KR102116281B1 - Stretchable conductor and method of fabricating thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신축성 전도체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체는, 제 1 탄성체층 및 상기 제 1 탄성체층 상에 적층되는 제 2 탄성체층을 포함하는 복합 탄성 기판; 및 전도성 금속이 분산된 탄성 고분자를 포함하며, 상기 복합 탄성 기판 상의 적어도 일부에 형성되는 전도체층을 포함하고, 상기 제 2 탄성체층은 상기 제 1 탄성체층보다 탄성계수가 큰 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a stretchable conductor and a method for manufacturing the stretchable conductor according to an embodiment of the present invention, a composite elastic substrate comprising a first elastic layer and a second elastic layer laminated on the first elastic layer; And an elastic polymer in which a conductive metal is dispersed, and a conductive layer formed on at least a portion of the composite elastic substrate, wherein the second elastic layer has a larger elastic modulus than the first elastic layer.

Description

신축성 전도체 및 이의 제조방법 {STRETCHABLE CONDUCTOR AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}Stretchable conductor and its manufacturing method {STRETCHABLE CONDUCTOR AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}

본 발명은 신축성 전도체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 탄성체와 수화겔(Hydrogel)을 포함하는 기판 상에 전도체층을 형성하여, 신축성이 향상된 신축성 전도체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stretchable conductor and a method for manufacturing the same. More specifically, by forming a conductor layer on a substrate comprising an elastic body and a hydrogel (Hydrogel), it relates to a stretchable conductor having improved stretchability and a method for manufacturing the same.

최근 전자기기는 우수한 신축성을 가지는 소재를 이용하여, 웨어러블(wearable)기기, 소프트 로보틱스, 인체부착형 등의 형태로 발전하고 있다. 신축성이 우수한 소재는 의류의 형태로 제조될 수 있고, 인체피부, 장기 등과 같이 곡면을 가지는 대상물에 잘 부착될 수 있다.Recently, electronic devices have been developed in the form of wearable devices, soft robotics, and body-attached types using materials having excellent elasticity. The material with excellent elasticity can be manufactured in the form of clothing, and can be well attached to an object having a curved surface, such as a human skin or an organ.

이러한 신축성 전자기기의 연구에 있어서, 가장 핵심적인 부분은 전도성층과 기판에 있다. 전도성 층과 하부 기판이 탄성계수가 낮아 신축성이 좋아야 하고, 변형에 따른 전도특성이 변하지 않아야 한다. 이에, 신축성 전자기기의 연구는 전도성 물질의 개발에 집중되어 왔다.In the study of these flexible electronic devices, the most important part is the conductive layer and the substrate. The conductive layer and the lower substrate should have low elastic modulus, so that the elasticity should be good, and the conductive properties should not change due to deformation. Accordingly, research on flexible electronic devices has been focused on the development of conductive materials.

종래 신축성 소재로 이용되는 기판은 대부분 실리콘 고무(Silicon rubber), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리우레탄(polyurethane) 계열의 고분자를 이용하였다. 상기의 소재들은 탄성계수가 수십 kPa 내지 Mpa의 값을 가진다. 낮은 탄성계수를 가지는 기판을 이용한다면 착용이 편리하고 피부에 부착될 수 있는 신축성 기기로 사용될 수 있다.Most of the substrates used as a conventional stretchable material are silicone rubber, polyethylene naphthalate (PEN), and polyurethane-based polymers. The above materials have elastic modulus values of tens of kPa to Mpa. If a substrate having a low modulus of elasticity is used, it can be used as a stretchable device that is convenient to wear and can be attached to the skin.

한편, 상기의 기판들 상에 형성되는 전도체층도 신축성을 가지도록 하는 유기물 기반의 전도체에 대한 연구가 지속되어 왔다. 종래에 잘 알려진 유기물 전도성물질로 PEDOT:PSS를 이용한 신축성 전도체의 개발이 있었으나, 여전히 전도성이 금속에 미치지 못해 한계가 있었다. 이에, 미세구조를 가지도록 금속을 패턴화하여 전도체를 제조하는 연구결과 또한 보고되고 있다.On the other hand, research on organic-based conductors to ensure that the conductor layer formed on the substrates also has elasticity has been continued. There has been a development of a stretchable conductor using PEDOT: PSS as a well-known organic material conductive material, but the conductivity still has limitations because it does not reach the metal. Accordingly, research results for manufacturing a conductor by patterning a metal to have a microstructure have also been reported.

따라서, 본 발명은 낮은 탄성계수를 가지는 복합 탄성 기판과 신축성을 가지는 전도체층을 포함하여, 종래 보고된 전도체보다 특성이 우수한 신축성 전도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a stretchable conductor having superior properties than a previously reported conductor, including a composite elastic substrate having a low modulus of elasticity and a stretchable conductor layer.

또한, 본 발명은 전도체층을 수용성 테이프를 이용하여 복합 탄성 기판에 전사함으로써, 전도체 전극의 형성시 기판의 탈수현상을 방지하여 전도체의 신축성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention also aims to improve the elasticity of the conductor by preventing the dehydration of the substrate when forming the conductor electrode by transferring the conductor layer to the composite elastic substrate using a water-soluble tape.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 제 1 탄성체층 및 상기 제 1 탄성체층 상에 적층되는 제 2 탄성체층을 포함하는 복합 탄성 기판 및 전도성 금속이 분산된 탄성 고분자를 포함하며, 상기 복합 탄성 기판 상의 적어도 일부에 형성되는 전도체층을 포함하고, 상기 제 2 탄성체층은 상기 제 1 탄성체층보다 탄성계수가 큰,신축성 전도체가 제공된다.According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a composite elastic substrate including a first elastic layer and a second elastic layer laminated on the first elastic layer and an elastic polymer in which conductive metal is dispersed, It includes a conductor layer formed on at least a portion of the composite elastic substrate, the second elastic layer is provided with an elastic conductor having a larger elastic modulus than the first elastic layer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 탄성체층은 수화겔(Hydrogel)을 포함하고, 상기 제 2 탄성체층은 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the first elastic layer may include a hydrogel, and the second elastic layer may include silicone rubber.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au) 중 어느 하나를 포함하고, 상기 탄성 고분자는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the conductive metal may include any one of silver (Ag), copper (Cu), and gold (Au), and the elastic polymer may include silicone rubber. have.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 금속은 상기 탄성 고분자에 플레이크(flake) 형태로 분산되고, 상기 전도성 금속의 함량은 상기 전도체층 100 중량부에 대하여 75 내지 85 중량부 일 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the conductive metal is dispersed in a flake form in the elastic polymer, and the content of the conductive metal may be 75 to 85 parts by weight based on 100 parts by weight of the conductive layer .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 탄성체층은 상기 제 2 탄성체층의 두께보다 약 3배 내지 50배 두꺼울 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the first elastic layer may be about 3 to 50 times thicker than the thickness of the second elastic layer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합 탄성 기판이 일 방향으로 길이가 늘어날 때, 상기 전도체층은 상기 제 2 탄성체층에 접촉된 상태로 상기 일 방향으로 길이가 늘어날 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, when the length of the composite elastic substrate is increased in one direction, the conductor layer may be lengthened in the one direction while being in contact with the second elastic layer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도체층 및 상기 제 2 탄성체층은 상기 제1 탄성체층과 동일한 비율로 신축될 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the conductor layer and the second elastic layer may be stretched at the same ratio as the first elastic layer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합 탄성 기판은 초기 길이 대비 1600 % 내지 1800 %까지 신장할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the composite elastic substrate can be stretched to 1600% to 1800% of the initial length.

그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, (a) 탄성 고분자에 전도성 금속이 분산된 전도체층 잉크를 준비하는 단계 (b) 제 1 탄성체층과 제 2 탄성체층을 적층하여 복합 탄성 기판을 제조하는 단계 및 (c) 상기 복합 탄성 기판 상의 적어도 일부에 상기 전도체층 잉크로 형성되는 전도체층을 전사하는 단계를 포함하는, 신축성 전도체의 제조방법이 제공된다.And, according to another aspect of the present invention for solving the above problems, (a) preparing a conductive layer ink in which a conductive metal is dispersed in an elastic polymer (b) laminating the first elastic layer and the second elastic layer A method of manufacturing a stretchable conductor is provided, comprising the step of manufacturing a composite elastic substrate and (c) transferring a conductor layer formed of the conductor layer ink to at least a portion on the composite elastic substrate.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 탄성 고분자의 프리폴리머와 가교제를 혼합하고, 이를 용매와 교반시켜 혼합물을 제조하는 단계 및 (a2) 상기 혼합물에 상기 전도성 금속의 플레이크를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the step (a), (a1) mixing the prepolymer and the crosslinking agent of the elastic polymer, and stirring it with a solvent to prepare a mixture and (a2) the mixture to the And adding flakes of conductive metal.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄성 고분자는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함하고, 상기 전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au) 중 어느 하나를 포함하고, 상기 용매는 메틸-이소-뷰틸-케톤(Methyl-iso-butyl-ketone, MIBK)를 포함하며, 상기 전도체층 잉크 100중량부에 대하여, 상기 전도성 금속의 플레이크 68.5 중량부 내지 71.5 중량부, 상기 탄성 고분자 14.5 중량부 내지 16.5 중량부, 상기 용매 13.5 중량부 내지 15.5 중량부를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the elastic polymer comprises a silicone rubber (Silicon rubber), the conductive metal comprises any one of silver (Ag), copper (Cu) and gold (Au), The solvent includes methyl-iso-butyl-ketone (MIBK), with respect to 100 parts by weight of the conductive layer ink, 68.5 parts by weight to 71.5 parts by weight of the flakes of the conductive metal, and the elasticity Polymer 14.5 parts by weight to 16.5 parts by weight, the solvent may include 13.5 parts by weight to 15.5 parts by weight.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는, (b1) 제 1 탄성체 단위체 및 가교제를 혼합하여 제 1 탄성체 용액을 준비하는 단계, (b2) 제 2 탄성체 단위체 및 가교제를 포함하는 혼합물을 고분자 필름상에 도포하고 이를 경화시켜 제 2 탄성체층을 형성하는 단계, (b3) 상기 제 2 탄성체층 상에 결합제를 도포하는 단계, (b4) 상기 결합제가 도포된 제 2 탄성체층 상에 상기 제 1 탄성체 용액을 도포하고 이를 경화시켜, 상기 제 2 탄성체층 상에 제 1 탄성체층을 형성하는 단계 및 (b5) 상기 고분자 필름을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the step (b), (b1) preparing a first elastomer solution by mixing the first elastomer unit and a crosslinking agent, (b2) the second elastomer unit and a crosslinking agent Applying a mixture to the polymer film and curing it to form a second elastic layer, (b3) applying a binder on the second elastic layer, (b4) on the second elastic layer coated with the binder It may include the step of applying the first elastic solution to the solution and curing it, forming a first elastic layer on the second elastic layer and (b5) removing the polymer film.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 탄성체층은 수화겔(Hydrogel)을 포함하고, 상기 제 2 탄성체층은 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the first elastic layer may include a hydrogel, and the second elastic layer may include silicone rubber.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 전도체층 잉크를 테플론(Teflon) 필름에 도포하는 단계, (c2) 상기 도포된 전도체층 잉크를 열처리하고 상기 탄성 고분자를 경화시켜 전도체층을 형성하는 단계, (c3) 상기 전도체층을 수용성 테이프를 이용하여 상기 테플론 필름으로부터 분리시키는 단계 및 (c4) 상기 분리된 전도체층을 상기 복합 탄성 기판의 제 2 탄성체층이 형성된 일 면의 적어도 일부에 전사시키고, 상기 수용성 테이프를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, step (c) comprises: (c1) applying the conductor layer ink to a Teflon film, (c2) heat-treating the applied conductor layer ink and applying the elasticity Curing the polymer to form a conductor layer, (c3) separating the conductor layer from the Teflon film using a water-soluble tape, and (c4) separating the separated conductor layer into a second elastic layer of the composite elastic substrate. It may include the step of transferring to at least a portion of the formed surface, and removing the water-soluble tape.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 낮은 탄성계수를 가지는 복합 탄성 기판과 신축성을 가지는 전도체층을 포함하여, 종래 보고된 전도체보다 특성이 우수한 신축성 전도체를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention made as described above, including a composite elastic substrate having a low modulus of elasticity and a conductor layer having elasticity, it is possible to provide a stretchable conductor having superior properties than a previously reported conductor.

