KR102426222B1 - Composition for pH sensing ink, fabricating method of the same and pH sensor using the same - Google Patents

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KR102426222B1 KR1020200080907A KR20200080907A KR102426222B1 KR 102426222 B1 KR102426222 B1 KR 102426222B1 KR 1020200080907 A KR1020200080907 A KR 1020200080907A KR 20200080907 A KR20200080907 A KR 20200080907A KR 102426222 B1 KR102426222 B1 KR 102426222B1
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Abstract

pH센싱용 잉크 조성물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 pH센서가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물은, 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry)와, 상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함할 수 있다.Disclosed are an ink composition for pH sensing, a method for preparing the same, and a pH sensor to which the same is applied. The ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention includes a slurry including a carbon material for controlling viscosity and a conductive polymer having conductivity, dispersed in the slurry, and sensing hydrogen ions. It may contain an oxidation-reduction active material.

Description

pH센싱용 잉크 조성물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 pH센서{Composition for pH sensing ink, fabricating method of the same and pH sensor using the same}Ink composition for pH sensing, manufacturing method thereof, and pH sensor applying the same

본 발명은 pH센싱용 잉크 조성물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 pH센서에 관한 것이다. 보다 상세하게, 전도성 잉크에 수소 이온에 대한 센싱이 가능한 산화-환원 활성물질을 분산시켜, 잉크형태로 pH센싱용 잉크 조성물을 생성하고, 이를 바탕으로 비교적 손쉬운 패터닝 법으로 pH센서를 제조하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to an ink composition for pH sensing, a manufacturing method thereof, and a pH sensor to which the same is applied. More specifically, by dispersing an oxidation-reduction active material capable of sensing hydrogen ions in a conductive ink, generating an ink composition for pH sensing in ink form, and manufacturing a pH sensor by a relatively easy patterning method based on this will be.

분석물(analyte) 농도, 특히 수소 이온 농도 또는 pH의 측정은 다수의 연구, 산업 및 제조 프로세스에서 중요하다. 예를 들어, pH의 측정은 식품 및 음료, 바이오 연료, 바이오 의약품, 뿐만 아니라 물 및 폐기물의 처리에서 일상적으로 실시된다.The measurement of analyte concentration, particularly hydrogen ion concentration or pH, is important in many research, industrial and manufacturing processes. For example, the measurement of pH is routinely practiced in the treatment of food and beverages, biofuels, biopharmaceuticals, as well as water and waste.

다수의 통상의 pH 센서는 pH를 측정하기 위한 글래스 전극의 사용을 수반하는 전위차계 접근법을 사용한다. 전위차계 접근법은 다수의 결점을 갖는다. 전위차계 센서의 일 제한은 지속적인 보정(calibration)의 요구이다. 배터리와 같은 전위차계 pH 전극은 시간 및 사용에 따라 소모되는 경향이 있다. 전위차계 전극이 노화함에 따라, 그 글래스 멤브레인이 저항이 변화하는 경향이 있는데, 이 글래스 멤브레인은 이어서 전극 전위를 변경할 것이다. 이 이유로, 글래스 전극은 규칙적으로 보정을 요구한다. 정확한 pH 출력을 제공하기 위한 지속적인 재보정(recalibration)의 필요성은 특히 지속적인 인라인 pH 측정이 요구되는 산업적인 용례를 상당히 방해한다.Many conventional pH sensors use a potentiometer approach that involves the use of a glass electrode to measure pH. The potentiometer approach has a number of drawbacks. One limitation of potentiometer sensors is the requirement for continuous calibration. Potentiometer pH electrodes, such as batteries, tend to wear out over time and use. As the potentiometer electrode ages, its glass membrane tends to change its resistance, which in turn will change the electrode potential. For this reason, the glass electrode regularly requires calibration. The need for continuous recalibration to provide an accurate pH output significantly hampers industrial applications, particularly where continuous in-line pH measurement is required.

재보정은 pH 측정이 생물학적 재료를 포함하는 매체에서 수행되는 바이오테크 환경에서 특히 방해가 된다. 통상의 pH 센서의 다른 중요한 결점은 글래스 전극이 내부 용액을 갖고, 이 용액은 몇몇 경우에 측정되고 있는 용액 내로 누출될 수 있다는 것이다. 글래스 전극은 또한 예를 들어 단백질과 같은 측정 용액 내의 종(species)에 의해 오염되어 글래스 전극을 오염시킬 수 있다.Recalibration is particularly cumbersome in biotech environments where pH measurements are performed in media containing biological materials. Another significant drawback of conventional pH sensors is that the glass electrode has an internal solution, which in some cases can leak into the solution being measured. The glass electrode may also be contaminated by species in the measurement solution, such as, for example, proteins, thereby contaminating the glass electrode.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0141108호Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0141108

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 pH센싱용 잉크 조성물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 pH센서에 관한 것으로, pH센싱용 잉크 조성물로 pH센서의 전극을 용이하게 패터닝하여, 기재나 소재에 영향받지 않고 비교적 용이하게 pH센서를 형성할 수 있는 pH센싱용 잉크 조성물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 pH센서를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention relates to an ink composition for pH sensing, a method for manufacturing the same, and a pH sensor to which the same is applied. To provide an ink composition for pH sensing capable of easily forming a pH sensor, a method for preparing the same, and a pH sensor to which the same is applied.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물은, 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry)와, 상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함할 수 있다.Ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, a slurry containing a carbon material for controlling viscosity, and a conductive polymer having conductivity, and dispersed in the slurry, It may include an oxidation-reduction active material for sensing hydrogen ions.

상기 탄소재료는, 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The carbon material is activated carbon (activated carbon), carbon black (carbon black), carbon airgel (carbon arogel), graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube (carbon nanotube) and graphene (graphene) ) at least one selected from the group consisting of.

상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The conductive polymer is, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythi Opene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene (polyfluorene) and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least selected from the group consisting of which one

상기 산화-환원 활성물질은, 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The redox active material is at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol and phenothiazinium dye.

상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 혼합비는 1:0.07 내지 1:0.3이다.The mixing ratio of the slurry and the redox active material is 1:0.07 to 1:0.3.

상기 슬러리에서 상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 혼합비는 1:0.3 내지 1:1이다.A mixing ratio of the carbon material and the conductive polymer in the slurry is 1:0.3 to 1:1.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법은, 용매하에서, 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 교반하여 슬러리(slurry)를 제조하는 단계와, 상기 슬러리에 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 투입하여, 상기 슬러리 내에 상기 산화-환원 활성물질을 분산시키는 단계를 포함할 수 있다.In a method for producing an ink composition for pH sensing according to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem, a slurry is prepared by stirring a carbon material for controlling viscosity and a conductive polymer having conductivity under a solvent. and dispersing the oxidation-reduction active material in the slurry by introducing an oxidation-reduction active material for sensing hydrogen ions into the slurry.

상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 교반은 초음파처리(ultrasonification)에 의해 수행될 수 있다.Agitation of the carbon material and the conductive polymer may be performed by ultrasonication (ultrasonification).

상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 교반은 초음파처리에 의해 수행될 수 있다.Agitation of the slurry and the redox active material may be performed by sonication.

상기 탄소재료는, 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The carbon material is activated carbon (activated carbon), carbon black (carbon black), carbon airgel (carbon arogel), graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube (carbon nanotube) and graphene (graphene) ) at least one selected from the group consisting of.

상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The conductive polymer is, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythi Opene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene (polyfluorene) and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least selected from the group consisting of which one

상기 산화-환원 활성물질은, 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The redox active material is at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol and phenothiazinium dye.

상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 혼합비는 1:0.07 내지 1:0.3이다.The mixing ratio of the slurry and the redox active material is 1:0.07 to 1:0.3.

