KR102234511B1 - Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect - Google Patents

Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect Download PDF

Info

Publication number
KR102234511B1
KR102234511B1 KR1020200019119A KR20200019119A KR102234511B1 KR 102234511 B1 KR102234511 B1 KR 102234511B1 KR 1020200019119 A KR1020200019119 A KR 1020200019119A KR 20200019119 A KR20200019119 A KR 20200019119A KR 102234511 B1 KR102234511 B1 KR 102234511B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive fiber
polymer
silver
precursor
self
Prior art date
Application number
KR1020200019119A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102234511B9 (en
Inventor
이태윤
손동희
권채빈
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020200019119A priority Critical patent/KR102234511B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102234511B1 publication Critical patent/KR102234511B1/en
Publication of KR102234511B9 publication Critical patent/KR102234511B9/en

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/36Cored or coated yarns or threads
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/83Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M23/00Treatment of fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, characterised by the process
    • D06M23/12Processes in which the treating agent is incorporated in microcapsules
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00Physical properties
    • D10B2401/16Physical properties antistatic; conductive

Abstract

According to the present invention, disclosed are: self-healing polymer encapsulated conductive fibers which has improved electrical stability and mechanical properties for tensile strength compared to conventional conductive fibers by wrapping a self-healing polymer in a spandex fiber containing silver (Ag) nanoparticles; a manufacturing method thereof; and a self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect.

Description

자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 및 이의 제조 방법, 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트 {Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect}Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect}

본 발명은 전도성 섬유 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive fiber and a method for producing the same, and more particularly, to a self-healing polymer encapsulated conductive fiber and a method for producing the same.

전도성 섬유는 의류에 적용되는 웨어러블 기기 등에서 전력과 신호를 전달할 수 있어, 웨어러블 기기의 핵심부품으로 수요가 매우 크다. 특히 IT기술과 패션이 융합되어 있는 고기능성 스마트 웨어 분야에 많이 쓰이고 있다.Conductive fibers can transmit power and signals from wearable devices applied to clothing, and are in great demand as core parts of wearable devices. In particular, it is widely used in the field of high-functional smart wear where IT technology and fashion are fused.

이러한 전도성 섬유는 전기 전도도가 우수하고, 웨어러블 기능이 필요하므로 신축성이 우수해야 한다. 또한 신축이 반복적으로 진행되어도 전기 전도도가 그대로 유지되고, 끊어지지 않는 내구성을 보유해야 한다.This conductive fiber has excellent electrical conductivity and needs a wearable function, so it must have excellent elasticity. In addition, even if the expansion and contraction are repeatedly performed, the electrical conductivity is maintained as it is, and durability that does not break must be maintained.

기존 기술은 반복적인 변형을 통하여 누적된 스트레스로 인해 다수의 크랙(Crack)들이 형성되는 문제가 있다.Existing technologies have a problem in that a number of cracks are formed due to accumulated stress through repetitive deformation.

이에 따라, 기존의 화학적 환원 방식을 이용한 전도성 섬유보다 전기적/기계적 안정성이 높아지면서 웨어러블 디바이스의 기초적인 구성요소인 인터커넥터의 역할을 충분히 수행할 수 있는 기술이 필요하다.Accordingly, there is a need for a technology capable of sufficiently performing the role of an interconnector, which is a basic component of a wearable device, with higher electrical/mechanical stability than a conductive fiber using a conventional chemical reduction method.

본 발명은 은 나노입자(Ag nanoparticles)를 함유한 스판덱스 섬유 (Spandex Fiber)에 자가치유 고분자 (Self-healing polymer)를 감싸서 전기적, 기계적으로 우수한 전도성 섬유 인터커넥터를 개발하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to develop a conductive fiber interconnect that is excellent electrically and mechanically by wrapping a self-healing polymer in a spandex fiber containing silver nanoparticles (Ag nanoparticles).

또한, 부탄올 용매를 사용하여 섬유의 외부에 은 쉘(Ag shell)이 풍부하게 형성되고, 섬유의 내부는 기존의 스판덱스 성질을 유지할 수 있도록 하여 기존의 전도성 섬유에 비해 인장에 대한 전기적 안정성과 기계적 특성을 향상시키는데 또 다른 목적이 있다.In addition, a silver shell is abundantly formed on the outside of the fiber by using a butanol solvent, and the inside of the fiber maintains the existing spandex properties. There is another purpose to improve it.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified of the present invention may be additionally considered within a range that can be easily deduced from the following detailed description and effects thereof.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유는, 코어-쉘 구조로서 폴리머로 형성되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)을 포함하는 전도성 섬유 및 자가치유 고분자 성분을 포함하며 상기 전도성 섬유를 적어도 하나의 층으로 피복하는 고분자 캡슐층을 포함한다.In order to solve the above problem, the self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention includes a core formed of a polymer as a core-shell structure, and an electrically conductive shell surrounding the core. It includes a fiber and a self-healing polymer component, and includes a polymer capsule layer covering the conductive fiber with at least one layer.

여기서, 상기 고분자 캡슐층은, 상기 전도성 섬유의 일측을 감싸는 제1 고분자 캡슐층 및 상기 전도성 섬유의 타측을 감싸며, 상기 제1 고분자 캡슐층과 양단이 접합하는 제2 고분자 캡슐층을 포함한다.Here, the polymer capsule layer includes a first polymer capsule layer surrounding one side of the conductive fiber and a second polymer capsule layer surrounding the other side of the conductive fiber, and bonded to both ends of the first polymer capsule layer.

여기서, 상기 전기 전도성 쉘과 접하는 상기 코어의 경계영역에는 금속 전구체 용액이 흡수되는 전구체 흡수층을 더 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 금속 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 금속 입자로 환원시켜 생성된다.Here, the boundary region of the core in contact with the electrically conductive shell further includes a precursor absorbing layer through which the metal precursor solution is absorbed, and the electrically conductive shell absorbs the metal precursor solution into the precursor absorbing layer and is absorbed by using a reducing agent. It is produced by reducing the formed metal precursor to metal particles.

여기서, 상기 코어는, 우레탄 결합을 갖는 섬유를 포함하고, 상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체 용액을 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 은(Ag) 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 은(Ag) 전구체를 은 나노입자로 환원시켜 생성된다.Here, the core includes a fiber having a urethane bond, the metal precursor solution includes a silver (Ag) precursor solution, and the electrically conductive shell absorbs the silver (Ag) precursor solution in the precursor absorption layer And, it is produced by reducing the absorbed silver (Ag) precursor to silver nanoparticles using a reducing agent.

여기서, 상기 은(Ag) 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작된다.Here, the silver (Ag) precursor solution is prepared by mixing a silver (Ag) precursor and a hydroxy group solvent at a predetermined ratio.

여기서, 상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매이다.Here, the hydroxy group solvent is a solvent having an alkyl group molecular weight of 70 to 140 g/mol.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 제조 방법은, 전도성 섬유를 제조하는 단계 및 적어도 하나의 고분자 캡슐층으로 상기 전도성 섬유를 접합하는 단계를 포함하며, 상기 전도성 섬유를 제조하는 단계는, 우레탄 결합을 갖는 섬유의 폴리머 층에 금속 전구체 용액을 흡수시키는 단계 및 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 환원시켜 전기 전도성 쉘(shell)을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention includes preparing a conductive fiber and bonding the conductive fiber with at least one polymer capsule layer, and preparing the conductive fiber Includes the steps of absorbing a metal precursor solution into a polymer layer of a fiber having a urethane bond, and reducing the absorbed metal precursor using a reducing agent to form an electrically conductive shell.

여기서, 상기 금속 전구체는, 은(Ag)을 포함하되, 상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작된다.Here, the metal precursor includes silver (Ag), and the metal precursor solution is prepared by mixing a silver (Ag) precursor and a hydroxy group solvent at a predetermined ratio.