또한, 본 발명은 전도체층을 수용성 테이프를 이용하여 복합 탄성 기판에 전사함으로써, 전도체 전극의 형성시 기판의 탈수현상을 방지하여 전도체의 신축성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of preventing the dehydration of the substrate when the conductor electrode is formed by improving the elasticity of the conductor by transferring the conductor layer to the composite elastic substrate using a water-soluble tape.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 신축성 전도체의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 제조방법을 나타내는 모식도이다.
도 4는 신축성 전도체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 단면을 나타내는 주사전사현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 은(Ag) 플레이크가 분산되어 있는 전도체층의 단면을 나타내는 주사전사현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 최대 신축 정도를 측정한 결과를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교예 및 실시예들에 따른 전도체 기판의 신축성 평가 결과를 나타내는 사진 및 응력-변형률(Stress-strain) 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교예 및 실시예들에 따른 신축성 전도체에 형성된 전도체층의 신축성 평가 결과를 나타내는 사진이다.
도 10은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 전도체층의 표면을 나타내는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다.
도 11은 본 발명의 비교예 및 실시예들에 따른 신축성 전도체를 신축시킬 때의 저항값 변화를 측정한 결과 그래프이다.
도 12는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 전도체층의 은(Ag) 플레이크가 분산된 형태를 나타내는 주사전사현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실험예에 따른 신축성 전도체를 이용한 LED용 전선 실험을 나타내는 사진이다.
도 14는 본 발명의 일 실험예에 따른 신축성 전도체를 이용한 스마트 패치 압력센서의 실험을 나타내는 사진이다.
1 is a schematic diagram showing the configuration of a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a cross section of a stretchable conductor.
3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a method of manufacturing a stretchable conductor.
5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention.
6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross section of a conductor layer in which silver (Ag) flakes of a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention are dispersed.
7 is a photograph showing the result of measuring the maximum degree of stretch of the stretchable conductor according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph showing stress evaluation results of a conductor substrate according to Comparative Examples and Examples of the present invention and a stress-strain graph.
9 is a photograph showing a result of evaluation of stretchability of a conductor layer formed on a stretchable conductor according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
10 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the surface of a conductor layer according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
11 is a graph showing a result of measuring a change in resistance when stretching a stretchable conductor according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
12 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a form in which silver (Ag) flakes are dispersed in a conductor layer according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
13 is a photograph showing a wire test for LEDs using a stretchable conductor according to an experimental example of the present invention.
14 is a photograph showing an experiment of a smart patch pressure sensor using a stretchable conductor according to an experimental example of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and properties described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions across various aspects, and length, area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to designate the existence of the described features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, one or more other features or numbers, It should be understood that the existence or addition possibilities of steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those skilled in the art to easily implement the present invention.

본 발명은 낮은 탄성계수를 가지는 복합 탄성 기판 상에 전도성 금속이 분산된 전도체층이 형성되어, 신축성이 우수한 신축성 전도체에 관한 것이다. The present invention relates to a stretchable conductor having excellent elasticity because a conductive layer in which a conductive metal is dispersed is formed on a composite elastic substrate having a low modulus of elasticity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 구성을 나타내는 모식도이고, 도 2는 신축성 전도체(10)의 단면을 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic view showing the configuration of a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the stretchable conductor 10.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 신축성 전도체(10)는 제 1 탄성체층(110) 및 제 1 탄성체층(110) 상에 적층되는 제 2 탄성체층(120)을 포함하는 복합 탄성 기판(100) 및 전도성 금속(220)이 분산된 탄성 고분자(210)를 포함하며, 복합 탄성 기판(100) 상의 적어도 일부에 형성되는 전도체층(200)을 포함하고, 제 2 탄성체층(120)은 상기 제 1 탄성체층(110)보다 탄성계수가 클 수 있다.1 and 2, the stretchable conductor 10 of the present invention is a composite elastic substrate comprising a first elastic layer 110 and a second elastic layer 120 stacked on the first elastic layer 110 ( 100) and an elastic polymer 210 in which the conductive metal 220 is dispersed, and includes a conductor layer 200 formed on at least a portion of the composite elastic substrate 100, and the second elastic layer 120 is The elastic modulus may be greater than that of the first elastic body layer 110.

본 발명의 신축성 전도체(10)는 복합 탄성 기판(100) 및 전도체층(200)을 포함할 수 있다. 복합 탄성 기판(100)은 낮은 탄성계수를 가지기 때문에 신축성이 우수하다. 그리고 전도체층(200)은 복합 탄성 기판(100) 상의 적어도 일부에 형성되며, 전극 또는 전선으로 이용될 수 있도록 전도성 금속(220)이 분산되어 있다. 또한 전도체층(200)은 탄성 고분자(210)를 포함하여 복합 탄성 기판(100)과 같이 신축성이 우수하다.The stretchable conductor 10 of the present invention may include a composite elastic substrate 100 and a conductor layer 200. The composite elastic substrate 100 has excellent elasticity because it has a low modulus of elasticity. In addition, the conductive layer 200 is formed on at least a portion of the composite elastic substrate 100, and the conductive metal 220 is dispersed to be used as an electrode or an electric wire. In addition, the conductor layer 200 includes the elastic polymer 210 and is excellent in elasticity like the composite elastic substrate 100.

복합 탄성 기판(100)은 제 1 탄성체층(110)과 제 2 탄성체층(120)을 포함한다. 적어도 둘 이상의 서로 다른 물질로 이루어진 층들을 포함하여 우수한 신축성을 가질 수 있고, 복합 탄성 기판(100) 상에 형성되는 전도체층(200)과의 접촉력을 향상시킬 수 있다. 복합 탄성 기판(100)의 신축은 일 방향으로 신장, 축소되는 것뿐만 아니라, 굽힘(bending), 휨 등과 같이 여러 방향으로 이루어지는 것까지 포함하는 것으로 이해될 수 있다.The composite elastic substrate 100 includes a first elastic layer 110 and a second elastic layer 120. It may have excellent elasticity, including layers made of at least two different materials, and improve contact force with the conductive layer 200 formed on the composite elastic substrate 100. It can be understood that the expansion and contraction of the composite elastic substrate 100 includes not only elongation and contraction in one direction, but also being made in various directions, such as bending and bending.

제 1 탄성체층(110)은 제 2 탄성체층(120)보다 탄성계수가 낮은 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제 1 탄성체층(110)은 수화겔(Hydrogel)을 포함할 수 있다. 제 1 탄성체층(110)은 탄성계수가 0.01 N/mm2 이하의 낮은 탄성계수를 가지기 때문에, 복합 탄성 기판(100)이 우수한 신축성을 가질 수 있다. 또한, 내부에 수분을 함유한 수화겔을 포함하여 제 1 탄성체층(110)을 형성할 경우, 복합 탄성 기판(100)의 신축성을 극대화할 수 있다.The first elastic body layer 110 may include a material having a lower elastic modulus than the second elastic body layer 120. For example, the first elastic layer 110 may include a hydrogel. Since the first elastic body layer 110 has a low elastic modulus of 0.01 N / mm 2 or less, the composite elastic substrate 100 may have excellent elasticity. In addition, when the first elastic layer 110 is formed by including a hydrogel containing moisture therein, the elasticity of the composite elastic substrate 100 can be maximized.

제 2 탄성체층(120)은 제 1 탄성체층(110) 상에 적층되며, 제 1 탄성체층(110)보다 탄성계수가 큰 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제 2 탄성체층(120)은 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 에코플렉스(Ecoflex)를 포함할 수 있다. 복합 탄성 기판(100) 상에 형성되는 전도체층(200)과 접촉되는 층으로, 제 1 탄성체층(110) 상에 적층된다. 제 2 탄성체층(120)은 제 1 탄성체층(110)보다 매우 얇은 박막(film)의 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 제 1 탄성체층(110)은 약 0.1~1mm의 두께를 가지고, 제 2 탄성체층(120)은 약 10~50㎛의 두께를 가질 수 있다. 또는, 제 1 탄성체층(110)은 제 2 탄성체층(120)의 두께보다 약 3배 내지 50배 두꺼울 수 있다. 제 2 탄성체층(120)은 제 1 탄성체층(110)보다 탄성계수가 크지만, 제 1 탄성체층(110)보다 얇은 두께를 가지도록 적층되고 제 1 탄성체층(110)과 긴밀히 접합됨에 따라, 제 2 탄성체층(120)의 탄성계수가 복합 탄성 기판(100)의 신축성에 주는 영향을 최소화 할 수 있다. 즉, 제 1 탄성체층(110)과 복합 탄성 기판(100)의 탄성계수를 유사한 수준으로 유지하여 복합 탄성 기판(100)은 우수한 신축성을 가질 수 있다.The second elastic layer 120 is stacked on the first elastic layer 110, and may include a material having a larger elastic modulus than the first elastic layer 110. For example, the second elastic layer 120 may include silicone rubber, and more preferably, Ecoflex. A layer in contact with the conductor layer 200 formed on the composite elastic substrate 100, and is stacked on the first elastic layer 110. The second elastic layer 120 may have a very thin film shape than the first elastic layer 110. For example, the first elastic layer 110 may have a thickness of about 0.1 to 1 mm, and the second elastic layer 120 may have a thickness of about 10 to 50 μm. Alternatively, the first elastic layer 110 may be about 3 to 50 times thicker than the thickness of the second elastic layer 120. The second elastic layer 120 has a larger elastic modulus than the first elastic layer 110, but is stacked so as to have a thinner thickness than the first elastic layer 110 and is closely bonded to the first elastic layer 110, The elastic modulus of the second elastic body layer 120 can minimize the effect on the elasticity of the composite elastic substrate 100. That is, by maintaining the elastic modulus of the first elastic body layer 110 and the composite elastic substrate 100 at a similar level, the composite elastic substrate 100 may have excellent elasticity.

이때, 제 2 탄성체층(120)은 제 1 탄성체층(110)과 결합제에 의해 부착될 수 있다. 복합 탄성 기판(100)의 제조시, 제 1 탄성체층(110)과 제 2 탄성체층(120)을 결합제를 이용하여 부착시킴으로써, 제 1 탄성체층(110) 및 제 2 탄성체층(120)이 동시에 길이방향으로 신축될 수 있다. 일 예로, 결합제는 벤조페논(Benzophenon)일 수 있다.In this case, the second elastic body layer 120 may be attached by the first elastic body layer 110 and a binder. When the composite elastic substrate 100 is manufactured, the first elastic body layer 110 and the second elastic body layer 120 are simultaneously attached by attaching the first elastic body layer 110 and the second elastic body layer 120 using a binder. It can be stretched in the longitudinal direction. As an example, the binder may be benzophenone.

한편, 전도체층(200)은 전도성 금속(220)이 분산된 탄성 고분자(210)를 포함할 수 있다. 전도체층(200)에 포함된 전도성 금속(220)은 신축성 전도체(10)에서 전도성 경로를 제공할 수 있다. 전도성 금속(220)은 전도체층(200) 내에서 분산된 상태로 상호 간에 전기적으로 연결되어 전도성 경로를 제공할 수 있다. 일 예로, 전도성 금속(220)은 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au) 등을 포함할 수 있고, 바람직하게는 은(Ag)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the conductor layer 200 may include the elastic polymer 210 in which the conductive metal 220 is dispersed. The conductive metal 220 included in the conductor layer 200 may provide a conductive path in the stretchable conductor 10. The conductive metal 220 may be electrically connected to each other in a dispersed state within the conductor layer 200 to provide a conductive path. For example, the conductive metal 220 may include silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), and the like, and preferably silver (Ag).

이때, 전도성 금속(220)은 탄성 고분자(210)에 플레이크(flake) 형태로 분산될 수 있다. 전도체층(200)이 복합 탄성 기판(100)과 함께 길이방향으로 신축될 때, 플레이크(flake) 형태로 분산된 전도성 금속(220)은 탄성 고분자(210) 상에서 재배열 되면서 상호 간에 전기적으로 연결될 수 있으므로 전도성 경로를 유지할 수 있다. 따라서, 전도체층(200)이 신축될 때 전도성 금속(220)간 간격이 재배열 될 수 있도록 전도성 금속(220)의 함량을 조절할 수 있다.At this time, the conductive metal 220 may be dispersed in the form of flakes in the elastic polymer 210. When the conductor layer 200 is stretched in the longitudinal direction along with the composite elastic substrate 100, the conductive metal 220 dispersed in the form of flakes can be electrically connected to each other while being rearranged on the elastic polymer 210. Therefore, it is possible to maintain the conductive path. Therefore, the content of the conductive metal 220 can be adjusted so that the spacing between the conductive metals 220 can be rearranged when the conductor layer 200 is stretched.

전도성 금속(220)의 함량에 따라 복합 탄성 기판(100)의 신축시 전도체층(200)의 전도성 특성이 변할 수 있다. 전도성 금속(220)이 과량일 경우, 전도성 금속(220)의 응집(aggregation)에 의해 전도체층(200)의 경직 정도(rigidity)가 증가하여 신축성이 저하될 수 있다. 그리고, 전도성 금속(220)이 소량일 경우, 전도체층(200)이 신축할 때, 전도성 경로를 유지하기 위해 일어나는 전도성 금속(220)의 재배열 효과가 저하될 수 있다. 그러면 전도체층(200)의 신축 과정에서 전도성 금속(220)간의 연결이 유지되지 않아, 전도성 경로가 끊어져서 전극 또는 전선으로의 기능을 상실할 수 있다. 따라서, 전도체층(200)의 전도성 금속(220)의 함량을 조절할 필요가 있다. 일 예로, 전도성 금속(220)의 함량은 전도체층(200)의 100 중량부 대비 75 내지 85 중량부일 수 있고, 더욱 바람직하게는 80 중량부일 수 있다. Depending on the content of the conductive metal 220, the conductive properties of the conductor layer 200 may change during stretching of the composite elastic substrate 100. When the conductive metal 220 is excessive, the rigidity of the conductor layer 200 may increase due to aggregation of the conductive metal 220, thereby deteriorating elasticity. And, when the conductive metal 220 is in a small amount, when the conductor layer 200 is stretched, the rearrangement effect of the conductive metal 220 that occurs to maintain the conductive path may be reduced. Then, the connection between the conductive metals 220 is not maintained in the process of stretching the conductor layer 200, so that the conductive path is broken, thereby losing the function as an electrode or an electric wire. Therefore, it is necessary to adjust the content of the conductive metal 220 of the conductor layer 200. For example, the content of the conductive metal 220 may be 75 to 85 parts by weight compared to 100 parts by weight of the conductor layer 200, and more preferably 80 parts by weight.

전도체층(200)은 탄성 고분자(210)를 포함하여 신축될 수 있다. 전도성 금속(220)만 포함하여 복합 탄성 기판(100) 상에 형성될 경우, 복합 탄성 기판(100)이 길이방향으로 신축될 때 전도성 금속의 전도성 경로가 끊어지고 전도체층(200)에 결함이 생길 수 있다. 본 발명의 전도체층(200)은 신축성을 가지는 탄성 고분자(210)를 포함하여 복합 탄성 기판(100)과 함께 전도체층(200)이 신축될 수 있다. 일 예로, 탄성 고분자(210)는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 에코플렉스(Ecoflex)일 수 있다. The conductor layer 200 may be stretched and including the elastic polymer 210. When formed on the composite elastic substrate 100 including only the conductive metal 220, when the composite elastic substrate 100 is stretched in the longitudinal direction, the conductive path of the conductive metal is cut off and a defect occurs in the conductive layer 200 Can be. The conductor layer 200 of the present invention may be stretched along with the composite elastic substrate 100 including the elastic polymer 210 having elasticity. For example, the elastic polymer 210 may include silicone rubber, and more preferably, it may be Ecoflex.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 탄성 기판(100)이 일 방향으로 길이가 늘어날 때, 전도체층(200)은 제 2 탄성체층(120)에 접촉된 상태로 상기 일 방향으로 길이가 늘어날 수 있다. 신축성이 우수한 제 1 탄성체층(110)을 포함한 복합 탄성 기판(100)이 길이방향으로 신축될 때, 전도체층(200)도 함께 길이방향으로 신축하여, 신축성 전도체(10)를 포함하는 전자기기에서 전도성 경로를 길게 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the length of the composite elastic substrate 100 increases in one direction, the conductor layer 200 may increase in length in one direction while being in contact with the second elastic layer 120. have. When the composite elastic substrate 100 including the first elastic body layer 110 excellent in elasticity is stretched in the longitudinal direction, the conductor layer 200 is also stretched in the longitudinal direction together, in an electronic device including the elastic conductor 10 The conductive path can be kept long.

이때, 제 2 탄성체층(120)은 제 1 탄성체층(110)과 전도체층(200)을 결합시켜주는 가교역할을 할 수도 있다. 제 1 탄성체층(110) 상에 직접 전도체층(200)이 형성될 경우, 두 층이 서로 다른 특성을 가지기 때문에, 제 1 탄성체층(110)이 길이방향으로 신축하면 전도체층(200)이 미끄러지며 길이방향으로 신축되지 않을 수도 있다. 이는 신축성 전도체에서 기판만 늘어나고 전극 또는 전선의 역할이 되는 전도체층(200)은 고정될 수 있음을 의미한다. 그러나, 제 2 전도체층(120)을 제1 탄성체층(110)과 전도체층(200)에 개재하여 복합 탄성 기판(100)을 형성할 경우, 제 1 탄성체층(110)이 길이방향으로 신축할 때 제 2 탄성체층(120)과 접촉되어 전도체층(200)이 미끄러지는 것을 방지하고, 복합 탄성 기판(100)과 전도체층(200)이 동일한 거동으로 신축할 수 있게 된다.At this time, the second elastic layer 120 may also serve as a bridge that bonds the first elastic layer 110 and the conductor layer 200. When the conductor layer 200 is directly formed on the first elastic layer 110, since the two layers have different characteristics, when the first elastic layer 110 stretches in the longitudinal direction, the conductor layer 200 slides It may not be stretched in the longitudinal direction. This means that only the substrate is stretched from the stretchable conductor, and the conductor layer 200 serving as an electrode or electric wire can be fixed. However, when forming the composite elastic substrate 100 with the second conductor layer 120 interposed between the first elastic layer 110 and the conductor layer 200, the first elastic layer 110 is stretched and contracted in the longitudinal direction. When the second elastic layer 120 is in contact with the conductor layer 200 to prevent slipping, the composite elastic substrate 100 and the conductor layer 200 can be stretched and contracted with the same behavior.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 탄성 기판(100)이 일 방향으로 길이가 늘어날 때, 전도체층(200)은 초기 일 방향 길이 대비 1600 % 내지 1800 % 의 범위로 길이가 늘어날 수 있다. 본 발명의 신축성 전도체(10)는 신축성이 우수한 복합 탄성 기판(100)을 포함하여, 초기 일 방향의 길이 대비 최종 신축 길이가 16 배 내지 18배 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the length of the composite elastic substrate 100 increases in one direction, the conductor layer 200 may increase in length in the range of 1600% to 1800% compared to the initial one-way length. The stretchable conductor 10 of the present invention includes a composite elastic substrate 100 having excellent stretchability, and a final stretch length compared to a length in an initial one direction may be 16 to 18 times.

또한, 신축성 전도체(10)의 전도체층(200)은 일 방향으로 신축 전후의 저항값 변화가 작을 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 2 탄성체층(120)의 두께를 얇게 적층할 경우, 복합 탄성 기판(100)은 제 1 탄성체층(110)의 특성을 유사한 수준으로 유지할 수 있다. 제 1 탄성체층(110)은 제 2 탄성체층(120)보다 낮은 탄성계수를 가지기 때문에 신축성이 우수할 뿐만 아니라 이력(Hysteresis)에 대한 높은 안정성을 가진다. 이는 신축성 전도체(10)의 길이방향으로 신축하였다가 초기상태로 회복되었을 때, 초기의 특성을 유지할 수 있음을 의미한다. 따라서, 신축성 전도체(10)의 전도체 역할을 수행하는 전도체층(200)의 신축 전후의 저항값 변화가 작고, 안정성이 우수한 효과가 있다.In addition, the conductive layer 200 of the stretchable conductor 10 may have a small change in resistance value before and after stretching in one direction. As described above, when the thickness of the second elastic layer 120 is thinly stacked, the composite elastic substrate 100 may maintain the properties of the first elastic layer 110 at a similar level. Since the first elastic layer 110 has a lower modulus of elasticity than the second elastic layer 120, it has excellent elasticity and high stability against hysteresis. This means that the initial characteristics can be maintained when the stretched conductor 10 is stretched in the longitudinal direction and then restored to the initial state. Therefore, a change in resistance value before and after stretching of the conductor layer 200 serving as a conductor of the stretchable conductor 10 is small, and there is an effect of excellent stability.

이상과 같이, 본 발명의 신축성 전도체(10)는 복합 탄성 기판(100)과 전도체층(200)을 포함하여 신축성이 우수하다. 그리고, 반복 실시에 대한 높은 안정성을 가지기 때문에 신축 전후의 전도성 특성을 유지할 수 있다.As described above, the stretchable conductor 10 of the present invention is excellent in stretchability, including the composite elastic substrate 100 and the conductor layer 200. In addition, since it has high stability against repeated execution, it is possible to maintain conductivity characteristics before and after stretching.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체(10)의 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the stretchable conductor 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체(10)의 제조방법을 나타내는 모식도이고, 도 4는 신축성 전도체(10)의 제조방법을 나타내는 순서도이다. 3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing the stretchable conductor 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flow chart showing a method of manufacturing the stretchable conductor 10.

도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 신축성 전도체(10)의 제조방법은, (a) 탄성 고분자에 전도성 금속이 분산된 전도체층 잉크를 준비하는 단계(S100), (b) 제 1 탄성체층과 제 2 탄성체층을 적층하여 복합 탄성 기판을 제조하는 단계(S200) 및 (c) 복합 탄성 기판 상의 적어도 일부에 전도체층 잉크로 형성되는 전도체층을 전사하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.3 and 4, the method of manufacturing the stretchable conductor 10 of the present invention includes: (a) preparing a conductive layer ink in which a conductive metal is dispersed in an elastic polymer (S100), (b) a first elastic layer And laminating a second elastic layer to produce a composite elastic substrate (S200) and (c) transferring a conductive layer formed of a conductive layer ink to at least a portion of the composite elastic substrate (S300).

먼저, (a) 전도체층 잉크를 준비하는 단계(S100)에 대하여 설명한다. 전도체층 잉크는 전술한 전도성 금속(220), 탄성 고분자(210) 및 용매를 포함한다. (a) 전도체층 잉크를 준비하는 단계(S100)는, (a1) 탄성 고분자(210)의 프리폴리머와 가교제를 혼합하고, 이를 용매와 교반시켜 혼합물을 제조하는 단계 및 (a2) 혼합물에 전도성 금속(220)의 플레이크를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.First, (a) preparing a conductive layer ink (S100) will be described. The conductive layer ink includes the aforementioned conductive metal 220, an elastic polymer 210, and a solvent. (A) The step (S100) of preparing the conductor layer ink comprises: (a1) mixing the prepolymer and the crosslinking agent of the elastic polymer 210, and stirring it with a solvent to prepare a mixture; and (a2) the conductive metal ( 220) may be added.

중합되어 경화되지 않은 탄성 고분자(210)의 프리폴리머(pre-polymer)와 가교제를 혼합하여 일부 중합된 형태로 준비한다. 그리고 이에 용매를 첨가하여 혼합물을 제조하고, 전도성 금속(220)을 플레이크(flake) 형태로 첨가하여 전도체층 잉크를 준비한다. 일 예로, 용매는 메틸-이소-뷰틸-케톤(Methyl-iso-butyl-ketone, MIBK)를 포함할 수 있다. It is prepared in a partially polymerized form by mixing a pre-polymer and a crosslinking agent of the polymerized and uncured elastic polymer 210. Then, a solvent is added to prepare a mixture, and the conductive metal 220 is added in a flake form to prepare a conductive layer ink. As an example, the solvent may include methyl-iso-butyl-ketone (MIBK).

전도체층 잉크는 전도체층(200)을 형성하여 복합 탄성 기판(100)에 전사될 수 있는데, 전도체층 잉크의 함량비율에 따라 전도체층(200)의 전도성 특성과 번짐현상이 조절될 수 있다. 일 예로, 전도체층 잉크 100 중량부에 대하여, 전도성 금속(220)의 플레이크 68.5 중량부 내지 71.5 중량부, 탄성 고분자(210) 14.5 중량부 내지 16.5 중량부 및 용매 13.5 중량부 내지 15.5 중량부를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전도성 금속(220)의 함량에 따라 복합 탄성 기판(100)의 신축시 전도체층(200)의 전도성 특성이 변할 수 있기 때문에, 전도체층 잉크의 전도성 금속(220)의 함량을 조절할 필요가 있다.The conductor layer ink may be transferred to the composite elastic substrate 100 by forming the conductor layer 200, and the conductive properties and blurring of the conductor layer 200 may be adjusted according to the content ratio of the conductor layer ink. For example, with respect to 100 parts by weight of the conductive layer ink, the conductive metal 220 may contain 68.5 parts by weight to 71.5 parts by weight of the elastic polymer 210, 14.5 parts by weight to 16.5 parts by weight, and 13.5 parts by weight to 15.5 parts by weight of the solvent Can be. As described above, since the conductive properties of the conductive layer 200 may be changed when the composite elastic substrate 100 is stretched according to the content of the conductive metal 220, the content of the conductive metal 220 of the ink of the conductive layer is adjusted. There is a need.

또한, 전도체층(200)을 형성할 때, 전도체층 잉크가 도포되는 필름과 상호작용하여 전도체층(200)에 번짐현상이 형성될 수 있다. 용매의 함량이 많을 경우 전도체층 잉크의 점도가 낮아져서 번짐현상이 증가할 수 있다. 필름과의 상호작용보다 전도체층 잉크의 점도에 의한 영향을 증가시켜 번짐현상을 억제할 수 있다. 따라서, 전도체층 잉크의 용매 함량을 조절하여 전도체층(200) 형성시 번짐현상을 제어할 수 있다. 일 예로, 전도체층 잉크는 전도성 금속:탄성 고분자:용매의 함량이 7.2g:1.6g:1.5g일 수 있다.In addition, when forming the conductor layer 200, a smear phenomenon may be formed on the conductor layer 200 by interacting with a film to which the conductor layer ink is applied. When the content of the solvent is large, the viscosity of the conductive layer ink may be lowered, which may increase smearing. It is possible to suppress blurring by increasing the influence of the viscosity of the conductive layer ink rather than interacting with the film. Therefore, it is possible to control the bleeding phenomenon when the conductor layer 200 is formed by adjusting the solvent content of the conductor layer ink. For example, the conductive layer ink may have a conductive metal: elastic polymer: solvent content of 7.2g: 1.6g: 1.5g.

다음으로, 복합 탄성 기판(100)은 제 1 탄성체 용액을 제 2 탄성체층(120) 상에 결합제와 함께 도포하여 제조할 수 있다.Next, the composite elastic substrate 100 may be manufactured by applying a first elastic solution to the second elastic layer 120 with a binder.

본 발명의 일 실시예에 따르면, (b) 복합 탄성 기판(100)을 제조하는 단계는, (b1) 제 1 탄성체 단위체 및 가교제를 혼합하여 제 1 탄성체 용액을 준비하는 단계, (b2) 제 2 탄성체 단위체 및 가교제를 포함하는 혼합물을 고분자 필름상에 도포하고 이를 경화시켜 제 2 탄성체층(120)을 형성하는 단계, (b3) 제 2 탄성체층(120) 상에 결합제를 도포하는 단계, (b4) 결합제가 도포된 제 2 탄성체층(120) 상에 제 1 탄성체 용액을 도포하고 이를 경화시켜, 제 2 탄성체층(120) 상에 제 1 탄성체층(110)을 형성하는 단계 및 (b5) 고분자 필름을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, (b) preparing a composite elastic substrate 100 comprises: (b1) preparing a first elastomer solution by mixing a first elastomer unit and a crosslinking agent, (b2) a second Forming a second elastic layer 120 by applying a mixture comprising an elastomeric unit and a crosslinking agent on a polymer film and curing it, (b3) applying a binder on the second elastic layer 120, (b4) ) A step of forming a first elastic layer 110 on the second elastic layer 120 and (b5) polymer by applying a first elastic solution on the second elastic layer 120 coated with a binder and curing it, And removing the film.

먼저, (b1) 제 1 탄성체 단위체 및 가교제를 혼합하여 제 1 탄성체 용액을 준비한다. 제 1 탄성체층(110)은 일 예로 수화겔(hydrogel)일 수 있는데, 수화겔 단위체와 가교제를 혼합하여 완전 경화되지 않은 상태의 제 1 탄성체 용액을 준비한다.First, (b1) a first elastomer solution is prepared by mixing the first elastomer unit and a crosslinking agent. The first elastic layer 110 may be, for example, a hydrogel, and a first elastic solution in a state that is not completely cured is prepared by mixing a hydrogel unit and a crosslinking agent.

그리고, (b2) 제 2 탄성체 단위체 및 가교제를 포함하는 혼합물을 준비한다. 제 1 탄성체 용액과 같이, 완전 경화되지 않은 상태의 제 2 탄성체 단위체와 가교제를 포함하는 혼합물을 준비한다. 그리고, 상기 혼합물을 고분자 필름 상에 도포하고 이를 경화시켜 제 2 탄성체층(120)을 형성한다. 이때, 혼합물을 도포하는 단계는 스핀코팅(spin coating)법으로 수행될 수 있다. 고분자 필름은 통상적으로 사용할 수 있는 필름, 일 예로 PET 필름을 이용할 수 있다. PET 필름상에 상기 혼합물을 스핀코팅하고 이를 경화시켜 제 2 탄성체층(120)을 형성한다. 바람직하게는 제 2 탄성체층(120)은 박막의 형태로 형성할 수 있다.Then, (b2) a mixture comprising a second elastic unit and a crosslinking agent is prepared. A mixture comprising a second elastomeric unit and a crosslinking agent in a completely uncured state, such as a first elastomeric solution, is prepared. Then, the mixture is applied on a polymer film and cured to form a second elastic layer 120. At this time, the step of applying the mixture may be performed by a spin coating method. The polymer film may be a film that can be commonly used, for example, a PET film. The mixture is spin coated on a PET film and cured to form a second elastic layer 120. Preferably, the second elastic layer 120 may be formed in the form of a thin film.

다음으로, (b3) 제 1 탄성체층(110)과 제 2 탄성체층(120)을 결합시킬 수 있는 결합제를 제 2 탄성체층(120) 상에 도포하고, (b4) 결합제가 도포된 제 2 탄성체층(120) 상에 제 1 탄성체 용액을 도포하고 이를 경화시켜, 제 2 탄성체층(120) 상에 제 1 탄성체층(110)을 형성한다. 결합제는 벤조페논과 같은 물질로 제 2 탄성체층(120)상에 도포하고, 제 1 탄성체 용액을 특정 형상을 가지도록 도포할 수 있다. 도포된 제 1 탄성체 용액은 열처리 공정을 수행하여 경화되어 제 1 탄성체층(110)을 형성한다. Next, (b3) a binder capable of bonding the first elastic layer 110 and the second elastic layer 120 is coated on the second elastic layer 120, and (b4) the second elastic body coated with the binder The first elastic body solution is coated on the layer 120 and cured to form the first elastic layer 110 on the second elastic layer 120. The binder may be applied on the second elastic layer 120 with a material such as benzophenone, and the first elastic solution may be applied to have a specific shape. The applied first elastic body solution is cured by performing a heat treatment process to form the first elastic body layer 110.

마지막으로, (b5) 고분자 필름을 제거하여, 제 1 탄성체층(110) 상에 적층된 제 2 탄성체층(120)을 포함하는 복합 탄성 기판(100)을 제조한다. 이때 제 1 탄성체층(110)과 제 2 탄성체층(120)은 결합제에 의해 부착된다. Finally, by removing the polymer film (b5), a composite elastic substrate 100 including the second elastic layer 120 stacked on the first elastic layer 110 is manufactured. At this time, the first elastic layer 110 and the second elastic layer 120 are attached by a binder.

그리고, 복합 탄성 기판(100) 상이 적어도 일부에 전도체층(200)을 전사하여 신축성 전도체(10)를 제조한다. Then, the conductive layer 200 is transferred to at least a portion of the composite elastic substrate 100 to manufacture the stretchable conductor 10.

본 발명의 일 실시예에 따르면, (c) 전도체층(200)을 전사하는 단계는, (c1) 전도체층 잉크를 테플론(Teflon) 필름에 도포하는 단계, (c2) 도포된 전도체층 잉크를 열처리하고 탄성 고분자(210)를 경화시켜 전도체층(200)을 형성하는 단계, (c3) 전도체층(200)을 수용성 테이프를 이용하여 테플론 필름으로부터 분리시키는 단계 및 (c4) 분리된 전도체층(200)을 복합 탄성 기판의 제 2 탄성체층(120)이 형성된 일 면의 적어도 일부에 전사시키고, 수용성 테이프를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, (c) the step of transferring the conductor layer 200, (c1) the step of applying the conductor layer ink to a Teflon film, (c2) heat treatment of the applied conductor layer ink And curing the elastic polymer 210 to form the conductor layer 200, (c3) separating the conductor layer 200 from the Teflon film using a water-soluble tape, and (c4) the separated conductor layer 200 It may include the step of transferring to the at least a portion of the surface of the second elastic layer 120 of the composite elastic substrate is formed, and removing the water-soluble tape.

전도체층(200)을 형성할 때, 탄성 고분자(210)를 경화시키고 전도성 금속(220)을 소결시키기 위해 열처리 공정이 필요하다. 이때, 복합 탄성 기판(100) 상에 직접 전도체층 잉크를 프린팅하고 열처리할 경우, 복합 탄성 기판(100)의 제 1 탄성체층(110)이 열처리에 의해 경화되거나 수분이 제거될 수 있다. 이는 신축성 전도체(10)의 신축성을 저하시키는 문제를 유발한다. 따라서, 본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해, 수용성 테이프를 이용하여 전도체층(200)을 복합 탄성 기판(100) 상에 전사하는 방법으로 신축성 전도체(10)를 제조한다. When forming the conductor layer 200, a heat treatment process is required to cure the elastic polymer 210 and sinter the conductive metal 220. At this time, when printing and heat-treating the conductor layer ink directly on the composite elastic substrate 100, the first elastic layer 110 of the composite elastic substrate 100 may be cured by heat treatment or moisture may be removed. This causes a problem of deteriorating the elasticity of the stretchable conductor 10. Therefore, in order to solve the above problems, the present invention manufactures the stretchable conductor 10 by transferring the conductor layer 200 onto the composite elastic substrate 100 using a water-soluble tape.

먼저, (c) 전도체층(200)을 전사하는 단계는, (c1) 전도체층 잉크를 테플론(Teflon) 필름에 도포하고, (c2) 도포된 전도체층 잉크를 열처리하고 탄성 고분자(210)를 경화시켜 전도체층(200)을 형성한다. 테플론 필름은 비접착성 물질이기 때문에 전도체층(200)과의 접착력이 비교적 약하다. 따라서, 후술할 수용성 테이프에 의한 전도체층(200)의 분리가 용이한 이점이 있다. 그리고, 전도체층 잉크의 열처리 공정을 수행하여도 테플론 필름의 안정성 때문에 변형되지 않는 이점이 있다. First, (c) the step of transferring the conductor layer 200, (c1) the conductor layer ink is applied to a Teflon film, (c2) the applied conductor layer ink is heat treated and the elastic polymer 210 is cured. To form the conductor layer 200. Since the Teflon film is a non-adhesive material, the adhesive force with the conductor layer 200 is relatively weak. Therefore, there is an advantage of easy separation of the conductor layer 200 by a water-soluble tape to be described later. In addition, even if a heat treatment process of the conductor layer ink is performed, there is an advantage that it is not deformed due to the stability of the Teflon film.

열처리 단계는 3 단계에 거쳐 수행될 수 있다. 1 단계에서 낮은 온도로 열처리 하여 용매를 증발시키고 탄성 고분자(210)를 경화시킨다. 그리고 온도가 비교적 높은 2 단계 및 3 단계의 열처리를 통해 경화되지 않은 탄성 고분자(210)를 경화시키고, 전도성 금속(220)을 소결(sintering)한다. 위 열처리 공정은 본 발명의 일 예시에 불과하며, 이에 제한되지는 않는다. 상기의 공정을 통해 테플론 필름 상에 전도체층 잉크를 이용하여 전도체층(200)을 형성한다.The heat treatment step may be performed through three steps. Heat treatment at a low temperature in step 1 to evaporate the solvent and cure the elastomer 210. Then, the uncured elastic polymer 210 is cured through heat treatment in steps 2 and 3 in which the temperature is relatively high, and the conductive metal 220 is sintered. The above heat treatment process is only an example of the present invention, but is not limited thereto. Through the above process, the conductor layer 200 is formed on the Teflon film using the conductor layer ink.

다음으로, 테플론 필름 상에 형성된 전도체층(200)을 (c3) 수용성 테이프를 이용하여 테플론 필름으로부터 분리시키고, (c4) 분리된 전도체층(200)을 복합 탄성 기판(100)의 제 2 탄성체층(120)이 형성된 일 면의 적어도 일부에 전사시키고, 수용성 테이프를 제거하여 신축성 전도체(10)를 제조한다.Next, the conductor layer 200 formed on the Teflon film is separated from the Teflon film using (c3) water-soluble tape, and (c4) the separated conductor layer 200 is the second elastic layer of the composite elastic substrate 100 (120) is transferred to at least a portion of the formed surface, and the water-soluble tape is removed to prepare a stretchable conductor (10).

전도체층(200)과 테플론 필름과의 부착력보다, 전도체층(200)과 수용성 테이프와의 부착력이 더 강하기 때문에, 수용성 테이프를 이용하여 전도체층(200)을 쉽게 분리시킬 수 있다. 수용성 테이프에 부착되어 분리된 전도체층(200)을 복합 탄성 기판(100)의 제 2 탄성체층(120)이 형성된 일 면에 전사시킨다. 전술한 바와 같이, 복합 탄성 기판(100)이 신축될 때, 전도체층(200)은 제 2 탄성체층(120)과 접촉된 상태로 신축될 수 있기 때문에, 제 1 탄성체층(110)과 접하는 면의 반대면인 제 2 탄성체층(120)이 형성된 일면에 전사시킨다. 그리고, 물에 용해시켜 수용성 테이프를 제거할 수 있다.Since the adhesion between the conductor layer 200 and the water-soluble tape is stronger than the adhesion between the conductor layer 200 and the Teflon film, the conductor layer 200 can be easily separated using the water-soluble tape. The conductive layer 200 attached to the water-soluble tape is transferred to one surface on which the second elastic layer 120 of the composite elastic substrate 100 is formed. As described above, when the composite elastic substrate 100 is stretched, the conductor layer 200 may be stretched in contact with the second elastic layer 120, so that the surface contacting the first elastic layer 110 The second elastic body layer 120, which is the opposite surface of, is transferred to one surface. And, it can be dissolved in water to remove the water-soluble tape.

상기의 방법으로 제조되는 신축성 전도체(10)는 전도체층(200)의 탄성 고분자(210)를 경화시키고 전도성 금속(220)을 소결시키기 위한 열처리 공정을 테플론 필름 상에서 수행하기 때문에 열처리에 의한 복합 탄성 기판(100)의 변형을 방지하여 신축성을 저하시키지 않는 이점이 있다. 또한, 수용성 테이프를 이용하여 전도체층(200)을 전사시키기 때문에 후처리 공정도 간편한 이점이 있다.Since the elastic conductor 10 manufactured by the above method performs a heat treatment process for curing the elastic polymer 210 of the conductor layer 200 and sintering the conductive metal 220 on the Teflon film, the composite elastic substrate by heat treatment It has an advantage of preventing deformation of (100) and not deteriorating elasticity. In addition, since the conductor layer 200 is transferred using a water-soluble tape, the post-treatment process also has an advantage.

이상과 같이, 본 발명의 신축성 전도체(10)의 제조방법은 전도체층(200)을 수용성 테이프를 이용하여 전사시킴으로써, 복합 탄성 기판(100)의 신축성을 저하시키지 않는 효과가 있다.As described above, the method for manufacturing the stretchable conductor 10 of the present invention has an effect of not reducing the stretchability of the composite elastic substrate 100 by transferring the conductor layer 200 using a water-soluble tape.

이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예 및 실험예들을 설명한다. 다만, 하기의 실시예 및 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 실시예 및 실험예들이 아래의 실시예 및 실험예들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and experimental examples for helping understanding of the present invention will be described. However, the following Examples and Experimental Examples are only to help understanding of the present invention, and the Examples and Experimental Examples of the present invention are not limited to the following Examples and Experimental Examples.

실시예1: 수화겔/에코플렉스 복합 탄성 기판을 가진 신축성 전도체의 제조Example 1: Preparation of a stretchable conductor having a hydrogel / ecoplex composite elastic substrate

1) Ag 플레이크 잉크 및 전도체 고분자층의 제조1) Preparation of Ag flake ink and conductive polymer layer

먼저, 전도체층을 형성하기 위한 전도성 금속을 포함하는 전도체층 잉크를 준비한다. 전도성 금속으로 은(Ag) 플레이크를, 탄성 고분자는 실리콘 고무인 에코플렉스를 준비한다. First, a conductor layer ink containing a conductive metal for forming a conductor layer is prepared. Prepare silver (Ag) flakes as the conductive metal and eco-flex as the elastic polymer.

탄성 고분자인 에코플렉스의 프리폴리머(pre-polymer)와 가교제를 1:1(w/w) 비율로 5분동안 혼합하고, 용매인 메틸-이소-뷰틸케톤(Methyl-iso-butylketone, MIBK)를 첨가하고 10분동안 혼합한다. 그리고, 은(Ag) 플레이크를 전술한 혼합 용액에 첨가하고, 5 시간동안 휘저으며 교반시킨다. 이때, 혼합용액의 함량비율(은 플레이크:에코플렉스:MIBK)은 7.2g:1.6g:1.5g 이 되도록 혼합하여 전도체층 잉크를 준비한다.The prepolymer of the elastic polymer Ecoplex and the crosslinking agent are mixed for 5 minutes at a ratio of 1: 1 (w / w), and the solvent methyl-iso-butylketone (MIBK) is added. And mix for 10 minutes. Then, silver (Ag) flakes are added to the above-mentioned mixed solution, stirred for 5 hours and stirred. At this time, the content ratio of the mixed solution (silver flake: Ecoflex: MIBK) is mixed to be 7.2 g: 1.6 g: 1.5 g to prepare a conductive layer ink.

상기의 전도체층 잉크를 테플론(Teflon) 필름에 프린팅하고, 3단계의 열처리를 수행하여 전도체층(200)을 형성한다. 열처리 단계는, 먼저 1 시간동안 60 ℃의 온도에서 열처리하여 용매인 MIBK를 증발시키며 탄성 고분자인 에코플렉스를 일부 경화시킨다. 그리고, 110 ℃에서 2시간, 130 ℃에서 2시간 동안 열처리함으로써, 전도체층 잉크를 완전히 경화시키고 은 플레이크를 소결(sintering)처리한다. 상기의 과정을 통해, 테플론 필름에 은 플레이크가 분산된 전도체층(200)을 형성한다.The conductor layer ink is printed on a Teflon film, and heat treatment in three steps is performed to form the conductor layer 200. In the heat treatment step, first, heat treatment is performed at a temperature of 60 ° C. for 1 hour to evaporate the solvent MIBK and partially cure the elastic polymer echoplex. Then, by heat treatment at 110 ° C. for 2 hours and 130 ° C. for 2 hours, the conductor layer ink is completely cured and the silver flake is sintered. Through the above process, a conductor layer 200 in which silver flakes are dispersed in a Teflon film is formed.

2) 수화겔(Hydrogel) 용액의 제조2) Preparation of hydrogel solution

복합 탄성 기판(100)의 제 1 탄성체층(110)에 포함되는 수화겔(Hydrogel) 용액을 제조한다. 황산 칼슘(CaSO4)가 이온성 가교제로 결합된 소듐알긴산(Sodium alginate, Na(C6H8O6)n)을 준비한다. 그리고, 폴리아크릴아마이드(Polyacrylamide) 구조를 형성하기 위해 아크릴아마이드 단량체를 준비한다. A hydrogel solution included in the first elastic layer 110 of the composite elastic substrate 100 is prepared. Prepare sodium alginate (Na (C 6 H 8 O 6 ) n ) in which calcium sulfate (CaSO 4 ) is bound by an ionic crosslinking agent. Then, an acrylamide monomer is prepared to form a polyacrylamide structure.

먼저, 상기 소듐 알긴산과 아크릴아마이드를 9:1의 중량비로 증류수에 혼합하고, 24 시간동안 휘저으며 교반시켜 혼합물을 얻는다. 그리고, 과황산암모늄(Ammonium persulfate, (NH4SO4)2)을 아크릴아마이드의 중합반응의 광 개시제로 첨가하고, N,N-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N-methylenebisacrylamide)를 가교제로 첨가한다. 상기 혼합물을 1 시간동안 교반시킨 후, 물 10 mL에 0.06 g의 황산칼슘을 용해시킨 후가교제로 첨가하고, 폴리아크릴아마이드의 가교 촉진제로 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine, TEMED)를 첨가한다. 상기의 과정을 통해, 제 1 탄성체층에 포함되는 수화겔 용액을 제조한다.First, the sodium alginate and acrylamide are mixed in distilled water in a weight ratio of 9: 1, stirred for 24 hours and stirred to obtain a mixture. Then, ammonium persulfate (Ammonium persulfate, (NH 4 SO 4 ) 2 ) is added as a photoinitiator for the polymerization of acrylamide, and N, N-methylenebisacrylamide is added as a crosslinking agent. . After the mixture was stirred for 1 hour, 0.06 g of calcium sulfate was dissolved in 10 mL of water and then added as a crosslinking agent, and N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (a crosslinking accelerator for polyacrylamide) N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine, TEMED). Through the above process, a hydrogel solution included in the first elastic layer is prepared.

3) 복합 탄성 기판의 제조3) Preparation of composite elastic substrate

상기 "2) 수화겔 용액의 제조"에서 준비된 수화겔 용액과 실리콘 고무인 에코플렉스를 이용하여, 복합 탄성 기판을 제조한다. A composite elastic substrate is prepared by using the hydrogel solution prepared in "2) Preparation of hydrogel solution" and Ecoflex, a silicone rubber.

제 2 탄성체층(120)으로, 실리콘 고무인 에코플렉스를 준비한다. 에코플렉스의 프리폴리머와 가교제를 1:1(w/w) 중량비로 5분 동안 혼합하고, 제조된 혼합물을 PET 필름에 250 ㎛의 두께를 가지도록 3000 rpm의 속도로 스핀코팅하여 에코플렉스 박막을 형성한다. 그리고, 상기 박막을 12시간 동안 경화시켜 박막의 표면을 평탄화 시킨다. As the second elastic layer 120, an ecoplex that is silicone rubber is prepared. The prepolymer and crosslinking agent of Ecoflex were mixed in a weight ratio of 1: 1 (w / w) for 5 minutes, and the prepared mixture was spin coated at a speed of 3000 rpm to have a thickness of 250 μm on the PET film to form an Ecoflex thin film. do. Then, the thin film is cured for 12 hours to planarize the surface of the thin film.

이후, 제 1 탄성체층(110)과 제 2 탄성체층(120)을 부착시키는 결합제로, 에코플렉스 박막층 상에 벤조페논(Benzophenon)으로 표면처리한다. 이는 2 wt%의 벤조페논(Benzophenon)을 포함하는 에탄올 용액을 준비하여 에코플렉스 박막에 디핑(dipping)하여 수행한다.Subsequently, the first elastic layer 110 and the second elastic layer 120 are attached to the binder, and the surface treatment with benzophenone (Benzophenon) on the eco-flex thin film layer. This is performed by preparing an ethanol solution containing 2 wt% of benzophenone (dipping) into the Ecoplex thin film.

그리고, "2) 수화겔 용액의 제조"에서 준비된 수화겔 용액을 에코플렉스 박막 상에 필름의 형태로 부은 후, UV/O3로 5분 동안 경화시킨 후, 이를 Humidity box에 24시간 동안 둔다. 상기의 방법으로 수화겔을 포함하는 제 1 탄성체층(110)과, 에코플렉스 박막을 포함하는 제 2 탄성체층(120)이 적층된 복합 탄성 기판(10; 수화겔/에코플렉스)을 준비한다.Then, after pouring the hydrogel solution prepared in "2) Preparation of hydrogel solution in the form of a film on the Ecoflex thin film, and curing with UV / O 3 for 5 minutes, it is placed in a Humidity box for 24 hours. A composite elastic substrate 10 (hydrogel / ecoplex) in which the first elastic layer 110 including the hydrogel and the second elastic layer 120 including the eco-flex thin film are stacked is prepared by the above method.

4) Ag 전도체층 전사4) Ag conductor layer transfer

상기 "1) Ag 플레이크 잉크 및 전도체 고분자층의 제조"에서 준비된 은 플레이크가 분산된 전도체 고분자층(200)을 복합 탄성 기판(100)에 전사하여, 신축성 전도체(10)를 제조한다.The conductive polymer layer 200 in which silver flakes are dispersed in “1) Preparation of Ag Flake Ink and Conductor Polymer Layer” is transferred to the composite elastic substrate 100 to prepare a stretchable conductor 10.

먼저, 테플론 필름에 형성된 전도체층(200)을 수용성 테이프를 이용하여 테플론 필름을 제거한다. 이를 PET 필름에서 떼어낸 복합 탄성 기판(100) 상에 전사시키고, 증류수에 수용성 테이프를 녹여 제거한다. First, the conductor layer 200 formed on the Teflon film is removed using a water-soluble tape. This is transferred onto the composite elastic substrate 100 removed from the PET film, and dissolved in distilled water to remove the water-soluble tape.

1) 내지 4)의 공정을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체를 제조할 수 있다. 이때, 제조된 신축성 전도체를 이하 "실시예 1"이라 지칭한다.Through the process of 1) to 4), it is possible to manufacture a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention. At this time, the prepared elastic conductor is hereinafter referred to as "Example 1".

비교예 1: 수화겔 기판의 신축성 전도체의 제조(DNHG)Comparative Example 1: Preparation of stretchable conductor of hydrogel substrate (DNHG)

상기 실시예 1에서, "3) 복합 탄성 기판의 제조"에서 제조된 수화겔/에코플렉스 복합 탄성 기판을 수화겔 기판으로 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 전도체(DNHG)를 제조한다. 이렇게 제조된 전도체를 이하 "비교예 1"이라 지칭한다.In Example 1, a conductor (DNHG) was prepared in the same manner except that the hydrogel / ecoplex composite elastic substrate prepared in “3) Preparation of Composite Elastic Substrate was manufactured as a hydrogel substrate. The conductor thus prepared is hereinafter referred to as "Comparative Example 1".

비교예 2: 에코플렉스 기판의 신축성 전도체의 제조(ECO-T)Comparative Example 2: Preparation of stretchable conductor of ecoflex substrate (ECO-T)

상기 실시예 1에서, "3) 복합 탄성 기판의 제조"에서 제조된 수화겔/에코플렉스 복합 탄성 기판을 에코플렉스기판으로 제조한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 전도체(ECO-T)를 제조한다. 이렇게 제조된 전도체를 이하 "비교예 2"라 지칭한다.In Example 1, the conductor (ECO-T) was prepared in the same manner, except that the hydrogel / ecoflex composite elastic substrate prepared in "3) Preparation of Composite Elastic Substrate" was manufactured as an ecoflex substrate. The conductor thus prepared is hereinafter referred to as "Comparative Example 2".

비교예 3: 에코플렉스 기판의 신축성 전도체의 제조(ECO-P)Comparative Example 3: Preparation of stretchable conductor of ecoflex substrate (ECO-P)

상기 실시예 1에서, "3) 복합 탄성 기판의 제조"에서 제조된 수화겔/에코플렉스 복합 탄성 기판을 수화겔 기판으로 제조하고, 상기 기판에 은 플레이크를 포함하는 전도체층을 프린팅 법으로 형성하는 제외하고는 동일한 방법으로 전도체(ECO-P)를 제조한다. 이렇게 제조된 전도체를 이하 "비교예 3"이라 지칭한다.In Example 1, a hydrogel / ecoplex composite elastic substrate prepared in "3) Preparation of Composite Elastic Substrate" was prepared as a hydrogel substrate, and a conductive layer containing silver flakes was formed on the substrate by printing. Prepares the conductor (ECO-P) in the same way. The conductor thus prepared is hereinafter referred to as "Comparative Example 3".

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 단면을 나타내는 주사전사현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다. 도 5를 참조하면, 실시예 1의 신축성 전도체(10)는, 제 1 탄성체층(110)인 수화겔층과 제 2 탄성체층(120)인 에코플렉스 층이 부착되어, 적층된 형태로 복합 탄성 기판(100)을 형성하고 있다. 이때, 에코플렉스 층은 두께가 30 ㎛으로 비교적 얇은 박막의 형태를 가진다. 그리고, 그 상부에 은 플레이크(220)가 분산된 전도체층(200)이 형성되어 있다. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross-section of a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the elastic conductor 10 of Example 1 is attached with a hydrogel layer, which is the first elastic layer 110, and an eco-flex layer, which is the second elastic layer 120, and is stacked to form a composite elastic substrate. It forms (100). At this time, the eco-flex layer has a thickness of 30 μm and is relatively thin. In addition, a conductor layer 200 in which silver flakes 220 are dispersed is formed on the upper portion.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 은(Ag) 플레이크가 분산되어 있는 전도체층의 단면을 나타내는 주사전사현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다. 6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a cross section of a conductor layer in which silver (Ag) flakes of a stretchable conductor according to an embodiment of the present invention are dispersed.

도 6의 (a)를 참조하면, 실시예 1의 전도체층(200)은 두께가 약 40 ㎛이다. 그리고, 도 6의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 은(Ag) 플레이크(220)가 전도체층(200)에서 분산되어 있고, 플레이크의 평균 입자 크기는 약 1 내지 3 ㎛의 값을 가지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6A, the conductor layer 200 of Example 1 is about 40 μm thick. And, as shown in (b) and (c) of Figure 6, silver (Ag) flake 220 is dispersed in the conductor layer 200, the average particle size of the flake is a value of about 1 to 3 ㎛ You can see that it has.

이하에서는, 본 실시예에서 제조된 신축성 전도체의 특성에 대하여 설명한다.Hereinafter, the properties of the stretchable conductor produced in this embodiment will be described.

실험예 1: 신축성 전도체의 신축성 평가Experimental Example 1: Evaluation of stretchability of stretchable conductor

먼저, 도 7 내지 9를 참조하여, 상기 실시예 및 비교예들에 따른 전도체의 신축성 평가에 대하여 설명한다.First, with reference to FIGS. 7 to 9, the elasticity evaluation of the conductors according to the examples and comparative examples will be described.

먼저, 상기 실시예 1의 신축성 전도체(10)를 이용하여 최대 신축 정도를 평가하였다. 실시예 1의 복합 탄성 기판(100)에 전도체층(200)이 형성된 신축성 전도체(10)의 최대 신축길이를 측정하였다. PET 필름상에 실시예 1의 신축성 전도체(10)를 형성하고, 이를 에폭시 필름으로 고정시킨다. 그리고 기계를 이용하여 길이방향으로 PET 필름과 실시예 1을 신축시키고, 그 결과를 도 7에 도시하였다.First, the maximum degree of stretching was evaluated using the stretchable conductor 10 of Example 1. The maximum stretch length of the stretchable conductor 10 in which the conductor layer 200 was formed on the composite elastic substrate 100 of Example 1 was measured. The stretchable conductor 10 of Example 1 is formed on a PET film, and it is fixed with an epoxy film. And the PET film and Example 1 were stretched in the longitudinal direction using a machine, and the results are shown in FIG. 7.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 전도체의 최대 신축 정도를 측정한 결과를 나타내는 사진이다.7 is a photograph showing the result of measuring the maximum degree of stretch of the stretchable conductor according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 초기의 PET 필름상에 형성된 실시예 1은 길이가 4 mm이었으나, 최대 신축하였을 때 길이는 75.2 mm가 되었다. 즉 실시예 1은 1780 %의 신축성을 가진다. Referring to FIG. 7, Example 1 formed on the initial PET film had a length of 4 mm, but when stretched to the maximum, the length was 75.2 mm. That is, Example 1 has an elasticity of 1780%.

다음으로, 상기 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 신축성 전도체를 이용하여, 전도체를 길이방향으로 늘렸을 때 전도체의 응력변화 및 전도체층의 신축 정도를 평가하였다. 먼저, 실시예 1, 비교예 1 및 2의 기판만 제조하여, 이를 길이방향으로 각각 400 % 신축시킬 때의 응력변화를 측정하고, 그 결과를 도 8에 도시하였다.Next, using the stretched conductors prepared in Example 1, Comparative Examples 1 and 2, when the conductor was stretched in the longitudinal direction, the stress change of the conductor and the degree of stretching of the conductor layer were evaluated. First, only the substrates of Examples 1 and Comparative Examples 1 and 2 were manufactured, and the stress change when stretched by 400% in the longitudinal direction, respectively, was measured, and the results are shown in FIG. 8.

도 8은 본 발명의 비교예 및 실시예들에 따른 전도체 기판의 신축성 평가 결과를 나타내는 사진 및 응력-변형률(Stress-strain) 그래프이다.8 is a photograph showing stress evaluation results of a conductor substrate according to Comparative Examples and Examples of the present invention and a stress-strain graph.

도 8의 (a)에 따르면, 3개의 서로 다른 기판들을 길이방향으로 400 % 신축시켰을 때, 각각의 신축 정도를 모두 유사한 것을 알 수 있다. 실시예 1의 복합 탄성 기판이 비교예 1 및 2의 수화겔, 에코플렉스와 같이 신축성이 우수한 것을 알 수 있다. According to (a) of FIG. 8, when three different substrates are stretched 400% in the longitudinal direction, it can be seen that the extent of each stretch is similar. It can be seen that the composite elastic substrate of Example 1 is excellent in elasticity, such as the hydrogels and Ecoflex of Comparative Examples 1 and 2.

하지만, 도 8의 (b)에 따르면, 상기의 기판들은 탄성계수가 다른 특성을 보인다. 실시예 1, 비교예 1 및 2의 응력-변형률 그래프에 따르면, 각각의 인장력 계수(Tensile modulus)는 각각 0.005N/mm2, 0.004N/mm2 및 0.69N/mm2의 값을 가진다. 이는, 실시예 1의 복합 탄성 기판은 비교예 1의 수화겔 기판에 얇은 에코플렉스 박막이 형성되어 있기 때문에, 비교예 1의 수화겔과 거의 비슷한 수준의 인장력 계수를 가질 수 있다. 전도체가 낮은 탄성계수를 가질 경우, 곡선을 가지는 표면에서 등각 접촉(conformal contact)이 가능하고, 표면의 움직임에도 높은 수준은 안정성을 가질 수 있다. However, according to FIG. 8 (b), the substrates have different elastic modulus. Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 of the stress-strain graph, according to each of the tensile modulus (Tensile modulus) has a value of each of 0.005N / mm 2, 0.004N / mm 2 and 0.69N / mm 2. This is because the composite elastic substrate of Example 1 has a thin eco-flex thin film formed on the hydrogel substrate of Comparative Example 1, and thus may have a tensile force coefficient of almost the same level as that of Comparative Example 1. When the conductor has a low modulus of elasticity, conformal contact is possible on a curved surface, and a high level of stability can be obtained even when the surface is moved.

또한, 각각의 기판을 길이방향으로 300 % 신축시켰다가 초기의 상태로 복구시켰을 때의 응력-변형율 그래프를 측정하여 기판의 히스테리시스(Hysteresis) 특성을 평가하고, 그 결과를 도 8의 (c)에 도시하였다. 비교예 2의 에코플렉스 기판에 비해, 실시예 1 및 비교예 1의 수화겔층을 포함하는 기판이 길이방향으로 신축시켰다가 초기상태로 회복하는 능력이 더 우수한 것을 알 수 있다다. 즉, 실시예 1의 복합 탄성 기판은 수화겔층을 제 1 탄성층으로 포함하여 낮은 탄성계수와 우수한 이력특성을 가져 신축성이 우수하다.In addition, by evaluating the stress-strain graph when each substrate was stretched 300% in the longitudinal direction and then restored to its initial state, the hysteresis characteristics of the substrate were evaluated, and the results were shown in FIG. 8 (c). Shown. It can be seen that, compared to the ecoflex substrate of Comparative Example 2, the substrates including the hydrogel layers of Example 1 and Comparative Example 1 were better stretched in the longitudinal direction and then restored to the initial state. That is, the composite elastic substrate of Example 1 includes the hydrogel layer as the first elastic layer, and has a low elastic modulus and excellent hysteresis characteristics, and thus has excellent elasticity.

그리고, 은(Ag) 플레이크를 포함하는 전도체층이 형성된 실시예 1, 비교예 1 및 2의 전도체를 이용하여 신축성 평가를 하여 그 결과를 도 9에 도시하였다. Then, the elasticity was evaluated using the conductors of Example 1, Comparative Examples 1 and 2 in which a conductor layer containing silver (Ag) flakes was formed, and the results are shown in FIG. 9.

도 9는 본 발명의 비교예 및 실시예들에 따른 신축성 전도체에 형성된 전도체층의 신축성 평가 결과를 나타내는 사진이다.9 is a photograph showing a result of evaluation of stretchability of a conductor layer formed on a stretchable conductor according to Comparative Examples and Examples of the present invention.

도 9의 (a)는 실시예 1, 비교예 1 및 2에 따른 전도체의 초기의 상태를, 도 9의 (b)는 상기 전도체들의 기판을 100 % 신축시켰을 때, 기판 상에 형성된 전도체층의 신축 정도를 나타낸다.FIG. 9 (a) shows the initial state of the conductors according to Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 9 (b) shows the conductor layer formed on the substrate when the substrates of the conductors are stretched 100%. It shows the degree of stretching.

도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 신축성 전도체의 기판에 에코플렉스층을 포함하는 실시예 1 및 비교예 2의 경우, 기판이 길이방향으로 신축되면 전도체층도 함께 길이가 늘어나지만, 수화겔만 포함하는 비교예 1의 경우, 전도체층은 길이방향으로 늘어나지 않는 것을 알 수 있다. Referring to (a) and (b) of FIG. 9, in the case of Example 1 and Comparative Example 2 including the echoplex layer on the substrate of the stretchable conductor, the length of the conductor layer also increases when the substrate is stretched in the longitudinal direction. , In the case of Comparative Example 1 containing only a hydrogel, it can be seen that the conductor layer does not extend in the longitudinal direction.

은(Ag) 플레이크가 분산된 전도체층은 소수성이고, 수화겔은 친수성의 특성을 가진다. 친수성의 수화겔상이 직접 전도체층이 형성된 비교예 1의 경우, 기판 상에 은 플레이크 전도체층이 형성되어도 서로 다른 특성 때문에 부착되지 않고, 기판이 길이방향으로 늘어날 때 전도체층은 미끄러지면서 늘어나지 않기 때문이다. 반면에, 기판에 소수성의 에코플렉스층이 형성된 실시예 1 및 비교예 2의 경우, 에코플렉스층에 의해 소수성의 전도체층이 미끄러지지 않고 고정되어 기판이 늘어날 때 전도체층도 함께 늘어날 수 있다. The conductive layer in which silver (Ag) flakes are dispersed is hydrophobic, and the hydrogel has hydrophilic properties. In the case of Comparative Example 1 in which the hydrophilic hydrogel layer had a conductor layer directly formed thereon, even if a silver flake conductor layer was formed on the substrate, it was not attached due to different characteristics, and the conductor layer did not stretch while sliding when the substrate stretched in the longitudinal direction. On the other hand, in the case of Example 1 and Comparative Example 2 in which a hydrophobic ecoflex layer was formed on the substrate, when the substrate was stretched by fixing the hydrophobic conductor layer without slipping by the echoplex layer, the conductor layer may also be stretched.

도 9의 (c)는 실시예 1의 신축성 전도체(10)의 단면을 나타내는 SEM 사진이다. 소수성인 에코플렉스층(120)은 그 상부에 전사된 은(Ag) 플레이크(220)가 분산된 전도체층(200)과 잘 부착되어 있으며, 하부의 친수성의 수화겔층(110)과도 벤조페논 결합제에 의해 잘 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1의 제 2 탄성체층(120)인 에코플렉스층은 서로 다른 특성을 가지는 전도체층(200)과 제 1 탄성체층(110)을 연결하는 역할을 할 수 있다. 이로 인하여 탄성계수가 낮고 신축성이 우수한 수화겔층(110)과 함께 전도체층(200)의 신축성이 향상될 수 있다.9 (c) is an SEM photograph showing a cross section of the stretchable conductor 10 of Example 1. The hydrophobic ecoflex layer 120 is well attached to the conductive layer 200 in which silver (Ag) flakes 220 transferred thereon are dispersed, and the hydrophilic hydrogel layer 110 at the bottom is also used for the benzophenone binder. It can be seen that it is well attached. That is, the eco-flex layer, which is the second elastic layer 120 of Example 1, may serve to connect the conductor layer 200 and the first elastic layer 110 having different characteristics. Due to this, the elasticity of the conductor layer 200 may be improved together with the hydrogel layer 110 having a low elastic modulus and excellent elasticity.

실험예 2: 신축성 전도체의 이력 평가Experimental Example 2: Evaluation of elastic conductor history

다음으로, 상기의 실시예 1, 비교예 2 및 3에 따른 전도체를 이용하여 길이방향 신축에 따른 이력 평가를 수행한다. 상기의 실시예 1, 비교예 2 및 3에 따른 전도체들은 기판이 다르거나 전도체층의 형성 방법에 차이가 있다. Next, by using the conductors according to Example 1, Comparative Examples 2 and 3 above, a history evaluation according to longitudinal stretching is performed. The conductors according to Example 1, Comparative Examples 2 and 3 above have different substrates or different methods of forming a conductor layer.

먼저, 상기의 실시예 1, 비교예 2 및 3의 전도체층의 형성방법에 따른 전도체층의 선명도를 확인하기 위해, 전도체층의 표면을 주사전자현미경으로 측정하여 도 10에 도시하였다. First, in order to confirm the clarity of the conductor layer according to the method of forming the conductor layers of Examples 1 and 2 and 3, the surface of the conductor layer was measured with a scanning electron microscope and shown in FIG. 10.

도 10은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 전도체층의 표면을 나타내는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다. 도 10의 (a) 내지 (c)는 각각 비교예 3, 비교예 2 및 실시예 1의 전도체층을 나타낸다. 비교예 3의 경우, 전도체층의 형성에 직접 프린팅하는 방법을 이용하였기 때문에, 기판 상의 전도체층 패턴에 번짐현상이 큰 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예 2 및 실시예 1의 경우, 수용성 테이프를 이용하여 전사하였기 때문에 기판상에서 전도체층 패턴에서 번짐현상이 적다. 이는, 전도체층이 테플론 필름으로부터 전사될 때, 잔여 전도체층 잉크가 제거되기 때문이다. 즉, 전도체층이 수용성 테이프를 이용하여 전사하여 형성되기 때문에 선명한 전도체 패턴을 형성할 수 있다.10 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the surface of a conductor layer according to Comparative Examples and Examples of the present invention. 10 (a) to 10 (c) show the conductor layers of Comparative Example 3, Comparative Example 2, and Example 1, respectively. In the case of Comparative Example 3, since a direct printing method was used for the formation of the conductor layer, it can be seen that the blurring phenomenon was large in the conductor layer pattern on the substrate. On the other hand, in the case of Comparative Example 2 and Example 1, since the transfer was carried out using a water-soluble tape, the blurring phenomenon in the conductor layer pattern on the substrate was small. This is because when the conductor layer is transferred from the Teflon film, the remaining conductor layer ink is removed. That is, since the conductor layer is formed by transferring using a water-soluble tape, a clear conductor pattern can be formed.

그리고, 전도체의 이력평가는 길이방향으로 신축시킬 때, 초기 저항값에 대한 저항값의 변화(ΔR/R0)를 측정하였다. 신축에 의해 전도체가 끊어지거나, 100 % 신축하였다가 복구시켰을 때의 저항값 변화를 측정하고, 그 결과를 도 11에 도시하였다.In addition, when evaluating the hysteresis of the conductor, the change (ΔR / R 0 ) of the resistance value to the initial resistance value was measured when stretching in the longitudinal direction. The conductor is broken by stretching, or the resistance value change when 100% stretched and restored is measured, and the results are shown in FIG. 11.

도 11은 본 발명의 비교예 및 실시예들에 따른 신축성 전도체를 신축시킬 때의 저항값 변화를 측정한 결과 그래프이다.11 is a graph showing a result of measuring a change in resistance when stretching a stretchable conductor according to Comparative Examples and Examples of the present invention.

도 11의 (a)를 참조하면, 실시예 1, 비교예 2 및 3의 전도체들이 최대 신축 가능 길이와 저항값 변화가 다른 것을 알 수 있다. 비교예 2(ECO-T)의 경우 600 % 까지 신축이 가능하고, 비교예 3(ECO-P)의 경우 500 %까지 신축이 가능하다. 동일한 에코플렉스 기판을 이용하더라도, 비교예 3과 같이 전도체층을 직접 프린팅할 경우, 은(Ag) 플레이크의 열처리 과정시 기판의 에코플렉스가 과경화되어 신축성이 다소 떨어지는 것을 알 수 있다. 반면에, 실시예 1의 복합 탄성 기판(100)을 포함하는 신축성 전도체(10)의 경우, 신축성이 우수한 기판을 포함하고 기판이 경화되지 않도록 전도체층을 수용성 테이프를 이용하여 전사하였기 때문에, 1780 %까지 신축이 가능하다. Referring to (a) of FIG. 11, it can be seen that the conductors of Example 1, Comparative Examples 2 and 3 have different maximum stretchable lengths and different resistance values. In the case of Comparative Example 2 (ECO-T), it is possible to stretch up to 600%, and in the case of Comparative Example 3 (ECO-P), it is possible to stretch up to 500%. Even if the same echo-flex substrate is used, it can be seen that when the conductor layer is directly printed as in Comparative Example 3, the echo-flex of the substrate is excessively hardened during the heat treatment process of silver (Ag) flakes, and thus the elasticity is slightly reduced. On the other hand, in the case of the stretchable conductor 10 including the composite elastic substrate 100 of Example 1, since the conductor layer was transferred using a water-soluble tape so that the substrate had excellent stretchability and the substrate was not cured, 1780% It is possible to stretch.

도 11의 (b)를 참조하면, 실시예 1, 비교예 2 및 3의 전도체들을 100 % 신축시켰다가 회복시킬때의 저항값 회복의 형태가 다른 것을 알 수 있다. 실시예 1 및 비교예 2 의 경우, 신축시킬 때와 회복시킬 때 저항값 변화 그래프가 비교적 선형의 형태를 가지지만, 비교예 3의 경우, 회복할 때 저항값의 변화가 일정하기 않는 것을 알 수 있다. Referring to (b) of FIG. 11, it can be seen that the conductors of Examples 1, Comparative Examples 2, and 3 were stretched 100% and then recovered in a different form of resistance when recovering. In the case of Example 1 and Comparative Example 2, the graph of change in resistance value during stretching and recovery has a relatively linear shape, but in Comparative Example 3, it can be seen that the change in resistance value during recovery is not constant. have.

이는 실시의 1 및 비교예 2의 전도체가 길이방향으로 신축할 때 저항값의 변화가 안정적인 특성을 가짐을 의미한다. 특히, 비교예 3의 전도체층이 프린팅법으로 형성된 ECO-P의 경우 저항값의 변화가 일정하지 않는데, 이는 신축 후 회복 메커니즘이 실시예 1 및 비교예 2와 다르기 때문이다. 비교예 3은 전도체층이 에코플렉스 기판에 직접 형성되었기 때문에 에코플렉스 기판의 회복 메커니즘을 따르는 반면, 실시예 1 및 비교예 2는 전도체층이 전사되어 형성되었기 때문에 기판과 다른 물리적 접촉을 형성한다. 따라서, 전도체층을 수용성 테이프를 이용해 전사하여 형성할 경우 더 안정적인 저항값 회복특성을 가질 수 있다. This means that when the conductors of Embodiment 1 and Comparative Example 2 are stretched and stretched in the longitudinal direction, the change in resistance value has stable characteristics. In particular, in the case of ECO-P in which the conductor layer of Comparative Example 3 was formed by a printing method, the change in resistance value is not constant, because the recovery mechanism after stretching is different from Example 1 and Comparative Example 2. Comparative Example 3 follows the recovery mechanism of the Ecoflex substrate because the conductor layer was formed directly on the Ecoflex substrate, whereas Example 1 and Comparative Example 2 form a different physical contact with the substrate because the conductor layer was formed by being transferred. Therefore, when the conductor layer is formed by transferring using a water-soluble tape, it can have a more stable resistance value recovery characteristic.

그리고, 도 11의 (c)는 실시예 1의 50 % 신축 및 회복 과정을 1000회 반복하였을 때 저항값 변화를 나타내는 그래프이다. 이를 참조하면, 실시예 1의 신축성 전도체는 길이방향 신축에 따라 저항값의 변화가 크지 않고, 수회 반복하여도 안정적인 저항값 변화 특성을 가짐을 알 수 있다.And, Figure 11 (c) is a graph showing a change in resistance value when the 50% stretch and recovery process of Example 1 was repeated 1000 times. Referring to this, it can be seen that the stretchable conductor of Example 1 does not have a large change in resistance value along the longitudinal stretch, and has stable resistance value change characteristics even after repeated several times.

상기 실시예 1 및 비교예 3의 전도체를 400 % 신축시킨 뒤, 전도체층 상의 은(Ag) 플레이크가 분산된 형태를 주사전자현미경으로 관찰하고 그 결과를 도 12에 도시하였다. After stretching the conductors of Example 1 and Comparative Example 400 by 400%, the form in which silver (Ag) flakes on the conductor layer were dispersed was observed with a scanning electron microscope and the results are shown in FIG. 12.

도 12는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 전도체층의 은(Ag) 플레이크가 분산된 형태를 나타내는 주사전사현미경(Scanning electron microscope, SEM) 사진이다. 도 12를 참조하면, 전도체가 길이방향으로 400 % 신축되었을 때, 일정 수준의 전도성을 유지하지만 전도체층 상에 공동(cavacity)가 형성되게 된다. 이때, 은(Ag) 플레이크가 전도체층 내에서 재배열 되면서 전도성이 일정부분 회복될 수 있는데, 기판의 종류에 따라 재배열 특성에 차이가 있다. 400 % 신축된 상태에서 은(Ag) 플레이크간의 간격이 실시예 1보다 비교예 3이 더 크다. 이는, 비교예 3의 전도체가 신축에 의한 저항이 크고, 은(Ag) 플레이크의 전도성 경로의 재배열이 억제됨을 의미한다. 따라서, 실시예 1의 전도체가 신축에 대한 은 플레이크의 전도성 경로의 재배열 특성이 우수하기 때문에 전도성 경로가 재배열되어 신축에 따른 저항값 변화가 작다.12 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a form in which silver (Ag) flakes are dispersed in a conductor layer according to Comparative Examples and Examples of the present invention. Referring to FIG. 12, when the conductor is stretched 400% in the longitudinal direction, a certain level of conductivity is maintained, but a cavity is formed on the conductor layer. At this time, as the silver (Ag) flakes are rearranged in the conductor layer, conductivity may be partially recovered, and there is a difference in rearrangement characteristics depending on the type of the substrate. In the stretched state at 400%, the interval between silver (Ag) flakes was larger in Comparative Example 3 than in Example 1. This means that the conductor of Comparative Example 3 has a large resistance due to stretching, and rearrangement of the conductive path of silver (Ag) flakes is suppressed. Therefore, since the conductor of Example 1 has excellent rearrangement characteristics of the conductive path of the silver flake for stretching, the conductive path is rearranged so that the change in resistance value due to stretching is small.

실험예 3: 신축성 전도체의 성능 실험Experimental Example 3: Performance test of stretchable conductor

상기 실시예 1의 신축성 전도체를 이용하여 제조할 수 있는 전자기기의 성능 실험을 수행한다.A performance test of an electronic device that can be manufactured using the stretchable conductor of Example 1 is performed.

먼저, 실시예 1의 신축성 전도체를 LED용 전선으로 사용하여, 전선의 신축시 LED 광원의 변화를 실험한다. 도 13은 본 발명의 일 실험예에 따른 신축성 전도체를 이용한 LED용 전선 실험을 나타내는 사진이다.First, the flexible conductor of Example 1 is used as a wire for LEDs, and the change in the LED light source during the stretching of the wires is tested. 13 is a photograph showing a wire test for LEDs using a stretchable conductor according to an experimental example of the present invention.

도 13을 참조하면, 실시예 1의 신축성 전도체를 "KIST"의 형태로 배열하여 전선을 형성하고, 초록색 LED 광원을 연결한다. 이후, "KIST" 전선을 200 % 늘려 LED 광원의 변화를 측정하였다. 그 결과, 실시예 1의 신축성 전도체는 길이방향으로 신축하더라도 전도체 특성이 유지되기 때문에, LED에 빛이 들어오는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 13, the stretchable conductor of Example 1 is arranged in the form of “KIST” to form a wire, and a green LED light source is connected. Then, the change in the LED light source was measured by increasing the "KIST" wire by 200%. As a result, since the stretched conductor of Example 1 maintains the conductor properties even when stretched in the longitudinal direction, it can be seen that light enters the LED.

그리고, 실시예 1의 신축성 전도체가 연결된 압력센서를 제조하여 인체에 부착될 수 있는 스마트 패치를 제조하였다. 상기 스마트 패치는 실시예 1의 신축성 전도체 상에 PEDOT 박막을 형성하고, 그 위에 미세구조를 가지는 금(Au) 박막 전극을 형성하여 제조하였다. In addition, a smart patch capable of being attached to the human body was manufactured by manufacturing the pressure sensor to which the elastic conductor of Example 1 was connected. The smart patch was prepared by forming a PEDOT thin film on the stretchable conductor of Example 1, and forming a gold (Au) thin film electrode having a microstructure thereon.

제조한 스마트 패치를 손등에 부착하여 손가락을 굽혔다가 핀 후 다시 압력센서에 압력을 인가하여 압력센서로써의 기능 변화를 관찰하고, 그 결과를 도 14에 도시하였다. After attaching the manufactured smart patch to the back of the hand, bending the finger, pinning it, and then applying pressure to the pressure sensor again to observe the functional change as a pressure sensor, and the results are shown in FIG. 14.

도 14는 본 발명의 일 실험예에 따른 신축성 전도체를 이용한 스마트 패치 압력센서의 실험을 나타내는 사진이다. 도 14를 참조하면, 실시예 1의 신축성 전도체는 손가락을 굽힘으로써 길이방향으로 신축이 되었다가 회복되어도 초기의 전도성 특성을 유지할 수 있다. 14 is a photograph showing an experiment of a smart patch pressure sensor using a stretchable conductor according to an experimental example of the present invention. Referring to FIG. 14, the stretchable conductor of Example 1 is able to maintain initial conductivity characteristics even after being stretched and recovered in the longitudinal direction by bending a finger.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.The present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, as described above, but is not limited to the above embodiments and is varied by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Modifications and modifications are possible. Such modifications and variations are to be regarded as falling within the scope of the invention and appended claims.

10: 신축성 전도체
100: 복합 탄성 기판
110: 제1 탄성체층
120: 제2 탄성체층
200: 전도체층
210: 탄성 고분자
220: 전도성 금속
10: elastic conductor
100: composite elastic substrate
110: first elastic layer
120: second elastic body layer
200: conductor layer
210: elastomer
220: conductive metal

Claims (14)

제 1 탄성체층 및 상기 제 1 탄성체층 상에 적층되는 제 2 탄성체층을 포함하는 복합 탄성 기판; 및
전도성 금속이 분산된 탄성 고분자를 포함하며, 상기 복합 탄성 기판 상의 적어도 일부에 형성되는 전도체층
을 포함하고,
상기 제 2 탄성체층은 상기 제 1 탄성체층보다 탄성계수가 크며,
상기 제 1 탄성체층은 수화겔(Hydrogel), 상기 제 2 탄성체층은 10㎛ 내지 50㎛ 두께의 실리콘 고무(Silicon rubber), 상기 탄성 고분자는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함하고,
상기 전도성 금속은 상기 탄성 고분자에 플레이크(flake) 형태로 분산되고,
상기 전도체층을 100 중량부라고 할 때, 상기 전도성 금속의 함량은 75 중량부 내지 85 중량부이며,
상기 복합 탄성 기판이 일 방향으로 길이가 늘어날 때, 상기 전도체층은 상기 제 2 탄성체층에 접촉된 상태로 상기 일 방향으로 길이가 늘어나며, 상기 전도체층 및 상기 제 2 탄성체층은 상기 제1 탄성체층과 동일한 비율로 신축되고, 상기 복합 탄성 기판은 초기 길이 대비 1600 % 내지 1800 %까지 신장될 수 있는,
신축성 전도체.
A composite elastic substrate including a first elastic layer and a second elastic layer laminated on the first elastic layer; And
A conductive layer including an elastic polymer in which a conductive metal is dispersed, and formed on at least a portion of the composite elastic substrate
Including,
The second elastic body layer has a larger elastic modulus than the first elastic body layer,
The first elastic layer is a hydrogel, the second elastic layer is 10㎛ to 50㎛ thick silicone rubber (Silicon rubber), the elastic polymer comprises a silicone rubber (Silicon rubber),
The conductive metal is dispersed in a flake form in the elastic polymer,
When the conductive layer is referred to as 100 parts by weight, the content of the conductive metal is 75 parts by weight to 85 parts by weight,
When the length of the composite elastic substrate increases in one direction, the conductor layer extends in one direction while in contact with the second elastic layer, and the conductor layer and the second elastic layer are the first elastic layer Stretched in the same ratio as, the composite elastic substrate can be stretched to 1600% to 1800% of the initial length,
Elastic conductor.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 탄성 고분자는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함하는, 신축성 전도체.
According to claim 1,
The conductive metal includes any one of silver (Ag), copper (Cu), and gold (Au),
The elastic polymer is a silicone rubber (Silicon rubber), a stretchable conductor.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 탄성체층은 상기 제 2 탄성체층의 두께보다 3배 내지 50배 두꺼운, 신축성 전도체.
According to claim 1,
The first elastic layer is a stretchable conductor that is 3 to 50 times thicker than the thickness of the second elastic layer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 탄성 고분자에 전도성 금속이 분산된 전도체층 잉크를 준비하는 단계;
(b) 제 1 탄성체층과 제 2 탄성체층을 적층하여 복합 탄성 기판을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 복합 탄성 기판 상의 적어도 일부에 상기 전도체층 잉크로 형성되는 전도체층을 전사하는 단계
를 포함하고,
상기 (b) 단계는,
(b1) 제 1 탄성체 단위체 및 가교제를 혼합하여 제 1 탄성체 용액을 준비하는 단계;
(b2) 제 2 탄성체 단위체 및 가교제를 포함하는 혼합물을 스핀코팅법을 사용하여 고분자 필름상에 도포하고 이를 경화시켜 10㎛ 내지 50㎛ 두께의 제 2 탄성체층을 형성하는 단계;
(b3) 상기 제 2 탄성체층 상에 결합제를 도포하는 단계;
(b4) 상기 결합제가 도포된 제 2 탄성체층 상에 상기 제 1 탄성체 용액을 도포하고 이를 경화시켜, 상기 제 2 탄성체층 상에 제 1 탄성체층을 형성하는 단계; 및
(b5) 상기 고분자 필름을 제거하는 단계
를 포함하며,
상기 제 2 탄성체층은 상기 제 1 탄성체층보다 탄성계수가 크며,
상기 제 1 탄성체층은 수화겔(Hydrogel), 상기 제 2 탄성체층은 10㎛ 내지 50㎛ 두께의 실리콘 고무(Silicon rubber), 상기 탄성 고분자는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함하고,
상기 전도성 금속은 상기 탄성 고분자에 플레이크(flake) 형태로 분산되고,
상기 전도체층을 100 중량부라고 할 때, 상기 전도성 금속의 함량은 75 중량부 내지 85 중량부이며,
상기 복합 탄성 기판이 일 방향으로 길이가 늘어날 때, 상기 전도체층은 상기 제 2 탄성체층에 접촉된 상태로 상기 일 방향으로 길이가 늘어나며, 상기 전도체층 및 상기 제 2 탄성체층은 상기 제1 탄성체층과 동일한 비율로 신축되고, 상기 복합 탄성 기판은 초기 길이 대비 1600 % 내지 1800 %까지 신장될 수 있는, 신축성 전도체의 제조방법.
(A) preparing a conductive layer ink in which a conductive metal is dispersed in an elastic polymer;
(b) stacking the first elastic body layer and the second elastic body layer to produce a composite elastic substrate; And
(c) transferring a conductor layer formed of the conductor layer ink to at least a portion on the composite elastic substrate.
Including,
Step (b) is,
(b1) preparing a first elastic solution by mixing the first elastic unit and a crosslinking agent;
(b2) forming a second elastic layer having a thickness of 10 µm to 50 µm by applying a mixture comprising a second elastic unit and a crosslinking agent on a polymer film using a spin coating method and curing the mixture;
(b3) applying a binder on the second elastic layer;
(b4) forming a first elastic layer on the second elastic layer by applying the first elastic solution on the second elastic layer coated with the binder and curing the solution; And
(b5) removing the polymer film
It includes,
The second elastic body layer has a larger elastic modulus than the first elastic body layer,
The first elastic layer is a hydrogel, the second elastic layer is 10㎛ to 50㎛ thick silicone rubber (Silicon rubber), the elastic polymer comprises a silicone rubber (Silicon rubber),
The conductive metal is dispersed in a flake form in the elastic polymer,
When the conductive layer is referred to as 100 parts by weight, the content of the conductive metal is 75 parts by weight to 85 parts by weight,
When the length of the composite elastic substrate increases in one direction, the conductor layer extends in one direction while in contact with the second elastic layer, and the conductor layer and the second elastic layer are the first elastic layer Stretched in the same ratio as, the composite elastic substrate can be stretched to 1600% to 1800% of the initial length, the method of manufacturing a stretchable conductor.
제 9 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a1) 상기 탄성 고분자의 프리폴리머와 가교제를 혼합하고, 이를 용매와 교반시켜 혼합물을 제조하는 단계; 및
(a2) 상기 혼합물에 상기 전도성 금속의 플레이크를 첨가하는 단계
를 포함하는, 신축성 전도체의 제조방법.
The method of claim 9,
Step (a) is,
(a1) mixing the prepolymer of the elastic polymer and a crosslinking agent, and stirring the mixture with a solvent to prepare a mixture; And
(a2) adding flakes of the conductive metal to the mixture
A method of manufacturing a stretchable conductor comprising a.
제 10 항에 있어서,
상기 탄성 고분자는 실리콘 고무(Silicon rubber)를 포함하고,
상기 전도성 금속은 은(Ag), 구리(Cu) 및 금(Au) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 용매는 메틸-이소-뷰틸-케톤(Methyl-iso-butyl-ketone, MIBK)를 포함하는, 신축성 전도체의 제조방법.
The method of claim 10,
The elastic polymer comprises a silicone rubber (Silicon rubber),
The conductive metal includes any one of silver (Ag), copper (Cu), and gold (Au),
The solvent comprises a methyl-iso-butyl-ketone (Methyl-iso-butyl-ketone, MIBK), a method for producing a stretchable conductor.
삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 전도체층 잉크를 테플론(Teflon) 필름에 도포하는 단계;
(c2) 상기 도포된 전도체층 잉크를 열처리하고 상기 탄성 고분자를 경화시켜 전도체층을 형성하는 단계;
(c3) 상기 전도체층을 수용성 테이프를 이용하여 상기 테플론 필름으로부터 분리시키는 단계; 및
(c4) 상기 분리된 전도체층을 상기 복합 탄성 기판의 제 2 탄성체층이 형성된 일 면의 적어도 일부에 전사시키고, 상기 수용성 테이프를 제거하는 단계;
를 포함하는, 신축성 전도체의 제조방법.
The method of claim 9,
Step (c) is,
(c1) applying the ink of the conductor layer to a Teflon film;
(c2) heat-treating the applied conductor layer ink and curing the elastic polymer to form a conductor layer;
(c3) separating the conductor layer from the Teflon film using a water-soluble tape; And
(c4) transferring the separated conductor layer to at least a portion of one surface on which the second elastic layer of the composite elastic substrate is formed, and removing the water-soluble tape;
A method of manufacturing a stretchable conductor comprising a.
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