KR102299529B1 - Transparent stretchable structure with one direction orientes structure and its manufacturing method - Google Patents

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KR102299529B1
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reinforcing material
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정승준
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김희숙
김태안
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이종휘
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한국과학기술연구원
중앙대학교 산학협력단
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Abstract

A transparent stretchable structure according to various embodiments of the present disclosure for realizing the above-described problems is disclosed. The transparent stretchable structure can include: a transparent base material made of an elastic material; and a reinforcing material provided inside the base material and made of a transparent material. The present invention can improve the productivity of the stretchable structure.

Description

일 방향 배향 구조의 투명 신축 구조체 및 그 제조 방법{TRANSPARENT STRETCHABLE STRUCTURE WITH ONE DIRECTION ORIENTES STRUCTURE AND ITS MANUFACTURING METHOD}Transparent stretchable structure of one-way orientation structure and manufacturing method thereof

본 개시는 신축성을 가진 기판소재에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 0에 가까운 포아송 비를 가지는 탄성 기판을 생성함으로써, 해당 기판이 하나의 축을 기준으로 연신 시, 다른 하나의 축에 관련한 변형률의 제어가 가능한 신축성 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a substrate material having elasticity, and more specifically, by creating an elastic substrate having a Poisson's ratio close to zero, when the substrate is stretched based on one axis, the strain rate related to the other axis can be controlled. It relates to a possible stretchable substrate and a method for manufacturing the same.

최근들어 단단한 기판 상에 전극을 형성한 전도성 소자에서 벗어나, 유연한 기판 상에 전극을 형성한 신축성 전자 소자에 관한 연구 개발이 활발해지고 있다. 신축성 전자 소자는 외부 응력에 대해 자유롭게 늘어날 수 있는 기판 상에 제작된 전자 소자로 기계적 변형이나, 외력이 가해지더라도 소자의 전기적/물리적 특성을 유지하는 차세대 전자 소자이다. 이러한 신축성 전자 소자는, 플렉서블 장치, 웨어러블 장치 등에 적용될 수 있으며, 나아가 표시 또는 인체 내에 부착되는 센서, 전극 등으로 활용될 수 있다.Recently, research and development on stretchable electronic devices in which electrodes are formed on flexible substrates, away from conductive devices in which electrodes are formed on a rigid substrate, are being actively researched and developed. A stretchable electronic device is an electronic device manufactured on a substrate that can be freely stretched against external stress, and is a next-generation electronic device that maintains electrical/physical properties of the device even when mechanical deformation or external force is applied. Such a stretchable electronic device may be applied to a flexible device, a wearable device, and the like, and further may be utilized as a display or a sensor, an electrode, etc. attached to the human body.

신축성 전자 소자가 가장 널리 활용될 수 있는 분야로는, 신축성 디스플레이, 신축성 태양 전지, 신축성 에너지 저장/발전 소자 등이 있으며, 유연 디스플레이의 뒤를 잇는 차세대 기술로의 가능성을 보여주고 있다. 또한, 신축성 전자 소자는, 뛰어난 기계적 가변성으로 인해 디자인 자유도를 높여줄 뿐 아니라 외력에 의한 기계적 안정성까지 확보할 수 있어, 웨어러블 소자, 전자 피부, 스마트폰, 의료기기, 헬스케어 모니터링 시스템, 국방, 항공 우주 산업 등으로 시장이 확장되고 있는 추세이다.The fields in which stretchable electronic devices can be most widely used include stretchable displays, stretchable solar cells, and stretchable energy storage/generation devices, which show the potential as a next-generation technology that follows flexible displays. In addition, stretchable electronic devices not only increase design freedom due to their excellent mechanical variability, but also secure mechanical stability due to external forces, such as wearable devices, electronic skin, smartphones, medical devices, healthcare monitoring systems, national defense, and aviation. The market is expanding to the space industry.

구체적인 예를 들어, 디스플레이 분야에 관련하여 고정된 평면/곡선형 디스플레이부터 단일 방향으로 접히거나 말리는 등 플렉서블(flexible), 폴더블(foldable), 롤러블(rollable) 형태로 변형 자유도의 증가 방향으로 발전하고 있다. 최근에는 전자기기 스마트화가 일어나고 공간의 이동성이 강조되면서, 고정형 디스플레이에서 벗어나 다양한 조건에서 다차원 축 방향으로 변형되고 자유롭게 사용할 수 있는 신축성 디스플레이 개발이 요구되고 있다.For a specific example, in relation to the display field, from a fixed flat/curved display to a flexible, foldable, or rollable form such as folding or rolling in a single direction, it develops in the direction of increasing the degree of freedom of deformation are doing Recently, as electronic devices become smarter and space mobility is emphasized, development of a flexible display that can be freely used and deformed in a multi-dimensional axial direction under various conditions is required, away from a fixed display.

전술한 바와 같이, 신축성 디스플레이 분야에 관련한 기술의 발전으로 기존의 방식을 뛰어넘는 새로운 디지털 인터페이스의 구현이 가능해질 것으로 예상되고 있다. 다만, 신축성 디스플레이는, 기존의 플렉서블, 폴더블, 롤러불 디스플레이와 달리 고정된 변형 축이나 방향이 없기 때문에, 변형 시에 왜곡 현상이 이슈로 대두되고 있다.As described above, it is expected that the realization of a new digital interface that exceeds the existing method is possible due to the development of technologies related to the field of stretchable displays. However, since the stretchable display does not have a fixed deformation axis or direction unlike the conventional flexible, foldable, and roller bull displays, a distortion phenomenon during deformation is emerging as an issue.

이에 따라, 낮은 응력 하에서도 디스플레이의 왜곡 없이 자유롭게 변형될 수 있는 기판, 저저항, 고유연, 고안정 신축성 전극 기술 개발이 필요할 수 있다. 즉, 당 업계에는 안정적인 기계적 변형률 뿐만 아니라, 왜곡 현상을 저감시키며, 고투과도의 신축성 기판에 대한 수요가 존재할 수 있다.Accordingly, it may be necessary to develop a substrate that can be freely deformed without distortion of the display even under low stress, low resistance, high flexibility, and high stability stretchable electrode technology. That is, there may be a demand in the art for a stretchable substrate having a stable mechanical strain as well as a reduction in distortion and high transmittance.

등록특허공보 제10-1749861호(2017.06.15)Registered Patent Publication No. 10-1749861 (2017.06.15)

본 개시가 해결하고자 하는 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 0에 가까운 포아송 비를 가지는 탄성 구조체를 생성함으로써, 해당 구조체가 하나의 축을 기준으로 연신되는 경우, 다른 하나의 축에 관련한 변형률의 제어가 가능한 신축성 구조체 및 그 제조방법을 제공하기 위함이다.The problem to be solved by the present disclosure is to solve the above problems, and by creating an elastic structure having a Poisson's ratio close to zero, when the structure is stretched with respect to one axis, the strain with respect to the other axis An object of the present invention is to provide a controllable stretchable structure and a method for manufacturing the same.

본 개시가 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 개시의 다양한 실시예에 따른 투명 신축 구조체가 개시된다. 상기 투명 신축 구조체는, 탄성력을 가진 소재로 구성된 투명 모재 및 상기 모재 내부에 구비되며 투명 소재로 구성된 보강재를 포함할 수 있다. A transparent stretchable structure according to various embodiments of the present disclosure for solving the above-described problems is disclosed. The transparent stretchable structure may include a transparent base material made of a material having elastic force, and a reinforcing material provided inside the base material and made of a transparent material.

대안적인 실시예에서, 하나 이상의 서브 보강재를 포함하며, 상기 하나 이상의 서브 보강재 각각은, 파이버 형상을 통해 구비되며, 일 방향으로 배향된 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, it may include one or more sub-reinforcements, each of the one or more sub-reinforcements being provided through a fiber shape and oriented in one direction.

대안적인 실시예에서, 상기 투명 신축 구조체는, 제 1 방향 모듈러스가 제 2 방향 모듈러스의 적어도 10배 이상의 이방성을 가지며, 포아송 비가 0.05 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.In an alternative embodiment, the transparent stretchable structure may be characterized in that the modulus in the first direction has an anisotropy of at least 10 times the modulus in the second direction, and the Poisson's ratio is 0.05 or less.

대안적인 실시예에서, 상기 제 1 방향 모듈러스는, 상기 보강재의 배향 방향으로의 복합 모듈러스로, 상기 보강재와 상기 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 산술 평균을 통해 산출되며, 상기 제 2 방향 모듈러스는, 상기 보강재의 배향에 수직 방향으로의 복합 모듈러스로, 상기 보강재와 상기 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 조화 평균을 통해 산출될 수 있다. In an alternative embodiment, the modulus in the first direction is a composite modulus in an orientation direction of the reinforcement material, and is calculated through an arithmetic mean of modulus according to a volume ratio between the reinforcement material and the base material, and the modulus in the second direction is, As the composite modulus in a direction perpendicular to the orientation of the reinforcing material, it may be calculated through a harmonic average of modulus according to a volume ratio between the reinforcing material and the base material.

대안적인 실시예에서, 상기 모재는, 0.1 내지 0.9 범위의 부피 분율을 가지며, 0.01MPa 내지 100MPa 범위의 모듈러스(modulus)를 통해 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the base material has a volume fraction in the range of 0.1 to 0.9, it may be characterized in that it is provided through a modulus (modulus) in the range of 0.01 MPa to 100 MPa.

대안적인 실시예에서, 상기 보강재는, 0.1 내지 0.9 범위의 부피 분율을 가지며, 200nm 내지 100μm 범위의 직경을 가지는 파이버 형태의 집합체로서, 1MPa 내지 1000GPa 범위의 모듈러스를 통해 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the reinforcing material has a volume fraction in the range of 0.1 to 0.9, and is a fiber-shaped aggregate having a diameter in the range of 200 nm to 100 μm, and may be characterized in that it is provided through a modulus in the range of 1 MPa to 1000 GPa. .

대안적인 실시예에서, 상기 모재는, 상기 보강재와의 굴절률을 매칭시키는 투명 첨가제를 포함하며, 상기 투명 첨가제는, 3nm 내지 100nm 크기의 나노 입자 형상을 통해 구성되며, 산화지르코늄(ZrO2), 이산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 모재의 제작 과정에서 상기 모재에 첨가되는 것을 특징으로 할 수 있다. In an alternative embodiment, the base material includes a transparent additive matching the refractive index with the reinforcing material, and the transparent additive is composed of nanoparticles having a size of 3 nm to 100 nm, zirconium oxide (ZrO2), titanium dioxide It may include at least one of (TiO2) and aluminum oxide (Al2O3), and may be characterized in that it is added to the base material during the manufacturing process of the base material.

대안적인 실시예에서, 상기 보강재는, 복수의 유리 섬유(glass fiber)를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the reinforcement may include a plurality of glass fibers.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 투명 신축 구조체의 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은, 탄성 소재의 제 1 모재를 생성하는 단계, 하나 이상의 서브 보강재를 포함하는 보강재를 생성하는 단계, 상기 제 1 모재의 일면에 상기 보강재를 위치시키는 단계 및 상기 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 상기 보강재를 함침시키는 단계를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a transparent stretchable structure according to various embodiments of the present disclosure is disclosed. The method includes the steps of: creating a first base material of an elastic material; generating a reinforcement including one or more sub-reinforcements; placing the reinforcement on one surface of the first base material; and a second on the upper side of the reinforcement. It may include the step of impregnating the reinforcing material by supplying a base material.