여기서, 상기 전도성 섬유를 접합하는 단계는, 상기 고분자 캡슐층을 부착시켜 상기 전도성 섬유의 상기 전기 전도성 쉘(shell)이 형성된 부분을 고정시킨다.Here, in the bonding of the conductive fibers, the polymer capsule layer is attached to fix a portion of the conductive fiber on which the electrically conductive shell is formed.

여기서, 상기 환원제는 하이드라진계, 하이드라이드계, 보로하이드라이드계, 소듐포 스페이트계 및 아스크로빅산에서 선택된 하나 또는 둘 이상이다.Here, the reducing agent is one or two or more selected from hydrazine-based, hydride-based, borohydride-based, sodium phosphate-based and ascrobic acid.

여기서, 상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매이다.Here, the hydroxy group solvent is a solvent having an alkyl group molecular weight of 70 to 140 g/mol.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트는, 제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유가 격자 구조로 배치되는 구조이며, 상기 제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유는, 코어-쉘 구조로서 폴리머로 형성되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)을 포함하는 전도성 섬유 및 자가치유 고분자 성분을 포함하며 상기 전도성 섬유를 적어도 하나의 층으로 피복하는 고분자 캡슐층을 포함한다.The self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect according to an embodiment of the present invention has a structure in which a first polymer conductive fiber and a second polymer conductive fiber are arranged in a lattice structure, and the first polymer conductive fiber and the second polymer conductive fiber are , A polymer capsule comprising a core formed of a polymer as a core-shell structure, a conductive fiber including an electrically conductive shell surrounding the core, and a self-healing polymer component, and covering the conductive fiber with at least one layer Includes layers.

여기서, 상기 제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유는, 섬유 간의 자가 결합(Self-bonding)이 가능하여 쉽게 부착되며, 직조(weaving)가 가능하다.Here, the first polymeric conductive fiber and the second polymeric conductive fiber are easily attached because self-bonding between the fibers is possible, and weaving is possible.

여기서, 상기 전기 전도성 쉘과 접하는 상기 코어의 경계영역에는 금속 전구체 용액이 흡수되는 전구체 흡수층을 더 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 금속 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 금속 입자로 환원시켜 생성된다.Here, the boundary region of the core in contact with the electrically conductive shell further includes a precursor absorbing layer through which the metal precursor solution is absorbed, and the electrically conductive shell absorbs the metal precursor solution into the precursor absorbing layer and is absorbed by using a reducing agent. It is produced by reducing the formed metal precursor to metal particles.

여기서, 상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매이다.Here, the hydroxy group solvent is a solvent having an alkyl group molecular weight of 70 to 140 g/mol.

여기서, 상기 코어는, 우레탄 결합을 갖는 섬유를 포함하고, 상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체 용액을 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 은(Ag) 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 은(Ag) 전구체를 은 나노입자로 환원시켜 생성된다.Here, the core includes a fiber having a urethane bond, the metal precursor solution includes a silver (Ag) precursor solution, and the electrically conductive shell absorbs the silver (Ag) precursor solution in the precursor absorption layer And, it is produced by reducing the absorbed silver (Ag) precursor to silver nanoparticles using a reducing agent.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 은 나노입자(Ag nanoparticles)를 함유한 스판덱스 섬유 (Spandex Fiber)에 자가치유 고분자 (Self-healing polymer)를 감싸서 전기적, 기계적으로 우수한 전도성 섬유 인터커넥터를 개발할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, a self-healing polymer is wrapped in a spandex fiber containing silver nanoparticles to provide excellent electrical and mechanical conductivity. You can develop connectors.

또한, 부탄올 용매를 사용하여 섬유의 외부에 은 쉘(Ag shell)이 풍부하게 형성되고, 섬유의 내부는 기존의 스판덱스 성질을 유지할 수 있도록 하여 기존의 전도성 섬유에 비해 인장에 대한 전기적 안정성과 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, a silver shell is abundantly formed on the outside of the fiber by using a butanol solvent, and the inside of the fiber maintains the existing spandex properties. Can improve.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effect described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the provisional effect thereof are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 현미경 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a view showing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the structure of a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a microscopic image of a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are views for explaining the properties of the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the properties of the self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views showing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 및 이의 제조 방법, 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, a self-healing polymer-encapsulated conductive fiber, a method of manufacturing the same, and a self-healing polymer-encapsulated conductive fiber interconnect according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 “모듈” 및 “부”는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes “module” and “unit” for the constituent elements used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not themselves have distinct meanings or roles.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

본 발명은 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 및 이의 제조 방법, 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트에 관한 것이다.The present invention relates to a self-healing polymer encapsulated conductive fiber, a method for manufacturing the same, and a self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도 1을 이용하여 전도성 섬유의 제작 과정을 설명한다. 본 발명의 일 실시예에서는 화학적 환원 방식을 이용하여 전도성 섬유를 제작한다.The manufacturing process of the conductive fiber will be described with reference to FIG. 1. In an embodiment of the present invention, a conductive fiber is manufactured using a chemical reduction method.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 전도성 섬유(100)는, 코어-쉘 구조로써, 폴리머로 형성되는 코어(110) 및 코어(110)를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)(120)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the conductive fiber 100 of the polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention has a core-shell structure, and has a core 110 formed of a polymer and an electrical conductivity surrounding the core 110. It includes a shell (120).

구체적으로, 전기 전도성 쉘(shell)(120)은 우레탄 결합을 갖는 섬유(101)의 폴리머 층에 은(Ag) 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 은(Ag) 전구체를 은 나노입자로 환원시켜 생성되며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 은(Ag)을 포함한다.Specifically, the electrically conductive shell 120 absorbs a silver (Ag) precursor solution in the polymer layer of the fiber 101 having a urethane bond, and the silver (Ag) precursor absorbed by using a reducing agent is converted into silver nanoparticles. It is produced by reducing to, and contains silver (Ag) according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 상기 전기 전도성 쉘과 접하는 상기 코어의 경계영역에는 금속 전구체 용액이 흡수되는 전구체 흡수층(102)을 더 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 금속 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 금속 입자로 환원시켜 생성된다.Specifically, the boundary region of the core in contact with the electrically conductive shell further includes a precursor absorbing layer 102 in which a metal precursor solution is absorbed, and the electrically conductive shell absorbs the metal precursor solution in the precursor absorbing layer, and a reducing agent It is produced by reducing the absorbed metal precursor to metal particles.

여기서, 전구체 흡수층(102)은 코어와 분리되어 마련되는 것은 아니며, 전구체 용액의 흡수율에 따라 다르게 마련될 수 있으며, 섬유에 전기 전도성 쉘이 단순히 코팅되는 것이 아닌, 전구체 용액이 섬유의 외측의 적어도 일부 흡수되고 흡수된 상태에서 급속 입자가 환원됨을 의미한다.Here, the precursor absorbing layer 102 is not provided separately from the core, and may be provided differently according to the absorption rate of the precursor solution, and the precursor solution is not simply coated with an electrically conductive shell on the fiber, and the precursor solution is at least a part of the outer side of the fiber. It means that the rapid particles are reduced in the absorbed and absorbed state.

도 1의 우레탄 결합을 갖는 섬유(101)는 스판덱스(spandex) 섬유인 것이 바람직하며, 폴리머 층(102)에 은 전구체 용액을 흡수시키는 과정인 스웰링(Swelling)과정을 거친다.Fiber 101 having a urethane bond of FIG. 1 is preferably a spandex fiber, and undergoes a swelling process, which is a process of absorbing a silver precursor solution into the polymer layer 102.

