KR102200423B1 - 스트레처블 압전소자 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 압전성을 갖는 재료의 나노분말을 전기방사하여 압전층을 형성하는 단계, 및 상기 압전층 상에 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법 및 이러한 방법으로 생산된 스트레처블 압전소자 구조체를 제공할 수 있으며, 압전성능과 신축성을 별개로 조정가능하므로 다양한 성능범위의 압전소자 구조체를 제공할 수 있다.

Description

스트레처블 압전소자 구조체 및 그 제조방법{Stretchable piezoelectric device structure and manufacturing method thereof}
본 발명은 스트레처블 압전소자 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
압전 소자(piezoelectric device)는 기계적인 힘을 받을 때 전기 에너지를 발생시키거나 전기 에너지를 받을 때 기계적인 변형을 일으키는 압전성질을 갖는 소자이다. 압전성질을 갖는 재료로 납(Pb)이 포함된 PZT 계열 압전재료가 알려져 있으나, 납이 환경에 주는 악영향을 예방하고자 납이 포함되지 않은 비납계 재료를 사용하는 것이 권장되고 있다.
한편, 웨어러블 전자기기 시장이 확대되고 있으나 배터리 용량의 제약이 있는 문제가 있고, 이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 방향으로서 에너지 수확(energy harvesting) 기술이 연구되고 있다.
KR 10-1658308 B1
본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 신축성과 전기전도성을 갖는 나노섬유-웹을 전극으로 이용하고 비납계 압전재료로 압전층을 형성하여, 압전성능과 신축성을 갖는 스트레처블 압전소자 구조체 및 이를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 압전성을 갖는 재료의 나노분말을 전기방사하여 압전층을 형성하는 단계, 및 상기 압전층 상에 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신축성을 갖는 재료는 열가소성폴리우레탄(TPU)을 포함하며, 상기 압전성을 갖는 재료는 비납계 압전 세라믹을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 상기 제2 전극을 형성하는 단계 이후에, 상기 압전성을 갖는 재료의 상전이온도 미만의 온도에서 열처리하여 상기 제1 전극과 제2 전극의 신축성을 조절하는 신축성 조절단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 상기 제1 전극을 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 전극을 열처리하여 상기 제1 전극의 신축성을 조절하는 제1 신축성 조절단계를 더 포함하고, 상기 제2 전극을 형성하는 단계는 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극을 형성하고, 상기 제2 전극을 열처리하여 상기 제2 전극의 신축성을 조절하여, 상기 압전층 상에 부착하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체는, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물이 전기방사되어 형성되는 나노섬유-웹 형상의 제1 전극, 압전성을 갖는 재료의 나노분말이 상기 제1 전극 상에 전기방사되어 형성되는 압전층, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물이 상기 압전층 상에 전기방사되어 형성되는 나노섬유-웹 형상의 제2 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 신축성을 갖는 재료는 열가소성폴리우레탄(TPU)을 포함하며, 상기 압전성을 갖는 재료는 비납계 압전 세라믹을 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 나노섬유-웹으로 형성된 전극이 신축성과 전기전도성을 갖고 비납계 압전재료로 형성되는 압전층이 압전성능을 가지므로, 압전층의 압전성능과 전극의 신축성 및 전기전도성을 각각 조정할 수 있어서, 다양한 성능범위의 압전재료를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 공정단계를 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 단계를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 공정단계를 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 공정단계를 도시한 도면이며, 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체는, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물이 전기방사되어 형성되는 나노섬유-웹 형상의 제1 전극(10), 압전성(piezoelectric)을 갖는 재료의 나노분말이 상기 제1 전극(10) 상에 전기방사되어 형성되는 압전층(20), 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물이 상기 압전층(20) 상에 전기방사되어 형성되는 나노섬유-웹 형상의 제2 전극(30)을 포함할 수 있다. 도 1의 확대도에 도시된 바와 같이, 나노섬유-웹 형상의 전극(10, 30)이 형성될 수 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 전기방사법을 이용하여 제조되는 나노섬유-웹으로 형성될 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 신축성을 갖는 재료 및 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물로 구성되고, 형태적으로 나노섬유-웹 형상을 가지므로, 신축성(스트레처블 특성)을 갖는다. 제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 전기전도성을 갖는 재료를 포함하여, 압전층(20)에서 생성되는 전기에너지를 전달할 수 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(30)에 포함되는 신축성을 갖는 재료는 열가소성폴리우레탄(TPU) 또는 신축성을 갖는 다양한 고분자화합물을 포함할 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(30)에 포함되는 전기전도성을 갖는 재료는 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속재료나, 탄소나노튜브, 그래핀 또는 전도성 고분자 화합물 등 전기전도성을 갖는 다양한 재료를 포함할 수 있다.
