KR20060056696A - 가스 감응 센서용 복합재료 및 그의 제조방법 - Google Patents

가스 감응 센서용 복합재료 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 길이/단면적 비가 큰 전도성 물질과 절연성 고분자 물질로 된 가스 센서용 복합재료 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이와 같이 길이/단면적 비가 큰 전도성 물질을 사용함에 따라 복합재료에 첨가되는 전도성 물질의 함량을 감소시킬 수 있으면서 동시에 높은 감지 감도를 얻을 수 있다.
가스 센서, 카본 나노튜브, 감도, 분산

Description

가스 감응 센서용 복합재료 및 그의 제조방법{COMPOSITE MATERIALS FOR GAS SENSOR AND METHOD FOR PREPARATION OF THE SAME}
도 1은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 가스 감응 센서용 복합재료의 가스 감지 특성을 평가하는 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 가스 감응 센서용 복합재료의 가스 감지 특성을 평가하는 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 가스 감응 센서용 복합재료 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 길이/단면적 비가 큰 전도성 물질을 포함시켜 전도성 물질의 함량을 감소시키면서 감지 성능을 향상시킬 수 있는 가스 감응 센서용 복합재료 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
보다 안락한 삶을 영위하고자 하는 현대인들에게 있어서 보다 정교한 센서 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다. 다양한 타입의 센서 시스템중에서 가스 센서 시스템은 질병의 진단 및 실시간 모니터링이 가능하다는 이들의 잠재적인 이용가능성 때문에서 많은 주목을 받고 있다.
가스센서는 이미 산업안전, 환경감시, 식품산업 등의 분야에서 광범위하게 응용되고 있지만, 향후에는 의료 및 기타 새로운 분야에도 응용될 것으로 기대된다.
종래에는 특정 가스만을 인식하는 형태의 가스 센서가 주류를 이루었으나, 최근에는 가스 센서들을 어레이 형태로 구성하여 냄새에 대한 반응 패턴을 인식하도록 하는 전자코(electronic nose) 기술로 발전되고 있는 추세이다.
센서 재료는 가스 센서 또는 전자코 등의 관련 센서분야의 핵심기술이며, 지금까지 우수한 센서 재료를 찾기 위한 연구가 지속적으로 시도되어져 왔다.
그 중 대표적인 것이 고분자-전도성 입자의 복합재료이다. 이런 복합재료의 경우에는 기지상(matrix phase)인 고분자가 가스와 반응하여 팽창/수축하는 효과에 따른 전기 전도도의 변화를 이용하여 가스를 감지하게 된다. 이러한 동작은 전도성분산상과 절연성 기지상으로 구성된 복합재료의 저항이 퍼콜레이션(percolation) 특성을 가진다는 점을 이용한 것이다.
일반적으로 전도성 분산상과 절연성 기지상으로 이루어진 복합재료는 특정 전도성 입자의 함량에서 전도성 입자의 부피 분율의 변화에 따라 급격한 전도도의 변화를 보이는데, 이때의 조성을 퍼콜레이션 문턱(percolation threshold)이라고 한다. 복합체 센서는 재료의 이러한 전도도 변화 특징을 이용한 것이다. 센서 재료가 감지하고자 하는 가스와 반응하여 절연성 기지상의 부피가 변화하게 되면 전도성 입자의 부피 분율이 바뀌게 되고 따라서 전도도에 변화가 생긴다. 따라서, 이러한 감지특성에는 본질적으로 퍼콜레이션에 의한 전도도 변화 곡선의 기울기가 센서 의 감지 감도에 영향을 미치게 된다.