스판덱스 섬유는 우레탄결합을 갖는 분자사슬의 화학구조가 섬유의 85% 비율을 점유하는 섬유로, 본 발명은 다양한 종류의 스판덱스 섬유를 사용하여 자가치유 고분자 전도성 섬유를 제작할 수 있다.The spandex fiber is a fiber in which the chemical structure of a molecular chain having a urethane bond occupies 85% of the fiber, and the present invention can produce a self-healing polymer conductive fiber using various types of spandex fiber.

폴리우레탄을 이용해 건식, 습식, 용융, 화학 방사방식으로 제작한 스판덱스 섬유에도 적용 가능하다.It can also be applied to spandex fibers produced by dry, wet, melt, and chemical spinning methods using polyurethane.

은(Ag) 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체 (Silver heptafluorobutyrate)와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작되며, 상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매를 사용하고, 본 발명의 일 실시예에서는 부탄올(butanol) 용매인 것이 바람직하다.The silver (Ag) precursor solution is prepared by mixing a silver (Ag) precursor (Silver heptafluorobutyrate) and a hydroxy group solvent at a predetermined ratio, and the hydroxy group solvent is a solvent having an alkyl group molecular weight of 70 to 140 g/mol. And, in an embodiment of the present invention, it is preferably a butanol solvent.

본 발명의 일 실시예에서의 기 설정된 비율은 은 전구체(Silver heptafluorobutyrate)와 하이드록시기 용매인 부탄올을 5 내지 45wt%로 섞어서 용액을 제작하는 것이 바람직하며, 5wt% 미만일 경우 은 전구체의 함량이 낮아지며, 45wt% 초과일 경우 용액의 흡수가 어려울 수 있다.In one embodiment of the present invention, the preset ratio is preferably prepared by mixing a silver precursor (Silver heptafluorobutyrate) and butanol as a hydroxy group solvent in an amount of 5 to 45 wt%, and if it is less than 5 wt%, the content of the silver precursor is lowered. If it exceeds 45wt%, it may be difficult to absorb the solution.

이후, 환원제를 이용하여 흡수된 은(Ag) 전구체를 은 나노입자로 환원시키며, 환원제는 하이드라진계, 하이드라이드계, 보로하이드라이드계, 소듐포 스페이트계 및 아스크로빅산에서 선택된 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.Thereafter, the absorbed silver (Ag) precursor is reduced to silver nanoparticles using a reducing agent, and the reducing agent is one or two or more selected from hydrazine-based, hydride-based, borohydride-based, sodium phosphate-based and ascrobic acid. Can be used.

보다 구체적으로, 상기 환원제는 하이드라진, 하이드라진무수물, 염산하이드 라진, 황산하이드라진, 하이드라진 하이드레이트 및 페닐하이드라진에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 하이드리진계 환원제를 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 하이드라진 하이드레이트를 이용하는 것이 바람직하다.More specifically, the reducing agent may be one or more hydrazine-based reducing agents selected from hydrazine, hydrazine anhydride, hydrazine hydrochloride, hydrazine sulfate, hydrazine hydrate and phenyl hydrazine, and in one embodiment of the present invention, hydrazine hydrate is used. It is desirable.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 희석된 Hydrazine hydrate(N2H2) 용액을 이용해 스판덱스 섬유 내부에 흡수된 은 전구체를 은 나노입자로 환원시킨다.Specifically, in an embodiment of the present invention, the silver precursor absorbed in the spandex fiber is reduced to silver nanoparticles using a diluted Hydrazine hydrate (N 2 H 2) solution.

도 1에 나타난 바와 같이, 전기 전도성 쉘(shell)은, 은 나노입자가 상기 우레탄 결합을 갖는 섬유의 외곽에 집중적으로 형성된다.As shown in FIG. 1, the electrically conductive shell is intensively formed on the outer periphery of the fiber having the urethane bond with silver nanoparticles.

또한, 사용하는 섬유의 필라멘트 수는 1~100개 이며, 필라멘트 평균 직경은 70um~600um 인 것이 바람직하다.In addition, the number of filaments of the fibers to be used is 1 to 100, and the average filament diameter is preferably 70 um to 600 um.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유는 부탄올 용매를 사용하여 섬유의 외부에 은 쉘(Ag shell)이 풍부하게 형성되고, 섬유의 내부는 기존의 스판덱스 성질을 유지할 수 있도록 하여 기존의 전도성 섬유에 비해 인장에 대한 전기적 안정성과 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.The conductive fiber according to an embodiment of the present invention has a rich silver shell (Ag shell) on the outside of the fiber by using a butanol solvent, and the inside of the fiber is able to maintain the existing spandex properties, thereby preventing the existing conductive fiber. Compared to that, electrical stability and mechanical properties against tensile can be improved.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the structure of a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 측면도를 나타낸 것이고, 도 2의 (b)는 단면도를 나타낸 것이다.Figure 2 (a) is a side view showing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (b) is a cross-sectional view.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 캡슐화 전도성 섬유(10)는, 전도성 섬유(100), 고분자 캡슐층(200)을 포함한다.Referring to FIG. 2, a polymer encapsulated conductive fiber 10 according to an embodiment of the present invention includes a conductive fiber 100 and a polymer capsule layer 200.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유(10)는 은 나노입자(Ag nanoparticles)를 함유한 스판덱스 섬유(Spandex Fiber)에 자가치유 고분자(Self-healing polymer)를 감싸서 제작되는 전도성 섬유로써, 전기적, 기계적으로 우수한 전도성 섬유 인터커넥터를 개발할 수 있다.The self-healing polymer encapsulated conductive fiber 10 according to an embodiment of the present invention is a conductive fiber produced by wrapping a self-healing polymer in a spandex fiber containing silver nanoparticles (Ag nanoparticles). As a result, it is possible to develop an electrical and mechanically excellent conductive fiber interconnector.

자가치유 고분자는 외부 응력에 의해 소재에 크랙이 발생하는 경우 이를 인지 및 치유 할 수 있는 고분자로 이를 활용하여 섬유를 제조할 시, 상기 섬유에 크랙이 발생하여도 보수의 필요가 없다는 이점이 있다.The self-healing polymer is a polymer that can recognize and heal cracks in a material due to external stress, and when using it to manufacture fibers, there is an advantage that there is no need for repair even if cracks occur in the fibers.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 방식은 20~30도의 상온에서 스크래치나 절단과 같은 외부 스트레스가 발생해도 시간이 지나면 스스로 원래 상태로 돌아오는 자가 치유 기능을 지닌 황 화합물과 주변의 고분자 화학구조를 설계한다. 구체적으로 열가소성 폴리우레탄에 황화합물을 첨가하는 방식을 사용하는 탄성 중합체인 엘라스토모 신소재를 포함하여 사용될 수 있으며, 실온에서의 자가 치유 효율과 기계적 강도를 높일 수 있다.The self-healing method according to an embodiment of the present invention is a sulfur compound having a self-healing function that returns to its original state over time even when external stress such as scratches or cutting occurs at room temperature of 20 to 30 degrees, and the surrounding polymer chemical structure. Design. Specifically, it may be used including a new elastomo material, which is an elastomer that uses a method of adding a sulfur compound to a thermoplastic polyurethane, and can improve self-healing efficiency and mechanical strength at room temperature.

본 발명에 다양한 실시예에서는, 지능형 자가치유 고분자 기술을 적용할 수 있으며, 예를 들어 변형이나 손상이 발생할 경우 일정자극을 다시 주게 되면 원래의 형태를 되찾을 수 있는 지능형 고분자, 높은 기계적 물성으로 반복적 치유가 가능한 자가집합 상분리형 고분자, 외부자극에 의해 기계 화학적으로 활성화되는 화학반응 등을 이용하여 손상부위와 정도를 감지해 상황에 맞는 적절한 처치를 스스로 할 수 있는 손상감지형 고분자를 적용할 수 있다.In various embodiments of the present invention, an intelligent self-healing polymer technology can be applied.For example, when a certain stimulus is given again when deformation or damage occurs, an intelligent polymer capable of regaining its original shape, and high mechanical properties can be used repeatedly. It is possible to apply a damage-sensing polymer that can self-aggregate phase-separated polymers capable of healing and detect the damage site and degree by using chemical reactions that are mechanically activated by external stimuli and perform appropriate treatments according to the situation. .