압전층(20)은 전기방사법을 이용하여 제1 전극(10) 상에 형성되고, 압전층(20) 상에 전기방사법을 이용하여 제2 전극(30)이 형성될 수 있다. 압전층(20)은 압전성을 갖는 재료를 포함하여, 외부로부터 전달받는 압력에 따라 전기에너지를 생성한다. 압전성을 갖는 재료는 비납계 압전 세라믹을 포함한다. 종래 납(Pb)을 포함하는 압전재료가 연구되었으나, 납은 자연환경에 악영향을 미치는 문제가 있다. 따라서 본 발명의 일실시예는 납을 사용하지 않는 비납계 압전 재료를 선택하여 사용한다. 특히 비납계 압전 세라믹 재료를 압전재료로 사용한다.
종래, 압전성을 갖는 폴리락트산(PLA) 또는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등의 고분자화합물로 나노섬유-웹 형상의 압전소자를 제조하는 경우, 스트레처블한 압전소자를 제조하기 위하여 압전성과 신축성을 동시에 만족시켜야 하는 어려움이 있다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체는, 제1 전극(10)과 제2 전극(30)이 신축성과 전기전도성을 갖고, 압전층(20)이 압전성능을 갖도록 기능을 구분하여 구현함으로써, 압전층(20)의 압전성능을 조절하는 것과 제1 및 제2 전극(30)의 신축성을 조절하는 것을 각각 수행할 수 있어서 다양한 요구성능을 만족시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제1 전극(10)을 형성하는 단계(S10), 상기 제1 전극(10) 상에 압전성을 갖는 재료의 나노분말을 전기방사하여 압전층(20)을 형성하는 단계(S20), 및 상기 압전층(20) 상에 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극(30)을 형성하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
제1 전극(10)을 형성하는 단계(S10)에서, 먼저 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제1 혼합물을 준비한다. 예를 들어, 제1 혼합물은 열가소성폴리우레탄(TPU) 및 은(Ag) 잉크를 포함할 수 있다. 제1 혼합물은 원활한 전기방사를 위하여 추가적으로 용매를 더 포함할 수 있다. 제1 혼합물의 점도와 제1 전기방사노즐(110)에 인가되는 전압은 전기방사시 제1 혼합물이 섬유 형상으로 토출될 수 있는 정도의 점도와 전압으로 설정할 수 있다.
다음으로, 제1 혼합물을 제1 전기방사노즐(110)을 통하여 전기방사하여 나노섬유-웹 형상으로 제1 전극(10)을 형성한다. 제1 전기방사노즐(110)을 통하여 토출되는 제1 혼합물의 나노섬유는 제1 전기방사노즐(110)에 대하여 그라운드 전위를 갖는 제1 섬유안착부(210) 상으로 안착하면서 나노섬유-웹 형상을 만든다. 제1 섬유안착부(210)는 일방향으로 회전하는(화살표를 따라) 롤러 형상일 수 있다. 나노섬유-웹 형상의 제1 전극(10)은 제1 섬유안착부(210)로부터 분리되어 압전층(20)을 형성하는 제2 전기방사노즐(120)로 이송된다.