대안적인 실시예에서, 투명 신축 구조체의 제조 방법은, 상기 제 1 모재를 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 모재를 생성하는 단계는, 액체 상태의 제 1 모재에 투명 첨가제를 첨가하는 단계, 고정판에 상기 액체 상태의 제 1 모재를 공급하는 단계, 상기 액체 상태의 제 1 모재에 대한 경화를 수행하는 단계 및 상기 고정판을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the method for manufacturing the transparent stretchable structure further includes the step of generating the first base material, wherein the generating of the first base material includes adding a transparent additive to the first base material in a liquid state. , supplying the first base material in the liquid state to a fixed plate, performing curing on the first base material in the liquid state, and separating the fixed plate.

대안적인 실시예에서, 상기 투명 첨가제는, 3nm 내지 100nm 크기의 나노 입자 형상을 통해 구성되며, 산화지르코늄(ZrO2), 이산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the transparent additive is composed of nanoparticles having a size of 3 nm to 100 nm, and may include at least one of zirconium oxide (ZrO2), titanium dioxide (TiO2), and aluminum oxide (Al2O3).

대안적인 실시예에서, 상기 제 1 모재의 일면에 상기 보강재를 위치시키는 단계는, 상기 제 1 모재의 일면에 상기 하나 이상의 서브 보강재 각각을 일 방향으로 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the step of positioning the reinforcing member on one surface of the first base material may include positioning each of the one or more sub-reinforcing materials on one surface of the first base material in one direction.

대안적인 실시예에서, 상기 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 상기 보강재를 함침시키는 단계는, 상기 보강재의 상부 측에 상기 제 2 모재를 위치시키는 단계 및 고온의 프레싱 공정을 수행하여 각 모재 사이에 상기 보강재를 함침시키는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the step of supplying a second base material to the upper side of the reinforcing material and impregnating the reinforcing material includes positioning the second base material on the upper side of the reinforcing material and performing a high-temperature pressing process to each base material. It may include impregnating the reinforcing material therebetween.

대안적인 실시예에서, 상기 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 상기 보강재를 함침시키는 단계는, 상기 보강재의 상부 측에 액체 상태의 제 2 모재를 공급하는 단계 및 상기 액체 상태의 제 2 모재에 대한 경화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. In an alternative embodiment, the step of supplying a second base material to the upper side of the reinforcing material and impregnating the reinforcing material may include supplying a liquid second preform to the upper side of the reinforcing material and the liquid second preform It may include the step of performing curing for the.

대안적인 실시예에서, 상기 제 1 모재, 상기 제 2 모재 및 상기 보강재 각각은, 하기와 같은 수식 조건을 충족하도록 구비되는 것을 특징으로 하며, In an alternative embodiment, each of the first base material, the second base material, and the reinforcing material is characterized in that it is provided to satisfy the following equation conditions,

Figure 112020134375605-pat00001
Figure 112020134375605-pat00001

Figure 112020134375605-pat00002
은 제 1 모재와 제 2 모재의 모듈러스이며,
Figure 112020134375605-pat00003
은 상기 제 1 모재와 상기 제 2 모재의 부피 분율이며,
Figure 112020134375605-pat00004
는 상기 보강재의 모듈러스이며,
Figure 112020134375605-pat00005
는 상기 보강재의 부피 분율일 수 있다.
Figure 112020134375605-pat00002
is the modulus of the first base material and the second base material,
Figure 112020134375605-pat00003
is the volume fraction of the first base material and the second base material,
Figure 112020134375605-pat00004
is the modulus of the reinforcement,
Figure 112020134375605-pat00005
may be a volume fraction of the reinforcing material.

본 개시의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the present disclosure are included in the detailed description and drawings.

본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 본 개시는 다양한 조건에서 다차원 축 방향으로 변형되어 자유롭게 사용할 수 있는 투명 신축 구조체를 제공할 수 있다. 또한, 안정적인 기계적 변형률 뿐만 아니라, 고투과도를 가진 신축성 구조체를 제공할 수 있다. 추가적으로, 제조 공정의 최적화를 통해 제조 속도 향상 및 대면적화를 유도하여 신축성 구조체의 양산성을 향상시킬 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the present disclosure may provide a transparent stretchable structure that can be freely used by being deformed in a multidimensional axial direction under various conditions. In addition, it is possible to provide a stretchable structure having high transmittance as well as a stable mechanical strain. Additionally, by optimizing the manufacturing process, it is possible to improve the mass productivity of the stretchable structure by inducing an improvement in manufacturing speed and a large area.

본 개시의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예와 관련된 투명 신축 구조체를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예와 관련된 다양한 형상을 통해 구비됨에 따라 0에 가까운 포아송 비를 가지는 오그제틱 구조체에 대한 예시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예와 관련된 투명 신축 구조체의 제조 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예와 관련된 투명 신축 구조체를 측면에서 바라본 예시도를 도시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시예와 관련된 모재 및 보강재 간의 부피 비율에 따른 배향 방향 복합 모듈러스 및 배향의 수직 방향 복합 모듈러스에 관련한 실험값을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 모재 및 보강재 간의 부피 비율에 따른 포아송 비에 관련한 실험값을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예와 관련된 모재의 부피 분율에 관련한 실험값을 나타낸 도면이다.
Various aspects are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like elements collectively. In the following examples, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. It will be evident, however, that such aspect(s) may be practiced without these specific details.
1 is a schematic view showing a transparent stretchable structure related to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is an exemplary view of an ogetic structure having a Poisson ratio close to zero as provided through various shapes related to an embodiment of the present disclosure.
3 shows a flowchart exemplarily illustrating a method of manufacturing a transparent stretchable structure related to an embodiment of the present disclosure.
4 shows an exemplary view from the side of the transparent stretchable structure related to an embodiment of the present disclosure.
5 is a view showing experimental values related to an orientation direction composite modulus and a vertical direction composite modulus of orientation according to a volume ratio between a base material and a reinforcing material related to an embodiment of the present disclosure;
6 is a view showing experimental values related to the Poisson ratio according to the volume ratio between the base material and the reinforcing material related to an embodiment of the present disclosure.
7 is a view showing experimental values related to the volume fraction of the base material related to an embodiment of the present disclosure.

다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.Various embodiments and/or aspects are now disclosed with reference to the drawings. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of one or more aspects. However, it will also be appreciated by one of ordinary skill in the art that such aspect(s) may be practiced without these specific details. The following description and accompanying drawings set forth in detail certain illustrative aspects of one or more aspects. These aspects are illustrative, however, and some of the various methods in principles of various aspects may be employed, and the descriptions set forth are intended to include all such aspects and their equivalents. Specifically, as used herein, “embodiment”, “example”, “aspect”, “exemplary”, etc. is not to be construed as an advantage or advantage of any aspect or design described over other aspects or designs. It may not be.

이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.Hereinafter, the same or similar components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical ideas disclosed in the present specification are not limited by the accompanying drawings.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various elements or elements, these elements or elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one element or component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element or component mentioned below may be the second element or component within the spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, "X employs A or B" is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, X employs A; X employs B; or when X employs both A and B, "X employs A or B" may apply to either of these cases. It should also be understood that the term “and/or” as used herein refers to and includes all possible combinations of one or more of the listed related items.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" mean that the feature and/or element is present, but excludes the presence or addition of one or more other features, elements, and/or groups thereof. should be understood as not Also, unless otherwise specified or otherwise clear from context to refer to a singular form, the singular in the specification and claims should generally be construed to mean "one or more."

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that it is directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there is no other element in the middle.

이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 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 “part” for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves.

구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.References to an element or layer “on” or “on” another component or layer mean that another layer or other component is directly on, as well as intervening, another component or layer. Including all intervening cases. On the other hand, when a component is referred to as "directly on" or "immediately on", it indicates that another component or layer is not interposed therebetween.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe a component or a correlation with other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation shown in the drawings.

예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.For example, when a component shown in the drawing is turned over, a component described as “beneath” or “beneath” of another component may be placed “above” of the other component. can Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

본 개시의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 개시를 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.Objects and effects of the present disclosure, and technical configurations for achieving them will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present disclosure, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present disclosure, which may vary according to intentions or customs of users and operators.

그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. Only the present embodiments are provided so that the present disclosure is complete, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs, the scope of the disclosure, and the present disclosure is only defined by the scope of the claims . Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 개시의 일 실시예와 관련된 투명 신축 구조체를 나타내는 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 탄성력을 가진 소재로 구성된 투명 모재(120) 및 해당 모재의 내부에 일 방향으로 배향되어 구비되며 투명 소재로 구성된 파이버 형상의 보강재(110)를 포함할 수 있다. 이러한 투명 신축 구조체(100)는 0에 가까운 포아송 비를 가질 수 있다. 구체적으로, 투명 신축 구조체(100)는, 모재(120)의 내부 일 영역에 하나 이상의 서브 보강재를 포함하는 보강재(110)를 일 방향 배향되도록 구비함으로써 생성될 수 있다. 이 경우, 하나 이상의 서브 보강재는 일 방향으로 배향되는 것을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 각 서브 보강재는 서로 평행하도록 일 방향을 기준으로 배향될 수 있다. 즉, 투명 신축 구조체(100)는 모재(120)의 내부에 일 방향으로 배향된 하나 이상의 파이버 형상의 서브 보강재를 통해 복합체의 기계적 이방성을 극대화할 수 있으며, 0에 가까운 포아송 비를 갖도록 구비될 수 있다.1 is a schematic view showing a transparent stretchable structure related to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 1 , the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure is provided with a transparent base material 120 made of a material having elastic force, and a fiber-shaped reinforcing material oriented in one direction inside the base material and made of a transparent material. (110) may be included. The transparent stretchable structure 100 may have a Poisson's ratio close to zero. Specifically, the transparent stretchable structure 100 may be created by providing the reinforcing material 110 including one or more sub-reinforcing materials in an inner region of the base material 120 to be oriented in one direction. In this case, the one or more sub-reinforcements may be oriented in one direction. For example, each sub-reinforcement member may be oriented in one direction to be parallel to each other. That is, the transparent stretchable structure 100 can maximize the mechanical anisotropy of the composite through one or more fiber-shaped sub-reinforcements oriented in one direction inside the base material 120, and can be provided to have a Poisson's ratio close to zero. have.

여기서, 포아송 비란, 재료에 인장력이 작용하여 특정 방향으로 인장되는 가로 방향의 변형도와 세로 방향의 변형도 사이의 비율을 의미할 수 있다. 대부분의 재료들은 단축으로 인장력을 가하는 경우, 재료의 인장 방향과 측면 방향 변형률의 부호가 서로 다르므로 양의 포아송 비를 갖는다.Here, the Poisson ratio may mean a ratio between the degree of strain in the transverse direction and the degree of strain in the longitudinal direction, which are stretched in a specific direction by applying a tensile force to the material. Most materials have a positive Poisson's ratio when a tensile force is applied uniaxially because the signs of the tensile direction and the lateral strain of the material are different from each other.

구체적인 예를 들어, 일반적인 구조의 재료는, 횡방향의 응력이 가해지면, 해당 방향으로 신장함과 동시에 종방향으로의 수축이 발생한다. 즉, 재료 내부에 생기는 수직 응력에 의한 종방향의 변형과 횡방향의 변형 간의 포아송 비가 양수일 수 있다. 이러한 포아송 비는 원래 소재 고유의 특성이지만, 소재가 특정 형상 또는 특정 배치 특성을 갖도록 형성되는 경우, 연신 방향의 수직 방향에 대한 번형률의 제어가 가능할 수 있다.As a specific example, when a stress in the transverse direction is applied to a material having a general structure, it expands in that direction and shrinks in the longitudinal direction at the same time. That is, the Poisson ratio between the deformation in the longitudinal direction and the deformation in the transverse direction due to the normal stress generated inside the material may be positive. Although such a Poisson's ratio is a characteristic inherent in the original material, when the material is formed to have a specific shape or specific arrangement characteristics, it may be possible to control the strain rate in the vertical direction of the stretching direction.