또한, 자가치유 고분자는 열을 가하면 자가치유 효율이 매우 향상되며, 물에서도 자가치유 현상이 가능하여, 세탁 시에도 사용이 가능하다.In addition, the self-healing polymer greatly improves the self-healing efficiency when heat is applied, and the self-healing phenomenon is possible even in water, so that it can be used when washing.

전도성 섬유(100)는 코어-쉘 구조로써, 폴리머로 형성되는 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)을 포함한다.The conductive fiber 100 has a core-shell structure, and includes a core formed of a polymer and an electrically conductive shell surrounding the core.

고분자 캡슐층(200)은 전도성 섬유(100)를 적어도 하나의 층으로 피복한다.The polymer capsule layer 200 covers the conductive fibers 100 with at least one layer.

고분자 캡슐층(200)은 자가치유 고분자를 포함하되, 상기 전도성 섬유의 일측을 감싸는 제1 고분자 캡슐층(210) 및 상기 전도성 섬유의 타측을 감싸며, 상기 제1 고분자 캡슐층과 양단이 접합하는 제2 고분자 캡슐층(220)을 포함한다.The polymer capsule layer 200 includes a self-healing polymer, the first polymer capsule layer 210 surrounding one side of the conductive fiber and the other side of the conductive fiber, and the first polymer capsule layer and both ends are bonded to each other. It includes 2 polymer capsule layer 220.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 현미경 이미지를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a microscopic image of a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유는 은(Ag) 전구체 (Silver heptafluorobutyrate)와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작된 은 전구체 용액을 이용하며, 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매를 사용하며, 본 발명의 일 실시예에서는 부탄올(butanol) 용매인 것이 바람직하다. 여기서, 분자량은 녹는점이 0도 이하이면서, 고분자량을 가지는 하이드록시기 용매의 최대 분자량을 나타낸 것이다.The self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention uses a silver precursor solution prepared by mixing a silver (Ag) precursor (Silver heptafluorobutyrate) and a hydroxy group solvent at a preset ratio, and the hydroxy group solvent is , A solvent having an alkyl group molecular weight of 70 to 140 g/mol is used, and in an embodiment of the present invention, it is preferably a butanol solvent. Here, the molecular weight indicates the maximum molecular weight of the hydroxy group solvent having a high molecular weight while having a melting point of 0 degrees or less.

구체적으로, 도 3은 하이드록시기 용매에 따른 SEM, EDS, 컨투어맵(Contour map) 이미지를 각각 나타낸 것이며, 하이드록시기 용매는 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), IPA, 부탄올(Butanol)을 이용하였다.Specifically, FIG. 3 shows SEM, EDS, and contour map images according to the hydroxy group solvent, respectively, and the hydroxy group solvent includes methanol, ethanol, IPA, and butanol. Was used.

하이드록시기 용매들의 분자량을 비교하면 Methanol(32.04 g/mol) < Ethanol(46.07 g/mol) < IPA(60.10g/mol) < Butanol (74.12 g/mol) 순서대로 커지며, 본 발명의 일 실시예에서 부탄올(Butanol)을 이용한 결과 부탄올(Butanol) 용매를 사용했을 때 은 나노입자가 섬유의 외곽에 집중적으로 형성됨을 확인할 수 있다. 이에 따라, 내부는 폴리머성질을 유지하면서, 풍부한 은 껍질(Ag rich Shell)로 인해 고전도성을 지니도록 제작할 수 있다.Comparing the molecular weights of the hydroxy-group solvents, Methanol (32.04 g/mol) <Ethanol (46.07 g/mol) <IPA (60.10 g/mol) <Butanol (74.12 g/mol) increases in the order, and according to an embodiment of the present invention As a result of using butanol, it can be seen that silver nanoparticles are intensively formed on the outer surface of the fiber when a butanol solvent is used. Accordingly, the interior can be manufactured to have high conductivity due to the rich silver shell (Ag rich shell) while maintaining the polymer properties.

상기 하이드록시기 용매를 이용할 때, 알킬기 분자량이 70g/mol 미만인 경우 은 나노입자를 섬유의 외곽에 집중적으로 형성할 수 없으며, 140g/mol 초과인 경우 녹는점이 0℃ 를 넘어 은 프리커서 용액 제작이 어렵다.When using the hydroxy group solvent, when the molecular weight of the alkyl group is less than 70 g/mol, silver nanoparticles cannot be intensively formed on the outer surface of the fiber, and when it exceeds 140 g/mol, it is difficult to prepare a precursor solution with a melting point exceeding 0°C. It is difficult.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 특성을 설명하기 위한 도면이다.4 to 7 are views for explaining the properties of the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 기계적 특성을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the mechanical properties of the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 4는 하이드록시기 용매에 따른 역학적이력현상(Mechanical hysteresis)을 측정하여 나타낸 것이다.Specifically, Figure 4 shows by measuring the mechanical hysteresis (Mechanical hysteresis) according to the hydroxy group solvent.

도 4의 (a)는 메탄올(Methanol), 도 4의 (b)는 에탄올(Ethanol), 도 4의 (c)는 IPA, 도 4의 (d)는 부탄올(Butanol)을 이용한 결과이고, 도 4의 (e)는 스판덱스 섬유(Spandex fiber)의 결과이다.Figure 4 (a) is methanol (Methanol), Figure 4 (b) is ethanol (Ethanol), Figure 4 (c) is IPA, Figure 4 (d) is the result of using butanol (Butanol), Figure 4(e) is a result of spandex fiber.

도 4의 (f)는 각 용매 및 스판덱스의 500% hysteresis curve를 겹친 3D 그래프이다.4F is a 3D graph of overlapping 500% hysteresis curves of each solvent and spandex.

도 4의 (a) 내지 (d)와 도 4의 (e)를 각각 비교하였을 때, 부탄올(Butanol) 용매 기반 전도성 섬유가 본래의 스판덱스 섬유와 기계적 특성이 가장 유사함을 알 수 있다.When comparing (a) to (d) of FIG. 4 and (e) of FIG. 4, respectively, it can be seen that the butanol solvent-based conductive fiber has the most similar mechanical properties to the original spandex fiber.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 전기적/기계적 특성을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing electrical/mechanical properties of a conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도 5의 (a)는 strain에 대한 stress를 측정하여 영률(Young's modulus)을 비교한 것이다.Figure 5 (a) is a comparison of the Young's modulus by measuring the stress on the strain.

영률(그래프의 기울기)를 비교해 보았을 때, Butanol(65850 Pa) < IPA(84536Pa) < Ethanol(104348Pa) < Methanol(124762 Pa) 순서대로 나타나며, 부탄올(Butanol) 용매를 사용해 만든 전도성 섬유의 균열 지점(rupture point)가 가장 높은 strain(7000%) 에서 발생함을 확인할 수 있다.When comparing the Young's modulus (the slope of the graph), butanol (65850 Pa) <IPA (84536Pa) <Ethanol (104348Pa) <Methanol (124762 Pa) appears in the order, and the cracking point of the conductive fiber made using a butanol solvent ( It can be seen that the rupture point) occurs at the highest strain (7000%).

영률이 크면 변형에 대한 저항력이 크고 견고함을 의미하며, 영률이 작은 경우는 변형에 대한 저항력이 적고 유연함을 의미한다.When the Young's modulus is large, it means that the resistance to deformation is large and robust, and when the Young's modulus is small, it means that the resistance to deformation is small and it is flexible.

