KR102410587B1 - 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법 - Google Patents

플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법 Download PDF

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동의대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법은, 일면에 금속 나노와이어 네트워크가 형성된 플렉시블 멤브레인을 인장하는 인장 단계(S100); 인장된 플렉시블 멤브레인의 제1 저항값(Ro)을 측정하는 제1 측정 단계(S200); 상기 플렉시블 멤브레인의 일면 또는 타면에 액적을 적가하여 충격을 가하는 충격 단계(S300); 충격이 가해진 플렉시블 멤브레인의 제2 저항값(Rf)을 측정하는 제2 측정 단계(S400); 및 상기 제1 저항값(Ro) 및 제2 저항값(Rf)의 변화량(ΔR)을 이용하여 충격력(F)을 계산하는 계산 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법{Method for measuring Impact Force using flexible membrane}
본 발명은 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉시블 멤브레인에 충격을 가하여 저항 변화를 측정함으로써 충격력을 알 수 있는 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 관한 것이다.
자동차, 건축 등의 전통적인 산업 분야뿐만 아니라 디스플레이, 태양전지 등의 전자제품의 제조공정에서도 코팅 공정은 필수적이다. 코팅면의 거칠기 및 균일도는 제품의 성능에 매우 큰 영향을 미치므로 초미세 액적을 이용할 수 있어야 하며, 생산성 관점에서 대량의 액을 빠르게 코팅할 수 있어야 한다.
최근에는 터치스크린을 이용한 스마트폰, 테블릿, 노트북 컴퓨터 등의 터치윈도우 표면에 적용되는 방오코팅 또는 반반사코팅 등의 공정이 기존의 진공공정이 아닌 습식공정을 이용한 코팅으로 변화하고 있다.
습식 공정에서는 스프레이 코팅방법을 사용하는데, 스프레이 코팅을 위해 액체를 미립화하는 기술은 압력 에너지, 기체 에너지, 원심력 에너지, 역학적 에너지 및 전기 에너지를 이용하는 방법으로 구분할 수 있다.
압력 에너지를 이용하는 방법은 압력 분사 밸브를 사용하는 방법으로써, 미립화 하고자 하는 액체를 단공 또는 다공분사노즐, 와류분사밸브 등을 통과시켜서 스프레이 미세 액적을 생성한다. 주로 가스 터빈 연소기에 주입되는 액체연료를 분무하기 위하여 이용되는 방법으로써, 약 20 내지 250 ㎛ 크기의 액적을 무작위하게 생성한다. 이러한 액적의 크기가 너무 크므로, 압력 에너지를 이용하는 방법은 정교한 코팅 기술에 적용하기가 어려운 문제가 있어 왔다.
원심력 에너지를 이용하는 방법은 휠 아토마이저 또는 회전컵 아토마이저를 이용하는 것으로써, 약 10 내지 200 ㎛ 크기의 액적을 무작위로 생성할 수 있다. 원심력 에너지를 이용하는 방법은 주로 세척, 농업 분야에 주로 사용될 수 있다. 이러한 방법은 중심부를 코팅하지 못하는 한계가 있어서, 균일한 코팅 기술에 적용하기가 어려운 문제가 있어 왔다.
기체 에너지를 이용하는 방법은 이유체 분사밸브를 이용하여 저속, 저압 상태의 다량의 기체를 제트에 분사하여 미립화하는 기체충돌 아토마이저와, 고속 상태의 소량의 기체를 액체제트에 분사하는 기체보조 아토마이저방법이 있다. 이러한 방법은 박막 습식 코팅에 주로 사용되나, 미립화한 액적의 크기가 약 15 내지 200㎛로 무작위하게 생성되어 정밀한 박막 코팅을 형성하기 어려우며, 코팅면에 얼룩이 발생하고, 기체를 고속으로 분사시 강한 유속이 미립화한 액적을 기판에 충돌시켜 되튀김 현상을 발생시킨다. 특히, 사용할 수 있는 액체의 점도가 기판의 종류에 따라 가변적이고 예컨대 50cp 이하로 매우 제한적이어서, 기능성 재료를 개발하거나 적용함에 있어 코팅 기술의 한계가 있어 왔다.