본 개시의 투명 신축 구조체(100)는, 횡방향(배향의 수직 방향)으로 응력이 가해지면, 종방향(필러(즉, 하나 이상의 서브 보강재)의 배향 방향)으로의 모듈러스가 횡방향에 비해 매우 높아 종방향으로의 수축이 거의 발생하지 않을 수 있다. 즉, 본 개시에서의 투명 신축 구조체(100)는 일반적인 재료와 다르게 0에 가까운 포아송 비를 가지도록 설계된 재료를 의미할 수 있다. 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체(100)는 통상적인 자연계 연신에 나타나기 힘든 수직 방향으로의 변형이 발생하지 않도록 구비될 수 있다.The transparent stretchable structure 100 of the present disclosure, when stress is applied in the transverse direction (vertical direction of orientation), the modulus in the longitudinal direction (orientation direction of the filler (ie, one or more sub-reinforcements)) is very high compared to the transverse direction. high, so that little shrinkage in the longitudinal direction may occur. That is, the transparent stretchable structure 100 in the present disclosure may refer to a material designed to have a Poisson's ratio close to zero, unlike a general material. According to the embodiment, the transparent stretchable structure 100 may be provided so that deformation in the vertical direction, which is difficult to appear in normal natural stretching, does not occur.

다시 말해, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는, 탄성력을 갖는 모재(120) 및 해당 모재(120)의 내부에 일 방향으로 배향되어 구비되는 보강재(110)를 통해 구현됨으로써, 0에 가까운 포아송 비, 또는 연신 방향의 수직 방향에 대한 변형률을 최소화할 수 있다. In other words, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure is implemented through the base material 120 having an elastic force and the reinforcing material 110 oriented in one direction inside the base material 120 , thereby close to zero Poisson. ratio, or the strain with respect to the direction perpendicular to the stretching direction can be minimized.

이에 따라, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 다양한 축 방향으로 변형되는 등 높은 디자인 자유도를 제공할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)를 통해 디스플레이를 구성하는 경우, 단일 방향으로 접히거나 말리는 등 고정형 디스플레이에서 벗어나 다양한 조건에서 다차원 축 방향으로 변형을 지원할 수 있다. 이는, 보다 높은 가변성을 제공하여 디자인 자유도를 향상시킬 뿐 아니라, 외력에 의한 기계적 안정성 확보를 담보하는 효과를 가질 수 있다.Accordingly, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure may provide a high degree of design freedom, such as being deformed in various axial directions. For example, when a display is configured through the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure, it is possible to support deformation in a multi-dimensional axial direction under various conditions outside of a fixed display such as folding or rolling in a single direction. This may have the effect of not only improving design freedom by providing higher variability, but also ensuring mechanical stability due to external force.

한편, 다양한 조건에서 다차원 축 방향으로 변형을 지원하는 구조의 재료(즉, 0에 가까운 포아송 비를 갖는 재료)로써 대표적으로 오그제틱(auxetic) 구조의 재료가 존재한다. 오그제틱 구조는, 구조체(예컨대, 기판)의 내부에 특정 형상을 갖도록 함침되어 구성될 수 있으며, 하나의 축을 기준으로 발생하는 외력에 대응하여 다른 하나의 축 방향에 관련한 변형을 야기시킬 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 리엔트런트, 키랄 및 회전 강체 형상의 단위 구조체를 포함하는 오그제틱이 기판의 내부에 함침되는 경우, 해당 기판, 0에 가까운 포아송 비를 가질 수 있다.On the other hand, as a material having a structure that supports deformation in a multidimensional axial direction under various conditions (ie, a material having a Poisson ratio close to zero), a material having an auxetic structure typically exists. The orgetic structure may be configured to be impregnated to have a specific shape inside the structure (eg, a substrate), and may cause deformation in the direction of the other axis in response to an external force generated based on one axis. For example, as shown in FIG. 2 , when an orgetic including reentrant, chiral, and rotational rigid unit structures are impregnated in the substrate, the substrate may have a Poisson's ratio close to zero.

보다 구체적인 예를 들어, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 리엔트런트 형상을 갖는 단위 구조체를 포함하는 오그제틱은, 종방향을 기준으로 하는 외력이 가해지는 경우, 각 단위 구조체의 횡 방향으로 내부 응력이 작용함에 따라, 해당 오그제틱은 음의 포아송 비를 가질 수 있다. 즉, 종방향 축을 기준으로 하는 외력에 대응하여 오그제틱이 횡방향 축을 기준으로 신장될 수 있다. As a more specific example, as shown in (a) of FIG. 2 , when an external force based on a longitudinal direction is applied to an orgetic including a unit structure having a reentrant shape, the lateral direction of each unit structure is applied. As an internal stress acts in the direction, the orgetic can have a negative Poisson's ratio. That is, in response to an external force with respect to the longitudinal axis, the ogetic may be extended with respect to the transverse axis.

또한, 예를 들어, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 키랄 형상을 갖는 단위 구조체를 포함하는 오그제틱은, 종방향을 기준으로 하는 외력이 가해지는 경우, 각 단위 구조체가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전됨에 따라, 해당 오그제틱은 음의 포아송 비를 가질 수 있다. Also, for example, as shown in (b) of FIG. 2 , when an external force based on a longitudinal direction is applied to an orgetic including a unit structure having a chiral shape, each unit structure is rotated in a clockwise direction or As it is rotated counterclockwise, the orgetic may have a negative Poisson's ratio.

또한, 예를 들어, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 회전 강체 형상을 갖는 단위 구조체를 포함하는 오그제틱은, 하나의 절점(node)을 공유할 수 있으며, 해당 절점을 통해 각 단위체가 회전하게 되고 이로 인해 음의 포아송 비를 갖는 물질의 특성을 나타낼 수 있다. 즉, 해당 오그제틱에 대하여 종 방향을 기준으로 하는 외력이 가해지는 경우, 각 단위 구조체 간의 공유된 절점을 기준으로 연결선이 풀림에 따라 각 단위 구조체가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되므로, 해당 오그제틱은 음의 포아송 비를 가질 수 있다. Also, for example, as shown in (c) of FIG. 2 , an orgetic including a unit structure having a rotational rigid body shape may share one node, and each unit body through the node is rotated, which can represent the properties of a material with a negative Poisson's ratio. That is, when an external force based on the longitudinal direction is applied to the orgetic, each unit structure is rotated clockwise or counterclockwise as the connecting line is released based on the shared node between each unit structure. A jettic may have a negative Poisson's ratio.

즉, 전술한 예시와 같이, 다양한 형상의 단위 구조체를 통해 구현됨에 따라 음의 포아송 비를 갖는 오그제틱 구조의 재료가 존재한다. 이러한 오그제틱 구조가 내부에 함침된 기판(즉, 오그제틱 구조의 재료)의 경우, 해당 오그제틱에 포함된 단위 구조체들의 형상을 통해, 특정 축 방향을 기준으로 하는 외력이 인가되는 경우, 다른 하나의 축 방향에 대한 변형률을 제어할 수 있다.That is, as in the above-described example, there is a material having an orgetic structure having a negative Poisson's ratio as it is implemented through unit structures of various shapes. In the case of a substrate impregnated therein (that is, a material of an organic structure), when an external force based on a specific axial direction is applied through the shape of the unit structures included in the corresponding organic structure, the other can control the strain in the axial direction of

이러한 오그제틱 구조의 재료는, 예를 들어, 탄성 소재를 활용한 인쇄 공정을 통해 생성될 수 있다. 여기서 인쇄 공정이란, 설계된 회로 패턴을 잉크젯 프린터 또는 라미네이터 등을 통해 대상 물체를 찍어내는 공정으로, 신축성 또는 탄성을 가진 소재를 통해 특정한 격자 구조를 형성(또는 적층)하는 롤투롤 공정(Roll-to-roll processing)을 의미할 수 있다. 이러한 인쇄 공정은, 예를 들어, 잉크젯, 공압용 디스펜서, 스크류 디스펜서, 스크린 프리팅, 바코터, 스트레이 프인팅 등의 장비를 활용한 공정을 의미할 수 있다. The material of such an organic structure may be generated, for example, through a printing process using an elastic material. Here, the printing process is a process of printing a target object through an inkjet printer or laminator, etc. on a designed circuit pattern. roll processing). Such a printing process may refer to, for example, a process using equipment such as inkjet, pneumatic dispenser, screw dispenser, screen printing, bar coater, and straight printing.

전술한 바와 같이, 오그제틱 구조의 재료는, 다양한 단위 구조체의 형상(예컨대, 리엔트런트, 키랄 및 회전강체 등)을 통해 음의 포아송 비를 가진 물질 특성을 구현할 수 있다. 다만, 음의 포아송 비를 가질 수 있도록, 수십에서 수백 마이크로 간격 및 크기의 다양한 형상에 대응하는 오그제틱을 형성하여야 하므로, 고정밀도의 인쇄 공정이 관련한 장비가 필수적으로 요구되며, 형성된 오그제틱에 대한 경화 공정 및 해당 오그제틱을 내부에 함침시켜 신축 기판을 생성하는 과정에서의 추가 경화 공정 등 다양한 추가 공정이 요구될 수 있다. 다시 말해, 오그제틱 구조의 재료는, 제조 공정 상에서 고가의 고정밀도 장비가 요구될 수 있으며, 다양한 격자 구조 설계, 적층 제조 공정 및 경화 공정 등에 많은 노력과 시간이 요구될 수 있다. As described above, the material of the oregetic structure may implement material properties having a negative Poisson ratio through the shapes of various unit structures (eg, reentrant, chiral, and rotational rigid bodies). However, in order to have a negative Poisson's ratio, since it is necessary to form an oegetic corresponding to various shapes of tens to hundreds of micro-intervals and sizes, equipment related to a high-precision printing process is essential, and the Various additional processes may be required, such as a curing process and an additional curing process in the process of creating a stretchable substrate by impregnating the organic substrate therein. In other words, the material of the organic structure may require expensive and high-precision equipment in the manufacturing process, and a lot of effort and time may be required for various lattice structure designs, additive manufacturing processes, and curing processes.

반면, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 보강재(110) 및 모재(120) 각각을 제조하는 공정 및 각 소재를 접합 또는 함침시키는 공정 등 비교적 간단한 공정을 통해 구현될 수 있으며 인발 성형(pultrustion)과 같은 연속 공정이 가능할 수 있다. 여기서, 인발 성형(pultrustion) 공정은, 파이버 형상의 보강재(110)가 연속적으로 공급되며, 용융되어 있는 신축성 모재(120)에 함침시켜 프리프레그를 제작하는 연속 공정을 포함할 수 있다. On the other hand, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure may be implemented through a relatively simple process, such as a process of manufacturing each of the reinforcing material 110 and the base material 120 and a process of bonding or impregnating each material, and pultrustion. A continuous process such as this may be possible. Here, the pultrustion process may include a continuous process in which the fiber-shaped reinforcing material 110 is continuously supplied and the prepreg is manufactured by impregnating the molten stretchable base material 120 .