스판덱스 섬유의 영률은 42353 Pa 로, 이를 통해 부탄올(Butanol) 용매 기반 전도성 섬유의 경우 가장 스판덱스 고유의 기계적 성질을 잘 유지하고 있음을 확인할 수 있다.The Young's modulus of the spandex fiber is 42353 Pa, through which it can be seen that the butanol solvent-based conductive fiber most maintains the inherent mechanical properties of spandex.

도 5의 (b)는 strain에 대한 전도도(conductivity)를 비교한 것이다.Figure 5 (b) is a comparison of the conductivity (conductivity) for the strain.

부탄올(Butanol) 용매 기반 전도성 섬유가 가장 높은 전도성을 유지하고 있음을 보여주며, 구체적으로 strain 300%에서 30485.12 Scm-1이다.It shows that the butanol solvent-based conductive fiber maintains the highest conductivity, specifically 30485.12 Scm -1 at 300% strain.

도 5의 (c)는 TGA 분석 (열중량 분석)결과이다.5C is a result of TGA analysis (thermogravimetric analysis).

전도성 섬유에 은입자 생성량을 알기위해 열중량 분석을 실시하였으며, 그 결과, 용매별 전도성 섬유 내부에 형성되는 은 나노입자의 양은 큰 차이가 없지만 부탄올 용매 기반 전도성 섬유가 가장 높은 전도성을 가지게 된다.Thermogravimetric analysis was performed to determine the amount of silver particles generated in the conductive fiber, and as a result, the amount of silver nanoparticles formed inside the conductive fiber for each solvent does not differ significantly, but the butanol solvent-based conductive fiber has the highest conductivity.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 전기적 특성을 나타낸 도면이다.6A and 6B are views showing electrical characteristics of a conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b는 전기 이력 현상(Electrical hysteresis) 측정 실험 결과이다.6A and 6B are results of an electrical hysteresis measurement experiment.

화학적 환원 방식을 이용해 만든 전도성 섬유의 전도성은 섬유 외곽에 생기는 은 껍질 쉘(Ag rich shell)에 의해 영향을 받게 된다.The conductivity of the conductive fiber made using the chemical reduction method is affected by the Ag rich shell formed on the outside of the fiber.

부탄올 용매 기반 전도성 섬유의 경우, 가장 크고 두꺼운 은 껍질 쉘(Ag rich shell)을 가지고 있음을 확인할 수 있다.In the case of the butanol solvent-based conductive fiber, it can be seen that it has the largest and thickest Ag rich shell.

전기 이력 현상(Electrical hysteresis)을 측정한 결과, 부탄올 용매 기반 전도성 섬유의 히스테리시스 루프(hysteresis loop) 면적이 가장 작은 것을 확인할 수 있으며, 두꺼운 은 껍질 쉘(Ag rich shell)을 가지고 있는 부탄올 기반 섬유가 전기적으로 가장 안정적임을 확인할 수 있다.As a result of measuring electrical hysteresis, it can be seen that the hysteresis loop area of the butanol solvent-based conductive fiber is the smallest. It can be confirmed that it is the most stable.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 섬유의 은 성분 침투 특성을 나타낸 도면이다.7 is a view showing the penetration characteristics of the silver component of the conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

은 전구체 용액이 침투되고, 은 나노입자가 60%이상 형성되는 범위는 단일 섬유 외곽으로부터 2.5um 이내임을 확인할 수 있다.It can be seen that the range in which the silver precursor solution penetrates and the silver nanoparticles are formed by 60% or more is within 2.5 μm from the outer edge of the single fiber.

표 1은 단일 필라멘트 안에 4개의 포인트의 은 함유량(Ag content)을 측정한 후, 평균화하여 사용한 용매 별로 도식화한 것이다.Table 1 is a schematic diagram for each solvent used after measuring the silver content (Ag content) of four points in a single filament, and averaged.

Figure 112020016601516-pat00001
Figure 112020016601516-pat00001

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 특성을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining the properties of the self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유는 부탄올 용매 기반 전도성 섬유를 자가치유고분자를 이용해 캡슐화하며, 도 8에 나타난 바와 같이, 캡슐화 전의 전도성 섬유와 비교해 보았을 때, 전기적 안정성이 향상됨을 확인할 수 있다.The self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention encapsulates a butanol solvent-based conductive fiber using a self-healing polymer, and, as shown in FIG. 8, when compared with the conductive fiber before encapsulation, electrical stability is improved. I can confirm.

구체적으로, 100%의 인장 변형률 기준, 캡슐화를 하지 않은 전도성 섬유에 비해 저항이 35% 감소하며, 1000번의 인장 테스트를 통해 기존의 전도성 섬유보다 50% 감소한 저항에서 값을 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.Specifically, based on a 100% tensile strain, the resistance decreases by 35% compared to the non-encapsulated conductive fiber, and through 1000 tensile tests, it can be confirmed that the value is kept constant at 50% reduced resistance than the conventional conductive fiber. .

이는, 자가치유 고분자의 High toughness에 기인한 특성으로 인해 스판덱스 표면에 위치한 나노입자 필름의 Crack이 효과적으로 제어되어 전기적 안정성이 높아진다.This increases electrical stability by effectively controlling the crack of the nanoparticle film located on the spandex surface due to the high toughness of the self-healing polymer.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트를 나타낸 도면이다.9 and 10 are views showing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트 구조를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트는 나노입자 (Ag nanoparticles)를 함유한 스판덱스 섬유 (Spandex Fiber)에 자가치유 고분자 (Self-healing polymer)를 감싸서 전기적, 기계적으로 우수한 성능을 가진다.The self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect according to an embodiment of the present invention provides excellent electrical and mechanical performance by wrapping a self-healing polymer in a spandex fiber containing nanoparticles (Ag nanoparticles). Have.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트(20)는, 자가치유 고분자를 포함하는 제1 고분자 전도성 섬유(21) 및 제2 고분자 전도성 섬유(22)가 격자 구조로 배치되는 구조이다.9, a polymer encapsulated conductive fiber interconnect 20 according to an embodiment of the present invention includes a first polymer conductive fiber 21 and a second polymer conductive fiber 22 including a self-healing polymer in a lattice structure. It is a structure that is arranged as.

제1 고분자 전도성 섬유(21) 및 제2 고분자 전도성 섬유(22)는, 각각 전도성 섬유(310, 330) 및 상기 전도성 섬유를 적어도 하나의 층으로 피복하는 고분자 캡슐층(320, 340)을 포함한다.The first polymeric conductive fibers 21 and the second polymeric conductive fibers 22 include conductive fibers 310 and 330 and polymer capsule layers 320 and 340 covering the conductive fibers with at least one layer, respectively. .

여기서, 상기 전도성 섬유는, 코어-쉘 구조로써, 폴리머로 형성되는 코어; 및 상기 코어를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)을 포함한다.Here, the conductive fiber is a core-shell structure, the core formed of a polymer; And an electrically conductive shell surrounding the core.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트 제작 과정을 나타낸 도면이다.10 is a view showing a process of manufacturing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber interconnect according to an embodiment of the present invention.

자가치유고분자 캡슐화 전도성 섬유를 이용하여 격자구조를 가지는 인터커넥트 제작하며, Strain 200%에서도 전구의 불이 안정적으로 들어오는 것을 확인할 수 있다.An interconnect having a lattice structure is manufactured using self-healing polymer-encapsulated conductive fibers, and it can be confirmed that the light of the bulb stably enters even at 200% strain.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유의 제조 방법은 전도성 섬유를 제조하는 단계(S100) 및 적어도 하나의 고분자 캡슐층으로 상기 전도성 섬유를 접합하는 단계(S200)를 포함한다.Referring to FIG. 11, a method of manufacturing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention includes preparing a conductive fiber (S100) and bonding the conductive fiber with at least one polymer capsule layer (S200). ).