이에 본 발명자들은 퍼콜레이션에 의한 전도도 변화 곡선의 기울기가 클수록 높은 감지 감도를 얻을 수 있을 것이라는 점에 착안하여, 전도성 분산상과 고분자 절연성 기지상으로 이루어진 복합재료에 있어서, 전도성 분산상을 형성하는 전도성 입자의 길이/단면적 비(aspect ratio)가 커질수록 이 퍼콜레이션 문턱 조성이 낮아지고, 이에 따라 전도도 변화곡선의 기울기가 급격해지고, 특히, 카본 나노튜브와 같은 부피/면적비가 매우 큰 재료를 이용할 경우에는 아주 낮은 전도성 입자의 함량에서도 퍼콜레이션이 가능하며 높은 감지 감도를 가지는 재료를 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 길이/단면적 비가 큰 전도성 물질을 이용하여 전도성 입자의 첨가량을 최소화시키면서 감지 성능을 개선시킨 가스 감응 센서용 복합재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 길이/단면적 비가 큰 전도성 물질을 이용하여 전도성 입자의 첨가량을 최소화시키면서 감지 성능을 개선시킨 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고분자 절연성 기지상 및 전도성 분산상으로 이루어진 가스 감응 센서용 복합재료에 있어서, 전도성 분산상으로는 길이/단면적비가 큰 전도성 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료를 제공한다.
본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료에 있어서, 상기 전도성 입자의 길이/단면적 비는 100 내지 100,000인 것이 바람직하며, 상기 전도성 입자로는 카본 나노튜브 또는 금속 나노파이버를 사용하는 것이 바람직하며, 전도성 입자는 복합재료 총중량에 기초하여 0.1 내지 10중량% 사용되는 것이 바람직하다. 전도성 입자의 필요 함량은 전도성 입자의 길이/단면적 비의 함수이며 전도성 입자의 길이/단면적비가 증가할수록 첨가함량은 낮아질 수 있다. 그리고, 동일한 길이/단면적 비를 가지더라도 전도성 입자의 분산성에 따라 달라질 수 있으며, 분산성이 우수할수록 첨가함량은 더 낮아진다.
또한, 본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료에 있어서, 가스 감지 특성을 개선하기 위하여 고분자 절연성 기지상에 디에틸렌글리콜 디벤조에이트(DGD) 또는 디옥틸 프탈레이트(DOP)의 연화제를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 연화제는 기지상 고분자의 중량을 기초하여 10 내지 60중량% 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 분산매에 분산시켜 졸(sol)을 형성하는 단계; 절연성 기지상이 되는 고분자 용액을 준비하는 단계; 및 전도성 입자 졸과 고분자 용액을 혼합 및 분산시켜 복합 졸을 형성하는 단계를 포함하는 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법의 상기 졸 형성 단계에서 전도성 입자는 길이/단면적 비가 100 내지 100,000인 카본 나노튜브 또는 나 노파이버를 사용하고, 분산매로는 클로로포름 또는 테트라히드로퓨란을 사용할 수 있으며, 분산성을 개선시키기 위해 폴리(p-페닐렌비닐렌-코-2,5-디옥토시-m-페닐렌-비닐렌(PmPV) 또는 폴리티오펜과 같은 전도성 고분자 계열의 분산제를 더 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법의 고분자 용액 준비 단계에서 고분자 용액에는 에틸렌 글리콜 디벤조에이트(DGD) 또는 디옥틸 프탈레이트(DOP)의 연화제가 고분자의 중량을 기초하여 10 내지 60중량% 포함되는 것이 바람직하며, 기지상이 되는 고분자 용액은 10 내지 50㎎/㎖의 범위의 농도인 것이 바람직하고, 복합졸 형성 단계에서는 분산성 개선을 위해 초음파 처리하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 고분자 절연성 기지상 및 전도성 분산상으로 이루어진 가스 감응 센서용 복합재료에 있어서, 전도성 분산상으로는 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료를 제공한다.
상기 고분자 절연성 기지상에 있어서, 기지상이 되는 고분자 물질로는 에틸 셀룰로오스(EC), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(비닐 아세테이트)(PVA), 폴리(에틸렌 옥사이드)(PEO), 폴리(4-메틸스티렌)(P4MS), 폴리(스티렌-코-메틸 메타크릴레이트)(PS-MMA), 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트(PE-VA), 폴리(비스페놀 A 카보네이트)(PBC), 폴리(4-비닐 피리딘)(P4VP), 폴리(비닐 부티랄)-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트, 폴리(비닐 스테아레이트(PVS), 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 셀룰로오스 아세테이트(CA) 등의 다양한 고분자들이 이용될 수 있다.