이에 따라, 특정 격자 형상을 생성하기 위하여 별도의 인쇄 공정이 요구되지 않으므로, 제조 과정에서 활용 장비를 간소화하는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 수십에서 수백 마이크로의 크기를 갖는 구조체(예컨대, 오그제틱)에 대한 미세 공정이 생략될 수 있다. 즉, 0에 가까운 포아송 비를 가지는 물질에 대한 제조 공정이 간단화될 수 있다. 이는, 제조 공정의 최적화를 통해 제조 속도 향상 및 대면적화를 유도하고 연속 공정 개발이 가능해지므로 투명 신축 구조체의 양산성을 용이하게 확보할 수 있다.Accordingly, since a separate printing process is not required to generate a specific lattice shape, it is possible to provide the effect of simplifying equipment used in the manufacturing process. In addition, a fine process for a structure having a size of several tens to several hundred micrometers (eg, an organic) may be omitted. That is, a manufacturing process for a material having a Poisson's ratio close to zero may be simplified. This leads to an improvement in manufacturing speed and a large area through optimization of the manufacturing process, and since continuous process development is possible, mass productivity of the transparent stretchable structure can be easily secured.

본 개시의 투명 신축 구조체(100)에 대한 보다 구체적인 제조 방법, 구조적 특징 및 이에 대한 효과는 도 3 내지 도 6을 참조하여 이하에서 후술하도록 한다.A more specific manufacturing method, structural features, and effects thereof for the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 3 to 6 .

도 3은 본 개시의 일 실시예와 관련된 투명 신축 구조체의 제조 방법을 예시적으로 나타낸 순서도를 도시한다. 일 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체의 제조 방법은, 하기와 같은 단계를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 단계들은 필요에 의해 순서가 변경될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 단계가 생략 또는 추가될 수 있다. 즉, 전술한 단계는 본 개시의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 개시의 권리 범위는 이에 제한되지 않는다.3 shows a flowchart exemplarily illustrating a method of manufacturing a transparent stretchable structure related to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment, the method of manufacturing the transparent stretchable structure may include the following steps. The order of the steps shown in FIG. 3 may be changed if necessary, and at least one or more steps may be omitted or added. That is, the above-described steps are merely an embodiment of the present disclosure, and the scope of the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체(100)는 탄성력을 가진 소재로 구성된 모재(120) 및 해당 모재(120) 내부에 일 방향으로 배향되는 보강재(110)를 포함할 수 있다. 이 경우, 보강재(110)는 파이버 형상의 하나 이상의 서브 보강재(110)를 포함할 수 있다. 즉, 투명 신축 구조체(100)는 하나 이상의 서브 보강재(110)를 일 방향으로 내부에 함침시킨 모재(120)의 형상으로 구현될 수 있다. 이를 위해, 투명 신축 구조체(100)는, 두 개의 모재(120)층을 생성하고, 생성된 각 모재 사이에 하나 이상의 서브 보강재(110)를 위치시키는 공정 과정을 통해 생성될 수 있다. 이 경우, 두 개의 모재(120)층 각각은 보강재(110)를 기준으로 상부면 및 하부면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 보강재(110)를 기준으로 하부면에 위치한 모재(120)가 제 1 모재이며, 보강재(110)를 기준으로 상부면에 위치한 모재는 제 2 모재일 수 있다. 즉, 본 개시에서 모재(120)는 보강재(110)를 기준으로 하부면 및 상부면 각각에 위치한 제 1 모재 및 제 2 모재를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 모재(120)의 제조 공정 동안에 보강재(110)가 일 방향으로 배향되도록 하는 공정(즉, 모재의 내부에 함침시키는 공정)이 동시에 수행될 수도 있다. 즉, 한번의 공정을 통해 보강재(110)를 내부에 일 방향으로 배향하는 모재(120)의 구조를 가진 본 개시의 투명 신축 구조체(100)가 구현될 수도 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the transparent stretchable structure 100 may include a base material 120 made of a material having an elastic force and a reinforcing material 110 oriented in one direction inside the base material 120 . In this case, the reinforcing material 110 may include one or more sub-reinforcing materials 110 having a fiber shape. That is, the transparent stretchable structure 100 may be implemented in the shape of a base material 120 in which one or more sub-reinforcement materials 110 are impregnated therein in one direction. To this end, the transparent stretchable structure 100 may be created through a process of creating two layers of the base material 120 , and locating one or more sub-reinforcing materials 110 between each of the generated base materials. In this case, each of the two base material 120 layers may be located on the upper surface and the lower surface with respect to the reinforcing material 110 . Specifically, the base material 120 positioned on the lower surface with respect to the reinforcing material 110 may be the first base material, and the base material positioned on the upper surface with respect to the reinforcing material 110 may be the second base material. That is, in the present disclosure, the base material 120 may include a first base material and a second base material positioned on the lower surface and the upper surface, respectively, with respect to the reinforcing material 110 . In one embodiment, during the manufacturing process of the base material 120, a process (ie, a process of impregnating the inside of the base material) so that the reinforcing material 110 is oriented in one direction may be performed at the same time. That is, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure having the structure of the base material 120 for orienting the reinforcing material 110 therein in one direction through one process may be implemented.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체의 제조 방법은, 모재를 생성하는 단계(210)를 포함할 수 있다. 본 개시에서의 제 1 모재 및 제 2 모재는 동일한 소재 및 동일한 공정 과정을 통해 생성되는 것일 수 있다. 즉, 모재를 생성하는 단계는, 제 1 모재 및 제 2 모재 각각을 생성하는 것을 포괄적으로 의미할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the method of manufacturing the transparent stretchable structure may include generating a base material ( 210 ). The first base material and the second base material in the present disclosure may be produced through the same material and the same process process. That is, the step of generating the base material may comprehensively mean generating each of the first base material and the second base material.

본 개시의 모재(120)는 탄성력을 가지는 소재로 구성되며, 예컨대, 폴리디메틸실록산(PDMS, Polydimethylsiloxane), Ecoflex, 실리콘, 폴리우레탄, 신축성 에폭시, 열가소성 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer, 대표적으로 Styrene-ethylene-butylene-styrene(SEBS)), 폴리이소부틸렌 및 부틸 고무 중 적어도 하나를 통해 구비될 수 있다. 구체적인 실시예에서, Dow Corning Sylgard 184 소재를 A제 10, B제 1의 비율로 혼합한 후 80도의 고온에 4 시간 이상 경화하는 공정을 통해 PDMS에 관련한 모재를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, Clearflex 30 소재를 A제 1, B제 1의 비율로 혼합한 후, 80도의 고온에 16시간 이상 경화하는 공정을 통해 가교형 투명 PU에 관련한 모재를 생성할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 그래뉼 타입의 열가소성 엘라스토머를 120~150도의 핫 프레스에 압착시키는 공정을 통해 열가소성 PU(TPU) 또는 SEBS에 관련한 모재를 생성할 수 있다. 전술한 모재 생성 공정 방법 및 모재에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. The base material 120 of the present disclosure is composed of a material having elasticity, for example, polydimethylsiloxane (PDMS, Polydimethylsiloxane), Ecoflex, silicone, polyurethane, stretchable epoxy, thermoplastic elastomer (TPE, thermoplastic elastomer, typically Styrene-ethylene) -butylene-styrene (SEBS)), polyisobutylene, and butyl rubber may be provided through at least one. In a specific embodiment, the base material related to PDMS can be produced by mixing Dow Corning Sylgard 184 material in the ratio of A 10 and B 1, and then curing the material at a high temperature of 80 degrees for 4 hours or more. As another example, after mixing the Clearflex 30 material in the ratio of the first agent A and the first agent B, the base material related to the cross-linked transparent PU can be produced through a process of curing at a high temperature of 80 degrees for 16 hours or more. As another example, a base material related to thermoplastic PU (TPU) or SEBS can be produced through a process of compressing a granular thermoplastic elastomer in a hot press of 120 to 150 degrees. The detailed description of the above-described base material production process method and base material is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

일 실시예에 따르면, 모재를 생성하는 단계는, 액체 상태의 모재에 투명 첨가제를 첨가하는 단계, 고정판에 액체 상태의 모재를 공급하는 단계, 액체 상태의 모재에 대한 경화를 수행하는 단계 및 고정판을 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of generating the base material includes the steps of adding a transparent additive to the base material in a liquid state, supplying the base material in a liquid state to the fixed plate, performing curing on the base material in the liquid state, and the fixed plate Separation may be included.

보다 자세히 설명하면, 모재의 생성 과정에서 투명 첨가제가 첨가될 수 있다. 투명 첨가제는, 3nm 내지 100nm 크기의 나노 입자의 형상을 가지며, 예컨대, 산화지르코늄(ZrO2), 이산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 투명 첨가제는, 모재(120)와 보강재(110) 간의 굴절률을 매칭시키기 위한 것일 수 있다. 예컨대, 모재(120)와 보강재(110) 각각이 서로 상이한 소재를 통해 구비되는 경우, 각 소재 간의 굴절률의 차이가 발생하여 해당 투명 신축 구조체(100)를 디스플레이 분야에 활용하기 위하여 기판화하는 경우, 각 소재 간의 경계면이 가시화됨에 따라 가시성 확보에 어려움이 있을 수 있다.In more detail, a transparent additive may be added in the process of forming the base material. The transparent additive has the shape of nanoparticles having a size of 3 nm to 100 nm, and may include, for example, at least one of zirconium oxide (ZrO2), titanium dioxide (TiO2), and aluminum oxide (Al2O3). Such a transparent additive may be for matching the refractive index between the base material 120 and the reinforcing material 110 . For example, when each of the base material 120 and the reinforcing material 110 is provided through different materials, a difference in refractive index between each material occurs and the transparent stretchable structure 100 is substrateized for use in the display field. As the interface between each material becomes visible, it may be difficult to secure visibility.

이에 따라, 나노 입자로 형성된 투명 첨가제를 모재에 첨가하여 모재(120)와 보강재(110) 간의 굴절률을 매칭시킬 수 있다. 즉, 투명 첨가제는 모재(120)에 첨가되어 해당 모재의 굴절률을 보강재와 동일하게 매칭함으로써, 투명성을 확보하여 디스플레이 활용 분야에서 향상된 가시성을 가지는 투명 신축 구조체(100)를 제공할 수 있다. 따라서, 본 개시의 투명 첨가제를 포함하는 모재(120)를 통해 구성되는 투명 신축 구조체(100)는 각 소재 간(즉, 모재와 보강재)의 굴절률을 고려하여 생성되므로, 향상된 투명도를 제공할 수 있다.Accordingly, a transparent additive formed of nanoparticles may be added to the base material to match the refractive index between the base material 120 and the reinforcing material 110 . That is, the transparent additive is added to the base material 120 to match the refractive index of the base material to the same as the reinforcing material, thereby securing transparency and providing the transparent stretchable structure 100 having improved visibility in the field of display application. Therefore, since the transparent stretchable structure 100 configured through the base material 120 including the transparent additive of the present disclosure is generated in consideration of the refractive index between each material (ie, the base material and the reinforcing material), improved transparency can be provided. .

상술한 바와 같은 투명 첨가제는, 모재(120)의 제작(예컨대, 경화 또는 용융) 과정에서 해당 모재(120)에 첨가되는 것을 특징으로할 수 있다. 구체적으로, 액체 상태의 모재에 투명 첨가제가 첨가될 수 있으며, 투명 첨가제가 첨가된 액체 상태의 모재는, 고정판에 공급될 수 있다. 여기서 고정판은, 모재(120)의 생성 과정에서 해당 모재(120)를 일시적으로 지지하기 위해 구비되며, 모재 생성 공정 이후, 모재(120)로부터 이탈되는 것일 수 있다. 즉, 모재(120)는 투명 신축 구조체(100)를 구성하는 구성 요소와 상이한 별도의 고정판의 활용을 통해 생성될 수 있다.The transparent additive as described above may be characterized in that it is added to the base material 120 during the manufacturing (eg, hardening or melting) process of the base material 120 . Specifically, the transparent additive may be added to the base material in a liquid state, and the base material in the liquid state to which the transparent additive is added may be supplied to the fixed plate. Here, the fixing plate is provided to temporarily support the corresponding base material 120 in the process of generating the base material 120 , and may be separated from the base material 120 after the base material generating process. That is, the base material 120 may be generated through the use of a separate fixing plate different from the components constituting the transparent stretchable structure 100 .