역학적 에너지를 이용하는 방법은 액체에 압전작동기 등을 이용한 고주파의 신호를 인가하여 액체를 미립화하여 분사하는 초음파 스프레이 기술이다. 이러한 방법은 기체 에너지를 이용하는 방법보다 액적을 더 미립화할 수 있으나 약 1 내지 200㎛ 범위의 액적을 다양한 크기로 생성하므로 액적 크기의 균일성을 확보하기 어렵고, 액적의 분사량에 대한 제한이 있어 대량생산 공정에 활용하기 어렵다는 문제점이 발생한다.
전기 에너지를 이용하는 방법은 강한 전기장으로 액적을 끌여 당겨 미립화시키는 전기 분무 방법이다. 수백 nm 내지 5 ㎛ 범위까지 미세하고 균일한 액적을 생산할 수 있다는 장점이 있으나, 최소한 액체 전기전도도가 10-4 S/m 이어야 하는 한계가 있고, 분무되는 액체의 양이 10-10 내지 10-9 m3/sec으로 매우 제한적이어서 대량생산 공정에 적용되기가 어려운 점이 있다.
이와 같이, 스프레이 코팅과 같은 습식 코팅은 좋은 기술임에도 불구하고, 미세 액적은 기판 상에 충돌할 때 정확한 충격량을 측정하기 어려워 코팅 불량이 생기고, 인공조직 또는 인공장기를 만들기 위해 스프레이 코팅을 수행할 때 열과 기계적 스트레스에 의해 쉽게 손상되는 문제가 발생하였다.
한국등록특허 제10-2115249호 (등록일 : 2020. 05. 20.) 한국공개특허 제10-2020-0059675호 (공개일 : 2020.05.29.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 액적을 기판 상에 충돌할 때 정확한 충격력을 측정할 수 있는 압저항 방식의 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법은, 일면에 금속 나노와이어 네트워크가 형성된 플렉시블 멤브레인을 인장하는 인장 단계(S100); 인장된 플렉시블 멤브레인의 제1 저항값(Ro)을 측정하는 제1 측정 단계(S200); 상기 플렉시블 멤브레인의 일면 또는 타면에 액적을 적가하여 충격을 가하는 충격 단계(S300); 충격이 가해진 플렉시블 멤브레인의 제2 저항값(Rf)을 측정하는 제2 측정 단계(S400); 및 상기 제1 저항값(Ro) 및 제2 저항값(Rf)의 변화량(ΔR)을 이용하여 충격력(F)을 계산하는 계산 단계(S500);를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 있어, 상기 금속 나노와이어는 은(Ag)으로 이루어지는 것을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 있어, 상기 플렉시블 멤브레인의 표면은, 테프론(teflon) 소재로 이루어져 소수성을 갖는 것을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 있어, 상기 플렉시블 멤브레인의 표면은, 산소 플라즈마 처리를 통해 친수성을 갖는 것을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 있어, 상기 제1 측정 단계(S200) 및 제2 측정 단계(S400) 시, 상기 플렉시블 멤브레인의 양단은 브릿지 회로로 이루어지는 회로부(10)를 통해 컴퓨터(PC)와 연결되는 것을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법은, 미세 액적은 플렉시블 기판 상에 충돌할 때 정확한 충격량을 측정하기 어려워 코팅 불량이 생기는 문제를 해소할 수 있고, 인공조직 또는 인공장기를 만들기 위해 스프레이 코팅을 수행할 때 열과 기계적 스트레스에 의해 쉽게 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 전도성이 좋고, 외부 충격에 저항값이 크게 변하며, 신뢰성이 높은 압저항 방식의 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 액적은 상기 플렉시블 멤브레인의 표면에 충돌할 때 보다 향상된 저항 변화량(ΔR)을 얻을 수 있어 충격력 감도를 극대화 할 수 있다.
또한 본 발명은 측정하고자 하는 멤브레인 표면의 화학적 변화에 대해서도 충격량을 간단히 정밀하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정방법의 측정 순서도이다.