상기 슬러리에서 상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 혼합비는 1:0.3 내지 1:1이다.A mixing ratio of the carbon material and the conductive polymer in the slurry is 1:0.3 to 1:1.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 pH센서는, pH센싱용 잉크로 형성된 pH감지전극과, 상기 pH감지전극과 전기적으로 절연되고 이격되어 위치하는 기준전극을 포함하되, 상기 pH센싱용 잉크는, 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry)와, 상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함할 수 있다.A pH sensor according to another embodiment of the present invention for solving the above technical problem includes a pH sensing electrode formed of ink for pH sensing, and a reference electrode electrically insulated from and spaced apart from the pH sensing electrode, The pH sensing ink includes a slurry including a carbon material for controlling viscosity, a conductive polymer having conductivity, and an oxidation-reduction active material dispersed in the slurry and sensing hydrogen ions can do.

상기 탄소재료는, 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The carbon material is activated carbon (activated carbon), carbon black (carbon black), carbon airgel (carbon arogel), graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube (carbon nanotube) and graphene (graphene) ) at least one selected from the group consisting of.

상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The conductive polymer is, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythi Opene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene (polyfluorene) and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least selected from the group consisting of which one

상기 산화-환원 활성물질은, 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The redox active material is at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol and phenothiazinium dye.

상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 혼합비는 1:0.07 내지 1:0.3이다.The mixing ratio of the slurry and the redox active material is 1:0.07 to 1:0.3.

상기 슬러리에서 상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 혼합비는 1:0.3 내지 1:1이다.A mixing ratio of the carbon material and the conductive polymer in the slurry is 1:0.3 to 1:1.

상기 pH감지전극과 전기적으로 연결되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부와 전기적으로 연결되는 제1 외부모듈 접속단자를 더 포함할 수 있다.It may further include a first extension part electrically connected to the pH sensing electrode, and a first external module connection terminal electrically connected to the first extension part.

상기 기준전극과 전기적으로 연결되는 제2 연장부와, 상기 제2 연장부와 전기적으로 연결되는 제2 외부모듈 접속단자를 더 포함할 수 있다.It may further include a second extension part electrically connected to the reference electrode, and a second external module connection terminal electrically connected to the second extension part.

본 발명에 의하면, pH센싱용 잉크 조성물로 pH센서의 전극을 용이하게 패터닝하여, 기재나 소재에 영향받지 않고 비교적 용이하게 pH센서를 형성할 수 있는 pH센싱용 잉크 조성물, 이의 제조방법 및 이를 적용한 pH센서를 제공된다.According to the present invention, an ink composition for pH sensing capable of forming a pH sensor relatively easily without being affected by a substrate or material by easily patterning an electrode of a pH sensor with an ink composition for pH sensing, a manufacturing method thereof, and applying the same A pH sensor is provided.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 이외의 발명의 효과도 청구범위의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the effects of other inventions can be clearly understood from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 pH센서의 평면도를 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 pH센서의 실험결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 형성된 pH감지전극의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)사진이다.
도 6은 형성된 pH감지전극 표면의 SEM사진이다.
도 7은 표면을 확대한 SEM사진이다.
도 8은 전극 표면의 SEM사진이다.
도 9는 전극의 단면 SEM사진
도 10은 기재필름 상에 펜드로잉으로 회당 전극을 형성할 때 생성되는 전극의 두께를 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a plan view of the pH sensor of the present invention.
3 and 4 show the experimental results of the pH sensor according to the present invention.
5 is a Scanning Electron Microscope (SEM) photograph of a pH sensing electrode formed according to an embodiment of the present invention.
6 is a SEM photograph of the surface of the formed pH sensing electrode.
7 is an enlarged SEM photograph of the surface.
8 is an SEM photograph of the electrode surface.
9 is a cross-sectional SEM photograph of an electrode;
10 is a graph showing the thickness of the electrode generated when forming the electrode per time by pen drawing on the base film.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Detailed contents for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings below. Irrespective of the drawings, like reference numbers refer to like elements, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited items.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 pH센싱용 잉크 조성물, pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법 및 pH센서를 설명한다.Hereinafter, an ink composition for pH sensing, a method of manufacturing an ink composition for pH sensing, and a pH sensor according to embodiments of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 pH센서의 평면도를 나타낸 것이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 pH센서의 실험결과를 나타낸 것이다.1 is a flowchart showing a method of manufacturing an ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the pH sensor of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are experiments of the pH sensor of the present invention the results are shown.

먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 pH센싱용 잉크 조성물 및 이의 제조방법을 설명한다.First, an ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. 1 .

본 발명의 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물은, 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry)와 상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함할 수 있다.The ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention is a slurry containing a carbon material for controlling viscosity and a conductive polymer having conductivity, and is dispersed in the slurry and oxidized for sensing hydrogen ions - May contain reducing active substances.

슬러리(slurry)는 용매하에서, 탄소재료와 전도성 고분자를 혼합하고 교반하여 제조될 수 있다(S100)The slurry can be prepared by mixing and stirring a carbon material and a conductive polymer in a solvent (S100)

탄소재료는 슬러리 및 추후 제조될 pH센싱용 잉크 조성물에 점도를 제공할 수 있다. 이에 의해, 본 실시예의 pH센싱용 잉크 조성물에 의해 형성될 pH감지전극은 기계적 강도를 확보할 수 있고, pH감지전극 형성시 잉크가 흘러내리는 번짐 현상을 방지할 수 있다.The carbon material may provide viscosity to the slurry and the ink composition for pH sensing to be prepared later. Accordingly, the pH sensing electrode to be formed by the ink composition for pH sensing of this embodiment can secure mechanical strength, and it is possible to prevent the ink from flowing down when the pH sensing electrode is formed.

탄소재료는 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 탄소재료는 조성물에 점도를 제공하는 것 외에, 조성물에 전도성도 추가적으로 제공할 수 있다.Carbon materials include activated carbon, carbon black, carbon arogel, graphite, carbon fiber, carbon nanotube, and graphene. It may be at least one selected from the group consisting of. In addition to providing viscosity to the composition, the carbon material may additionally provide conductivity to the composition.

전도성 고분자는 pH센싱용 잉크 조성물에 전도성을 제공한다. 이에 의해, 본 잉크 조성물은 전도성을 가질 수 있고, pH감지전극으로 작동할 수 있다.The conductive polymer provides conductivity to the ink composition for pH sensing. Thereby, the present ink composition may have conductivity and may act as a pH sensing electrode.

전도성 고분자는 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.Conductive polymers include polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least one selected from the group consisting of can be

전도성 고분자와 탄소재료는 서로 혼합됨으로써, 점도 향상이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자가 PEDOT이고, 탄소재료가 그래핀인 경우를 설명하면 다음과 같다. 그래핀은 pH센싱용 잉크 조성물에 전도도 및 점도를 증가시킬 수 있다. 전도성 고분자인 PEDOT의 사슬(chain)구조는 안정한 벤조이드(benzoid) 구조를 가지고 있는데, PEDOT는 그래핀의 에너지를 흡수하여 벤조이드 구조에서 퀴노이드(quinoid)로 변화할 수 있다. PEDOT 사슬 구조가 변경됨에 따라 파이 파이 스태킹(stacking) 및 수소결합에 의해 전자이동이 유리해져 pH센싱용 잉크 조성물의 전도도가 증가하는 효과가 발생할 수 있다.By mixing the conductive polymer and the carbon material with each other, the viscosity can be improved. For example, a case where the conductive polymer is PEDOT and the carbon material is graphene will be described as follows. Graphene may increase the conductivity and viscosity of the ink composition for pH sensing. The chain structure of PEDOT, a conductive polymer, has a stable benzoid structure, and PEDOT can absorb the energy of graphene and change from a benzoid structure to a quinoid. As the PEDOT chain structure is changed, electron migration is favored by pi pi stacking and hydrogen bonding, thereby increasing the conductivity of the ink composition for pH sensing may occur.