다시 말해, 고정판의 일면에 액체 상태의 모재(120)가 공급되며, 해당 모재(120)에 대한 경화가 수행된 이후, 고정판을 분리시킴으로써, 모재(120)가 생성될 수 있다. 예컨대, 수행되는 경화는, 모재(120)의 기계적 강도 또는 강성을 확보하기 위한 경화일 수 있다.In other words, the base material 120 in a liquid state is supplied to one surface of the fixed plate, and after curing is performed on the base material 120, by separating the fixed plate, the base material 120 can be generated. For example, the hardening performed may be hardening to secure the mechanical strength or rigidity of the base material 120 .

본 개시의 모재는, 0.1 내지 0.9 범위의 부피 분율을 가지며 0.01MPa 내지 100MPa 범위의 모듈러스(modulus)를 통해 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서 부피 분율은, 총부피에 대한 어느 한 성분의 부피의 비를 의미하는 것으로, 모재의 부피 분율은, 투명 신축 구조체(100)의 전체 부피에서 모재가 차지하는 부피의 비를 나타낸 것일 수 있다.The base material of the present disclosure may have a volume fraction in the range of 0.1 to 0.9 and may be characterized in that it is provided through a modulus in the range of 0.01 MPa to 100 MPa. Here, the volume fraction means a ratio of the volume of one component to the total volume, and the volume fraction of the base material may represent a ratio of the volume occupied by the base material to the total volume of the transparent stretchable structure 100 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체의 제조 방법은, 하나 이상의 파이버 형상의 서브 보강재를 포함하는 보강재를 생성하는 단계(220)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 보강재(110)는, 투명한 소재로 구비될 수 있으며, 예컨대, 유리 섬유 또는 고분자 섬유 중 적어도 하나에 관련한 투명 소재로 구비될 수 있다. 전술한 보강재에 대한 구체적인 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. According to an embodiment of the present disclosure, the method of manufacturing the transparent stretchable structure may include generating a reinforcing material including one or more fiber-shaped sub-reinforcing materials ( 220 ). In the present disclosure, the reinforcing material 110 may be provided with a transparent material, for example, may be provided with a transparent material related to at least one of glass fibers or polymer fibers. Specific description of the aforementioned reinforcing material is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

구체적인 예를 들어, 보강재를 생성하는 단계는, 연속 공정을 통해 얇은 글래스 파이버를 지속적으로 생성하여 추출하는 공정일 수 있다. 일 실시예에서, 보강재(110)는 비교적 간단한 연속 추출 공정을 통해 추출되어 로빙(roving) 형태로 구비될 수 있다.As a specific example, the step of generating the reinforcing material may be a process of continuously generating and extracting thin glass fibers through a continuous process. In an embodiment, the reinforcing material 110 may be extracted through a relatively simple continuous extraction process and provided in a roving form.

전술한 바와 같이, 보강재(110)는 파이버 형상의 투명한 복수의 유리 섬유를 통해 구현될 수 있다. 복수의 유리 섬유는 다양한 각도를 통해 보강재 내부에 배향되어 있을 수 있으나, 해당 보강재는 일 방향으로 배향된 형태로 복합화 공정을 진행한다. 즉, 보강재(110)는 내부에 일 방향으로 배향된 복수의 유리 섬유를 통해 복합체 기판에 기계적 모듈러스의 이방성을 구현할 수 있게 되며 외부 인장력에 대응하여 수직 방향의 변형률이 제어되며 인장될 수 있다. As described above, the reinforcing material 110 may be implemented through a plurality of transparent glass fibers having a fiber shape. The plurality of glass fibers may be oriented inside the reinforcing material through various angles, but the reinforcing material is oriented in one direction and the compounding process is performed. That is, the reinforcing material 110 can implement the anisotropy of the mechanical modulus in the composite substrate through a plurality of glass fibers oriented in one direction therein, and the strain in the vertical direction is controlled in response to an external tensile force and can be tensioned.

본 개시의 보강재(110)는 0.1 내지 0.9 범위의 부피 분율을 가지며, 200nm 내지 100μm 범위의 직경을 가지는 파이버의 다발 형태로 이루어져 있으며, 1MPa 내지 1000GPa 범위의 모듈러스를 통해 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서 보강재의 부피 분율은 투명 신축 구조체(100)의 전체 부피에서 보강재가 차지하는 부피의 비를 나타낸 것일 수 있다.The reinforcing material 110 of the present disclosure has a volume fraction in the range of 0.1 to 0.9, is formed in the form of a bundle of fibers having a diameter in the range of 200 nm to 100 μm, and is provided with a modulus in the range of 1 MPa to 1000 GPa. . Here, the volume fraction of the reinforcing material may represent a ratio of the volume occupied by the reinforcing material to the total volume of the transparent stretchable structure 100 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체의 제조 방법은, 제 1 모재의 일면에 보강재를 위치시키는 단계(230)를 포함할 수 있다. 보강재를 위치시키는 단계는, 제 1 모재의 일면에 상기 하나 이상의 서브 보강재 각각을 일 방향으로 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the method of manufacturing the transparent stretchable structure may include a step 230 of positioning a reinforcing material on one surface of the first base material. The positioning of the reinforcing material may include positioning each of the one or more sub-reinforcing materials on one surface of the first base material in one direction.

구체적으로, 제 1 모재의 일면에 하나 이상의 서브 보강재 각각을 일 방향으로 정렬하여 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 파이버 형상의 복수의 서브 보강재는, 제 1 서브 보강재(111), 제 2 서브 보강재(112), 제 3 서브 보강재(113) 및 제 4 서브 보강재(114)처럼 하나 이상의 파이버 형상을 포함할 수 있다. 이 경우, 각 서브 보강재는 일 방향의 축을 기준으로 서로 같은 방향을 통해 정렬(또는 배치)될 수 있다. 다시 말해, 각 서브 보강재는 서로 평행하도록 일 방향을 기준으로 정렬될 수 있다.Specifically, each of one or more sub-reinforcing materials may be aligned and positioned on one surface of the first base material in one direction. For example, referring to FIG. 4 , the plurality of sub-reinforcing materials having a fiber shape include a first sub-reinforcing material 111 , a second sub-reinforcing material 112 , a third sub-reinforcing material 113 , and a fourth sub-reinforcing material 114 . It may include more than one fiber shape, such as In this case, each sub-reinforcement member may be aligned (or disposed) in the same direction with respect to an axis in one direction. In other words, each sub-reinforcement member may be aligned in one direction to be parallel to each other.

일 실시예에 따르면, 하나 이상의 파이버 형상의 서브 보강재 각각은 계면이 실란으로 계면을 코팅하는 사이징 공정 또는 다양한 계면 제어 방법을 통해 복합화 공정을 진행할 때 보강재와 모재간의 계면에 공극없이 함침되어 균일한 복합체를 형성할 수 있도록 한다.According to one embodiment, each of the one or more fiber-shaped sub-reinforcing materials is impregnated without voids in the interface between the reinforcing material and the base material when the interface is subjected to a sizing process in which the interface is coated with silane or the complexing process is performed through various interface control methods to achieve a uniform composite to be able to form

본 개시의 일 실시예에 따르면, 투명 신축 구조체의 제조 방법은, 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 보강재를 함침시키는 단계(240)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the method of manufacturing the transparent stretchable structure may include the step of impregnating the reinforcing material by supplying a second base material to the upper side of the reinforcing material ( 240 ).

구체적으로, 일 실시예에 따르면, 보강재(110)의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 보강재를 함침시키는 단계는, 보강재(110)의 상부 측에 제 2 모재를 위치시키는 단계 및 고온의 프레싱 공정을 수행하여 각 모재 사이에 상기 보강재를 함침시키는 단계를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 열가소성 폴리우레탄(TPU, Thermoplastic Polyurethane)으로 구성된 각 모재(즉, 제 1 모재 및 제 2 모재) 사이에 하나 이상의 파이버 형상의 보강재(110)를 일 방향을 기준으로 배향시키고, 120 내지 150도의 온도를 통해 30초 간의 프레싱 공정을 수행함으로써, 모재의 내부에 보강재를 함침시킬 수 있다. 다시 말해, 제 1 모재의 상면에 파이버 보강재를 일 방향으로 배치하여 구비하고, 일 방향으로 배치된 파이버 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 위치시켜 고온의 프레싱 공정을 수행함으로써, 제 1 모재 및 제 2 모재로 형성되는 모재의 내부에 하나 이상의 서브 보강재를 일 방향으로 배향시킬 수 있다. Specifically, according to one embodiment, the step of supplying the second base material to the upper side of the reinforcing material 110 and impregnating the reinforcing material includes positioning the second base material on the upper side of the reinforcing material 110 and a high-temperature pressing process. It may include impregnating the reinforcing material between each base material by performing a. As a specific example, one or more fiber-shaped reinforcing materials 110 are oriented in one direction between each base material (ie, the first base material and the second base material) composed of thermoplastic polyurethane (TPU, Thermoplastic Polyurethane), and 120 By performing a pressing process for 30 seconds through a temperature of to 150 degrees, it is possible to impregnate the reinforcing material in the interior of the base material. In other words, by arranging and providing a fiber reinforcement on the upper surface of the first base material in one direction, and positioning the second base material on the upper side of the fiber reinforcement arranged in one direction to perform a high-temperature pressing process, the first base material and the second base material One or more sub-reinforcing materials may be oriented in one direction within the base material formed of the two base materials.

본 개시의 다른 일 실시예에 따르면, 보강재(110)의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 보강재를 함침시키는 단계는, 보강재(110)의 상부 측에 액체 상태의 제 2 모재를 공급하는 단계 및 액체 상태의 제 2 모재에 대한 경화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 모재가 가교형 고분자 또는 용융형태의 고분자 매트릭스를 통해 구성되는 경우, 제 1 모재의 상면에 하나 이상의 글래스 파이버를 일 방향으로 위치시키고, 그 상부측에 액체 형태의 모재를 공급하여 경화시킴으로써, 모재의 내부에 보강재를 함침시킬 수 있다. 다시 말해, 제 1 모재의 상면에 하나 이상의 파이버 보강재를 일 방향으로 배치하여 구비하고, 일 방향으로 배치된 하나 이상의 보강재의 상부 측에 액체 상태의 제 2 모재를 공급하여 경화시킴으로써, 제 1 모재 및 제 2 모재로 형성되는 모재의 내부에 하나 이상의 서브 보강재를 일 방향으로 배향시킬 수 있다. According to another embodiment of the present disclosure, the step of supplying the second base material to the upper side of the reinforcing material 110 and impregnating the reinforcing material includes the steps of supplying the second base material in a liquid state to the upper side of the reinforcing material 110 and It may include performing curing on the second base material in a liquid state. For a specific example, when the base material is composed of a cross-linked polymer or a polymer matrix in a molten form, one or more glass fibers are placed on the upper surface of the first base material in one direction, and the base material in liquid form is supplied to the upper side of the base material. By hardening, the reinforcing material can be impregnated inside the base material. In other words, by disposing one or more fiber reinforcing materials on the upper surface of the first base material in one direction and supplying a second base material in a liquid state to the upper side of the one or more reinforcing materials arranged in one direction to harden, the first base material and One or more sub-reinforcing materials may be oriented in one direction inside the base material formed of the second base material.