압전층(20)을 형성하는 단계(S20)에서, 먼저 압전성을 갖는 재료를 포함하는 제2 혼합물을 준비한다. 예를 들어, 제2 혼합물은 비납계 압전 세라믹 나노분말을 포함할 수 있다. 제2 혼합물은 원활한 전기방사를 위하여 추가적으로 용매를 더 포함할 수 있다. 제2 혼합물의 점도와 제2 전기방사노즐(120)에 인가되는 전압은 전기방사시 제2 혼합물이 하나 또는 수개의 비납계 압전 세라믹 나노분말을 포함하는 액적(droplet) 형상으로 토출될 수 있는 정도의 점도와 전압으로 설정할 수 있다. 또한, 제2 혼합물에 포함되는 압전성을 갖는 재료의 농도 또는 입자크기 등을 조절하여 압전층(20)의 압전성능을 조절할 수 있다.
다음으로, 제2 혼합물을 제2 전기방사노즐(120)을 통하여 제1 전극(10) 상에 전기방사하여 비납계 압전 세라믹 나노분말을 포함하는 압전층(20)을 형성한다. 제2 전기방사노즐(120)을 통하여 토출되는 제2 혼합물의 액적은 제2 전기방사노즐(120)에 대하여 그라운드 전위를 갖는 제2 섬유안착부(220) 위를 지나가는 제1 전극(10) 상에 안착하면서 압전층(20)을 형성한다. 제2 섬유안착부(220)는 일방향으로 회전하는(화살표를 따라) 롤러 형상일 수 있다. 상면에 압전층(20)이 형성된 나노섬유-웹 형상의 제1 전극(10)은 제2 섬유안착부(220)로부터 분리되어 제2 전극(30)을 형성하는 제3 전기방사노즐(130)로 이송된다.
제2 전극(30)을 형성하는 단계(S30)에서, 먼저 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제3 혼합물을 준비한다. 예를 들어, 제3 혼합물은 열가소성폴리우레탄(TPU) 및 은(Ag) 잉크를 포함하는 상술한 제1 혼합물과 동일한 혼합물일 수 있다. 또는, 제1 전극(10)과 제2 전극(30)의 신축 특성을 다르게 조절하여 일방향으로 더 스트레처블한 압전소자 구조체를 제조할 수도 있다. 제3 혼합물은 원활한 전기방사를 위하여 추가적으로 용매를 더 포함할 수 있다. 제3 혼합물의 점도와 제3 전기방사노즐(130)에 인가되는 전압은 전기방사시 제3 혼합물이 섬유 형상으로 토출될 수 있는 정도의 점도와 전압으로 설정할 수 있다.
다음으로, 제3 혼합물을 제3 전기방사노즐(130)을 통하여 압전층(20) 상에 전기방사하여 나노섬유-웹 형상으로 제2 전극(30)을 형성한다. 제3 전기방사노즐(130)을 통하여 토출되는 제3 혼합물의 나노섬유는 제3 전기방사노즐(130)에 대하여 그라운드 전위를 갖는 제3 섬유안착부(230) 위를 지나는 압전층(20) 상으로 안착하면서 나노섬유-웹 형상을 만든다. 제3 섬유안착부(230)는 일방향으로 회전하는(화살표를 따라) 롤러 형상일 수 있다. 나노섬유-웹 형상의 제2 전극(30)이 압전층(20) 상에 형성되고, 압전층(20)이 일면에 형성된 제1 전극(10)은 제3 섬유안착부(230)로부터 분리되어 본 발명의 일실시예에 따른 압전소자 구조체가 제조된다.
본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 제2 전극(30)을 형성하는 단계 이후에, 압전성을 갖는 재료의 상전이온도 미만의 온도에서 열처리하여 제1 전극(10)과 제2 전극(30)의 신축성을 조절하는 신축성 조절단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 열처리는 스트레처블 압전소자 구조체가 제1 열처리기(310)를 통과하면서 수행될 수 있다. 제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 신축성을 갖는 재료를 포함하며, 특히 본 발명의 일실시예에 따른 제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 열가소성폴리우레탄(TPU)을 포함할 수 있다.