또한, 그래핀은 겔화(gelation)가 발생할 수 있다. 즉, 산화 그래핀은 PEDOT와 혼합되어 잉크 조성물을 형성할 때, 점도가 증가할 수 있다. 이때, 점도는 예를들어, 0.05Pas에서 1.20Pas로 증가할 수 있다. 점도가 증가함에 따라 pH센싱용 잉크 조성물로 pH감지센서를 형성할 때, 잉크 조성물이 흘러내리거나 번지는 현상을 방지할 수 있다.Also, graphene may undergo gelation. That is, when graphene oxide is mixed with PEDOT to form an ink composition, the viscosity may increase. At this time, the viscosity may be increased from, for example, 0.05 Pas to 1.20 Pas. When the pH sensor is formed with the ink composition for pH sensing as the viscosity increases, it is possible to prevent the ink composition from flowing down or spreading.

한편, 슬러리는 용매하에서, 탄소재료와 전도성 고분자를 교반하여 형성되는데, 용매는 다음과 같다.On the other hand, the slurry is formed by stirring a carbon material and a conductive polymer under a solvent, and the solvent is as follows.

용매는 수계 용매, 탄화수소계(hydrocarbon-based solvent) 용매 및 에테르(ether)계 용매일 수 있다. 구체적으로, 상기 용매는 물(H2O), 메탄올, 에탄올, 아이소부탄, 시클로펜탄, 시클로펜텐, 펜텐, 펜탄, 벤젠, 시클로헥산, 시클로헥산, 헥산, 헥센, 디메틸부탄, 톨루엔, 메틸시클로헥산, 헵텐, 헵탄, 메틸헥산, 스티렌, 크실렌, 에틸벤젠, 옥텐, 옥탄, 쿠멘(cumene), 나프탈렌, 듀렌(durene), 아닐린, 인딘(indene), 데칸, 도데칸, 퓨란, 디클로로에탄, 브로모에탄, 디클로로메탄, 디에틸아민, 피리딘, 아세탈, 디에틸 카보네이트, 브로모벤젠, 디에틸 에테르, 디프로틸 에테르, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로피란, 디메틸설폭사이드, 디메틸설파이드, 클로로포롬, 에틸렌이민, 메틸아민, 아세토니트릴, 디메틸포름알데하이드, 프로필렌 카보네이트 중 어느 하나 또는 이들의 혼합일 수 있다.The solvent may be an aqueous solvent, a hydrocarbon-based solvent, and an ether-based solvent. Specifically, the solvent is water (H2O), methanol, ethanol, isobutane, cyclopentane, cyclopentene, pentene, pentane, benzene, cyclohexane, cyclohexane, hexane, hexene, dimethylbutane, toluene, methylcyclohexane, heptene. , heptane, methylhexane, styrene, xylene, ethylbenzene, octene, octane, cumene, naphthalene, durene, aniline, indene, decane, dodecane, furan, dichloroethane, bromoethane, Dichloromethane, diethylamine, pyridine, acetal, diethyl carbonate, bromobenzene, diethyl ether, diprotyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfide, chloroform, ethyleneimine, methyl It may be any one of amine, acetonitrile, dimethylformaldehyde, propylene carbonate, or a mixture thereof.

한편, 탄소재료와 전도성 고분자는 초음파처리(ultrasonification)에 의해 교반이 진행될 수 있다. 초음파처리 하는 단계는 용매하에서 전도성 고분자와 그래핀 분말을 교반하여 분산시키는 단계로, 40 내지 50kHz, 100W에서 1시간 내지 2시간 동안 처리할 수 있다. 이때, 40kHz 미만 및 초음파처리 시간이 1시간 미만일 경우, 효과가 약해져 합성 재현성이 떨어지고 파이-파이 스태킹 및 수소결합이 형성되지 않아 전도도가 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 그리고, 50kHz 초과 및 초음파처리 시간이 2시간 초과일 경우, 캐비테이션 강도가 강하여 입자의 손상을 가져오는 문제가 있을 수 있다.On the other hand, the carbon material and the conductive polymer may be stirred by ultrasonication (ultrasonification). The ultrasonication step is a step of stirring and dispersing the conductive polymer and the graphene powder in a solvent, and may be treated at 40 to 50 kHz and 100 W for 1 hour to 2 hours. In this case, when the ultrasonic treatment time is less than 40 kHz and the sonication time is less than 1 hour, the effect is weakened, the synthesis reproducibility is deteriorated, and pi-pi stacking and hydrogen bonding are not formed, so that conductivity is reduced. And, when the ultrasonic treatment time exceeds 50 kHz and exceeds 2 hours, there may be a problem of causing damage to the particles due to the strong cavitation intensity.

한편, 슬러리에서, 탄소재료와 전도성 고분자의 혼합비는 1:0.3 내지 1:1일 수 있다. 혼합비가 1:0.3 미만이면, 탄소재료 대비 전도성 고분자의 함량이 적어져, pH센싱용 잉크 조성물의 전기 전도도가 저하되어, 전극으로 기능하기 어려울 수 있다. 반면에, 혼합비가 1:1을 초과하면, 탄소재료 대비 전도성 고분자의 함량이 필요이상으로 많아져, pH센싱용 잉크 조성물의 점도가 저하되어, pH센싱용 잉크 조성물의 기계적 강도가 약해져. 상기 잉크로 전극을 형성하면, 잉크가 흐르거나 번지는 현상을 방지하기 어려울 수 있다. 또한, 예를 들어, 탄소재료가 그래핀으로 선택되는 경우, 그래핀이 후술할 산화-환원 활성물질을 붙잡아두는 역할을 할 수 있다. 산화-환원 활성물질의 화학구조가 그래핀과 유사하기 때문에, 서로 π-π 결합을 할 수 있기 때문이다.Meanwhile, in the slurry, a mixing ratio of the carbon material and the conductive polymer may be 1:0.3 to 1:1. When the mixing ratio is less than 1:0.3, the content of the conductive polymer compared to the carbon material is reduced, and the electrical conductivity of the ink composition for pH sensing is lowered, which may make it difficult to function as an electrode. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 1:1, the content of the conductive polymer compared to the carbon material increases more than necessary, and the viscosity of the ink composition for pH sensing decreases, and the mechanical strength of the ink composition for pH sensing becomes weak. When the electrode is formed with the ink, it may be difficult to prevent the ink from flowing or spreading. Also, for example, when the carbon material is selected as graphene, the graphene may serve to hold an oxidation-reduction active material, which will be described later. Because the chemical structure of the oxidation-reduction active material is similar to that of graphene, it is possible to form π-π bonds with each other.

한편, 필요에 따라, 슬러리 내에 기능성 첨가제를 추가로 첨가할 수 있다.Meanwhile, if necessary, a functional additive may be further added to the slurry.

기능성 첨가제는 전극의 기계적, 열적, 화학적 안정성을 증가시킬 수 있다. 상기 기능성 첨가제는 안정제, 충전제, 난연제, 착색제, 활제, 블로킹 방지제(antiblocking agent)등 일 수 있다. 안정제는 내구력 향상, 고분자의 산화 또는 열화 방지 등의 기능이 있으며, 하이드록시벤조페논계, Ni 페놀레이트, 힌더드 페놀(hindered phenol), 유기아인산에스테르 등이 있다. 충진제는 강성 향상 기능이 있으며, 탈크(Talc), 세라이트(Cerite), 유리섬유, 압전제, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 등이 있다. 난연제는 난연화의 기능이 있으며 할로겐화 유기화합물, Mg/Al 수산화물, 폴리인산암모늄 등이 있다. 활제는 성형가공성 향상의 기능이 있으며, 알칸산아미드, 알켄산아미드, 지방산에스테르 등이 있다. 블로킹 방지제는 필름고착방지 기능이 있으며, 미립 실리카 등이 있다.Functional additives can increase the mechanical, thermal and chemical stability of the electrode. The functional additive may be a stabilizer, a filler, a flame retardant, a colorant, a lubricant, an antiblocking agent, and the like. Stabilizers have a function of improving durability and preventing oxidation or degradation of polymers, and include hydroxybenzophenones, Ni phenolates, hindered phenols, organic phosphites, and the like. The filler has a function of improving stiffness, and there are talc, cerite, glass fiber, piezoelectric agent, carbon black, carbon nanotube (CNT), and the like. Flame retardants have a flame retardant function and include halogenated organic compounds, Mg/Al hydroxide, and ammonium polyphosphate. Lubricants have a function of improving molding processability, and there are alkanoic acid amides, alkenoic acid amides, fatty acid esters, and the like. The anti-blocking agent has a function of preventing film adhesion and includes fine silica.

