepared by the second example is shown. When the deformation is 10%, it can be seen that the wireless sensor emits green light. When the uniaxial linear deformation of the wireless strain sensor prepared by the second example is 25%, the wireless sensor emits yellow light. In addition, when the uniaxial linear deformation of the wireless sensor prepared by the second example is 45%, it can be seen that the wireless sensor emits red light. Through this, it can be seen that as the uniaxial linear strain increases in the experimental conditions, the length of the observed wavelength gradually increases correspondingly.

도 10(b)는 도 10(a)에서 무선 센서의 일축 선형 변형이 0%, 10%, 25%, 및 45%일 때, 각각의 조건에서 반사 스펙트럼 파장을 측정하여 도시한 것이다.FIG. 10 (b) shows the measurement of the reflected spectral wavelength under each condition when the uniaxial linear deformation of the wireless sensor in FIG. 10 (a) is 0%, 10%, 25%, and 45%.

도 10b를 참조하면, 앞선 실험 조건에서 제 1 예에 의해 준비된 무선 센서의 일축 선형 변형을 0%, 10%, 25%, 및 45%로 설정함에 따라, 분광 스펙트럼의 피크 파장이 각각 445nm, 498nm, 571nm 및 645nm로 이동(shift)되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10B, as the uniaxial linear deformation of the wireless sensor prepared by the first example is set to 0%, 10%, 25%, and 45% under the foregoing experimental conditions, the peak wavelengths of the spectral spectrum are 445 nm and 498 nm, respectively. As can be seen shifted to 571nm and 645nm.

도 10c는 도 10b에서 무선 센서의 일축 선형 변형에 대한 스펙트럼 피크 값의 이론치와 측정치를 도시한 것이다.FIG. 10C illustrates the theoretical and measured values of spectral peak values for uniaxial linear deformation of the wireless sensor in FIG. 10B.

도 10c를 참조하면, 측정값의 파장 피크값이 이론값에 비교하여 약 10~20nm 긴파장 방향으로 이동(shift)되는 것을 알 수 있으나, 대체로 이론값과 측정값이 잘 대응되는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 10C, it can be seen that the wavelength peak value of the measured value shifts in the long wavelength direction of about 10 to 20 nm compared to the theoretical value, but it can be seen that the theoretical value and the measured value generally correspond well. .

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 출원은 반드시 이러한 예로 국한되는 것은 아니고, 본 출원의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 출원에 개시된 예들은 본 출원의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예에 의하여 본 출원의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 출원의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 출원의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the examples of the present application have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present application is not necessarily limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present application. Therefore, the examples disclosed in the present application are not intended to limit the technical spirit of the present application, but to describe the present invention, and the scope of the technical spirit of the present application is not limited thereto. Therefore, it should be understood that the examples described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of protection of the present application should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present application.

100: 기판
200: 회절 격자 구조체
210: 나노입자
220: 기지부
300: 기능성 부재
10: 몰드
15: 홈 패턴
100: substrate
200: diffraction grating structure
210: nanoparticle
220: base
300: functional member
10: Mold
15: home pattern

Claims (22)