구체적으로, 전도성 섬유를 제조하는 단계(S100)는, 단계 S110에서 우레탄 결합을 갖는 섬유의 폴리머 층에 금속 전구체 용액을 흡수시킨다.Specifically, in the step (S100) of preparing the conductive fiber, the metal precursor solution is absorbed in the polymer layer of the fiber having a urethane bond in step S110.

여기서, 상기 금속 전구체는, 은(Ag)을 포함하되, 상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작된다.Here, the metal precursor includes silver (Ag), and the metal precursor solution is prepared by mixing a silver (Ag) precursor and a hydroxy group solvent at a predetermined ratio.

상기 하이드록시기 용매는, 분자량을 다르게 하여 이용되며, 부탄올(butanol) 용매인 것이 바람직하다.The hydroxy group solvent is used with a different molecular weight, and is preferably a butanol solvent.

단계 S120에서 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 환원시켜 전기 전도성 쉘(shell)을 형성한다.In step S120, the absorbed metal precursor is reduced using a reducing agent to form an electrically conductive shell.

구체적으로, 상기 환원제는 하이드라진계, 하이드라이드계, 보로하이드라이드계, 소듐포 스페이트계 및 아스크로빅산에서 선택된 하나 또는 둘 이상이다.Specifically, the reducing agent is one or two or more selected from hydrazine-based, hydride-based, borohydride-based, sodium phosphate-based and ascrobic acid.

보다 상세히 설명하면, 첫번째로 화학적 환원 방식을 이용하여 스판덱스 섬유의 폴리머 층에 은 전구체 용액을 흡수시킨다. 은 전구체 용액은 은 전구체(Silver heptafluorobutyrate)와 하이드록시기 용매인 부탄올을 40wt%로 섞어서 만든다. 그 후에 희석된 Hydrazine hydrate (N-2H2) 용액을 이용해 스판덱스 섬유 내부에 흡수된 은 전구체를 은 나노입자로 환원시킨다.In more detail, first, a silver precursor solution is absorbed into the polymer layer of the spandex fiber by using a chemical reduction method. The silver precursor solution is prepared by mixing a silver precursor (Silver heptafluorobutyrate) and butanol, a hydroxy group solvent, in 40 wt%. After that, the silver precursor absorbed in the spandex fiber is reduced to silver nanoparticles using a diluted Hydrazine hydrate (N- 2 H 2) solution.

기존의 화학적 환원 방법에 의한 전도성 섬유는 에탄올 용매를 사용했지만 본 발명의 일 실시예에서는 부탄올 용매를 사용하여 기존보다 섬유 외곽에 은 나노입자가 더 활발하게 형성되도록 한다. 은 전구체 용액을 만들 때 부탄올 용매를 사용하면 섬유의 외부에 은 쉘(Ag shell)이 풍부하게 형성되고, 섬유의 내부는 기존의 스판덱스 성질을 유지할 수 있다. 따라서 기존의 전도성 섬유에 비해 인장에 대한 전기적 안정성과 기계적 특성이 향상되었다.An ethanol solvent is used for the conductive fiber by the conventional chemical reduction method, but in an embodiment of the present invention, a butanol solvent is used so that silver nanoparticles are more actively formed outside the fiber than before. When a butanol solvent is used to make a silver precursor solution, a silver shell is formed on the outside of the fiber in abundance, and the inside of the fiber can maintain the existing spandex properties. Therefore, electrical stability and mechanical properties against tension are improved compared to the conventional conductive fiber.

전도성 섬유를 접합하는 단계(S200)는 고분자 캡슐층을 부착시켜 상기 전도성 섬유의 상기 전기 전도성 쉘(shell)이 형성된 부분을 고정시킨다.In the step of bonding the conductive fibers (S200), a polymer capsule layer is attached to fix a portion of the conductive fiber on which the electrically conductive shell is formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자는 상온에서 간단한 부착만으로도 자가치유 고분자 재료간의 화학적 결합이 가능하며, 열을 가하면 화학적 결합이 더욱 향상되고, 신축성이 증가한다. 이는, 기존의 캡슐이 함유된 자가치유 고분자와 크게 구별된다.In the self-healing polymer according to an embodiment of the present invention, chemical bonding between self-healing polymer materials is possible with simple attachment at room temperature, and when heat is applied, the chemical bonding is further improved and elasticity is increased. This is largely distinguished from the existing self-healing polymers containing capsules.

구체적으로, 자가치유 고분자(SHP)를 이용해 전도성 섬유를 캡슐화한다. OTS 처리된 wafer 혹은 테플론 테이프를 붙인 판 위에 SHP/전도성 섬유/SHP 순서로 올린 후, 70도씨의 핫플레이트 위에서 30분가량 가열한다. 이 과정에서 샘플이 뜨는 것을 막고 SHP와 전도성 섬유가 잘 부착되도록 하기 위해 가열 초반에 샘플을 얇은 철판으로 눌러준다.Specifically, the conductive fiber is encapsulated using a self-healing polymer (SHP). After placing the OTS-treated wafer or Teflon tape on a plate in the order of SHP/conductive fiber/SHP, heat it on a hot plate at 70°C for about 30 minutes. In this process, the sample is pressed with a thin iron plate at the beginning of heating to prevent the sample from floating and to ensure good adhesion between the SHP and the conductive fiber.

마지막으로 자가치유 고분자 캡슐화를 통해 전도성 섬유의 인장 변형률에 대한 전기적 안정성을 개선한다. 이는 자가치유 고분자가 전도성 섬유의 전기적 통로인 Ag shell의 crack을 견고하게 잡아주어 인장 변형에 대해 안정적으로 전기적 통로를 확보하기 위한 것이다.Finally, through self-healing polymer encapsulation, the electrical stability of the conductive fiber against the tensile strain is improved. This is to secure the electrical path stably against tensile deformation by the self-healing polymer firmly holding the crack of the Ag shell, which is the electrical path of the conductive fiber.

자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유를 이용해 격자 무늬 구조(Weaving)를 이루어 Wearable electronics에 활용할 수 있다. Self-healing polymer encapsulated conductive fibers are used to form a lattice structure (Weaving), which can be used in wearable electronics.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유는 100%의 인장 변형률 기준에서 캡슐화를 하지 않은 전도성 섬유에 비해 저항이 35% 감소함을 보여 주면서 전기적 안정성을 확보할 수 있다. 또한 1000번의 인장 테스트를 통해서도 기존의 전도성 섬유보다 50% 감소한 저항에서 값을 일정하게 유지함을 보여준다. 기존의 화학적 환원 방식을 이용한 전도성 섬유보다 전기적/기계적 안정성이 높아지면서 웨어러블 디바이스의 기초적인 구성요소인 인터커넥터의 역할을 충분히 수행할 수 있다. 제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유는, 섬유 간의 자가 결합(Self-bonding)이 가능하여 쉽게 부착되며, 직조(weaving)가 가능하므로 섬유를 인터커넥트로 사용하여 기존의 섬유형 웨어러블 디바이스 간의 회로 구성이 어려웠던 문제점을 해결할 수 있다. 섬유가 Self-bondable 하여 쉽게 부착시킬 수 있고, 또한 weaving(직조)이 가능하여 웨어러블 디바이스 적용에 큰 장점이 있다. 기존의 섬유형 디바이스(ex.supercapacitor, ion-battery, light emitting diode)는 소자에 패터닝하여 회로를 구성하는 방식을 섬유형 디바이스에 적용하기는 어려웠고, 섬유형 디바이스들을 복합적으로 연결시킨 구조를 만들기가 어려웠지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 기술(섬유를 인터커넥트로 사용)을 이용해 섬유형 디바이스 간의 회로구성이 가능해진다. 이는 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유를 이용해 인장 변형 하에서 전구를 구동시키는 것을 통해 입증되었다.The self-healing polymer encapsulated conductive fiber according to an embodiment of the present invention can secure electrical stability while showing that the resistance is reduced by 35% compared to the non-encapsulated conductive fiber on the basis of a tensile strain of 100%. In addition, even through 1000 tensile tests, it shows that the value is kept constant at a resistance that is 50% lower than that of the conventional conductive fiber. As the electrical/mechanical stability is higher than that of the conductive fiber using the conventional chemical reduction method, it can sufficiently perform the role of an interconnector, which is a basic component of a wearable device. The first polymeric conductive fiber and the second polymeric conductive fiber are easily attached because self-bonding between the fibers is possible, and since weaving is possible, a circuit between the existing fibrous wearable devices by using fibers as interconnects Problems that were difficult to configure can be solved. Since the fibers are self-bondable, they can be easily attached and weaving (weaving) is possible, which has a great advantage in applying wearable devices. Conventional fibrous devices (ex.supercapacitor, ion-battery, light emitting diode) have been difficult to apply to fibrous devices with the method of configuring circuits by patterning them on the device. Although difficult, it is possible to configure a circuit between fibrous devices by using the technology (using fibers as interconnects) according to an embodiment of the present invention. This was demonstrated by driving the bulb under tensile strain using self-healing polymer encapsulated conductive fibers.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The above description is only an embodiment of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to those described in the claims.