다음으로, 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질이 잉크 조성물에 포함된다. 즉, 슬러리에 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 투입하여, 상기 슬러리 내에 상기 산화-환원 활성물질을 분산시켜(S200), pH센싱용 잉크 조성물을 제조한다.Next, an oxidation-reduction active material that is dispersed in the slurry and senses hydrogen ions is included in the ink composition. That is, an oxidation-reduction active material for sensing hydrogen ions is added to the slurry, and the oxidation-reduction active material is dispersed in the slurry (S200), thereby preparing an ink composition for pH sensing.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물을 이루는 슬러리에는 산화-환원 활성물질이 분산되어 있다. 슬러리 내에 분산된 적어도 하나의 산화 환원 활성 기능 그룹은 용액 내의 물질의 존재 및/또는 레벨에 민감하다.That is, the oxidation-reduction active material is dispersed in the slurry constituting the ink composition for pH sensing according to an embodiment of the present invention. At least one redox active functional group dispersed in the slurry is sensitive to the presence and/or level of the substance in solution.

산화-환원 활성물질은 표면에 화학적으로 또는 물리적으로 결합될 수 있다. 산화-환원 활성물질은 전도성 고분자 및/또는 탄소재료에 공유 결합 식으로 부착될 수 있거나 흡착될 수 있다. 이러한 결합에 의해, 후에 형성될 pH감지전극의 수명 또는 안정성을 향상시키는데 유리할 수 있다.The redox active material may be chemically or physically bound to the surface. The redox active material may be covalently attached or adsorbed to the conductive polymer and/or carbon material. This combination may be advantageous in improving the life or stability of the pH sensing electrode to be formed later.

이러한 산화-환원 활성물질은 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The oxidation-reduction active material may be at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol, and phenothiazinium dye.

한편, 슬러리와 산화-환원 활성물질은 초음파처리(ultrasonification)에 의해 교반이 진행될 수 있다. 초음파처리 하는 단계는 슬러리와 산화-환원 활성물질을 교반하여 분산시키는 단계로, 40 내지 50kHz, 100W에서 1시간 내지 2시간 동안 처리할 수 있다. 이때, 40kHz 미만 및 초음파처리 시간이 1시간 미만일 경우, 효과가 약해져 혼합 재현성이 떨어지고 파이-파이 스태킹 및 수소결합이 형성되지 않아 전도도가 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 그리고, 50kHz 초과 및 초음파처리 시간이 2시간 초과일 경우, 캐비테이션 강도가 강하여 입자의 손상을 가져오는 문제가 있을 수 있다.Meanwhile, the slurry and the oxidation-reduction active material may be stirred by ultrasonication (ultrasonification). The ultrasonic treatment is a step of dispersing the slurry and the oxidation-reduction active material by stirring, and may be treated at 40 to 50 kHz and 100 W for 1 to 2 hours. At this time, when the ultrasonic treatment time is less than 40 kHz and the sonication time is less than 1 hour, the effect is weakened, the mixing reproducibility is deteriorated, and pi-pi stacking and hydrogen bonding are not formed, so that conductivity is reduced. And, when the ultrasonic treatment time exceeds 50 kHz and exceeds 2 hours, there may be a problem of causing damage to the particles due to the strong cavitation intensity.

한편, pH센싱용 잉크 조성물에서, 슬러리와 산화-환원 활성물질의 혼합비는 1:0.07 내지 1:0.3일 수 있다. 혼합비가 1:0.07 미만이면, 슬러리 대비 산화-환원 활성물질의 함량이 적어져, 잉크 조성물의 pH센싱 능력이 저하되어, pH감지전극으로 기능하기 어려울 수 있다. 반면에, 혼합비가 1:0.3을 초과하면, 슬러리 대비 산화-환원 활성물질의 함량이 필요 이상으로 많아져, pH센싱용 잉크 조성물의 점도나 전기 전도도가 저하되어, pH센싱용 잉크 조성물의 기계적 강도가 약해지고, 전도성도 저하되어 전극으로 기능하기 어려울 수 있다.Meanwhile, in the ink composition for pH sensing, a mixing ratio of the slurry and the oxidation-reduction active material may be 1:0.07 to 1:0.3. If the mixing ratio is less than 1:0.07, the content of the oxidation-reduction active material compared to the slurry is reduced, and thus the pH sensing ability of the ink composition is lowered, and thus it may be difficult to function as a pH sensing electrode. On the other hand, when the mixing ratio exceeds 1:0.3, the content of the oxidation-reduction active material compared to the slurry increases more than necessary, and the viscosity or electrical conductivity of the ink composition for pH sensing is lowered, and thus the mechanical strength of the ink composition for pH sensing It may be difficult to function as an electrode due to the weakening of the electrode and the lowering of the conductivity.

계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 pH센서를 설명하면 다음과 같다. Subsequently, the pH sensor according to another embodiment of the present invention will be described as follows.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 pH센서(10)는 pH센싱용 잉크로 형성된 pH감지전극(11)과 상기 pH감지전극(11)과 전기적으로 절연되고 이격되어 위치하는 기준전극(12)을 포함할 수 있다. 여기서, pH센싱용 잉크는, 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry)와, 상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함할 수 있다. 한편, 상기 pH센싱용 잉크는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물과 실질적으로 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 2 , the pH sensor 10 according to an embodiment of the present invention is electrically insulated from and spaced apart from the pH sensing electrode 11 and the pH sensing electrode 11 formed of ink for pH sensing. An electrode 12 may be included. Here, the pH sensing ink includes a carbon material for controlling viscosity, a slurry containing a conductive polymer having conductivity, and an oxidation-reduction active material that is dispersed in the slurry and senses hydrogen ions. may include Meanwhile, since the pH sensing ink is substantially the same as the pH sensing ink composition according to an embodiment of the present invention, a repeated description will be omitted.

이때, pH감지전극(11)은 예시적으로 원형의 영역을 갖도록 패턴화될 수 있고, 제1 외부모듈 접속단자(31)와 전기적으로 연결된 도전성의 제1 연장부(21)를 통하여 전기적으로 연결되어 있다. 제1 외부모듈 접속단자(31) 및 제1 연장부(21)는 도전성을 갖기 때문에 pH감지전극(11)으로부터 전위 값을 지시하는 전기적 신호를 전달할 수 있다. pH감지전극(11)은 기재 필름(1) 상에 부착될 수 있다.At this time, the pH sensing electrode 11 may be patterned to have an exemplary circular region, and is electrically connected to the first external module connection terminal 31 and the conductive first extension part 21 electrically connected to it. has been Since the first external module connection terminal 31 and the first extension part 21 have conductivity, an electrical signal indicating a potential value can be transmitted from the pH sensing electrode 11 . The pH sensing electrode 11 may be attached to the base film 1 .