도 2에 본 발명의 실시예 1에 따른 측정장치를 나타낸 실물 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 측정방법을 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 측정방법 수행시, 액적은 플렉시블 멤브레인의 표면에 부딪히기 전후에 촬영한 충격 거동 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 측정방법을 통해 측정한 시간(t) 경과에 따른 저항 변화량(ΔR)을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 측정방법 수행시 액적은 플렉시블 멤브레인(20)에 충돌한 후 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 측정방법 수행시 액적은 플렉시블 멤브레인(20)에 충돌한 후 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 측정방법을 통해 측정한 플렉시블 멤브레인(20) 표면의 화학적 변화에 따른 저항 변화량(ΔR)을 도시한 그래프이다.
이하 본 발명에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정방법의 측정 순서도이다.
도 1에 보는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법은, 기본적으로 인장 단계(S100), 제1 측정 단계(S200), 충격 단계(S300), 제2 측정 단계(S400) 및 계산 단계(S500)를 포함한다.
상기 인장 단계(S100)는 일면에 금속 나노와이어 네트워크가 형성된 플렉시블 멤브레인을 인장하는 단계이다.
상세하게, 상기 인장 단계(S100) 시 상기 플렉시블 멤브레인의 일단은 고정시키고, 타단은 로드셀에 고정하고, 로드셀을 상기 플렉시블 멤브레인의 타측으로 이동시킴으로써 상기 플렉시블 멤브레인을 인장시킬 수 있다.
또한, 로드셀을 통해 상기 플렉시블 멤브레인에 가해지는 장력을 측정할 수 있다. 예컨대, 상기 인장 단계(S100) 시 상기 플렉시블 멤브레인에 가해지는 장력은 0.01 내지 0.5 N 일 수 있으나, 크게 제한하지는 않는다.
한편, 상기 플렉시블 멤브레인은 전도성을 가지고 외력에 의해 저항값이 변하는 압저항성 멤브레인일 수 있다. 이를 위해, 일 예로서 상기 플렉시블 멤브레인은 금속 나노와이어 분산액을 스프레이 코팅을 이용하여 전사 기재에 분사하고, 상기 전사 기재를 실리콘 계열의 수지로 이루어진 멤브레인 표면에 전사함으로써 얻어진 것일 수 있다. 이때, 실리콘 계열의 수지는 PDMS 일 수 있다.
여기에서, 상기 금속 나노와이어는 상기 플렉시블 멤브레인의 전도성 및 압저항성을 부여하기 위해 첨가되는 와이어인 것이다. 예컨대 상기 금속 나노와이어는 전도성이 좋고, 외부 충격에 저항값이 크게 변할 수 있는 은(Ag) 나노와이어가 바람직하다.
또한, 상기 인장 단계(S100) 시 저항값 변화를 극대화하기 위해 상기 플렉시블 멤브레인의 인장 길이 변화량(ΔL)을 조절할 수 있다. 상세하게, 상기 플렉시블 멤브레인의 인장 길이 변화량(ΔL)은, 인장되기 전 상기 플렉시블 멤브레인의 장방향 길이를 L1이라고 할 때, 인장된 후 상기 플렉시블 멤브레인의 장방향 길이를 L2이라고 하면, L2 - L1 이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플렉시블 멤브레인의 인장 길이 변화량(ΔL)은 0.5 내지 3 mm 일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 2.5 mm, 보다 바람직하게는 1 내지 1.5 mm 일 수 있다. 상기 플렉시블 멤브레인의 인장 길이 변화량(ΔL)가 상기 범주를 만족하면, 액적은 상기 플렉시블 멤브레인의 표면에 충돌할 때 보다 향상된 저항 변화량(ΔR)을 얻을 수 있으므로 충격력 감도를 극대화 시킬 수 있는 장점을 가진다.
다음으로, 상기 제1 측정 단계(S200)는 인장된 플렉시블 멤브레인의 제1 저항값(Ro)을 측정하는 단계이다.
상세하게, 상기 제1 측정 단계(S200) 시, 인장 길이 변화량(ΔL) 별로 인장된 플렉시블 멤브레인의 제1 저항값(Ro)을 측정할 수 있다. 저항값 측정 시 후술하는 바와 같이 브릿지 회로를 이용할 수 있다.