전술한 바와 같이, 하나 이상의 서브 보강재(110)를 포함하는 보강재(110)는 모재(120)의 내부에 일 방향으로 배향됨으로써, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)를 구성할 수 있다. 이 경우, 투명 신축 구조체(100)는 특정 조건을 갖는 보강재(110)와 모재(120)를 구비함으로써, 0.05 이하의 포아송 비를 갖도록 구비될 수 있다. 다시 말해, 보강재(110) 및 모재(120)는 특정 조건을 통해 구비됨으로써, 0에 가까운 포아송 비를 갖는 투명 신축 구조체(100)를 형성할 수 있다.As described above, the reinforcing material 110 including one or more sub-reinforcing materials 110 may be oriented in one direction inside the base material 120 , thereby configuring the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure. In this case, the transparent stretchable structure 100 may be provided to have a Poisson's ratio of 0.05 or less by providing the reinforcing material 110 and the base material 120 having specific conditions. In other words, the reinforcing material 110 and the base material 120 are provided under specific conditions, thereby forming the transparent stretchable structure 100 having a Poisson's ratio close to zero.

보다 구체적으로, 이방성의 투명 신축 구조체(100)는 보강재(110)가 배향된 방향인 제 1 방향의 모듈러스가 배향의 수직방향인 제 2 방향 모듈러스의 적어도 10배 이상일 수 있다. 이 경우, 파이버 형태의 보강재를 배향된 형태로 투명 신축 구조체(100)를 제조하였을 때, 배향 방향에 관련한 제 1 방향 모듈러스는 보강재와 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 산술 평균을 통해 산출될 수 있다. 또한, 배향에 수직 방향에 관련한 제 2 방향 모듈러스는, 보강재와 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 조화 평균을 통해 산출될 수 있다.More specifically, in the anisotropic transparent stretchable structure 100 , the modulus of the first direction, which is the direction in which the reinforcing material 110 is oriented, may be at least 10 times greater than the modulus of the second direction, which is the direction perpendicular to the orientation. In this case, when the transparent stretchable structure 100 is manufactured in an oriented form of the fiber-type reinforcing material, the modulus in the first direction with respect to the alignment direction may be calculated through the arithmetic average of the modulus according to the volume ratio between the reinforcing material and the base material. . In addition, the modulus in the second direction in relation to the direction perpendicular to the orientation may be calculated through a harmonic average of modulus according to a volume ratio between the reinforcing material and the base material.

즉, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 보강재와 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 산술 평균을 통해 산출되는 배향 방향 복합 모듈러스(즉, 제 1 방향 모듈러스)가 보강재와 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 조화 평균을 통해 산출되는 배향 수직 방향 복합 모듈러스(즉, 제 2 방향 모듈러스)의 적어도 10배 이상인 이방성의 조건을 충족할 수 있다. 이 경우, 투명 신축 구조체(100)를 배향의 수직 방향으로 인장하였을 때, 수직으로 압축되려고 하는 힘(

Figure 112020134375605-pat00006
)이 10배 이상의 모듈러스를 가지는 배향 방향으로 걸리므로, 그 수축되는 변형률이 10배 이하로 줄어들 수 있게 된다. 다시 말해, 본 개시의 보강재(예컨대, 파이버 형태의 투명 필러)가 일 방향으로 배향된 투명 신축 구조체(100)를 구성하는 보강재(110)와 모재(120)는 하기와 같은 수식 조건을 충족하도록 구비되는 것을 특징으로할 수 있다.That is, in the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure, the orientation direction composite modulus (that is, the first direction modulus) calculated through the arithmetic average of the modulus according to the volume ratio between the reinforcing material and the base material is the modulus according to the volume ratio between the reinforcing material and the base material An anisotropy condition of at least 10 times or more of the composite modulus in the orientation vertical direction (ie, the second direction modulus) calculated through the harmonic average of may be satisfied. In this case, when the transparent stretchable structure 100 is stretched in the vertical direction of orientation, the force to be vertically compressed (
Figure 112020134375605-pat00006
) is applied in the orientation direction having a modulus of 10 times or more, so that the shrinkage strain can be reduced to 10 times or less. In other words, the reinforcing material 110 and the base material 120 constituting the transparent stretchable structure 100 in which the reinforcing material of the present disclosure (eg, a transparent filler in the form of a fiber) is oriented in one direction is provided to satisfy the following formula conditions It can be characterized as being.

Figure 112020134375605-pat00007
Figure 112020134375605-pat00007

이 경우,

Figure 112020134375605-pat00008
은 모재의 모듈러스(예컨대, 제 1 모재와 제 2 모재의 모듈러스)이며,
Figure 112020134375605-pat00009
은 모재의 부피 분율(예컨대, 제 1 모재와 제 2 모재의 부피 분율)이며,
Figure 112020134375605-pat00010
는 보강재의 모듈러스이며,
Figure 112020134375605-pat00011
는 보강재의 부피 분율일 수 있다.in this case,
Figure 112020134375605-pat00008
is the modulus of the base material (eg, the modulus of the first base material and the second base material),
Figure 112020134375605-pat00009
is the volume fraction of the base material (eg, the volume fraction of the first base material and the second base material),
Figure 112020134375605-pat00010
is the modulus of the reinforcement,
Figure 112020134375605-pat00011
may be a volume fraction of the reinforcement.

즉, 본 개시는 상기와 같은 수식 조건을 충족하도록 모재(120) 및 보강재(110)를 구비할 수 있다. 또한, 보강재(110)에 포함된 하나 이상의 서브 보강재를 모재(120)의 내부에 일 방향으로 배향시킴으로써, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)를 구현할 수 있다. 전술한 수식 조건을 통해 알 수 있듯이, 산술 평균과 조화 평균의 차이가 보다 극대화되기 위해서는, 모재(120)와 보강재(110) 간의 모듈러스 차이가 크면서, 보강재(110)의 함량(즉, 부피 분율)이 증가되어야할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는, 모재(120)와 보강재(110) 간의 모듈러스의 차이를 크도록하고, 보강재(110)의 함량을 극대화하여 구성되는 경우, 모듈러스의 이방성이 극대화되고 0에 더욱 근접한 포아송 비를 구현할 수 있다. 즉, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 모재(120)의 내부에 파이버 형상의 보강재(110)가 일 방향으로 배향된 구조를 통해, 배향 방향과 배향의 수직 방향 각각이 서로 상이한 모듈러스(즉, 배향 방향에 관련한 모듈러스가 배향의 수직 방향에 관련한 모듈러스의 10배)를 가질 수 있다. 이는, 인장 방향과 인장의 수직 방향에 관련하여 기계적 이방성을 갖도록 할 수 있다. 기계적 이방성을 가진 투명 신축 구조체는, 기계적 특성이 방향성에 따라 서로 상이함에 따라, 0에 더욱 근접한 포아송 비를 구현할 수 있다. That is, the present disclosure may include the base material 120 and the reinforcing material 110 to satisfy the above-mentioned formula conditions. In addition, by aligning one or more sub-reinforcing materials included in the reinforcing material 110 in one direction inside the base material 120 , the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure may be implemented. As can be seen through the above-mentioned formula conditions, in order to maximize the difference between the arithmetic mean and the harmonic mean, the difference in modulus between the base material 120 and the reinforcing material 110 is large, and the content (ie, volume fraction) of the reinforcing material 110 is large. ) may need to be increased. Accordingly, when the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure is configured such that the difference in modulus between the base material 120 and the reinforcing material 110 is large and the content of the reinforcing material 110 is maximized, the anisotropy of the modulus is maximized. and a Poisson's ratio closer to zero can be implemented. That is, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure has a different modulus (i.e., the orientation direction and the vertical direction of the orientation) different from each other through the structure in which the fiber-shaped reinforcing material 110 is oriented in one direction inside the base material 120 . , where the modulus with respect to the orientation direction is 10 times the modulus with respect to the perpendicular direction of the orientation). This makes it possible to have mechanical anisotropy with respect to the direction of tension and the direction perpendicular to the direction of tension. The transparent stretchable structure having mechanical anisotropy may implement a Poisson's ratio closer to zero as mechanical properties are different from each other according to directionality.

도 5는 본 개시의 일 실시예와 관련된 모재 및 보강재 간의 부피 비율에 따른 배향 방향 복합 모듈러스 및 배향의 수직 방향 복합 모듈러스에 관련한 실험값을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이,

Figure 112020134375605-pat00012
(즉, 모재의 모듈러스)을 4.998MPa로,
Figure 112020134375605-pat00013
를 69GPa로 하였으며, 모재(120)와 보강재(110)를 포함하는 투명 신축 구조체(100)의 두께는 1mm로 하여 실험을 진행하였다. 5 is a view showing experimental values related to an orientation direction composite modulus and a vertical direction composite modulus of orientation according to a volume ratio between a base material and a reinforcing material related to an embodiment of the present disclosure; As shown in Figure 5,
Figure 112020134375605-pat00012
(that is, the modulus of the base material) to 4.998 MPa,
Figure 112020134375605-pat00013
was 69 GPa, and the thickness of the transparent stretchable structure 100 including the base material 120 and the reinforcing material 110 was 1 mm, and the experiment was conducted.

구체적으로, 모재(120)와 보강재(110) 각각의 모듈러스 및 두께를 고정값으로 하고, 모재(120)와 보강재(110)의 부피 분율을 상이하게 변동하여 각 부피 분율에 따른 산술 평균(즉, Ecl) 및 조화 평균(즉, Ect) 값을 산출하였다.Specifically, the modulus and thickness of each of the base material 120 and the reinforcing material 110 are set as fixed values, and the volume fractions of the base material 120 and the reinforcing material 110 are varied differently, so that the arithmetic mean according to each volume fraction (i.e., E cl ) and harmonic mean (ie, E ct ) values were calculated.

도 5에 도시된 바와 같이, 모재의 부피 분율이 가장 적고, 보강재의 부피 분율이 가장 큰 경우(즉,

Figure 112020134375605-pat00014
)에, 산술 평균 및 조화 평균 각각이 최대(즉, 62,100,499,800 및 499,474,386)임을 확인할 수 있었다. 다시 말해, 모재와 보강재의 비율이 1:9인 경우에 산술 평균과 조화 평균의 차이가 극대화됨을 확인할 수 있었다. As shown in Fig. 5, when the volume fraction of the base material is the smallest and the volume fraction of the reinforcement material is the largest (that is,
Figure 112020134375605-pat00014
), it can be confirmed that the arithmetic mean and the harmonic mean are maximum (ie, 62,100,499,800 and 499,474,386), respectively. In other words, it was confirmed that the difference between the arithmetic mean and the harmonic mean was maximized when the ratio of the base material to the reinforcing material was 1:9.

도 6은 본 개시의 일 실시예와 관련된 모재 및 보강재 간의 부피 비율에 따른 포아송 비에 관련한 실험값을 나타낸 도면이다. 해당 실험은 각 재료의 양 끝 단에 인장력을 가하고, 각 재료가 인장되는 경우, 필러가 배향된 방향의 수직 방향으로 (예컨대, x축) 인장을 가하였을 때의 변형도와 세로 방향(예컨대, 필러의 배향 방향이자 y축)의 변형도 사이의 비율 및 세로 방향의 변형도와 세로 방향의 3차원 축 방향(예컨대, z축)의 변형도 사이의 비율을 측정하여 진행하였다.6 is a view showing experimental values related to the Poisson ratio according to the volume ratio between the base material and the reinforcing material related to an embodiment of the present disclosure. In this experiment, tensile force is applied to both ends of each material, and when each material is tensioned, the strain and longitudinal direction (e.g., filler The ratio between the degree of strain in the orientation direction and the y-axis) and the ratio between the degree of strain in the longitudinal direction and the degree of strain in the three-dimensional axial direction (eg, z-axis) in the vertical direction were measured.