한편, 도시된 바와 같이, 기준전극(12)은 패턴화되어 있는데, 구체적으로 도시된 바와 같이 부분적인 원호 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 전술한 바와 유사하게 제2 연장부(22)를 통하여 제2 외부모듈 접속단자(32)와 전기적으로 연결되어 있다. 상기 기준전극(12)은 기재 필름(1) 상에 상기 pH감지전극(11)과 이격되어 부착될 수 있다. Meanwhile, as shown, the reference electrode 12 is patterned, and may be formed in a partial arc pattern as specifically illustrated. Also, similarly to the above, it is electrically connected to the second external module connection terminal 32 through the second extension part 22 . The reference electrode 12 may be attached to the base film 1 while being spaced apart from the pH sensing electrode 11 .

pH감지전극(11)은 pH센싱용 잉크를 이용하여 형성될 수 있다. pH감지전극(11)은 패턴형성 방법으로 형성될 수 있다. pH감지전극(11)은 미세 패턴을 형성하는 기술로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 광을 이용한 패턴화(포토리소그래피 등), 물리적 접촉 패터닝(소프트 리소그래피, 표면 임프린팅, 엠보싱 등), 자기-조립(self-assembly; 분자 임프린딩된 고분자 등) 및 직접 인쇄(direct write; 딥-펜 나노리소그래피, 잉크젯 프린팅 등)등으로 형성될 수 있다. The pH sensing electrode 11 may be formed using an ink for pH sensing. The pH sensing electrode 11 may be formed by a pattern forming method. The pH sensing electrode 11 may be formed by a technique for forming a fine pattern, for example, patterning using light (photolithography, etc.), physical contact patterning (soft lithography, surface imprinting, embossing, etc.), magnetic -Can be formed by self-assembly (molecular imprinted polymer, etc.) and direct write (dip-pen nanolithography, inkjet printing, etc.).

한편, 본 발명의 실시예에 의한 잉크 조성물을 이용하는 경우, pH감지전극(11)은 펜드로인 방식으로 비교적 간편히 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물을 이용하여 스프레이 노즐(spray nozzle)로 기재 필름(1) 상에 pH감지전극(11) 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 pH센싱용 잉크 조성물을 이용하여 주사기 바늘(syringe needle)로 펜처럼 소량을 연속적으로 토출하여 기재 필름(1) 상에 pH감지전극(11) 패턴을 형성할 수도 있다. 이외에, 스크린 프린팅, 디스펜싱 등이 사용될 수도 있다.On the other hand, when using the ink composition according to the embodiment of the present invention, the pH sensing electrode 11 can be formed relatively easily in a pen-draw method. For example, the pH sensing electrode 11 pattern may be formed on the base film 1 by using a spray nozzle using the pH sensing ink composition according to an embodiment of the present invention. In addition, the pH sensing electrode 11 pattern may be formed on the base film 1 by continuously discharging a small amount like a pen with a syringe needle using the pH sensing ink composition according to an embodiment of the present invention. have. In addition, screen printing, dispensing, etc. may be used.

한편, 제1 연장부(21)와 제1 외부모듈 접속단자(31)도 상술한 pH감지전극(11) 패턴의 형성과 실질적으로 동일한 방법으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the first extension part 21 and the first external module connection terminal 31 may also be formed in substantially the same manner as the formation of the above-described pH sensing electrode 11 pattern.

pH감지전극을 패터닝한 후(예를 들어, 펜드로잉 등의 방법으로 형성), 형성된 pH감지전극을 물리화학적으로 유연화하여야 한다. 유연화에 의해, 잉크 조성물에 포함된 물질의 입자들 간에 가교화가 이루어질 수 있다 즉, 형성된 PH감지전극을 FeCl3 등을 이용하여 화학적 산화시키거나 자외선 조사등 열처리에 의해 물리적 산화를 시켜야 한다. 이에 의해 pH감지전극이 유연화될 수 있다. 한편 본 발명의 잉크 조성물로 제1 연장부와 제1 외부모듈 접속단자를 형성하는 경우에도, 상술한 유연화 과정을 진행할 수 있다.After the pH sensing electrode is patterned (eg, formed by a method such as pen drawing), the formed pH sensing electrode should be physically and chemically flexible. By softening, crosslinking can be made between the particles of the material included in the ink composition. That is, the formed PH sensing electrode must be chemically oxidized using FeCl 3 or the like, or physically oxidized by heat treatment such as UV irradiation. Thereby, the pH sensing electrode can be flexible. Meanwhile, even when the first extension part and the first external module connection terminal are formed with the ink composition of the present invention, the above-described softening process may be performed.

기준전극(12)은 대표적으로 Ag/AgCl 전극을 사용할 수 있고, 이외에도 Hg/HgO, Hg/Hg2SO4, 칼로멜 전극을 사용할 수 있다. 통상적인 Ag/AgCl 전극의 경우, 기재 필름(1) 상에 패턴화된 은(Ag)층을 형성하고, 그 위에 염소를 전기 도금함으로써 형성될 수 있다. 또한, 선택적으로 KCl 완충용액 내에 보관함으로써 Ag/AgCl의 수소전극 대비 기전력을 유지할 수 있다. 한편, 제2 연장부(22)와 제2 외부모듈 접속단자(32)도 기준전극(12)과 실질적으로 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 또한, Ag/AgCl로 기준전극(12)을 형성할 시, 잉크형태의 Ag/AgCl을 이용하여, 펜으로 기준전극(12)을 드로잉하여 형성할 수 있다.The reference electrode 12 may typically use an Ag/AgCl electrode, and in addition, Hg/HgO, Hg/Hg 2 SO 4 , and a calomel electrode may be used. In the case of a conventional Ag/AgCl electrode, it may be formed by forming a patterned silver (Ag) layer on the base film 1 and electroplating chlorine thereon. In addition, it is possible to maintain the electromotive force compared to the hydrogen electrode of Ag/AgCl by selectively storing it in a KCl buffer solution. Meanwhile, the second extension part 22 and the second external module connection terminal 32 may also be formed in substantially the same manner as the reference electrode 12 . In addition, when forming the reference electrode 12 with Ag/AgCl, the reference electrode 12 may be formed by drawing with a pen using Ag/AgCl in the form of ink.

한편, pH감지전극(11)과 기준전극(12) 간의 전위차를 측정하는 전위차계가 pH감지전극(11) 및 기준전극(12) 각각에 연결되어 있는 제1 외부모듈 접속단자(31) 및 제2 외부모듈 접속단자(32)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 전위차계는 변환기와 연결되어 전위차계에 의하여 측정된 값이 이에 상응하는 pH 값으로 변환된다. 선택적으로, pH 측정 시스템은 변환된 pH 값을 외부로 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있는 바, 이에 따라 측정과 동시에 pH 센서에 의하여 측정된 pH 값을 확인할 수 있다. On the other hand, the first external module connection terminal 31 and the second potentiometer for measuring the potential difference between the pH sensing electrode 11 and the reference electrode 12 are connected to the pH sensing electrode 11 and the reference electrode 12, respectively. It may be electrically connected to the external module connection terminal 32 . In addition, the potentiometer is connected to the transducer so that the value measured by the potentiometer is converted into a corresponding pH value. Optionally, the pH measurement system may further include a display unit for externally displaying the converted pH value, thereby confirming the pH value measured by the pH sensor simultaneously with the measurement.