또한, 상기 제1 측정 단계(S200)에서 측정된 제1 저항값(Ro)은 컴퓨터(PC)로 전송될 수 있다.
다음으로, 상기 충격 단계(S300)는 상기 플렉시블 멤브레인의 일면 또는 타면에 액적을 적가하여 충격을 가하는 단계이다.
상세하게, 상기 충격 단계(S300) 시 플렉시블 멤브레인의 일면 또는 타면에 수직되게 상기 액적을 방울방울 적가함으로써 플렉시블 멤브레인에 충격을 가할 수 있다. 예컨대, 상기 충격 단계(S300) 시 액적의 적가 속도는 0.5 내지 2 m/s 일 수 있고, 적가량은 5 내지 20 μL 일 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 충격 단계(S300)에서, 상기 액적은 상기 플렉시블 멤브레인의 일면 또는 타면에 충돌하는 장면을 카메라 등의 촬영 장치를 통해 촬영할 수 있다.
다음으로, 상기 제2 측정 단계(S400)는 상기 충격 단계(S300)에서 액적은 적가된 플렉시블 멤브레인의 제2 저항값(Rf)을 측정하는 단계이다.
상세하게, 상기 제2 측정 단계(S400) 시 상기 액적은 상기 플렉시블 멤브레인과 충돌하면 시간(t) 경과에 따른 제2 저항값(Rf)을 측정할 수 있다. 저항값 측정 시 후술하는 바와 같이 브릿지 회로를 이용할 수 있다.
또한, 상기 제2 측정 단계(S400) 시 측정한 제2 저항값(Rf)은 컴퓨터(PC)로 전송할 수 있다.
한편, 상술한 제1 측정 단계(S200) 및 제2 측정 단계(S400) 시, 상기 플렉시블 멤브레인의 양단은 회로부(10)를 통해 컴퓨터(PC)와 연결되며, 이를 위해 회로부(10)는 브릿지 회로로 이루어진다.
상세하게, 회로부(10)는 상기 플렉시블 멤브레인으로 이루어지는 브릿지 회로의 R1 저항과, R2, R3, R4 저항이 R1 저항과 브릿지를 이룰 수 있다. 또한, 회로부(10)는 전원을 공급하는 전압원(미도시)으로부터 직류 전원를 공급받아, 브릿지 회로의 R2, R3 간에 전압이 발생하고, 브릿지 회로의 R1, R4 간에 전압이 발생할 수 있다. 이러한 전압으로 인한 R2, R3와 R1, R4 간의 저항변화를 데이터수집장치(DAQ)로 측정하고, 측정 데이터를 컴퓨터(PC)로 송출할 수 있다. 이를 통해 상기 플렉시블 멤브레인에서 감지되는 미세한 저항값 변화에 따른 전압 변화를 정확히 측정할 수 있다.
마지막으로, 상기 계산 단계(S500)는 상기 제1 측정 단계(S200)에서 측정한 저항값(Ro)과 상기 제2 측정 단계(S400)에서 측정한 저항값(Rf)의 변화량(ΔR)을 이용하여 충격력(F)를 계산하는 단계이다.
상세하게, 상기 계산 단계(S500) 시, 충격력(F)은 상기 플렉시블 멤브레인에 표준 질량(m)을 가하여 얻은 저항 변화값(ΔRref)과의 비율을 통해 계산될 수 있으나, 반드시 제한하는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정방법에 있어, 상기 플렉시블 멤브레인의 표면은 테프론(teflon) 소재로 이루어져 소수성을 가질 수 있다.
상세하게, 상기 플렉시블 멤브레인의 표면에 테프론(teflon) 테입을 부착함으로써 소수성을 갖도록 할 수 있다.
테프론(teflon)은 (C2F4)-의 화학 결합을 가지며, 플루오린화 탄소수지인 것이다. 테프론은 미국 듀폰사의 상표명이며 테플론이라고도 불린다. 화학명은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetra flooroethylene, PFTE)인 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정방법에 있어, 상기 플렉시블 멤브레인의 표면은 산소 플라즈마 처리를 통해 친수성을 가질 수 있다.