실험을 위하여, 비교군으로 별도의 보강재 층을 포함하지 않은 상태의 폴리우레탄을 구비하였다. 또한, 해당 비교군과의 비교를 위하여 20μm의 직경을 가지는 다수의 글래스 파이버(GF, Glass Fiber)로 구성된 보강재 및 폴리우레탄(PU, polyurethane)으로 구성된 모재를 통해 본 개시의 투명 신축 구조체(100)를 구현하였다. 이 경우, 재료의 전체 크기(즉, 샘플의 총 길이 및 두께)는 동일하게 구성하였다.For the experiment, a polyurethane in a state that does not include a separate reinforcing material layer was prepared as a comparative group. In addition, for comparison with the corresponding comparative group, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure through a reinforcing material composed of a plurality of glass fibers (GF, Glass Fiber) having a diameter of 20 μm and a base material composed of polyurethane (PU) has been implemented. In this case, the overall size of the material (ie, the total length and thickness of the sample) was constructed identically.

또한, 보강재(110)의 부피 비율 변화에 따른 포아송 비의 변화를 관측하기 위하여, 각각 상이한 부피 비율의 모재(즉, PU)와 보강재(즉, GF)를 구비함으로써, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)를 구현하였다.In addition, in order to observe the change in the Poisson's ratio according to the change in the volume ratio of the reinforcing material 110, by providing the base material (ie, PU) and the reinforcing material (ie, GF) of each different volume ratio, the transparent stretchable structure of the present disclosure ( 100) was implemented.

예컨대, 보강재(110)는 전술한 공정 단계(예컨대, 각 모재의 사이에 보강재를 일 방향으로 배향되도록 함침시키는 공정)를 통해 일 방향의 배향 구조를 갖도록 모재(120) 내부에 함침될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 보강재(110)는 하나 이상의 서브 보강재를 포함할 수 있으며, 모재(120) 내부에 하나 이상의 서브 보강재가 구비되는 정도(즉, 양)에 따라, 모재(120) 및 보강재(110)의 부피 분율이 결정될 수 있다. 예컨대, 모재(120)에 함침되는 서브 보강재(110)의 수가 많을수록 모재(120)의 부피 분율은 저감되며, 보강재(110)의 부피 분율은 증가될 수 있다. For example, the reinforcing material 110 may be impregnated into the base material 120 to have an orientation structure in one direction through the above-described process step (eg, a process of impregnating the reinforcing material between each base material to be oriented in one direction). For a specific example, the reinforcing material 110 may include one or more sub-reinforcing materials, and depending on the degree (ie, amount) of the one or more sub-reinforcing materials in the base material 120 , the base material 120 and the reinforcing material 110 . ) can be determined. For example, as the number of sub-reinforcement materials 110 impregnated in the base material 120 increases, the volume fraction of the base material 120 may be reduced, and the volume fraction of the reinforcing material 110 may be increased.

이러한 실험 환경에서 본 개시의 특정 수식 조건을 충족하도록 하여 구성된 각 투명 신축 구조체의 포아송 비를 측정하였으며, 측정된 각 포아송 비를 도 6의 (b)에 그래프 형태로 나타내었다. In such an experimental environment, the Poisson ratio of each transparent stretchable structure configured to satisfy the specific formula condition of the present disclosure was measured, and the measured Poisson ratio is shown in graph form in FIG. 6(b) .

즉, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 보강재(110)가 구비되지 않은 일반 재료의 경우, 2차원 평면을 기준으로 0.312의 포아송 비를 가지는 것을 볼 수 있다. 또한, 모재와 보강재 각각의 부피 분율이 0.1 및 0.9인 sample 1의 경우, 0.048의 포아송 비를 가지며, 모재와 보강재 각각의 부피 분율이 0.3 및 0.7인 sample 2의 경우, 0.058의 포아송 비를 가지고, 모재와 보강재 각각의 부피 분율이 0.5 및 0.5인 sample 3의 경우, 0.060의 포아송 비를 가지고, 그리고 모재와 보강재 각각의 부피 분율이 0.7 및 0.3인 sample 4의 경우, 0.067의 포아송 비를 가짐을 확인할 수 있었다.That is, as shown in (a) and (b) of Figure 6, in the case of a general material that is not provided with the reinforcing material 110, it can be seen that it has a Poisson's ratio of 0.312 with respect to the two-dimensional plane. In addition, in the case of sample 1 in which the volume fraction of the base material and the reinforcing material is 0.1 and 0.9, respectively, it has a Poisson ratio of 0.048, and in the case of sample 2 in which the volume fraction of the base material and the reinforcing material is 0.3 and 0.7, respectively, it has a Poisson ratio of 0.058, In the case of sample 3, where the volume fractions of the base material and the reinforcement are 0.5 and 0.5, respectively, it has a Poisson ratio of 0.060, and in the case of sample 4 where the volume fractions of the base material and the reinforcement are 0.7 and 0.3, respectively, it is confirmed that it has a Poisson's ratio of 0.067. could

즉, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 모재(120)와 모재(120)의 내부에 일 방향으로 배향된 보강재(즉, 하나 이상의 서브 보강재) 각각이 사전 결정된 수식 조건을 충족하도록 구비됨에 따라, 0에 가까운 포아송 비를 가짐을 확인할 수 있었다. 예컨대, 보강재의 부피 분율이 커지고, 모재의 부피 분율이 작아질수록 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 0에 가까운 포아송 비를 구현함을 확인할 수 있었다. 특히, 보강재의 부피 분율을 0.9로, 가장 크게 구비한 경우, 0.5 이하인 0.048의 포아송 비를 갖는 투명 신축 구조체(100)를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. That is, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure is provided so that each of the base material 120 and the reinforcing materials (ie, one or more sub-reinforcements) oriented in one direction inside the base material 120 satisfy a predetermined formula condition. , it was confirmed that it has a Poisson's ratio close to 0. For example, as the volume fraction of the reinforcing material increases and the volume fraction of the base material decreases, it was confirmed that the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure implements a Poisson's ratio close to zero. In particular, it was confirmed that, when the volume fraction of the reinforcing material was 0.9 and the largest, the transparent stretchable structure 100 having a Poisson's ratio of 0.048 or less of 0.5 could be implemented.

다시 말해, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)는 전술한 바와 같은 수식 조건을 충족하도록 보강재(110)를 모재(120)의 내부에 일 방향으로 배향시켜 구비함으로써, 0.05 이하의 포아송 비를 갖도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 다양한 축 방향으로 변형되는 등 높은 디자인 자유도를 제공할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 투명 신축 구조체(100)를 통해 디스플레이를 구성하는 경우, 단일 방향으로 접히거나 말리는 등 고정형 디스플레이에서 벗어나 다양한 조건에서 다차원 축 방향으로 변형을 지원할 수 있다. 이는, 보다 높은 가변성을 제공하여 디자인 자유도를 향상시킬 뿐 아니라, 외력에 의한 기계적 안정성 확보를 담보하는 효과를 가질 수 있다.In other words, the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure is implemented to have a Poisson's ratio of 0.05 or less by aligning the reinforcing material 110 in one direction in the interior of the base material 120 to satisfy the above-described formula conditions. can be Accordingly, it is possible to provide a high degree of design freedom, such as deformation in various axial directions. For example, when a display is configured through the transparent stretchable structure 100 of the present disclosure, it is possible to support deformation in a multi-dimensional axial direction under various conditions outside of a fixed display such as folding or rolling in a single direction. This may have the effect of not only improving design freedom by providing higher variability, but also ensuring mechanical stability due to external force.

추가적으로, 투명 신축 구조체(100)는 보강재(110) 및 모재(120) 각각을 제조하는 공정 및 각 소재를 접합하는 공정 등 비교적 간단한 공정을 통해 구현될 수 있다. 즉, 특정 격자 형상을 생성하기 위하여 별도의 인쇄 공정이 요구되지 않으므로, 제조 과정에서 활용 장비를 간소화하는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 수십에서 수백 마이크로의 크기를 갖는 구조체(예컨대, 오그제틱)에 대한 미세 공정이 생략될 수 있다. 즉, 0에 가까운 포아송 비를 가지는 물질에 대한 제조 공정이 간단화될 수 있다. 이는, 특히 대면적 연속 공정인 인발 성형(pultrusion) 공정 등에 쉽게 적용시킬 수 있는 구조이므로 투명 신축 구조체의 양산성을 극대화시킬 수 있다.Additionally, the transparent stretchable structure 100 may be implemented through a relatively simple process, such as a process of manufacturing each of the reinforcing material 110 and the base material 120 and a process of bonding each material. That is, since a separate printing process is not required to generate a specific lattice shape, it is possible to provide the effect of simplifying the equipment used in the manufacturing process. In addition, a microprocess for a structure having a size of several tens to several hundred micrometers (eg, an organic) may be omitted. That is, a manufacturing process for a material having a Poisson's ratio close to zero may be simplified. Since this is a structure that can be easily applied to a pultrusion process, which is a large-area continuous process, in particular, it is possible to maximize the mass productivity of the transparent stretchable structure.

한편, 도 7은 모재의 부피분율이 0.9 내지 0.99일 때의 실험값이 도시된 것이다. 모재의 모듈러스는 100MPa, 보강재의 모듈러스는 69GPa 로 설정하여 산술 평균(Ecl) 및 조화 평균(Ect)을 측정하였다. 이 때 보강재의 부피분율이 0.02가 될 때부터 산술 평균이 조화 평균의 10배보다 더 큰 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 Y-Z 포아송비 대비 X-Y 포아송비의 크기가 상당히 줄어들게 된다. 따라서 보강재의 부피분율은 최소 0.02 이상이 되는 것이 바람직하다. Meanwhile, FIG. 7 shows experimental values when the volume fraction of the base material is 0.9 to 0.99. The modulus of the base material was set to 100 MPa and the modulus of the reinforcement material was set to 69 GPa, and the arithmetic mean (E cl ) and the harmonic mean (E ct ) were measured. At this time, it can be seen that the arithmetic mean is greater than 10 times the harmonic mean from when the volume fraction of the reinforcement becomes 0.02. Accordingly, the magnitude of the XY Poisson's ratio compared to the YZ Poisson's ratio is significantly reduced. Therefore, it is preferable that the volume fraction of the reinforcing material be at least 0.02 or more.

다만, 실험적으로 보강재의 배향이 완전하지 못해 발생하는 오차와 보강재와 모재 사이의 계면이 완전하지 못해 발생하는 오차 등을 고려할 때 보강재의 부피분율은 최소 0.05 이상으로 구비되는 것이 바람직하다. Y-Z 포아송비 대비 X-Y 포아송비의 크기 또한 보강재의 부피분율이 0.02일 때보다 더 줄어든다. However, it is preferable that the volume fraction of the reinforcing material be at least 0.05, in consideration of the error caused by the incomplete orientation of the reinforcing material experimentally and the error occurring due to the incomplete interface between the reinforcing material and the base material. The magnitude of the X-Y Poisson's ratio compared to the Y-Z Poisson's ratio is also reduced more than when the volume fraction of the reinforcement is 0.02.

한편, 예상가능한 오차 요소들과 실제 구조체의 누적 제작횟수 통해 획득한 실험자료들을 고려할 때 보강재의 부피분율은 0.1 이상으로 형성되는 것이 가장 바람직하다. 보강재의 부피분율이 0.1 이상일 때 목표하는 최소 성능을 가진 구조체 생산 수득률이 높아진다. 또한 보강재의 부피분율이 0.1 이상일 경우, X-Y 포아송비 또한 최소 기준인 0.07 미만으로 떨어진다. On the other hand, considering the predictable error factors and the experimental data obtained through the cumulative number of actual structures, it is most desirable that the volume fraction of the reinforcement is formed to be 0.1 or more. When the volume fraction of the reinforcing material is 0.1 or more, the yield of producing a structure with a target minimum performance is increased. In addition, when the volume fraction of the reinforcing material is 0.1 or more, the X-Y Poisson's ratio also falls below the minimum standard of 0.07.