외력에 의해 변형 가능한 기판; 및
상기 기판의 일면 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 회절 격자 구조체를 포함하고,
상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 기판의 변형에 대응하여 이동하고,
상기 기판은 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리이미드(polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), 하이드로겔(hydrogel) 및 에코플렉스(ecoflex) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 이루어지고,
상기 회절 격자 구조체는 상기 기판과 동일한 재질로 이루어진, 무선 센서.
A substrate deformable by an external force; And
A plurality of diffraction grating structures arranged on one surface of the substrate along a first direction and a second direction crossing the first direction,
The spectrum of light diffracted by the plurality of diffraction grating structures shifts in response to deformation of the substrate,
The substrate is made of a polymer material including at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (polyimide), polyethylene terephthalate (PET), hydrogel, and ecoflex,
The diffraction grating structure is made of the same material as the substrate, the wireless sensor.
제1항에 있어서,
상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 기판의 변형에 따른 상기 회절 격자 구조체의 간격 변화에 대응하여 이동하는, 무선 센서.
The method of claim 1,
And a spectrum of light diffracted by the plurality of diffraction grating structures shifts in response to a change in spacing of the diffraction grating structure according to deformation of the substrate.
제1항에 있어서,
상기 복수의 회절 격자 구조체는 상기 기판의 일면에서 수직 방향으로 돌출된 구조로 이루어진, 무선 센서.
The method of claim 1,
The plurality of diffraction grating structures are made of a structure protruding in a vertical direction from one surface of the substrate, the wireless sensor.
제1항에 있어서,
상기 복수의 회절 격자 구조체는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에서 동일한 간격으로 배열된, 무선 센서.
The method of claim 1,
And the plurality of diffraction grating structures are arranged at equal intervals in the first direction and the second direction.
제1항에 있어서,
상기 회절 격자 구조체의 간격은 300 nm 내지 800nm인, 무선 센서.
The method of claim 1,
The distance of the diffraction grating structure is 300 nm to 800 nm, the wireless sensor.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 회절 격자 구조체는 반사물질을 더 포함하는, 무선 센서.
The method of claim 1,
And the diffraction grating structure further comprises a reflective material.
제8항에 있어서,
상기 반사물질은 상기 회절 격자 구조체 내에 불규칙적으로 분산되어 있는, 무선 센서.
The method of claim 8,
And the reflective material is irregularly dispersed within the diffraction grating structure.
제8항에 있어서,
상기 반사물질은 나노입자를 포함하는, 무선 센서.
The method of claim 8,
The reflective material comprises nanoparticles.
제10항에 있어서,
상기 나노입자는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 인듐(In), 주석(Sn), 턴스텐(W), 백금(Pt), 금(Au), 납(Pb), 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 센서.
The method of claim 10,
The nanoparticles are aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), silver (Ag), indium A wireless sensor comprising at least one of (In), tin (Sn), turnsten (W), platinum (Pt), gold (Au), lead (Pb), alloys thereof, and oxides thereof.
제10항에 있어서,
상기 나노입자의 직경은 10 내지 1000nm인, 무선 센서.
The method of claim 10,
The nanoparticles have a diameter of 10 to 1000 nm, the wireless sensor.
제8항에 있어서,
상기 회절 격자 구조체의 나노입자 대 고분자 물질의 질량비는 1:10 내지 1:1000인, 무선 센서.
The method of claim 8,
Wherein the mass ratio of nanoparticles to polymer material of the diffraction grating structure is from 1:10 to 1: 1000.
제1항에 있어서,
상기 기판의 타면 상에 배치되는 기능성 부재를 더 포함하고,
상기 기능성 부재는 습도 또는 온도의 변화에 따라 상기 기판과의 기계적 변형률이 상이한, 무선 센서.
The method of claim 1,
Further comprising a functional member disposed on the other surface of the substrate,
Wherein said functional member differs in mechanical strain from said substrate in response to changes in humidity or temperature.
제14항에 있어서,
상기 기판 및 기능성 부재는 습도 변화에 따른 기계적 변형률이 서로 상이한 하이드로겔을 포함하는, 무선 센서.