산소 플라즈마 처리는 산소와 질소를 일정 비율로 혼합한 기체를 주입하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기를 이용하며, 이러한 플라즈마 발생기에서 나오는 플라즈마에 의해 플렉시블 멤브레인의 표면이 친수성으로 변하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정방법은, 측정하고자 하는 멤브레인 표면의 화학적 변화에 대해서도 충격량을 간단하고 정밀하게 측정할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 상술한 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정방법을 수행하는 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정장치를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정장치 나타낸 실물 사진이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정장치를 이용하여 충격력을 측정하는 과정을 도시한 모식도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 멤브레인 이용한 충격력 측정장치는, 일면에 금속 나노와이어 네트워크(21)가 형성된 플렉시블 멤브레인(20)의 양단을 고정하는 고정부(100); 상기 고정부(100)를 일측으로 이동시켜 상기 플렉시블 멤브레인(20)을 인장하고 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 인장력을 측정하는 인장부(200); 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 일면 또는 타면에 액적을 적가하는 적가부(300); 및 상기 액적이 상기 플렉시블 멤브레인(20)과 충돌하는 영상을 측정하는 영상 측정부(400);를 포함하며, 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 인장 전후에, 상기 플렉시블 멤브레인(20)을 회로부(10)에 전기적 연결하여 저항값을 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 나노와이어 네트워크(21)는 상기 고정부(100)의 일면에 형성된 전극(22)과 전기적 연결될 수 있다.
상기 인장부(200)는 일측으로 이동하는 스테이지부(500)에 고정되며, 상기 스테이지부(500)의 이동량을 통해 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 인장길이를 측정할 수 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
( 실시예 1) : 플렉시블 멤브레인의 길이 변화량( ΔL )에 따른 저항값( ΔR ) 측정
도 2를 참고하면, 상술한 플렉시블 멤브레인(20)의 양단에 전극(22)을 전기적 연결되도록, 그 양단을 고정구를 이용하여 고정하고, 양 전극은 브릿지 회로를 구비한 회로부(10)에 연결하고, 브릿지 회로의 양단에 걸리는 전압을 컴퓨터(PC)로 전송하고, 전압을 저항값으로 환산하는 컴퓨터(PC)를 구비하였다.
도 3을 참고하면, 일면에 은(Ag) 금속 나노와이어 네트워크(21)가 형성된 너비 6 mm, 길이 25 mm, 두께 0.5 mm를 갖는 PDMS 재질의 플렉시블 멤브레인(20)을 준비하였다. 은(Ag) 금속 나노와이어 네트워크(21)는 전극(22)에 연결되도록 설치하였다. 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 일단은 고정구(Griper라고 도시됨)에 고정하고, 그 타단은 고정구에 고정하되 고정구는 일축 방향(x축)으로 이동가능하도록 스테이지 상에 설치하고, 고정구에 부착된 로드셀을 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 타측으로 이동시켜 상기 플렉시블 멤브레인(20)을 인장하였다. 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 길이 변화량(ΔL)은 1, 1.5, 2, 2.5 mm가 되도록 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 타단을 인장하였다.
다음으로, 각각의 인장된 길이 변화량(ΔL)에 따라 플렉시블 멤브레인(20)의 제1 저항값(Ro)을 측정하였고, 인장된 플렉시블 멤브레인(20)의 타면에 약 9.7 μL의 액적을 약 1 m/s의 속도로 적가하여 충격을 가하였다. 이때 충격이 가해진 플렉시블 멤브레인(20)의 제2 저항값(Rf)을 측정하고, 카메라를 통해 충격 거동을 촬영하였다.
도 4는 실시예 1에 따른 측정방법 수행시, 액적은 플렉시블 멤브레인(20)의 표면에 부딪히기 전후에 촬영한 충격 거동 사진이다.
다음으로, 적가된 액적의 충격에 의해 변화된 플렉시블 멤브레인의 제2 저항값(Rf)을 측정하였다. 상술한 플렉시블 멤브레인(20)의 인장 길이 변화량(ΔL), 로드셀에 의해 측정된 플렉시블 멤브레인의 장력(N), 제1 저항값(Ro) 및 제2 저항값(Rf)의 변화량(ΔR)을 하기 표 1에 수록하였다.