열가소성폴리우레탄 또는 그 밖의 신축성을 갖는 고분자화합물은 재료의 특성에 따라 특정 온도에서 열처리를 통하여 신축성을 조절할 수 있다. 열처리는 특정 온도로 특정 시간동안 가열하고 식히는 과정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열가소성폴리우레탄을 포함하는 경우 150℃에서 200℃ 범위의 온도에서 열처리를 수행할 수 있다.
열처리 온도는 압전층(20)에 포함되는 압전성을 갖는 재료의 압전성을 파괴시키지 않는 온도여야 한다. 압전성을 갖는 재료는 각 재료마다 특이한 결정구조에 의하여 압전성을 갖게 되는데, 특정 온도까지 열을 가하는 경우 결정구조가 변경되면서 압전성이 사라지는 현상이 존재한다. 이와 같이 압전성능이 사라지는 온도를 상전이 온도라고 한다.
종래, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 등의 압전성을 갖는 고분자화합물을 이용하여 압전소자를 제조하는 경우, 130℃ 이상의 온도에서 열처리하는 경우 자발 분극 특성이 사라지면서 압전성이 소멸하는 문제가 존재한다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 압전층(20)은 비납계 압전 재료를 포함하며, 비납계 압전 재료는 상전이온도가 약 300℃ 를 초과하거나 더 높은 온도에서 상전이 현상이 발생하므로, 열가소성폴리우레탄의 신축성 조절을 위한 열처리를 수행하더라도 압전성능이 소멸하는 문제가 발생하지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 나노섬유-웹으로 형성된 전극이 신축성과 전기전도성을 갖고 비납계 압전재료로 형성되는 압전층(20)이 압전성능을 가지므로, 압전층(20)의 압전성능과 전극의 신축성 및 전기전도성을 각각 조정할 수 있어서, 다양한 성능범위의 압전재료를 제조할 수 있다. 웨어러블 장치의 배터리 부족 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체를 사용하는 경우, 웨어러블 장치의 특성에 따라 다양하게 요구되는 압전성능과 스트레처블 성능을 각각 조정하여 알맞는 압전소제 구조체를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 단계를 도시한 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법의 공정단계를 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제1 전극(10)을 형성하는 단계(S110), 제1 전극(10)을 열처리하여 제1 전극(10)의 신축성을 조절하는 제1 신축성 조절단계(S120), 제1 전극(10) 상에 압전성을 갖는 재료의 나노분말을 전기방사하여 압전층(20)을 형성하는 단계(S130), 및 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극(30)을 형성하고(S140), 제2 전극(30)을 열처리하여 제2 전극(30)의 신축성을 조절하여(S150), 상기 압전층(20) 상에 부착(S160)하는 단계를 포함할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법은, 상술한 제1 전극(10)을 형성하는 단계(S10) 이후에, 제1 전극(10)을 열처리하여 상기 제1 전극(10)의 신축성을 조절하기 제1 신축성 조절단계(S120)를 더 포함하고, 상술한 제2 전극(30)을 형성하는 단계(S30)는 신축성을 갖는 재료와 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극(30)을 형성하고(S140), 상기 제2 전극(30)을 열처리하여 상기 제2 전극(30)의 신축성을 조절하여(S150), 상기 압전층(20) 상에 부착(S160)하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
제1 전극 형성단계(S110), 제2 전극 형성단계(S140), 압전층 형성단계(S130)는 상술한 단계와 유사하므로 설명을 생략한다. 제1 전극(10)이 형성되고 제1 열처리기(310)에서 제1 전극(10)의 신축성을 조절한 다음, 제1 전극(10) 상에 압전층(20)이 형성된다. 제2 전극(30)은 제1 전극(10)의 형성과 별도로 형성되고 제2 열처리기(320)에서 제2 전극(30)의 신축성을 조절한 다음, 결합기(400)를 이용하여 압전층(20) 상에 제2 전극(30)이 결합되어서 본 발명의 일실시예에 따른 스트레처블 압전소자 구조체가 제조된다.