The method of claim 14,
The substrate and the functional member include a hydrogel having different mechanical strains due to changes in humidity.
제14항에 있어서,
상기 기판 및 기능성 부재는 온도에 따른 기계적 변형률이 서로 상이한 형상기억폴리머를 포함하는, 무선 센서.
The method of claim 14,
The substrate and the functional member include a shape memory polymer having different mechanical strains with respect to temperature.
제14항에 있어서,
상기 기판 및 기능성 부재는 습도 변화 또는 온도 변화에 따른 기계적 변형률이 점차로 변경되는 기능경사재료를 포함하고, 상기 기능성 부재의 하면에서부터 상기 기판의 상면까지 기계적 변형률이 점차로 증가하거나 또는 점차로 감소하는, 무선 센서.
The method of claim 14,
The substrate and the functional member include a functional inclined material in which the mechanical strain gradually changes due to a humidity change or a temperature change, and the mechanical strain gradually increases or decreases from the lower surface of the functional member to the upper surface of the substrate. .
몰드를 준비하는 단계;
상기 몰드 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 홈 패턴을 형성하는 단계;
상기 복수의 홈 패턴 내에, 고분자 또는 고분자와 반사물질의 혼합물을 충진하여 복수의 회절 격자 구조체를 형성하는 단계;
상기 복수의 회절 격자 구조체와 접착시키면서 상기 몰드 상에 기판을 적층하는 단계; 및
상기 복수의 회절 격자 구조체 및 상기 기판을 상기 몰드로부터 분리하는 단계를 포함하는, 무선 센서의 제조방법.
Preparing a mold;
Forming a plurality of groove patterns on the mold arranged along a first direction and a second direction crossing the first direction;
Filling a plurality of groove patterns with a polymer or a mixture of a polymer and a reflective material to form a plurality of diffraction grating structures;
Stacking a substrate on the mold while adhering to the plurality of diffraction grating structures; And
Separating the plurality of diffraction grating structures and the substrate from the mold.
제18항에 있어서,
상기 복수의 홈 패턴을 형성하는 단계는 나노 절삭 공정, 또는 집속이온빔 공정에 의해 수행되는, 무선 센서의 제조방법.
The method of claim 18,
The forming of the plurality of groove patterns is performed by a nano cutting process or a focused ion beam process.
제18항에 있어서,
상기 고분자와 반사물질을 충진하는 공정은 유연고분자와 금속나노입자를 준비한 후 유기용매에 교반하고, 상기 유기 용매를 증발시키고 경화제를 첨가하여 혼합 전구체를 준비하고, 준비한 혼합 전구체를 상기 홈 패턴에 충진한 후 성형하는 공정을 포함하는, 무선 센서의 제조방법.
The method of claim 18,
In the process of filling the polymer and the reflective material, after preparing the flexible polymer and the metal nanoparticles, the mixture is stirred in an organic solvent, the organic solvent is evaporated and a curing agent is added to prepare a mixed precursor, and the prepared mixed precursor is filled in the groove pattern. Method of producing a wireless sensor, comprising the step of forming after.
제18항에 있어서,
상기 복수의 회절 격자 구조체를 형성하는 단계 이전에 상기 몰드 상에 이형제를 도포하는 단계를 더 포함하는, 무선 센서의 제조방법.
The method of claim 18,
Further comprising applying a release agent on the mold prior to forming the plurality of diffraction grating structures.
제18항에 있어서, 상기 몰드로부터 분리하는 단계 이후에 상기 회절 격자 구조체가 형성되지 않은 상기 기판의 타면 상에 기능성 부재를 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 기능성 부재는 습도 또는 온도의 변화에 따라 상기 기판과의 기계적 변형률이 상이한, 무선 센서의 제조방법.
19. The method of claim 18, further comprising attaching a functional member on the other surface of the substrate on which the diffraction grating structure is not formed after the step of separating from the mold, wherein the functional member is in accordance with a change in humidity or temperature. A method of manufacturing a wireless sensor, wherein the mechanical strain from the substrate is different.
KR1020180077012A 2018-07-03 2018-07-03 Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same KR102072991B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180077012A KR102072991B1 (en) 2018-07-03 2018-07-03 Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180077012A KR102072991B1 (en) 2018-07-03 2018-07-03 Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200004048A KR20200004048A (en) 2020-01-13
KR102072991B1 true KR102072991B1 (en) 2020-02-04