보강재의 직경 또한 200nm 내지 100μm 일 경우, 제작이 더욱 용이하며 최종 제작된 구조체의 X-Y 포아송비 최소 기준을 만족한다. When the diameter of the reinforcing material is also 200 nm to 100 μm, it is easier to manufacture and satisfies the minimum standard for X-Y Poisson's ratio of the finally manufactured structure.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 개시의 실시예를 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present disclosure have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains know that the present disclosure may be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

본 개시에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present disclosure are examples, and do not limit the scope of the present disclosure in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections, physical connections that are replaceable or additional may be referred to as connections, or circuit connections. In addition, unless there is a specific reference such as "essential" or "importantly", it may not be a necessary component for the application of the present invention.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is understood that the specific order or hierarchy of steps in the presented processes is an example of exemplary approaches. Based on design priorities, it is understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of the present disclosure. The appended method claims present elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not intended to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

투명 신축 구조체 : 100
보강재 : 110
제 1 서브 보강재 : 111
제 2 서브 보강재 : 112
제 3 서브 보강재 : 113
제 4 서브 보강재 : 114
모재 : 120
Transparent stretchable structure: 100
Reinforcement: 110
1st sub stiffener: 111
Second sub stiffener: 112
3rd sub stiffener: 113
4th sub stiffener: 114
Base material: 120

Claims (15)

탄성력을 가진 소재로 구성된 투명 모재; 및
상기 모재 내부에 구비되며 투명 소재로 구성된 보강재;
를 포함하며,
상기 모재 및 상기 보강재 각각은, 하기와 같은 수식 조건을 충족하도록 구비되는 것을 특징으로 하며,
Figure 112021068962211-pat00027

Figure 112021068962211-pat00028
은 상기 모재의 모듈러스이며,
Figure 112021068962211-pat00029
은 상기 모재의 부피 분율이며,
Figure 112021068962211-pat00030
는 상기 보강재의 모듈러스이며,
Figure 112021068962211-pat00031
는 상기 보강재의 부피 분율인,
투명 신축 구조체.
Transparent base material made of elastic material; and
a reinforcing material provided inside the base material and made of a transparent material;
includes,
Each of the base material and the reinforcing material is characterized in that it is provided to satisfy the following equation conditions,
Figure 112021068962211-pat00027

Figure 112021068962211-pat00028
is the modulus of the base material,
Figure 112021068962211-pat00029
is the volume fraction of the base material,
Figure 112021068962211-pat00030
is the modulus of the reinforcement,
Figure 112021068962211-pat00031
is the volume fraction of the reinforcement,
Transparent stretchable structure.
제 1 항에 있어서,
상기 보강재는,
하나 이상의 서브 보강재를 포함하며,
상기 하나 이상의 서브 보강재 각각은,
파이버 형상을 통해 구비되며, 일 방향으로 배향된 것을 특징으로 하는,
투명 신축 구조체.
The method of claim 1,
The reinforcement is
one or more sub-reinforcements;
Each of the one or more sub-reinforcements,
It is provided through a fiber shape, characterized in that it is oriented in one direction,
Transparent stretchable structure.
제 1 항에 있어서,
상기 투명 신축 구조체는,
제 1 방향 모듈러스가 제 2 방향 모듈러스의 적어도 10배 이상의 이방성을 가지며, 포아송 비가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는,
투명 신축 구조체.
The method of claim 1,
The transparent stretchable structure,
characterized in that the modulus in the first direction has an anisotropy of at least 10 times the modulus in the second direction, and the Poisson's ratio is 0.05 or less,
Transparent stretchable structure.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 방향 모듈러스는,
상기 보강재의 배향 방향으로의 복합 모듈러스로, 상기 보강재와 상기 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 산술 평균을 통해 산출되며,
상기 제 2 방향 모듈러스는,
상기 보강재의 배향에 수직 방향으로의 복합 모듈러스로, 상기 보강재와 상기 모재 간의 부피 비에 따른 모듈러스의 조화 평균을 통해 산출되는,
투명 신축 구조체.
4. The method of claim 3,
The first direction modulus is,
The composite modulus in the orientation direction of the reinforcing material is calculated through the arithmetic mean of the modulus according to the volume ratio between the reinforcing material and the base material,
The second direction modulus is,
The composite modulus in a direction perpendicular to the orientation of the reinforcement, calculated through a harmonic average of the modulus according to the volume ratio between the reinforcement and the base material,
Transparent stretchable structure.
제 1 항에 있어서,
상기 모재는,
0.1 내지 0.95 범위의 부피 분율을 가지며, 0.01MPa 내지 100MPa 범위의 모듈러스(modulus)를 통해 구비되는 것을 특징으로 하는,
투명 신축 구조체.
The method of claim 1,
The base material is
It has a volume fraction in the range of 0.1 to 0.95, characterized in that it is provided through a modulus in the range of 0.01 MPa to 100 MPa,
Transparent stretchable structure.
제 1 항에 있어서,
상기 보강재는,
0.05 내지 0.9 범위의 부피 분율을 가지며, 100nm 내지 1mm 범위의 직경을 가지는 파이버 형태의 집합체로서, 1MPa 내지 1000GPa 범위의 모듈러스를 통해 구비되는 것을 특징으로 하는,
투명 신축 구조체.
The method of claim 1,
The reinforcement is
It has a volume fraction in the range of 0.05 to 0.9, and a fiber-type aggregate having a diameter in the range of 100 nm to 1 mm, characterized in that it is provided through a modulus in the range of 1 MPa to 1000 GPa,
Transparent stretchable structure.
제 1 항에 있어서,
상기 모재는,
상기 보강재와의 굴절률을 매칭시키는 투명 첨가제를 포함하며,
상기 투명 첨가제는,
3nm 내지 100nm 크기의 나노 입자 형상을 통해 구성되며, 산화지르코늄(ZrO2), 이산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 모재의 제작 과정에서 상기 모재에 첨가되는 것을 특징으로 하는,
투명 신축 구조체.
The method of claim 1,
The base material is
It contains a transparent additive that matches the refractive index with the reinforcing material,
The transparent additive,
It is composed of nanoparticles of 3 nm to 100 nm in size, and contains at least one of zirconium oxide (ZrO2), titanium dioxide (TiO2) and aluminum oxide (Al2O3), characterized in that it is added to the base material during the manufacturing process of the base material to do,
Transparent stretchable structure.
제 1 항에 있어서,
상기 보강재는,
복수의 유리 섬유(glass fiber)를 포함하는,
투명 신축 구조체.
The method of claim 1,
The reinforcement is
comprising a plurality of glass fibers;
Transparent stretchable structure.
탄성 소재의 제 1 모재를 생성하는 단계;
하나 이상의 서브 보강재를 포함하는 보강재를 생성하는 단계;
상기 제 1 모재의 일면에 상기 보강재를 위치시키는 단계; 및
상기 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 상기 보강재를 함침시키는 단계;
를 포함하며,
상기 제 1 모재, 상기 제 2 모재 및 상기 보강재 각각은, 하기와 같은 수식 조건을 충족하도록 구비되는 것을 특징으로 하며,
Figure 112021068962211-pat00032

Figure 112021068962211-pat00033
은 제 1 모재와 제 2 모재의 모듈러스이며,
Figure 112021068962211-pat00034
은 상기 제 1 모재와 상기 제 2 모재의 부피 분율이며,
Figure 112021068962211-pat00035
는 상기 보강재의 모듈러스이며,
Figure 112021068962211-pat00036
는 상기 보강재의 부피 분율인,
투명 신축 구조체의 제조 방법.
generating a first base material of an elastic material;
creating a stiffener comprising one or more sub-reinforcements;
positioning the reinforcing material on one surface of the first base material; and
impregnating the reinforcing material by supplying a second base material to the upper side of the reinforcing material;
includes,
Each of the first base material, the second base material and the reinforcing material is characterized in that it is provided so as to satisfy the following equation conditions,
Figure 112021068962211-pat00032

Figure 112021068962211-pat00033
is the modulus of the first base material and the second base material,
Figure 112021068962211-pat00034
is the volume fraction of the first base material and the second base material,
Figure 112021068962211-pat00035
is the modulus of the reinforcement,
Figure 112021068962211-pat00036
is the volume fraction of the reinforcement,
A method for manufacturing a transparent stretchable structure.
제 9 항에 있어서,
투명 신축 구조체의 제조 방법은,
상기 제 1 모재를 생성하는 단계;
를 더 포함하며,
상기 제 1 모재를 생성하는 단계는,
액체 상태의 제 1 모재에 투명 첨가제를 첨가하는 단계;
고정판에 상기 액체 상태의 제 1 모재를 공급하는 단계;
상기 액체 상태의 제 1 모재에 대한 경화를 수행하는 단계; 및
상기 고정판을 분리시키는 단계;
를 포함하는,
투명 신축 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
A method for manufacturing a transparent stretchable structure,
generating the first base material;
further comprising,
The step of creating the first base material,
adding a transparent additive to the first base material in a liquid state;
supplying a first base material in the liquid state to a fixed plate;
performing curing on the first base material in the liquid state; and
separating the fixing plate;
containing,
A method for manufacturing a transparent stretchable structure.
제 10 항에 있어서,
상기 투명 첨가제는,
3nm 내지 100nm 크기의 나노 입자 형상을 통해 구성되며, 산화지르코늄(ZrO2), 이산화 타이타늄(TiO2) 및 산화 알루미늄(Al2O3) 중 적어도 하나를 포함하는,
투명 신축 구조체의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The transparent additive,
Constructed through a nanoparticle shape of 3 nm to 100 nm in size, including at least one of zirconium oxide (ZrO2), titanium dioxide (TiO2) and aluminum oxide (Al2O3),
A method for manufacturing a transparent stretchable structure.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 모재의 일면에 상기 보강재를 위치시키는 단계는,
상기 제 1 모재의 일면에 상기 하나 이상의 서브 보강재 각각을 일 방향으로 위치시키는 단계;
를 포함하는,
투명 신축 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The step of positioning the reinforcing material on one surface of the first base material,
positioning each of the one or more sub-reinforcing materials on one surface of the first base material in one direction;
containing,
A method for manufacturing a transparent stretchable structure.
제 9 항에 있어서,
상기 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 상기 보강재를 함침시키는 단계는,
상기 보강재의 상부 측에 상기 제 2 모재를 위치시키는 단계; 및
고온의 프레싱 공정을 수행하여 각 모재 사이에 상기 보강재를 함침시키는 단계;
를 포함하는,
투명 신축 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The step of impregnating the reinforcing material by supplying a second base material to the upper side of the reinforcing material,
locating the second base material on the upper side of the reinforcing material; and
impregnating the reinforcing material between each base material by performing a high-temperature pressing process;
containing,
A method for manufacturing a transparent stretchable structure.
제 9 항에 있어서,
상기 보강재의 상부 측에 제 2 모재를 공급하여 상기 보강재를 함침시키는 단계는,
상기 보강재의 상부 측에 액체 상태의 제 2 모재를 공급하는 단계; 및
상기 액체 상태의 제 2 모재에 대한 경화를 수행하는 단계;
를 포함하는,
투명 신축 구조체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
The step of impregnating the reinforcing material by supplying a second base material to the upper side of the reinforcing material,
supplying a second base material in a liquid state to the upper side of the reinforcing material; and
performing curing on the second base material in the liquid state;
containing,
A method for manufacturing a transparent stretchable structure.
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