한편, pH센서(10)는 pH감지전극(11) 및 기준전극(12) 외에 상대전극(counter electrode, 미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 즉, pH센서(10)는 3전극 시스템을 사용할 수도 있다. 3전극 시스템을 사용할 경우, 상대전극으로서, 예를 들면 백금 전극(백금 필라 멘트 전극, 백금 링 전극 등), 금 전극, 은 전극(또는 은 네트 전극) 등과 같은 전도성 금속 재질 또는 이의 조합(백금/금 전극)으로 이루어진 전극; 전도성 입자가 코팅된 유리, 석영, 플라스틱 필름, 마이카 및 알루미늄판; 티타늄 전극; 은/수은 필름 전극 등을 사용할 수 있다.Meanwhile, the pH sensor 10 may further include a counter electrode (not shown) in addition to the pH sensing electrode 11 and the reference electrode 12 . That is, the pH sensor 10 may use a three-electrode system. When using a three-electrode system, as the counter electrode, a conductive metal material such as, for example, a platinum electrode (platinum filament electrode, platinum ring electrode, etc.), a gold electrode, a silver electrode (or silver net electrode), or a combination thereof (platinum/ an electrode made of gold electrode); glass, quartz, plastic film, mica and aluminum plate coated with conductive particles; titanium electrode; A silver/mercury film electrode or the like can be used.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention, but the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예 1-pH감지전극 잉크 조성물 제작(그래핀과 PEDOT의 혼합비=1:1)Example 1- Preparation of pH sensing electrode ink composition (mixing ratio of graphene and PEDOT = 1:1)

그래핀 1g과 EDOT 1g을 둥근 플라스크에 도입하고, 탈이온수 20g을 상기 플라스크에 도입한 후, 초음파처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 이에 의해 그래핀-PEDOT를 포함하는 슬러리가 형성되었다. 슬러리 1g과 퀴논 0.2g을 다른 플라스크에 투입하고, 초음파처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여 이들을 교반하였다.1 g of graphene and 1 g of EDOT were introduced into a round flask, and 20 g of deionized water was introduced into the flask, and then they were stirred through sonication. Here, the sonication was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred. Thereby, a slurry containing graphene-PEDOT was formed. 1 g of the slurry and 0.2 g of quinone were added to another flask, and they were stirred through sonication. Here, the sonication was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes to agitate them.

교반된 조성물을 24시간 동안 상온에 방치하여, 잔류하는 수분이 증발되도록 하였다.The stirred composition was left at room temperature for 24 hours to evaporate the remaining moisture.

실시예 2-pH센싱용 잉크 조성물 제작(그래핀과 PEDOT의 혼합비=1:0.5)Example 2 Preparation of ink composition for pH sensing (mixing ratio of graphene and PEDOT = 1:0.5)

그래핀 1g과 EDOT 0.5g을 둥근 플라스크에 도입하고, 탈이온수 20g을 상기 플라스크에 도입한 후, 초음파처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 이에 의해 그래핀-PEDOT를 포함하는 슬러리가 형성되었다. 슬러리 1g과 퀴논 0.2g을 다른 플라스크에 투입하고, 초음파처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파 처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 1 g of graphene and 0.5 g of EDOT were introduced into a round flask, and 20 g of deionized water was introduced into the flask, and then they were stirred through sonication. Here, the sonication was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred. Thereby, a slurry containing graphene-PEDOT was formed. 1 g of the slurry and 0.2 g of quinone were added to another flask, and they were stirred through sonication. Here, the ultrasonic treatment was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred.

교반된 조성물을 24시간 동안 상온에 방치하여, 잔류하는 수분이 증발되도록 하였다.The stirred composition was left at room temperature for 24 hours to evaporate the remaining moisture.

비교예 1-pH센싱용 잉크 조성물 제작(그래핀과 PEDOT의 혼합비=1:0.1)Comparative Example 1- Preparation of ink composition for pH sensing (mixing ratio of graphene and PEDOT = 1:0.1)

그래핀 1g과 EDOT 0.1g을 둥근 플라스크에 도입하고, 탈이온수 20g을 상기 플라스크에 도입한 후, 초음파 처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 이에 의해 그래핀-PEDOT를 포함하는 슬러리가 형성되었다. 슬러리 1g과 퀴논 0.2g을 다른 플라스크에 투입하고, 초음파 처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파 처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 1 g of graphene and 0.1 g of EDOT were introduced into a round flask, and 20 g of deionized water was introduced into the flask, and then they were stirred through sonication. Here, the sonication was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred. Thereby, a slurry containing graphene-PEDOT was formed. 1 g of the slurry and 0.2 g of quinone were added to another flask, and they were stirred through ultrasonication. Here, the ultrasonic treatment was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred.

교반된 조성물을 24시간 동안 상온에 방치하여, 잔류하는 수분이 증발되도록 하였다.The stirred composition was left at room temperature for 24 hours to evaporate the remaining moisture.

비교예 2-pH센싱용 잉크 조성물 제작(그래핀과 PEDOT의 혼합비=0.5:1)Comparative Example 2- Preparation of ink composition for pH sensing (mixing ratio of graphene and PEDOT = 0.5:1)

그래핀 0.5g과 EDOT 1g을 둥근 플라스크에 도입하고, 탈이온수 20g을 상기 플라스크에 도입한 후 초음파 처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파 처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 이에 의해 그래핀-PEDOT를 포함하는 슬러리가 형성되었다. 슬러리 1g과 퀴논 0.2g을 다른 플라스크에 투입하고, 초음파 처리를 통해 이들을 교반하였다. 여기서 초음파 처리는 45kHz의 주파수, 100W에서 1시간 30분 동안 진행하여, 이들을 교반하였다. 0.5 g of graphene and 1 g of EDOT were introduced into a round flask, and 20 g of deionized water was introduced into the flask, and then they were stirred through sonication. Here, the ultrasonic treatment was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred. Thereby, a slurry containing graphene-PEDOT was formed. 1 g of the slurry and 0.2 g of quinone were added to another flask, and they were stirred through ultrasonication. Here, the ultrasonic treatment was performed at a frequency of 45 kHz and 100 W for 1 hour and 30 minutes, and they were stirred.

교반된 조성물을 24시간 동안 상온에 방치하여, 잔류하는 수분이 증발되도록 하였다.The stirred composition was left at room temperature for 24 hours to evaporate the remaining moisture.

실시예 3-실시예 1 및 2의 잉크 조성물로 pH센서 제작Example 3 Preparation of a pH sensor with the ink compositions of Examples 1 and 2

상술한 실시예 1 및 2에서 제조된 pH센싱용 잉크 조성물과 패턴 형성용 디스펜싱 펜을 이용하여 pH감지전극을 형성하였다. 기재필름은 절연인 가요성(flexible) 절연 플라스틱을 이용하였다. 기재필름은 가로, 세로 각각 2cm였다. A pH sensing electrode was formed using the ink composition for pH sensing prepared in Examples 1 and 2 and the dispensing pen for pattern formation. As the base film, an insulating flexible insulating plastic was used. The base film was 2 cm in width and length, respectively.

기재필름 상에, 디스펜싱 펜에 상기 잉크 조성물을 충진한 후, 지름 3mm 정도의 원형 pH감지전극을 형성하였다. On the base film, after the ink composition was filled in a dispensing pen, a circular pH sensing electrode having a diameter of about 3 mm was formed.

계속해서, pH감지전극과 연결되도록 6mm 길이로 제1 연장부를 형성하고, 제1 연장부의 말단에 제1 외부모듈 접속단자를 형성하였다. Subsequently, a first extension portion was formed with a length of 6 mm to be connected to the pH sensing electrode, and a first external module connection terminal was formed at an end of the first extension portion.

형성된 pH감지전극, 제1 연장부 및 제1 외부모듈 접속단자 각각을 유연화하는 공정을 수행하였다. 유연화 공정은 파장 315 nm인 UV-A 조사기(고려자외선사, 한국)를 사용하여 40˚C에서 1시간 동안 수행되었다. A process of softening each of the formed pH sensing electrode, the first extension part, and the first external module connection terminal was performed. The softening process was performed at 40˚C for 1 hour using a UV-A irradiator (Korea UV, Korea) with a wavelength of 315 nm.