Claims (16)

코어-쉘 구조로서 폴리머로 형성되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)을 포함하는 전도성 섬유; 및
자가치유 고분자 성분을 포함하며 상기 전도성 섬유를 적어도 하나의 층으로 피복하는 고분자 캡슐층;을 포함하며,
상기 고분자 캡슐층은, 상기 전도성 섬유의 일측을 감싸는 제1 고분자 캡슐층; 및 상기 전도성 섬유의 타측을 감싸며, 상기 제1 고분자 캡슐층과 양단이 접합하는 제2 고분자 캡슐층;을 포함하고,
상기 전기 전도성 쉘과 접하는 상기 코어의 경계영역에는 금속 전구체 용액이 흡수되는 전구체 흡수층을 더 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 금속 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 금속 입자로 환원시켜 생성되고,
상기 고분자 캡슐층은 상기 전기 전도성 쉘의 전기적 통로인 상기 금속 입자의 크랙을 제어하여 인장 변형에 대한 전기적 안정성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유.
Conductive fibers including a core formed of a polymer as a core-shell structure and an electrically conductive shell surrounding the core; And
Includes a polymer capsule layer comprising a self-healing polymer component and covering the conductive fiber with at least one layer,
The polymer capsule layer may include a first polymer capsule layer surrounding one side of the conductive fiber; And a second polymer capsule layer enclosing the other side of the conductive fiber and bonded to both ends of the first polymer capsule layer.
The boundary region of the core in contact with the electrically conductive shell further includes a precursor absorbing layer through which a metal precursor solution is absorbed, wherein the electrically conductive shell absorbs the metal precursor solution into the precursor absorbing layer, and the metal absorbed by using a reducing agent. Produced by reducing the precursor to metal particles,
The polymer capsule layer is a polymer encapsulated conductive fiber, characterized in that it improves electrical stability against tensile deformation by controlling cracks of the metal particles, which are electrical passages of the electrically conductive shell.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 코어는, 우레탄 결합을 갖는 섬유를 포함하고, 상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체 용액을 포함하며,
상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 은(Ag) 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 은(Ag) 전구체를 은 나노입자로 환원시켜 생성되는 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유.
The method of claim 1,
The core includes fibers having a urethane bond, and the metal precursor solution includes a silver (Ag) precursor solution,
The electrically conductive shell is produced by absorbing the silver (Ag) precursor solution in the precursor absorbing layer and reducing the absorbed silver (Ag) precursor to silver nanoparticles using a reducing agent.
제4항에 있어서,
상기 은(Ag) 전구체 용액은,
은(Ag) 전구체와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작되는 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유.
The method of claim 4,
The silver (Ag) precursor solution,
Polymer encapsulated conductive fiber, characterized in that produced by mixing a silver (Ag) precursor and a hydroxy group solvent in a predetermined ratio.
제5항에 있어서,
상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매인 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유.
The method of claim 5,
The hydroxy group solvent is a polymer encapsulated conductive fiber, characterized in that the alkyl group molecular weight is a solvent having a molecular weight of 70 to 140 g/mol.
전도성 섬유를 제조하는 단계; 및
적어도 하나의 고분자 캡슐층으로 상기 전도성 섬유를 접합하는 단계;를 포함하며,
상기 전도성 섬유를 제조하는 단계는,
우레탄 결합을 갖는 섬유의 폴리머 층에 금속 전구체 용액을 흡수시키는 단계; 및
환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 금속 입자로 환원시켜 전기 전도성 쉘(shell)을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 전도성 섬유를 접합하는 단계는, 상기 전도성 섬유의 일측에 제1 고분자 캡슐층을 상기 전도성 섬유의 타측에 상기 제1 고분자 캡슐층과 양단이 접합하는 제2 고분자 캡슐층을 부착시켜 상기 전도성 섬유의 상기 전기 전도성 쉘(shell)이 형성된 부분을 고정시키며,
상기 고분자 캡슐층은 상기 전기 전도성 쉘의 전기적 통로인 상기 금속 입자의 크랙을 제어하여 인장 변형에 대한 전기적 안정성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자가치유 고분자 캡슐화 전도성 섬유 제조 방법.
Preparing a conductive fiber; And
Including; bonding the conductive fibers with at least one polymer capsule layer,
The step of preparing the conductive fiber,
Absorbing the metal precursor solution into the polymer layer of the fiber having urethane bonds; And
Reducing the absorbed metal precursor into metal particles using a reducing agent to form an electrically conductive shell; includes,
The bonding of the conductive fibers may include attaching a first polymer capsule layer to one side of the conductive fiber and a second polymer capsule layer to which the first polymer capsule layer and both ends are bonded to the other side of the conductive fiber. Fixing the portion where the electrically conductive shell is formed,
The polymer capsule layer is a method of manufacturing a self-healing polymer encapsulated conductive fiber, characterized in that it improves electrical stability against tensile deformation by controlling cracks of the metal particles, which are electrical passages of the electrically conductive shell.
제7항에 있어서,
상기 금속 전구체는, 은(Ag)을 포함하되,
상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작되는 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 제조 방법.
The method of claim 7,
The metal precursor includes silver (Ag),
The metal precursor solution is prepared by mixing a silver (Ag) precursor and a hydroxy group solvent in a predetermined ratio.
삭제delete 제7항에 있어서,
상기 환원제는 하이드라진계, 하이드라이드계, 보로하이드라이드계, 소듐포 스페이트계 및 아스크로빅산에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 제조 방법.
The method of claim 7,
The reducing agent is a polymer encapsulated conductive fiber manufacturing method, characterized in that one or two or more selected from hydrazine-based, hydride-based, borohydride-based, sodium phosphate-based and ascrobic acid.
제8항에 있어서,
상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매인 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 제조 방법.
The method of claim 8,
The hydroxy group solvent is a polymer encapsulated conductive fiber manufacturing method, characterized in that the alkyl group molecular weight is a solvent of 70 to 140 g / mol.
제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유가 격자 구조로 배치되는 구조이며,
상기 제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유는,
코어-쉘 구조로서 폴리머로 형성되는 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 전기 전도성 쉘(shell)을 포함하는 전도성 섬유; 및
자가치유 고분자 성분을 포함하며 상기 전도성 섬유를 적어도 하나의 층으로 피복하는 고분자 캡슐층;을 포함하며,
상기 고분자 캡슐층은, 상기 전도성 섬유의 일측을 감싸는 제1 고분자 캡슐층; 및 상기 전도성 섬유의 타측을 감싸며, 상기 제1 고분자 캡슐층과 양단이 접합하는 제2 고분자 캡슐층;을 포함하고,
상기 전기 전도성 쉘과 접하는 상기 코어의 경계영역에는 금속 전구체 용액이 흡수되는 전구체 흡수층을 더 포함하며, 상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 금속 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 금속 전구체를 금속 입자로 환원시켜 생성되고,
상기 고분자 캡슐층은 상기 전기 전도성 쉘의 전기적 통로인 상기 금속 입자의 크랙을 제어하여 인장 변형에 대한 전기적 안정성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트.
It is a structure in which the first polymeric conductive fiber and the second polymeric conductive fiber are arranged in a lattice structure,
The first polymeric conductive fiber and the second polymeric conductive fiber,
Conductive fibers including a core formed of a polymer as a core-shell structure and an electrically conductive shell surrounding the core; And
Includes a polymer capsule layer comprising a self-healing polymer component and covering the conductive fiber with at least one layer,
The polymer capsule layer may include a first polymer capsule layer surrounding one side of the conductive fiber; And a second polymer capsule layer enclosing the other side of the conductive fiber and bonded to both ends of the first polymer capsule layer.
The boundary region of the core in contact with the electrically conductive shell further includes a precursor absorbing layer through which a metal precursor solution is absorbed, wherein the electrically conductive shell absorbs the metal precursor solution into the precursor absorbing layer, and the metal absorbed by using a reducing agent. It is produced by reducing the precursor to metal particles,
The polymer encapsulation layer is a polymer encapsulated conductive fiber interconnect, characterized in that to improve electrical stability against tensile deformation by controlling cracks of the metal particles, which are electrical passages of the electrically conductive shell.
제12항에 있어서,
상기 제1 고분자 전도성 섬유 및 제2 고분자 전도성 섬유는, 섬유 간의 자가 결합(Self-bonding)이 가능하여 쉽게 부착되며, 직조(weaving)가 가능한 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트.
The method of claim 12,
The polymer encapsulated conductive fiber interconnect, characterized in that the first polymeric conductive fiber and the second polymeric conductive fiber are easily attached because self-bonding between the fibers is possible, and weaving is possible.
삭제delete 제12항에 있어서,
상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체와 하이드록시기 용매를 기 설정된 비율로 혼합하여 제작되며, 상기 하이드록시기 용매는, 알킬기 분자량이 70 내지 140 g/mol인 용매인 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트.
The method of claim 12,
The metal precursor solution is prepared by mixing a silver (Ag) precursor and a hydroxy group solvent at a predetermined ratio, and the hydroxy group solvent is a solvent having an alkyl group molecular weight of 70 to 140 g/mol. Encapsulated conductive fiber interconnect.
제12항에 있어서,
상기 코어는, 우레탄 결합을 갖는 섬유를 포함하고, 상기 금속 전구체 용액은, 은(Ag) 전구체 용액을 포함하며,
상기 전기 전도성 쉘은, 상기 전구체 흡수층에 상기 은(Ag) 전구체 용액을 흡수시키고, 환원제를 이용하여 흡수된 은(Ag) 전구체를 은 나노입자로 환원시켜 생성되는 것을 특징으로 하는 고분자 캡슐화 전도성 섬유 인터커넥트.
The method of claim 12,
The core includes fibers having a urethane bond, and the metal precursor solution includes a silver (Ag) precursor solution,
The electrically conductive shell is formed by absorbing the silver (Ag) precursor solution in the precursor absorbing layer and reducing the absorbed silver (Ag) precursor to silver nanoparticles by using a reducing agent. .
KR1020200019119A 2020-02-17 2020-02-17 Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect KR102234511B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200019119A KR102234511B1 (en) 2020-02-17 2020-02-17 Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200019119A KR102234511B1 (en) 2020-02-17 2020-02-17 Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102234511B1 true KR102234511B1 (en) 2021-03-31
KR102234511B9 KR102234511B9 (en) 2022-03-15