[표 1]
Figure 112021032453206-pat00001
도 5는 실시예 1에 따른 측정방법을 통해 측정한 시간(t) 경과에 따른 저항 변화량(ΔR)을 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 따른 측정방법 수행시 액적은 플렉시블 멤브레인(20)에 충돌한 후 촬영한 사진이다.
표 1 및 도 5를 참고하면, 인장 길이 변화량(ΔL)이 1 내지 2.5 mm 일 때, 저항값 변화량(ΔR)이 유의미하게 상승한 것을 확인하였다. 또한, 인장 길이 변화량(ΔL)이 1 내지 1.5 mm 일 때, 인장 길이 변화량(ΔL) 2.5 mm 대비 약 4배 내지 7배로 저항값 변화량(ΔR)이 현저히 상승한 것을 확인하였다.
또한, 도 5에 기재된 low data를 통해 저항값 변화량(ΔR)을 얻고, 상술한 표준 질량(m)을 가하여 얻은 저항 변화값(ΔRref)과의 비율을 통해 충격력(F)을 구할 수 있다.
( 실시예 2) : 플렉시블 멤브레인의 소수성 또는 친수성 처리에 따른 저항값(ΔR) 측정
실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 표면이 소수성을 가지도록 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 타면을 테프론 테입으로 부착하였다. 또한, 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 표면이 친수성을 가지도록, 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 표면을 플라즈마 발생기에 장입하고, 산소와 질소를 일정 비율로 혼합한 기체를 주입하여 플라즈마를 발생시켜 그 표면을 친수성 처리하였다. 단, 저항값(ΔR) 측정시 상기 플렉시블 멤브레인(20)의 인장 길이 변화량(ΔL)은 1 mm로 고정하였다.
도 7은 실시예 2에 따른 측정방법 수행시 액적은 플렉시블 멤브레인(20)에 충돌한 후 촬영한 사진이다.
도 8은 실시예 2에 따른 측정방법을 통해 측정한 플렉시블 멤브레인(20) 표면의 화학적 변화에 따른 저항 변화량(ΔR)을 도시한 그래프이다.
도 7 및 도 8에 보는 바와 같이, 플렉시블 멤브레인(20) 표면을 소수성 처리하거나 친수성 처리하여도 저항 변화량(ΔR)을 유의미하게 측정할 수 있으므로, 측정하고자 하는 멤브레인 표면의 화학적 변화에 대해서도 충격량을 간단하고 정밀하게 측정할 수 있다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
S100 : 인장 단계
S200 : 제1 측정 단계
S300 : 충격 단계
S400 : 제2 측정 단계
S500 : 계산 단계
10 : 회로부
20 : 플렉시블 멤브레인
21 : 금속 나노와이어 네트워크
22 : 전극
100 : 고정부
200 : 인장부
300 : 적가부
400 : 영상 측정부
500 : 스테이지부

Claims (5)

  1. 일면에 금속 나노와이어 네트워크가 형성된 플렉시블 멤브레인을 인장하는 인장 단계(S100);
    인장된 플렉시블 멤브레인의 제1 저항값(Ro)을 측정하는 제1 측정 단계(S200);
    상기 플렉시블 멤브레인의 일면 또는 타면에 액적을 적가하여 충격을 가하는 충격 단계(S300);
    충격이 가해진 플렉시블 멤브레인의 제2 저항값(Rf)을 측정하는 제2 측정 단계(S400); 및
    상기 제1 저항값(Ro) 및 제2 저항값(Rf)의 변화량(ΔR)을 이용하여 충격력(F)을 계산하는 계산 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법에 있어서

    상기 플렉시블 멤브레인의 표면은,
    산소 플라즈마 처리를 통해 친수성을 갖는 것을 특징으로 하는 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 나노와이어는 은(Ag)으로 이루어지는 것인, 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 측정 단계(S200) 및 제2 측정 단계(S400) 시,
    상기 플렉시블 멤브레인의 양단은 브릿지 회로로 이루어지는 회로부(10)를 통해 컴퓨터(PC)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 플렉시블 멤브레인을 이용한 충격력 측정방법.
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