기준전극은 Ag/AgCl을 이용하여, pH감지전극과 유사한 크기로 형성하였다. 그 후 제2 연장부 및 제2 외부모듈 접속단자를 각각 제1 연장부 및 제1 외부모듈 접속단자에 대응하는 크기로 형성하였다. 이때 pH감지전극과 기준전극, 제1 연장부와 제2 연장부, 제1 외부모듈 접속단자와 제2 외부모듈 접속단자 각각은 건기적으로 절연되도록 이격되어 형성되었다.The reference electrode was formed using Ag/AgCl to have a size similar to that of the pH sensing electrode. Thereafter, the second extension part and the second external module connection terminal were formed to have sizes corresponding to the first extension part and the first external module connection terminal, respectively. At this time, each of the pH sensing electrode and the reference electrode, the first extension part and the second extension part, and the first external module connection terminal and the second external module connection terminal were formed to be insulated from each other in a dry period.

최종적으로 기재필름상에 실시예 1의 잉크 조성물로 형성된 pH감지전극을 포함하는 pH센서와, 실시예 2의 잉크 조성물로 형성된 pH감지전극을 포함하는 pH센서가 제조되었다.Finally, a pH sensor including a pH sensing electrode formed of the ink composition of Example 1 on a base film and a pH sensor including a pH sensing electrode formed of the ink composition of Example 2 were prepared.

도 5 내지 도 10을 참고하여, 형성된 pH감지전극을 살펴보면 다음과 같다. 도 5를 참고하면, 기재필름 상에 그래핀-PEDOT으로 형성되어 패턴화된 pH감지전극의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)사진이다. 도 5를 보면, pH감지전극이 성공적으로 제작되었음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 5 to 10 , the formed pH sensing electrodes are as follows. Referring to FIG. 5 , it is a Scanning Electron Microscope (SEM) photograph of a patterned pH sensing electrode formed of graphene-PEDOT on a base film. Referring to FIG. 5 , it can be seen that the pH sensing electrode was successfully fabricated.

도 6은 형성된 pH감지전극 표면의 SEM사진으로, 다공성의 전극이 형성되었음을 알 수 있었다. 도 7은 표면을 확대한 SEM사진이다. 도 8은 전극 표면의 SEM사진으로, 전극 표면을 따라 PEDOT 고분자 성분이 둥근 형태로 형성되었음을 확인할 수 있었다. 도 9는 전극의 단면 SEM사진으로, 도 9의 작은 사진을 보면 동그란 모양은 PEDOT으로, 전극 표면 및 전극 내부에 PEDOT이 고르게 분산되어 있음을 알 수 있었다. 6 is an SEM photograph of the surface of the formed pH sensing electrode, and it can be seen that a porous electrode is formed. 7 is an enlarged SEM photograph of the surface. 8 is a SEM photograph of the electrode surface, it was confirmed that the PEDOT polymer component was formed in a round shape along the electrode surface. 9 is a cross-sectional SEM photograph of the electrode. Looking at the small photograph of FIG. 9 , it can be seen that the circular shape is PEDOT, and the PEDOT is evenly dispersed on the electrode surface and inside the electrode.

도 10은 기재필름 상에 펜드로잉으로 회당 전극을 형성할 때 생성되는 전극의 두께를 나타낸 것이다. 회당 대략적으로 10㎛ 정도로 전극의 두께가 증가함을 알 수 있었다.10 shows the thickness of the electrode generated when forming the electrode per time by pen drawing on the base film. It was found that the thickness of the electrode increased by approximately 10 μm per cycle.

비교예 4- 비교예 1 내지 2의 잉크 조성물Comparative Example 4- Ink composition of Comparative Examples 1 and 2

비교예 1 내지 3의 잉크조성물을 사용한 것 외에, 상술한 실시예 3과 실질적으로 동일한 방법으로 pH센서를 제조하였다.A pH sensor was prepared in substantially the same manner as in Example 3, except that the ink compositions of Comparative Examples 1 to 3 were used.

실험예Experimental example

1) pH센서의 물성 실험1) Physical property test of pH sensor

pH 감지전극 조성물pH sensing electrode composition 표면저항(ohm)Surface resistance (ohm) 테이프 탈부착후 전극의 잔존율(%)Residual rate of electrode after tape attachment (%) pH 센서pH sensor 실시예 1Example 1 1.3×104 1.3×10 4 9191 실시예 2Example 2 3.1×104 3.1×10 4 8585 비교예 1Comparative Example 1 1.6×105 1.6×10 5 8484 비교예 2Comparative Example 2 2.6×104 2.6×10 4 6363

각 센서에 형성된 pH감지전극의 표면저항을 측정해 본 결과, 전도성 고분자인 PEDOT의 함량이 증가할수록 표면저항이 낮아져 전기전도도가 증가함을 알 수 있었다. 한편, 형성된 pH감지전극의 기계적 강도를 확인하기 위하여, pH감지전극에 스카치테이프를 부착했다 탈착한 후, 기재필름 상에 잔존하는 pH감지전극의 크기를 테이프 부착 전의 전극과 크기와 비교하였다. 결과적으로 그래핀(탄소재료)과 PEDOT(전도성 고분자)의 혼합비가 1 미만이면, 전극의 기계적 강도가 약해짐을 알 수 있었다. As a result of measuring the surface resistance of the pH sensing electrode formed on each sensor, it was found that as the content of the conductive polymer PEDOT increased, the surface resistance decreased and the electrical conductivity increased. Meanwhile, in order to confirm the mechanical strength of the formed pH sensing electrode, after attaching and detaching a scotch tape to the pH sensing electrode, the size of the pH sensing electrode remaining on the base film was compared with that of the electrode before the tape was attached. As a result, it was found that when the mixing ratio of graphene (carbon material) and PEDOT (conductive polymer) was less than 1, the mechanical strength of the electrode was weakened.

2) pH센서의 pH측정성 테스트2) pH measurement test of pH sensor

실시예 1의 잉크 조성물로 제작된 pH 센서의 pH 측정성을 테스트하였다.The pH measurement property of the pH sensor prepared with the ink composition of Example 1 was tested.

도3을 참고하면, 측정 용액의 pH 증가에 따라 산화 피크 전압이 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 도 4를 참고하면 pH 7.2를 기준으로 pH의 측정도가 차별화됨을 알 수 있었다. 본 발명에 의할 경우, 산성보다는 연기성-중성 용액에서 pH 감도가 우수함을 알 수 있었다. 결과적으로 본 발명의 실시예들에 의한 pH 센서는 펜드로잉으로 간편히 제작될 수 있고 pH를 충분히 센싱할 수 있는 기능이 있음을 알 수 있었다.Referring to FIG. 3 , it was found that the oxidation peak voltage increased as the pH of the measurement solution increased. Also, referring to FIG. 4 , it can be seen that the degree of measurement of pH is differentiated based on pH 7.2. In the case of the present invention, it was found that the pH sensitivity was excellent in a smoke-neutral solution rather than an acidic solution. As a result, it was found that the pH sensor according to the embodiments of the present invention can be easily manufactured by pen drawing and has a function of sufficiently sensing the pH.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in a variety of different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate the technical spirit of the present invention. However, it will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without changing essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

10: pH 센서 11: pH감지전극
21: 제1 연장부 31: 제1 외부모듈 접속단자
12: 기준전극 22: 제2 연장부
32: 제2 외부모듈 접속단자
10: pH sensor 11: pH sensing electrode
21: first extension 31: first external module connection terminal
12: reference electrode 22: second extension
32: second external module connection terminal

Claims (22)

pH센서에 포함된 pH감지전극을 형성하기 위한 pH센싱용 잉크 조성물에 있어서,
상기 pH감지전극 형성시 흘러내리거나 번지는 현상을 방지하기 위하여 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry); 및
상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함하는 pH센싱용 잉크 조성물.
In the ink composition for pH sensing for forming a pH sensing electrode included in the pH sensor,
a slurry comprising a carbon material for controlling viscosity and a conductive polymer having conductivity in order to prevent spillage or spreading when the pH sensing electrode is formed; and
An ink composition for pH sensing, which is dispersed in the slurry and includes an oxidation-reduction active material for sensing hydrogen ions.
제1 항에 있어서,
상기 탄소재료는, 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센싱용 잉크 조성물.
The method of claim 1,
The carbon material is activated carbon (activated carbon), carbon black (carbon black), carbon airgel (carbon arogel), graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube (carbon nanotube) and graphene (graphene) ), which is at least one selected from the group consisting of an ink composition for pH sensing.
제1 항에 있어서,
상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센싱용 잉크 조성물.
The method of claim 1,
The conductive polymer is, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythi Opene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene (polyfluorene) and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least selected from the group consisting of Any one of the ink composition for pH sensing.
제1 항에 있어서,
상기 산화-환원 활성물질은, 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센싱용 잉크 조성물.
The method of claim 1,
The oxidation-reduction active material is at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol, and phenothiazinium dye, an ink composition for pH sensing.
제1 항에 있어서,
상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 질량비는 1:0.07 내지 1:0.3인 pH센싱용 잉크 조성물.
The method of claim 1,
The mass ratio of the slurry and the oxidation-reduction active material is 1:0.07 to 1:0.3 pH sensing ink composition.
제1 항에 있어서,
상기 슬러리에서 상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 질량비는 1:0.3 내지 1:1인 pH센싱용 잉크 조성물.
The method of claim 1,
A mass ratio of the carbon material and the conductive polymer in the slurry is 1:0.3 to 1:1.
pH센서에 포함된 pH감지전극을 형성하기 위한 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법에 있어서,
용매하에서, 상기 pH감지전극 형성시 흘러내리거나 번지는 현상을 방지하기 위하여 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 교반하여 슬러리(slurry)를 제조하는 단계; 및
상기 슬러리에 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 투입하여, 상기 슬러리 내에 상기 산화-환원 활성물질을 분산시키는 단계를; 포함하는 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
In the manufacturing method of the ink composition for pH sensing for forming the pH sensing electrode included in the pH sensor,
preparing a slurry by stirring a carbon material for controlling viscosity and a conductive polymer having conductivity in a solvent to prevent spillage or spreading when the pH sensing electrode is formed; and
dispersing the oxidation-reduction active material in the slurry by introducing an oxidation-reduction active material for sensing hydrogen ions into the slurry; A method for producing an ink composition for pH sensing comprising
제7 항에 있어서,
상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 교반은 초음파처리(ultrasonification)에 의해 수행되는 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
A method of producing an ink composition for pH sensing wherein the stirring of the carbon material and the conductive polymer is performed by ultrasonication (ultrasonification).
제8 항에 있어서,
상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 교반은 초음파처리에 의해 수행되는 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
9. The method of claim 8,
A method of producing an ink composition for pH sensing wherein the slurry and the stirring of the oxidation-reduction active material is performed by ultrasonication.
제7 항에 있어서,
상기 탄소재료는, 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The carbon material is activated carbon (activated carbon), carbon black (carbon black), carbon airgel (carbon arogel), graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube (carbon nanotube) and graphene (graphene) ), which is at least one selected from the group consisting of a method for producing an ink composition for pH sensing.
제7 항에 있어서,
상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The conductive polymer is, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythi Opene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene (polyfluorene) and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least selected from the group consisting of Any one method for producing an ink composition for sensing pH.
제7 항에 있어서,
상기 산화-환원 활성물질은, 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The oxidation-reduction active material is at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol and phenothiazinium dye of the ink composition for pH sensing. manufacturing method.
제7 항에 있어서,
상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 질량비는 1:0.07 내지 1:0.3인 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
A mass ratio of the slurry and the oxidation-reduction active material is 1:0.07 to 1:0.3.
제7 항에 있어서,
상기 슬러리에서 상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 질량비는 1:0.3 내지 1:1인 pH센싱용 잉크 조성물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
A mass ratio of the carbon material and the conductive polymer in the slurry is 1:0.3 to 1:1.
pH센싱용 잉크로 형성된 pH감지전극; 및
상기 pH감지전극과 전기적으로 절연되고 이격되어 위치하는 기준전극을 포함하되,
상기 pH센싱용 잉크는,
상기 pH감지전극 형성시 흘러내리거나 번지는 현상을 방지하기 위하여 점도를 조절하는 탄소재료와, 전도성을 갖는 전도성 고분자를 포함하는 슬러리(slurry)와,
상기 슬러리 내에 분산되고, 수소 이온을 센싱(sensing)하는 산화-환원 활성물질을 포함하는 pH센서.
pH sensing electrode formed of ink for pH sensing; and
Including a reference electrode that is electrically insulated from the pH sensing electrode and is located spaced apart,
The pH sensing ink,
A slurry comprising a carbon material for controlling viscosity and a conductive polymer having conductivity in order to prevent flow down or spreading when the pH sensing electrode is formed;
A pH sensor comprising an oxidation-reduction active material dispersed in the slurry and sensing hydrogen ions.
제15 항에 있어서,
상기 탄소재료는, 활성탄소(activated carbon), 카본 블랙(carbon black), 탄소 에어로젤(carbon arogel), 흑연(graphite), 탄소섬유(carbon fiber), 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센서.
16. The method of claim 15,
The carbon material is activated carbon (activated carbon), carbon black (carbon black), carbon airgel (carbon arogel), graphite (graphite), carbon fiber (carbon fiber), carbon nanotube (carbon nanotube) and graphene (graphene) ) at least one pH sensor selected from the group consisting of.
제15 항에 있어서,
상기 전도성 고분자는, 폴리티오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(Poly(p-phenylene vinylene)), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리플러렌(polyfluorene) 및 폴리(파라-페닐렌 설파이드)(Poly(p-phenylene sulfide))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센서.
16. The method of claim 15,
The conductive polymer is, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, poly(p-phenylene vinylene), poly(3,4-ethylenedioxythi Opene) (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), polyacetylene (polyacetylene), polyfluorene (polyfluorene) and poly (para-phenylene sulfide) (Poly (p-phenylene sulfide)) at least selected from the group consisting of Any one of the pH sensors.
제15 항에 있어서,
상기 산화-환원 활성물질은, 안트라센, 퀴논, 하이드로퀴논, 안트로퀴논, 펜안트로퀴논, 페닐렌 디아민, 카테콜 및 페노티아지늄 염료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 pH센서.
16. The method of claim 15,
The oxidation-reduction active material is at least one selected from the group consisting of anthracene, quinone, hydroquinone, anthroquinone, phenanthroquinone, phenylene diamine, catechol and phenothiazinium dye.
제15 항에 있어서,
상기 슬러리와 상기 산화-환원 활성물질의 질량비는 1:0.07 내지 1: 0.3인 pH센서.
16. The method of claim 15,
The mass ratio of the slurry and the oxidation-reduction active material is 1:0.07 to 1:0.3 pH sensor.
제15 항에 있어서,
상기 슬러리에서 상기 탄소재료와 상기 전도성 고분자의 질량비는 1:0.3 내지 1:1인 pH센서.
16. The method of claim 15,
A mass ratio of the carbon material and the conductive polymer in the slurry is 1:0.3 to 1:1.
제15 항에 있어서,
상기 pH감지전극과 전기적으로 연결되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부와 전기적으로 연결되는 제1 외부모듈 접속단자를 더 포함하는 pH센서.
16. The method of claim 15,
A pH sensor further comprising: a first extension part electrically connected to the pH sensing electrode; and a first external module connection terminal electrically connected to the first extension part.
제15 항에 있어서,
상기 기준전극과 전기적으로 연결되는 제2 연장부와, 상기 제2 연장부와 전기적으로 연결되는 제2 외부모듈 접속단자를 더 포함하는 pH센서.
16. The method of claim 15,
A pH sensor further comprising: a second extension part electrically connected to the reference electrode; and a second external module connection terminal electrically connected to the second extension part.
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