Family

ID=69153248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180077012A KR102072991B1 (en) 2018-07-03 2018-07-03 Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102072991B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102630706B1 (en) 2022-10-13 2024-01-31 울산과학기술원 High-yield fabrication method for high-contrast optical modulators based on zero-gap platform

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102309231B1 (en) * 2020-01-29 2021-10-05 한양대학교 산학협력단 Plasmonic-based Stained Glass Windows Showing Humidity-dependent Changes in Color and Light Transmittance, and Removing Harmful Substances
KR102310625B1 (en) * 2020-04-03 2021-10-12 경북대학교 산학협력단 Switchable adhesive and manufacturing method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016520914A (en) * 2013-04-26 2016-07-14 イマージョン コーポレーションImmersion Corporation Passive stiffness and active deformation haptic output device for flexible displays

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101172852B1 (en) * 2010-01-11 2012-08-09 서울대학교산학협력단 multi-functional sensor and method for manufacturing the same
KR101639686B1 (en) * 2014-09-29 2016-07-25 한국기계연구원 substrate which have multiple nano-gaps and fabricating method for the same
KR101845615B1 (en) * 2016-08-03 2018-04-05 고려대학교 산학협력단 A Photonic Crystal Laser and A Strain Measuring Apparatus
KR101948038B1 (en) * 2018-04-05 2019-02-14 성균관대학교산학협력단 Strain sensor device using gold nanostructure and preparing method of the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016520914A (en) * 2013-04-26 2016-07-14 イマージョン コーポレーションImmersion Corporation Passive stiffness and active deformation haptic output device for flexible displays

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102630706B1 (en) 2022-10-13 2024-01-31 울산과학기술원 High-yield fabrication method for high-contrast optical modulators based on zero-gap platform

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200004048A (en) 2020-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102072991B1 (en) Wireless sensor by using structural coloration and method for manufacturing the same
EP1122791B1 (en) Optoelctronic imaging system adapted to curvature focal plane and method of fabrication
DE102011056484B4 (en) Method for producing a sensor
DE102011050837A1 (en) Sensor and method for producing the same
WO2009112138A2 (en) Cover for microsystems and method for producing a cover
DE112009002170T5 (en) Planar thermopile infrared sensor
DE102009006822A1 (en) Microstructure, process for its preparation, device for bonding a microstructure and microsystem
US20210088392A1 (en) Ultra-Sensitive, Mechanically-Responsive Optical Metasurfaces Via Strain Amplification
KR101902659B1 (en) Translucent construction element for solar light management comprising surface coated with interrupted metallic layer
DE102011119610A1 (en) Process for producing structured optical components
CN109845040A (en) Anisotropic conductive film
WO2013158805A1 (en) Thin film bi-material lattice structures and methods of making the same
EP1620351B1 (en) Radiation sensor, wafer, sensor module, and method for the production of a radiation sensor
WO2015073873A1 (en) Methods for in-plane strain measurement of a substrate
Yadav et al. Plasmon-coupled gold nanoparticles in stretched shape-memory polymers for mechanical/thermal sensing
DE112018003249T5 (en) Transparent encapsulation element and process for its manufacture
JP5704007B2 (en) Elastic material having a periodic structure whose structural color changes with tensile stress
Dou et al. Sensitive surface plasmon resonance enabled by templated periodic arrays of gold nanodonuts
KR102519781B1 (en) Anisotropic electroconductive film
JP7132660B2 (en) 3D isotropic metamaterial, its manufacturing method, and terahertz region optical element provided with its metamaterial
DE102015120917A1 (en) A photonic crystal sensor structure and a method of making the same
EP3988970A1 (en) A stretchable opto-mechanical material composed by a metallic and or dielectric nanostructure array embedded into a wrinkled elastomer
DE102010054970A1 (en) Device for converting elongation and/or upsetting into electric signal in elongation measuring film for manufacturing e.g. pressure sensor, has support whose upper surface is planarized and/or passivated by electrically isolated layer
Clausen et al. Design and processing of a cost-effective piezoresistive MEMS cantilever sensor for medical and biomedical use
Han et al. Shape Memory Properties of 4D Printed Parts Under Cyclic Loading: Effects of Infill Characteristics and Stimulus Conditions

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant