KR102612862B1 - Highly stretchable conductive micro-wire array manufacturing device and manufacturing method of the highly stretchable conductive micro-wire array using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 와이어 어레이 제조 장치 및 이를 이용한 마이크로 와이어 어레이 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 마이크로 와이어가 권취되는 와인더; 상기 와인더를 회전시키는 회전 수단; 상기 와인더를 와이어의 권취 방향에 수직으로 왕복 운동시키는 왕복 이동 수단; 및 상기 와인더에 권취된 와이어를 분리하는 분리부를 포함하는, 와이어 어레이 제조 장치를 제공한다.The present invention relates to a micro wire array manufacturing device and a micro wire array manufacturing method using the same. The present invention includes a winder in which micro wire is wound; Rotating means for rotating the winder; Reciprocating means for reciprocating the winder perpendicular to the winding direction of the wire; and a separation unit for separating the wire wound on the winder.
Description
본 발명은 마이크로 와이어 어레이 제조 장치 및 이를 이용한 마이크로 와이어 어레이 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 일정 간격으로 배열된 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이를 제조할 수 있는 장치 및 이를 이용한 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro wire array manufacturing device and a micro wire array manufacturing method using the same. More specifically, it relates to a device capable of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array arranged at regular intervals and a method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array using the same.
최근, 신체에 부착할 수 있는 웨어러블 전자 기기에 대한 연구가 진행되면서, 높은 신축성 및 복원성을 갖는 전도성 와이어에 대한 연구도 진행되고 있다. Recently, as research on wearable electronic devices that can be attached to the body progresses, research on conductive wires with high elasticity and restoration properties is also underway.
여기서, 전도성 와이어란, 전도성을 갖는 섬유상 와이어를 의미하며, 예를 들면, 고분자 소재의 섬유상 코어의 주위를 감싸는 얇은 두께의 전도층을 포함하는 와이어를 의미한다. 또한, 높은 신축성 및 복원성을 갖는 전도성 와이어로서, 최근에는 거미 포획사의 액적 내로 탄성모세관(elastocapillarity)에 의한 유입(inflow)과 외부 장력 인가에 따른 유출(exflow) 원리를 모방하고, 아울러 와이어 포집을 위한 액적을 특정 위치에 형성시켜 반복적인 신축-이완에서도 전도성 와이어의 높은 신축-복원성과 전도도 변화가 거의 없는 고신축성 고전도성 와이어를 개발하려는 연구가 진행되고 있다.Here, the conductive wire refers to a fibrous wire having conductivity, for example, a wire including a thin conductive layer surrounding a fibrous core made of a polymer material. In addition, as a conductive wire with high elasticity and restoration, it has recently been used to imitate the principle of inflow due to elastic capillary (elastocapillarity) and exflow due to application of external tension into a droplet of spider trapping yarn, and is also used for wire collection. Research is being conducted to develop highly stretchable, highly conductive wires with high stretch-recovery properties and little change in conductivity even through repeated stretching-relaxation by forming droplets at specific locations.
그러나, 전도성 마이크로 와이어의 고신축성 유도를 위한 복합화 과정에서섬유상 와이어의 유연성 향상을 위한 낮은 전도체의 첨가로 인해, 단일 전도성 와이어만으로는 웨어러블 기기 구동에 필요한 충분한 전류 공급할 수 없어, 복수개의 전도성 와이어의 병렬화 및 배선/연결 작업에 용이하도록 필요한 길이의 전도성 마이크로 와이어를 엉킴 없이 일정 간격으로 분리되도록 제조할 필요가 있다.However, due to the addition of low conductors to improve the flexibility of the fibrous wire in the compositing process to induce high elasticity of the conductive microwire, a single conductive wire alone cannot supply sufficient current required to drive a wearable device, so parallelization of a plurality of conductive wires and To facilitate wiring/connection work, it is necessary to manufacture conductive microwires of the required length so that they are separated at regular intervals without tangling.
그러나, 이와 같이 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이를 제조하기 위한 장치는 전무한 실정이다.However, there is no device for manufacturing such a highly stretchable conductive microwire array.
미국 특허공개공보 US2017/0067453호(2017.03.09.)US Patent Publication No. US2017/0067453 (2017.03.09.)
본 발명의 목적은, 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이를 제조하기 위한, 일정 간격으로 배열된 와이어 어레이를 제조하는 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a device for manufacturing a wire array arranged at regular intervals for manufacturing a highly stretchable conductive microwire array.
본 발명의 일 실시예는, 마이크로 와이어가 권취되는 와인더; 상기 와인더를 회전시키는 회전 수단; 상기 와인더를 마이크로 와이어의 권취 방향에 수직으로 왕복 운동시키는 왕복 이동 수단; 및 상기 와인더에 권취된 마이크로 와이어를 일정 간격 및 길이로 분리하는 분리부를 포함하는, 마이크로 와이어 어레이 제조 장치를 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention includes a winder in which microwires are wound; Rotating means for rotating the winder; Reciprocating means for reciprocating the winder perpendicular to the winding direction of the microwire; And it is possible to provide a micro wire array manufacturing device, including a separation part that separates the micro wires wound on the winder at regular intervals and lengths.
상기 와인더는, 상기 마이크로 와이어의 권취 방향에 수직으로 위치하는 회전축; 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 적어도 2개의 회전판; 상기 회전판을 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 연결부는 테플론으로 이루어지거나 혹은 테플론으로 코팅되어 있을 수 있다.The winder includes a rotation axis positioned perpendicular to the winding direction of the microwire; At least two rotating plates connected to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft; It includes a connection part connecting the rotating plate, and the connection part may be made of Teflon or coated with Teflon.
상기 분리부는, 양단에 분리된 와이어 어레이를 고정시키는 지지부가 위치하는 직사각형의 프레임으로 이루어지며, 상기 와이어 어레이 지지부는 감압접착제 혹은 접착액이 코팅되어 있을 수 있다.The separation part is made of a rectangular frame with supports for fixing the separated wire arrays at both ends, and the wire array support parts may be coated with pressure-sensitive adhesive or adhesive solution.
상기 마이크로 와이어는 고분자 소재를 포함하고 있으며, 상기 마이크로 와이어의 직경은 500 nm~20 ㎛일 수 있다.The microwire contains a polymer material, and the diameter of the microwire may be 500 nm to 20 ㎛.
상기 고분자 소재는 형상기억 고분자를 포함하는 소재이고, 상기 형상기억 고분자는 폴리노보넨(Polynorbonene), 열가소성 폴리우레탄, 열경화성 폴리우레탄, 에폭시(Epxoy), 스타이렌계 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트-폴리에틸렌글리콜 공중합체(PET-PEG), 폴리메틸메타크릴레이트-폴리부틸메타크릴레이트 공중합체(Poly(methylmethacrylate-co-butylmethacrylate), PMMA-PBMA), 메타크릴레이트 기반 고분자(Methacrylate derivative polymer), 폴리카프로락톤-부틸아크릴레이트 공중합체(Polycaprolactone-butylacrylate copolymer), 폴리싸이클로옥텐(Polycyclooctene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블렌드, 아크릴레이트, 폴리프로필렌 세바케이트, 스타이렌 공중합체, 폴리에틸렌-나일론 6 공중합체, 폴리헤드랄 올리고머 실세스퀴옥산(Polyhedral oligomeric silsesquioxane, POSS), 폴리비닐리덴다이플루오라이드/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드(PVDF/PMMA) 및 스타이렌-부타디엔-스타이렌 블록공중합체(SBS)을 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상일 수 있다.The polymer material is a material containing a shape memory polymer, and the shape memory polymer is polynorbonene, thermoplastic polyurethane, thermosetting polyurethane, epoxy (Epxoy), styrene-based copolymer, polyethylene terephthalate-polyethylene glycol copolymer. Polymer (PET-PEG), poly(methylmethacrylate-co-butylmethacrylate), PMMA-PBMA, methacrylate-based polymer (Methacrylate derivative polymer), polycaprolactone- Polycaprolactone-butylacrylate copolymer, polycyclooctene, polyethylene, polyethylene/polypropylene blend, acrylate, polypropylene sebacate, styrene copolymer, polyethylene-nylon 6 copolymer, Includes polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), polyvinylidene difluoride/polymethyl methacrylate blend (PVDF/PMMA), and styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS). It may be any one or more types selected from the following group.
본 발명의 다른 실시예는, 상기 마이크로 와이어 어레이 제조 장치를 이용한 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이의 제조 방법으로서, (1) 습식 방사공정 중 노즐로부터 토출된 폴리머 용액이 응고 수조에서 형성한 마이크로 와이어를 상기 와인더에 공급하는 단계; (2) 상기 회전 수단에 의해 와인더가 회전하고, 상기 왕복 이동 수단에 의해 와인더가 왕복 이동하면서 와인더 상에 일정 간격으로 와이어가 권취되는 단계; (3) 일정 간격으로 권취된 와이어를 일정 간격 및 길이로 상기 분리 수단에 의해 와인더로부터 분리시키는 단계; (4) 분리된 마이크로 와이어 어레이의 표면에 진공 증착기를 이용하여 금을 증착하는 단계; (5) 금이 증착된 마이크로 와이어 어레이의 길이 방향에 수직으로 지지 와이어를 형성하는 단계; 및 (6) 상기 지지 와이어와 마이크로 와이어의 교차점에 액적을 위치시키는 단계를 포함하는, 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이의 제조 방법을 제공할 수 있다.Another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array using the microwire array manufacturing device, (1) the microwire formed in the coagulation water tank by the polymer solution discharged from the nozzle during the wet spinning process. supplying to the winder; (2) the winder is rotated by the rotating means, and the winder is reciprocated by the reciprocating moving means, and winding the wire at regular intervals on the winder; (3) separating the wire wound at regular intervals from the winder by the separation means at regular intervals and lengths; (4) depositing gold on the surface of the separated microwire array using a vacuum evaporator; (5) forming a support wire perpendicular to the longitudinal direction of the gold-deposited microwire array; and (6) positioning a droplet at the intersection of the support wire and the microwire. A method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array can be provided.
상기 회전 수단의 속도는 10~400 rpm이며, 상기 왕복 이동 수단의 속도는 0.1~5.0 mm/s일 수 있다.The speed of the rotating means may be 10 to 400 rpm, and the speed of the reciprocating moving means may be 0.1 to 5.0 mm/s.
본 발명은, 일정 간격 및 길이로 정렬된 마이크로 와이어 어레이 제조장치를 제공할 수 있다The present invention can provide a device for manufacturing micro wire arrays aligned at regular intervals and lengths.
본 발명은, 일정 간격 및 길이로 정렬된 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이의 제조 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array aligned at regular intervals and lengths.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치를 나타낸 도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치에 있어서, 왕복 이동 수단 및 회전 수단과 와이어가 권취된 와인더가 결합된 모습을 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 와이어 어레이 제조 장치의 왕복 이동 수단 및 회전 수단의 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치의 와인더의 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치의 와인더의 측면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치의 분리수단의 측면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치의 분리수단의 상면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에서, 와이어가 와인더에 권취된 모습 및 와이어 어레이가 분리 수단에 의해 분리된 모습을 나타낸 도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예의 제조 장치에 의해 제조된 폴리우레탄 코어사(도 9a) 표면 위에 50 nm 두께의 금 코팅막이 도입된 형태(도 9b)를 나타낸 SEM 이미지이다.
도 10는, 본 발명의 일 실시예의 제조 장치에 의해 제조된 와이어 어레이를 교차 적층시켜 형성된 메쉬 형태의 모습을 나타낸 도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예의 제조 장치에 의해 제조된 신축성 단일 전도성 와이어를 마이크로 LED의 배선으로 사용하여 초기 상태(L =1 cm, 도 11a))에서 600% 연신(L = 7 cm, 도 11b)에서도 LED가 작동됨을 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 제조 장치에 의해 제조된 신축성 단일 전도성 와이어의 초기 길이(L =1 cm))에서 최대 600% 연신(L = 7 cm)을 20회 반복하는 과정에서 전도성 와이어의 실시간 저항변화를 나타낸 도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예의 제조 장치에 의해 제조된 고신축 전도성 와이어 어레이가 액적 내로 신축 및 이완되는 모습을 나타낸 도이다.1 is a diagram showing a wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, where a reciprocating moving means, a rotating means, and a winder on which a wire is wound are combined.
Figure 3 is a schematic diagram of the reciprocating moving means and rotating means of the micro wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view of the winder of the wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a side view of the winder of the wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a side view of the separation means of the wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a top view of the separation means of the wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing a wire wound around a winder and a wire array separated by a separation means, in one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an SEM image showing a 50 nm thick gold coating film (FIG. 9b) introduced onto the surface of a polyurethane core yarn (FIG. 9a) manufactured by the manufacturing apparatus of an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing a mesh shape formed by cross-stacking wire arrays manufactured by the manufacturing apparatus of one embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows a stretchable single conductive wire manufactured by the manufacturing device of an embodiment of the present invention used as a wiring for a micro LED, from the initial state (L = 1 cm, FIG. 11a) to 600% stretching (L = 7 cm, Figure 11b) also shows that the LED operates.
Figure 12 shows the initial length (L = 1 cm) of the stretchable single conductive wire manufactured by the manufacturing device of an embodiment of the present invention and the conductive wire in the process of repeating stretching (L = 7 cm) 20 times up to 600%. This diagram shows real-time resistance change.
Figure 13 is a diagram showing how a highly stretchable conductive wire array manufactured by the manufacturing apparatus of an embodiment of the present invention is stretched and relaxed into a droplet.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 어레이 제조 장치는, 마이크로 와이어가 권취되는 와인더(100); 상기 와인더를 회전시키는 회전 수단(200); 상기 와인더를 마이크로 와이어의 권취 방향에 수직으로 왕복 운동시키는 왕복 이동 수단(300); 및 상기 와인더에 권취된 마이크로 와이어를 일정한 길이로 분리하는 분리부(400)를 포함한다.A wire array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기 마이크로 와이어는 고분자 소재를 포함하고, 상기 와이어의 직경은 제한되지 않으나, 바람직하게는 500 nm~20 ㎛이다. 상기 고분자 소재는 형상기억 고분자를 포함하는 소재이고, 상기 형상기억 고분자는 폴리노보넨(Polynorbonene), 열가소성 폴리우레탄, 열경화성 폴리우레탄, 에폭시(Epoxy), 스타이렌계 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트-폴리에틸렌글리콜 공중합체(PET-PEG), 폴리메틸메타크릴레이트-폴리부틸메타크릴레이트 공중합체(Poly(methylmethacrylate-co-butylmethacrylate), PMMA-PBMA), 메타크릴레이트 기반 고분자(Methacrylate derivative polymer), 폴리카프로락톤-부틸아크릴레이트 공중합체(Polycaprolactone-butylacrylate copolymer), 폴리싸이클로옥텐(Polycyclooctene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블렌드, 아크릴레이트, 폴리프로필렌 세바케이트, 스타이렌 공중합체, 폴리에틸렌-나일론 6 공중합체, 폴리헤드랄 올리고머 실세스퀴옥산(Polyhedral oligomeric silsesquioxane, POSS), 폴리비닐리덴다이플루오라이드/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드(PVDF/PMMA) 및 스타이렌-부타디엔-스타이렌 블록공중합체(SBS)을 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상이다.The microwire includes a polymer material, and the diameter of the wire is not limited, but is preferably 500 nm to 20 ㎛. The polymer material is a material containing a shape memory polymer, and the shape memory polymer is polynorbonene, thermoplastic polyurethane, thermosetting polyurethane, epoxy, styrene-based copolymer, polyethylene terephthalate-polyethylene glycol copolymer. Polymer (PET-PEG), poly(methylmethacrylate-co-butylmethacrylate), PMMA-PBMA, methacrylate-based polymer (Methacrylate derivative polymer), polycaprolactone- Polycaprolactone-butylacrylate copolymer, polycyclooctene, polyethylene, polyethylene/polypropylene blend, acrylate, polypropylene sebacate, styrene copolymer, polyethylene-nylon 6 copolymer, Includes polyhedral oligomeric silsesquioxane (POS), polyvinylidene difluoride/polymethyl methacrylate blend (PVDF/PMMA), and styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS). It is one or more types selected from the group.
회전 수단(200)은 베이스 플레이트의 상부에 존재하며, 모터를 포함하고 있어서 와인더를 회전시킬 수 있다. 또한, 회전 수단에 연결된 제어부(미도시)에 의해 회전 수단의 속도를 조절할 수 있다. 회전 수단의 속도는 10~400 rpm일 수 있다. 상기 속도 하한값 미만인 경우 와이어의 직경이 너무 크게 제조되며, 상기 속도 상한값 초과인 경우 와이어가 끊어진다.The rotation means 200 is located on the top of the base plate and includes a motor to rotate the winder. Additionally, the speed of the rotating means can be adjusted by a control unit (not shown) connected to the rotating means. The speed of the rotating means may be 10 to 400 rpm. If the speed is below the lower limit, the diameter of the wire is manufactured too large, and if the speed is above the upper limit, the wire is broken.
왕복 이동 수단(300)의 위치는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 베이스 플레이트의 상부 또는 측면부이다. 왕복 이동 수단은 모터를 포함하고 있어서 회전 수단을 왕복 이동시킬 수 있다. 또한, 왕복 이동 수단에 연결된 제어부(미도시)에 의해 왕복 이동 속도를 조절할 수 있다. 상기 왕복 이동 수단의 속도는 0.1~5.0 mm/s일 수 있다. 상기 속도 하한값 미만인 경우 와이어 어레이에서 인접한 와이어의 간격이 너무 좁아지게 되며, 상기 속도 상한값 초과인 경우 와이어가 끊어진다.The position of the reciprocating moving means 300 is not particularly limited, but is preferably at the top or side of the base plate. The reciprocating moving means includes a motor and can reciprocate the rotating means. Additionally, the reciprocating movement speed can be adjusted by a control unit (not shown) connected to the reciprocating movement means. The speed of the reciprocating means may be 0.1 to 5.0 mm/s. If the speed is below the lower limit, the gap between adjacent wires in the wire array becomes too narrow, and if the speed exceeds the upper limit, the wire is broken.
와인더(100)는, 와이어의 권취 방향에 수직으로 위치하는 회전축(110); 상기 회전축(110)에 연결되어 상기 회전축(110)과 함께 회전하는 적어도 2개의 회전판(120); 상기 회전판(120)을 연결하는 연결부(130)를 포함하며, 상기 연결부(130)는 테플론으로 이루어지거나 혹은 테플론으로 코팅되어 있다. 와인더는 와이어를 권취하며, 연결부가 테플론으로 이루어지거나 혹은 테플론으로 코팅되어 있기 때문에, 이후 분리 공정에서 와이어가 용이하게 분리될 수 있다.The
분리부(400)는, 양단에 일정 길이로 제단된 와이어 어레이를 고정시키기 위한 지지부(410)가 위치하는 직사각형의 프레임(420)으로 이루어지며, 상기 와이어 어레이 지지부(410)는 감압접착제 또는 접착액이 코팅되어 있다. 분리부(400)의 크기는 와인더의 둘레 이상의 크기이면 특별히 제한되지 않는다. The
본 발명의 다른 실시예는, 상기 마이크로 와이어 어레이 제조 장치를 이용한 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이의 제조 방법으로서, (1) 습식 방사공정 중 노즐로부터 토출된 폴리머 용액이 응고 수조에서 형성한 마이크로 와이어를 상기 와인더에 공급하는 단계; (2) 상기 회전 수단에 의해 와인더가 회전하고, 상기 왕복 이동 수단에 의해 와인더가 왕복 이동하면서 와인더 상에 일정 간격으로 와이어가 권취되는 단계; (3) 일정 간격으로 권취된 와이어를 일정 길이로 상기 분리 수단에 의해 와인더로부터 분리시키는 단계; (4) 분리된 마이크로 와이어 어레이의 표면에 진공 증착기를 이용하여 금을 증착하는 단계; (5) 금이 증착된 마이크로 와이어 어레이의 길이 방향에 수직으로 지지 와이어를 형성하는 단계; 및 (6) 상기 지지 와이어와 마이크로 와이어의 교차점에 액적을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.Another embodiment of the present invention is a method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array using the microwire array manufacturing device, (1) the microwire formed in the coagulation water tank by the polymer solution discharged from the nozzle during the wet spinning process. supplying to the winder; (2) the winder is rotated by the rotating means, and the winder is reciprocated by the reciprocating moving means, and winding the wire at regular intervals on the winder; (3) separating the wire wound at regular intervals from the winder by the separation means at a predetermined length; (4) depositing gold on the surface of the separated microwire array using a vacuum evaporator; (5) forming a support wire perpendicular to the longitudinal direction of the gold-deposited microwire array; and (6) positioning the droplet at the intersection of the support wire and the microwire.
상기 지지 와이어는 상기 마이크로 와이어와 동일한 소재로 제조될 수 있으며, 직경은 500 nm~20 ㎛일 수 있다.The support wire may be made of the same material as the microwire, and may have a diameter of 500 nm to 20 ㎛.
상기 액적은 비휘발성 액체 또는 젤이며, 상기 비휘발성 액체는 친수성 비휘발성 액체, 소수성 비휘발성 액체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상이고, 상기 젤은 하이드로젤(Hydrogel) 또는 오가노젤(Organogel)일 수 있다.The droplet is a non-volatile liquid or gel, and the non-volatile liquid is at least one selected from the group consisting of a hydrophilic non-volatile liquid, a hydrophobic non-volatile liquid, or a mixture thereof, and the gel is a hydrogel or It may be organogel.
상기 친수성 비휘발성 액체는 글리세롤 및 에틸렌글리콜을 포함하는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상이고, 상기 소수성 비휘발성 액체는 실리콘 오일, 코코넛 오일, 헥사데칸 및 벤질알코올을 포함하는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상이며, 상기 하이드로젤은 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 글리콜, 소듐 폴리아크릴레이트, 아크릴레이트 폴리머 및 이들의 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상을 포함하고, 상기 오가노젤은 폴리에틸렌글리콜, 폴리카르보네이트, 폴리에스터, 올리올레핀, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(3-하이드록시부티레이트-3-하이드록시발러레이트) 공중합체(Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)(PHBV) 및 이들의 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상을 포함할 수 있다.The hydrophilic non-volatile liquid is at least one selected from the group including glycerol and ethylene glycol, and the hydrophobic non-volatile liquid is at least one selected from the group including silicone oil, coconut oil, hexadecane, and benzyl alcohol. , the hydrogel includes at least one selected from the group including polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, sodium polyacrylate, acrylate polymer, and copolymers thereof, and the organogel includes polyethylene glycol and polycarbonate. , polyester, oliolefin, polystyrene, polymethyl methacrylate, poly(3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate) copolymer (Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)(PHBV) and these It may include any one or more selected from the group containing copolymers.
상기 액적의 직경은 200 ㎛ ~ 600 ㎛일 수 있다.The diameter of the droplet may be 200 ㎛ ~ 600 ㎛.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.As above, specific parts of the present invention have been described in detail, and it is clear to those skilled in the art that these specific techniques are merely preferred embodiments and do not limit the scope of the present invention. something to do. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
실시예 1.Example 1.
1. 마이크로 와이어 어레이 제조1. Microwire array fabrication
펠렛 형태의 폴리우레탄(BASF, 690A) 고분자를 디메틸포름아마이드(Dimethyl Formamide)에 용해시켜 10 wt.% 용액을 준비한다. 상기 폴리우레탄 고분자를 습식방사(Wet spinning) 공정으로 전도성 와이어의 코어를 제조한다. 구체적으로는, 10 wt.% 폴리우레탄 고분자 용액을 주사기(Syringe, 노즐 규격 26 AWG)를 이용하여 0.2 ml/h의 속도로 에탄올 응고액 수조에 주입한 후, 내부에 위치한 가이드 롤러를 거쳐 응고욕 외부에 위치한 회전 와인더에 감음으로써, 응고된 폴리우레탄 필라멘트, 즉 전도성 마이크로 와이어 제조를 위한 코어사를 준비한다. 와인더의 회전 속도와 하부 리니어 스테이지(Linear Stage) 이송 속도를 조절함으로써, 직경이 0.5 ~ 20.0 ㎛로 조절된 와이어가 일정한 간격으로 와인더에 감기도록 한다(도 8의 a). 상기 습식 방사된 코어사는 어레이 제조 장치에 의해 와인더로부터 사각 틀(Frame)로 분리되어 일정 길이와 간격으로 정렬된 와이어 어레이를 형성한다(도 8의 b). 와이어 어레이에서 인접한 어레이의 간격은 300 ~ 1,500 ㎛일 수 있다.Prepare a 10 wt.% solution by dissolving pellet-shaped polyurethane (BASF, 690A) polymer in dimethyl formamide. The core of the conductive wire is manufactured from the polyurethane polymer through a wet spinning process. Specifically, a 10 wt.% polyurethane polymer solution is injected into the ethanol coagulating solution tank at a rate of 0.2 ml/h using a syringe (nozzle size 26 AWG), and then injected into the coagulating bath via a guide roller located inside. By winding on an externally located rotary winder, the solidified polyurethane filament, i.e., the core yarn for manufacturing conductive microwires, is prepared. By controlling the rotation speed of the winder and the transfer speed of the lower linear stage, the wire whose diameter is adjusted to 0.5 ~ 20.0 ㎛ is wound around the winder at regular intervals (a in Figure 8). The wet spun core yarn is separated from the winder into a square frame by an array manufacturing device to form a wire array arranged at a certain length and interval (Figure 8b). The spacing between adjacent arrays in a wire array may be 300 to 1,500 μm.
2. 전도성 금속층 도입2. Introduction of conductive metal layer
상기 와인더로부터 분리된 마이크로 와이어 어레이의 표면에 전도성 금속층을 형성한다. 구체적으로는, 고전도층 형성을 위해 금 진공 증착 과정을 수행한다. 사각 틀에 고정된 와이어 어레이를 진공 증착기 상부 샘플 고정판에 위치시킨 후, 진공도 10-6 torr 이하에서 0.5 ~ 1.0 Å/s 속도로 금 코팅막을 형성한다. 상기 전도층의 두께는 50 nm이며(도 9의 b), 이로부터 일정 간격으로 정렬된 전도성 와이어 병렬 어레이를 제조할 수 있다. 또한 이들 병렬 어레이를 교차시킴으로써 메쉬(Mesh) 형태(도 10) 뿐 만 아니라 다양한 구조의 와이어 어레이를 용이하게 구현할 수 있다. A conductive metal layer is formed on the surface of the micro wire array separated from the winder. Specifically, a gold vacuum deposition process is performed to form a highly conductive layer. After placing the wire array fixed in the square frame on the upper sample holding plate of the vacuum evaporator, a gold coating film is formed at a speed of 0.5 to 1.0 Å/s at a vacuum degree of 10 -6 torr or less. The thickness of the conductive layer is 50 nm (b in FIG. 9), from which a parallel array of conductive wires aligned at regular intervals can be manufactured. Additionally, by intersecting these parallel arrays, it is possible to easily implement not only a mesh form (Figure 10) but also wire arrays of various structures.
3. 전도성 마이크로 와이어의 전기적 특성 평가3. Evaluation of electrical properties of conductive microwires
제조된 단일 전도성 와이어를 일정 거리 떨어뜨린 리니어 스테이지의 그립(grip) 양단에 수평이 되도록 부착한다. 지지 와이어를 전도성 와이어의 길이 방향에 수직으로 중앙에 위치시킨다. 이때, 지지 와이어는 전도성 마이크로 와이어의 하단 혹은 상단에 위치할 수 있다. 이후 전도성 와이어와 지지 와이어의 교차점에 실리콘 오일 액적을 위치시킨다. 상기 액적은 비휘발성 액체인 실리콘 오일(Silicone oil, 점도 350 Centi stokes)이며, 액적의 직경은 200 ㎛ ~ 600 ㎛이다. The manufactured single conductive wire is attached horizontally to both ends of the grip of a linear stage spaced a certain distance apart. The support wire is centered perpendicular to the longitudinal direction of the conductive wire. At this time, the support wire may be located at the bottom or top of the conductive microwire. Then, a silicone oil droplet is placed at the intersection of the conductive wire and the support wire. The droplet is a non-volatile liquid, silicone oil (viscosity: 350 centi stokes), and the droplet diameter is 200 ㎛ ~ 600 ㎛.
그립 간격(L)을 줄여 부착된 전도성 와이어에 인가된 초기 장력을 낮추어, 전도성 와이어가 실리콘 오일 액적 내에 함침시킨다. 1.0 cm 그립 간격에서의 액적 내 함침된 단일 전도성 와이어의 저항은 1,600 Ω로써 금 코팅막 두께(50 nm) 및 코팅 모폴로지(한쪽면 코팅) 결과를 토대로 계산된 단면적을 이용해 고유저항(또는 전도도)이 약 4.0×x10-6 Ω·cm(약 2.5×105 S/cm)임이 확인되었다. 해당 고유저항은 벌크상 금의 고유저항(2.2×10-6 Ω·cm)에 근접하는 높은 전도성을 나타내었다. 신축성 단일 전도성 와이어를 마이크로 LED 램프의 배선 전극으로 활용하여 초기 길이 L = 1.0 cm에서 600% 연신 후 L = 7.0 cm 에서도 초기와 동일한 LED의 밝기를 확인하였으며(도 11), 동일한 변형률의 20회 반복과정 중 실시간 저항 변화 측정을 통해 초기 저항 약 1,600 Ω에서 600% 연신에서 3,600 Ω으로 증가됨이 확인되었으며, 외부 응력이 제거되면 초기 저항인 1,600 Ω 낮아짐이 확인되었다(도 12). By reducing the grip gap ( L ), the initial tension applied to the attached conductive wire is lowered, and the conductive wire is impregnated within the silicone oil droplet. The resistance of a single conductive wire impregnated in a droplet at a 1.0 cm grip spacing is 1,600 Ω, which means that the specific resistance (or conductivity) is approximately It was confirmed to be 4.0×x10 -6 Ω·cm (about 2.5×10 5 S/cm). The specific resistance showed high conductivity approaching that of bulk gold (2.2×10 -6 Ω·cm). Using a stretchable single conductive wire as a wiring electrode for a micro LED lamp, the brightness of the LED was confirmed to be the same as the initial one even at L = 7.0 cm after being stretched by 600% at the initial length L = 1.0 cm (Figure 11), and the same strain rate was repeated 20 times. Through real-time resistance change measurement during the process, it was confirmed that the initial resistance increased from about 1,600 Ω to 3,600 Ω at 600% stretching, and when the external stress was removed, the initial resistance was confirmed to be lowered to 1,600 Ω (FIG. 12).
4. 전도성 마이크로 와이어 병렬 어레이의 신축성 및 복원성 평가4. Evaluation of stretchability and resilience of conductive microwire parallel arrays
제조된 전도성 와이어 병렬 어레이를 일정 간격으로 떨어진 그립(grip) 양단에 부착한다. 지지 와이어를 전도성 와이어의 길이 방향에 수직으로 중앙에 위치시킨다. 이때, 지지 와이어는 전도성 마이크로 와이어의 하단 혹은 상단에 위치할 수 있다.The manufactured parallel array of conductive wires is attached to both ends of grips spaced at regular intervals. The support wire is centered perpendicular to the longitudinal direction of the conductive wire. At this time, the support wire may be located at the bottom or top of the conductive microwire.
이후 전도성 와이어와 지지 와이어의 교차점에 액적을 위치시킨다. 상기 액적은 비휘발성 액체인 실리콘 오일(Silicone oil, 점도 350 Centi stokes)이며, 액적의 직경은 200 ㎛ ~ 600 ㎛이다. 전도성 마이크로 와이어의 외부 장력 변화에 따른 액적 내로 유입-유출 거동을 확인하였다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 외부 장력이 작용할 경우 전도성 와이어가 액적 밖으로 나오게 되며, 외부 장력이 작용하지 않는 경우 전도성 와이어는 액적 내로 자발적으로 이완되어 유입되는 것을 확인하였다. The droplet is then placed at the intersection of the conductive wire and the support wire. The droplet is a non-volatile liquid, silicone oil (viscosity: 350 centi stokes), and the droplet diameter is 200 ㎛ ~ 600 ㎛. The inflow-outflow behavior into the droplet according to the change in external tension of the conductive microwire was confirmed. As shown in Figure 13, it was confirmed that when external tension was applied, the conductive wire came out of the droplet, and when external tension was not applied, the conductive wire spontaneously relaxed and flowed into the droplet.
100 : 와인더; 110 : 회전축; 120 : 회전판; 130 : 연결부; 200 : 회전 수단; 300 : 왕복 이동 수단; 400 : 분리부; 410 : 지지부; 420: 프레임100: winder; 110: rotation axis; 120: rotating plate; 130: connection part; 200: means of rotation; 300: Round-trip transportation; 400: separation part; 410: support portion; 420: frame
Claims (7)
상기 와인더를 회전시키는 회전 수단;
상기 와인더를 마이크로 와이어의 권취 방향에 수직으로 왕복 운동시키는 왕복 이동 수단; 및
상기 와인더에 권취된 마이크로 와이어를 일정 길이로 분리하는 분리부를 포함하고,
상기 분리부는, 양단에 분리된 와이어 어레이를 고정시키는 지지부가 위치하는 직사각형의 프레임으로 이루어지며,
상기 와이어 어레이 지지부는 감압접착제 혹은 접착액이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는,
마이크로 와이어 어레이 제조 장치.Winder on which microwire is wound;
Rotating means for rotating the winder;
Reciprocating means for reciprocating the winder perpendicular to the winding direction of the microwire; and
It includes a separation part that separates the micro wire wound on the winder into a predetermined length,
The separation portion consists of a rectangular frame with supports at both ends that secure the separated wire array,
The wire array support part is characterized in that it is coated with pressure-sensitive adhesive or adhesive liquid.
Microwire array manufacturing device.
상기 와인더는,
상기 마이크로 와이어의 권취 방향에 수직으로 위치하는 회전축;
상기 회전축에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전하는 적어도 2개의 회전판;
상기 회전판을 연결하는 연결부를 포함하며,
상기 연결부는 테플론으로 이루어지거나 혹은 테플론으로 코팅되어 있는, 마이크로 와이어 어레이 제조 장치.According to claim 1,
The winder is,
a rotation axis positioned perpendicular to the winding direction of the microwire;
At least two rotating plates connected to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft;
It includes a connection part connecting the rotating plate,
A micro wire array manufacturing device in which the connection portion is made of Teflon or coated with Teflon.
상기 마이크로 와이어는 고분자 소재를 포함하며,
상기 마이크로 와이어의 직경은 500 nm~20 ㎛인 것을 특징으로 하는, 마이크로 와이어 어레이 제조 장치.The method of claim 1 or 2,
The microwire includes a polymer material,
A micro wire array manufacturing device, characterized in that the diameter of the micro wire is 500 nm to 20 ㎛.
상기 고분자 소재는 형상기억 고분자를 포함하는 소재이고,
상기 형상기억 고분자는 폴리노보넨(Polynorbonene), 열가소성 폴리우레탄, 열경화성 폴리우레탄, 에폭시(Epxoy), 스타이렌계 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트-폴리에틸렌글리콜 공중합체(PET-PEG), 폴리메틸메타크릴레이트-폴리부틸메타크릴레이트 공중합체(Poly(methylmethacrylate-co-butylmethacrylate), PMMA-PBMA), 메타크릴레이트 기반 고분자(Methacrylate derivative polymer), 폴리카프로락톤-부틸아크릴레이트 공중합체(Polycaprolactone-butylacrylate copolymer), 폴리싸이클로옥텐(Polycyclooctene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블렌드, 아크릴레이트, 폴리프로필렌 세바케이트, 스타이렌 공중합체, 폴리에틸렌-나일론 6 공중합체, 폴리헤드랄 올리고머 실세스퀴옥산(Polyhedral oligomeric silsesquioxane, POSS), 폴리비닐리덴다이플루오라이드/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드(PVDF/PMMA) 및 스타이렌-부타디엔-스타이렌 블록공중합체(SBS)을 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 마이크로 와이어 어레이 제조 장치.According to claim 4,
The polymer material is a material containing a shape memory polymer,
The shape memory polymer is polynorbonene, thermoplastic polyurethane, thermosetting polyurethane, epoxy (Epxoy), styrene-based copolymer, polyethylene terephthalate-polyethylene glycol copolymer (PET-PEG), polymethyl methacrylate- Poly(methylmethacrylate-co-butylmethacrylate), PMMA-PBMA), methacrylate derivative polymer, polycaprolactone-butylacrylate copolymer, poly Polycyclooctene, polyethylene, polyethylene/polypropylene blend, acrylate, polypropylene sebacate, styrene copolymer, polyethylene-nylon 6 copolymer, polyhedral oligomeric silsesquioxane, POSS), polyvinylidene difluoride/polymethyl methacrylate blend (PVDF/PMMA), and styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS). , microwire array manufacturing device.
(1) 습식 방사공정 중 노즐로부터 토출된 폴리머 용액이 응고 수조에서 형성한 마이크로 와이어를 상기 와인더에 공급하는 단계;
(2) 상기 회전 수단에 의해 와인더가 회전하고, 상기 왕복 이동 수단에 의해 와인더가 왕복 이동하면서 와인더 상에 일정 간격으로 와이어가 권취되는 단계;
(3) 일정 간격으로 권취된 와이어를 일정 길이로 와인더로부터 분리시키는 단계;
(4) 분리된 마이크로 와이어 어레이의 표면에 진공 증착기를 이용하여 금을 증착하는 단계;
(5) 금이 증착된 마이크로 와이어 어레이의 길이 방향에 수직으로 지지 와이어를 형성하는 단계; 및
(6) 상기 지지 와이어와 마이크로 와이어의 교차점에 액적을 위치시키는 단계를 포함하는, 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이의 제조 방법.A method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array using the microwire array manufacturing device of claim 1,
(1) supplying microwires formed in a coagulation tank by a polymer solution discharged from a nozzle during the wet spinning process to the winder;
(2) a step in which the winder is rotated by the rotating means and the winder moves back and forth by the reciprocating moving means, thereby winding wire at regular intervals on the winder;
(3) separating the wire wound at regular intervals from the winder by a certain length;
(4) depositing gold on the surface of the separated microwire array using a vacuum evaporator;
(5) forming a support wire perpendicular to the longitudinal direction of the gold-deposited microwire array; and
(6) A method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array, comprising the step of positioning a droplet at the intersection of the support wire and the microwire.
상기 회전 수단의 속도는 10~400 rpm이며,
상기 왕복 이동 수단의 속도는 0.1~5.0 mm/s인, 고신축 전도성 마이크로 와이어 어레이의 제조 방법.According to claim 6,
The speed of the rotating means is 10 to 400 rpm,
A method of manufacturing a highly stretchable conductive microwire array, wherein the speed of the reciprocating moving means is 0.1 to 5.0 mm/s.
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100617450B1 (en) * | 2004-06-17 | 2006-09-01 | 한국화학연구원 | Filament bundle type nano fiber and manufacturing method thereof |
| JP2011518409A (en) | 2008-03-30 | 2011-06-23 | ヒルズ， インコーポレイテッド | Superconducting wire and cable and manufacturing method thereof |
| JP2012533657A (en) | 2009-07-15 | 2012-12-27 | ザ ユニバーシティ オブ アクロン | Manufacture of multifunctional conductive / transparent / flexible membranes |
| JP5350635B2 (en) | 2004-11-09 | 2013-11-27 | ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | Production and application of nanofiber ribbons and sheets and nanofiber twisted and untwisted yarns |
| JP2017515005A (en) | 2014-04-30 | 2017-06-08 | ユニベルシテ・ピエール・エ・マリー・キユリー | Method and device for changing the characteristics of a linear element, in particular the distance separating two ends of a linear element |
| KR101851641B1 (en) | 2016-04-29 | 2018-04-25 | 한국과학기술원 | A apparatus for manufacturing the film having nano-structure including nano/micro fiber network formed by electrospinning and a method for manufacturing the film having nano-structure including nano/micro fiber network formed by electrospinning |
| US20190096540A1 (en) | 2015-07-16 | 2019-03-28 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Sheath-core fibers for superelastic electronics, sensors, and muscles |
| KR102045220B1 (en) | 2017-11-28 | 2019-11-15 | 중앙대학교 산학협력단 | Strain sensing device, sensor array using the same and preparation method thereof |
| KR102150136B1 (en) | 2012-08-01 | 2020-09-01 | 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 | Coiled and non-coiled twisted nanofiber yarn and polymer fiber torsional and tensile actuators |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6138899A (en) * | 1984-07-30 | 1986-02-24 | 工業技術院長 | Guide frame for edge tool of sheet material cutter |
| EP2045375B1 (en) * | 2007-10-02 | 2011-03-16 | Stem Cell Technology Company | Apparatus and method for electrospinning 2D- or 3D-structures of micro- or nano-fibrous materials |
| KR101840107B1 (en) * | 2016-03-03 | 2018-03-20 | 희성전자 주식회사 | Conducting yarn by using coaxial electrospinning, manufacturing apparatus, manufacturing method, and electronic parts using the same |
| KR102390181B1 (en) * | 2020-02-12 | 2022-04-29 | 인하대학교 산학협력단 | Self-Recovering Conductive Wires Including Shape Memory Polymers |
-
2021
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100617450B1 (en) * | 2004-06-17 | 2006-09-01 | 한국화학연구원 | Filament bundle type nano fiber and manufacturing method thereof |
| JP5350635B2 (en) | 2004-11-09 | 2013-11-27 | ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | Production and application of nanofiber ribbons and sheets and nanofiber twisted and untwisted yarns |
| KR101458846B1 (en) | 2004-11-09 | 2014-11-07 | 더 보드 오브 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 | The fabrication and application of nanofiber ribbons and sheets and twisted and non-twisted nanofiber yarns |
| JP6312759B2 (en) | 2004-11-09 | 2018-04-18 | ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | Production and application of nanofiber ribbons and sheets and nanofiber twisted and untwisted yarns |
| JP2011518409A (en) | 2008-03-30 | 2011-06-23 | ヒルズ， インコーポレイテッド | Superconducting wire and cable and manufacturing method thereof |
| JP2012533657A (en) | 2009-07-15 | 2012-12-27 | ザ ユニバーシティ オブ アクロン | Manufacture of multifunctional conductive / transparent / flexible membranes |
| KR102150136B1 (en) | 2012-08-01 | 2020-09-01 | 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 | Coiled and non-coiled twisted nanofiber yarn and polymer fiber torsional and tensile actuators |
| JP2017515005A (en) | 2014-04-30 | 2017-06-08 | ユニベルシテ・ピエール・エ・マリー・キユリー | Method and device for changing the characteristics of a linear element, in particular the distance separating two ends of a linear element |
| US20190096540A1 (en) | 2015-07-16 | 2019-03-28 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Sheath-core fibers for superelastic electronics, sensors, and muscles |
| KR101851641B1 (en) | 2016-04-29 | 2018-04-25 | 한국과학기술원 | A apparatus for manufacturing the film having nano-structure including nano/micro fiber network formed by electrospinning and a method for manufacturing the film having nano-structure including nano/micro fiber network formed by electrospinning |
| KR102045220B1 (en) | 2017-11-28 | 2019-11-15 | 중앙대학교 산학협력단 | Strain sensing device, sensor array using the same and preparation method thereof |
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