본 발명의 일실시예는 제1 신축성 조절단계(S120)가 제1 전극(10)의 신축성만을 조절하고, 제2 신축성 조절단계(S150)가 제2 전극(30)의 신축성만을 조절할 수 있다. 따라서 제1 전극(10)과 제2 전극(30)의 신축성을 별도로 조절할 수 있으므로, 제1 전극(10) 방향으로 더 잘 굽혀지거나 제2 전극(30) 방향으로 더 잘 굽혀지는 신축 특성을 갖는 스트레처블 압전소자 구조체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 제1 신축성 조절단계(S120) 이후에 압전층 형성단계(S130)을 수행하고, 제2 신축성 조절단계(S150)가 수행된 제2 전극(30)이 압전층(20)에 결합되므로(S160), 신축성 조절을 위한 열처리 과정에서 압전층(20)에 열이 가해져 압전성이 사라지는 문제가 존재하지 않는다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 제1 전극
20: 압전층
30: 제2 전극
110: 제1 전기방사노즐
120: 제2 전기방사노즐
130: 제3 전기방사노즐
210: 제1 섬유안착부
220: 제2 섬유안착부
230: 제3 섬유안착부
310: 제1 열처리기
320: 제2 열처리기
400: 결합기

Claims (6)

  1. 신축성을 갖는 열가소성폴리우레탄(TPU)과 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제1 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 비납계 압전 세라믹 나노분말을 포함하는 제2 혼합물을 전기방사하여 압전층을 형성하는 단계;
    상기 압전층 상에 신축성을 갖는 열가소성폴리우레탄(TPU)과 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제3 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극, 압전층, 제2 전극을 상기 비납계 압전 세라믹의 상전이온도 미만의 온도로 가열하고 식히는 열처리를 수행하여 상기 압전층의 성능을 유지하면서 상기 제1 전극과 제2 전극의 신축성을 조절하는 신축성 조절단계를 포함하는, 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 신축성을 갖는 열가소성폴리우레탄(TPU)과 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제1 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극을 특정 온도로 특정 시간동안 가열하고 식히는 열처리를 수행하여 상기 제1 전극의 신축성을 조절하는 제1 신축성 조절단계;
    상기 제1 전극 상에 비납계 압전 세라믹 나노분말을 포함하는 제2 혼합물을 전기방사하여 압전층을 형성하는 단계;
    신축성을 갖는 열가소성폴리우레탄(TPU)과 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제3 혼합물을 나노섬유-웹 형상으로 전기방사하여 신축성 및 전기전도성을 갖는 제2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제2 전극을 특정 온도로 특정 시간동안 가열하고 식히는 열처리를 수행하여 상기 제2 전극의 신축성을 조절하는 제2 신축성 조절단계; 및
    상기 제2 전극을 상기 압전층 상에 부착하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 신축성 조절단계 및 제2 신축성 조절단계에서 상기 제1 전극과 제2 전극의 신축성이 별도로 조절되고, 상기 압전층이 열처리되지 않아 압전성이 유지되는, 스트레처블 압전소자 구조체 제조방법.
  5. 신축성을 갖는 열가소성폴리우레탄(TPU)과 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제1 혼합물이 전기방사되어 형성되는 나노섬유-웹 형상의 제1 전극;
    비납계 압전 세라믹 나노분말이 상기 제1 전극 상에 전기방사되어 형성되는 압전층;
    신축성을 갖는 열가소성폴리우레탄(TPU)과 전기전도성을 갖는 재료를 포함하는 제3 혼합물이 상기 압전층 상에 전기방사되어 형성되는 나노섬유-웹 형상의 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 비납계 압전 세라믹의 상전이온도 미만의 온도로 가열되고 식혀지는 열처리가 수행되어 신축성이 조절되고 상기 압전층의 성능이 유지되는, 스트레처블 압전소자 구조체.
  6. 삭제
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