Family

ID=75238000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200019119A KR102234511B1 (en) 2020-02-17 2020-02-17 Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102234511B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160114787A (en) * 2015-03-24 2016-10-06 주식회사 알티엑스 Method for Preparing Silver Nanoparticles and Silver Nanoparticles Prepared by the Same
KR20180039934A (en) * 2016-10-11 2018-04-19 연세대학교 산학협력단 Stretchable conductive fiber and method of manufacturing the same
KR101906033B1 (en) * 2017-01-06 2018-11-21 숭실대학교산학협력단 Scratch Self-Healing Coating Agent for Fibers/Fabrics/leather

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160114787A (en) * 2015-03-24 2016-10-06 주식회사 알티엑스 Method for Preparing Silver Nanoparticles and Silver Nanoparticles Prepared by the Same
KR20180039934A (en) * 2016-10-11 2018-04-19 연세대학교 산학협력단 Stretchable conductive fiber and method of manufacturing the same
KR101906033B1 (en) * 2017-01-06 2018-11-21 숭실대학교산학협력단 Scratch Self-Healing Coating Agent for Fibers/Fabrics/leather

Also Published As

Publication number Publication date
KR102234511B9 (en) 2022-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101732178B1 (en) Nanofiber-nanowire composite and fabrication method thereof
CN108978328B (en) Heat-conducting aramid nano insulating paper and preparation method thereof
CN100539201C (en) Molecule electro-optical system, its manufacture method and the goods that make by them
US7862624B2 (en) Nano-particles on fabric or textile
JP5769742B2 (en) Solid electrolytic capacitor using interlayer cross-linking
KR102066730B1 (en) Electro-magnetic interference shield flim
KR20140040119A (en) Conductive fiber materials
KR20150024490A (en) Thermally healable and reshapable conductive hydrogel composite
WO2006058510A1 (en) Semiconductor component comprising a semiconductor chip provided with a passivation layer, and method for producing the same
KR101948537B1 (en) Flexible EMI shielding materials for electronic device, EMI shielding type circuit module comprising the same and Electronic device comprising the same
DE102006047045A1 (en) Photovoltaic device for production of solar energy, has photovoltaic acceptor material and photovoltaic donor material and device has two carrier layers
KR102352401B1 (en) Separator structure for secondary battery, method for making the separator, and the secondary battery using the same
KR102234511B1 (en) Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers and Production Method thereof, Self-Healing Polymer Encapsulated Conductive Fibers Interconnect
TWI424510B (en) Circuit board manufacturing method and semiconductor manufacturing device
Xie et al. Toward high-performance nanofibrillated cellulose/aramid fibrid paper-based composites via polyethyleneimine-assisted decoration of silica nanoparticle onto aramid fibrid
KR101899847B1 (en) Composition for coating fiber and manufacturing method thereof
KR102272024B1 (en) Conductive Fiber and the Fabrication Method Thereof
CN110003657A (en) Silicon rubber nano composite material and preparation method thereof with isolation structure
CN105733468A (en) Insulating tape
CN110655668B (en) Hydroxyapatite nanowire/ANF composite film and preparation method and application thereof
KR20160140273A (en) Microcapsule having self-healing and conducting property, self-healing fiber and method for preparing the same
CN105274828B (en) A kind of method for rapidly and efficiently lifting aramid fiber antimildew and antibacterial
CN115522279B (en) High-performance ion-electron composite thermoelectric fiber and preparation method thereof
Sharma et al. Recent Progress in Poly (3, 4‐Ethylene Dioxythiophene): Polystyrene Sulfonate Based Composite Materials for Electromagnetic Interference Shielding
CN113912966A (en) Ternary composite material with high dielectric property and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]