전도성 분산상은 복합재료에서 전도성 패스를 제공하며, 전도성 분산상을 구성하는 전도성 입자로는 길이/단면적 비가 큰 물질을 사용한다. 길이/단면적 비가 구체적으로 100이상인 것이 바람직하며, 이런 조건에 맞는 물질로는 카본 나노튜브, 또는 금속 나노파이버 등이 이용될 수 있다. 이때 전도성 입자는 복합재료의 총중량에 기초하여 0.1 내지 10 중량% 사용될 수 있다.
또한, 절연성 기지상의 고분자와 전도성 분산상의 전도성 입자의 혼합시 전도성 입자의 분산을 용이하게 하기 위해 분산제가 사용될 수 있다. 이 경우, 분산제로는 전도성 고분자 계열의 재료가 사용됨이 바람직하며 구체적으로, 폴리(p-페닐렌비닐렌-코-2,5-디옥토시-m-페닐렌-비닐렌)(PmPV), 폴리티오펜 등이 사용되어질 수 있다. 이 경우, 분산제는 전도성 입자의 10 내지 60 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 분산제는 20중량% 미만 사용되는 경우 효율적으로 전도성 입자의 표면을 덮지 못하여 그의 효과가 미비하며, 60 중량%를 초과하여 사용되는 경우 과잉의 분산제들이 입자를 형성하여 오히려 분산성을 악화시키는 역할을 하는 문제가 있다. 분산제의 첨가량은 전도성입자의 표면적/질량 비에 관계하며, 표면적/질량 비가 클수록 첨가량은 증가하여야 한다.
본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료는 센서의 감응특성을 더욱 개선하기 위하여 기지상의 고분자에 연화제(plasticizer)를 더 포함할 수 있다. 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자와 고분자 재료의 복합화는 파이버 강화효과(fiber reinforcement)에 의해 복합재료의 기계적 강도를 강화시킨다. 따라서, 이러한 높은 기계적 강도 때문에 감응시에 가스 반응에 의한 기지상의 부피 팽창이 제한될 수 있다. 이러한 특성을 개선하기 위해 연화제를 기지상 고분자에 첨가할 수 있다. 연화제의 첨가는 고분자 기지상의 기계적인 강도를 완화하여 센서의 감도를 더욱 개선시킬 수 있다. 이때 사용되는 연화제로는 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트(DGD), 디옥틸 프탈레이트(DOP) 등이 사용될 수 있으며, 첨가량은 기지상 고분자의 10 내지 60중량% 수준이 바람직하다.
본 발명은 또한 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 분산매에 분산시켜 졸(sol)을 형성하는 단계; 절연성 기지상이 되는 고분자 용액을 준비하는 단계; 및 전도성 입자 졸과 고분자 용액을 혼합 및 분산시켜 복합졸을 형성하는 단계를 포함하는 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법에 있어서, 고분자 절연성 기지상과 전도성 분산상은 별도로 제조된 후에 혼합되어진다.
일단 전도성 분산상이 되는 전도성 입자는 졸로 제조되는 것이 바람직하다. 이 경우 전도성 입자는 클로로포름 또는 테트라히드로퓨란(THF) 등과 같은 분산매에 분산시킨다. 전도성 입자로는 길이/단면적 비가 100 내지 100,000인 카본 나노튜브 또는 금속 나노파이버 등과 같은 물질이 이용된다. 이때 전도성입자의 함량이 되도록 낮을수록 우수한 분산성을 얻을 수 있으나, 지나치게 묽을 경우에 향후의 졸 혼합과 코팅공정에 부담이 갈 수 있으므로 0.1~10㎎/㎖ 범위가 적합하다. 상기 졸에서 전도성 입자의 함량은 전도성 입자의 길이/단면적 비에 관계하며, 길이/단 면적 비가 클수록 더 낮아져야 한다. 멀티 월 나노튜브(multiwall carbon nanotube, MWNT)를 사용할 경우에는 1㎎/㎖ 수준의 함량이 바람직하며, 싱글 월 나노튜브(single wall carbon nanotube, SWNT)를 사용할 경우에는 0.1㎎/㎖ 수준의 낮은 함량이 바람직하다.
전도성 입자의 분산성의 개선을 위해 전술한 PmPV 또는 폴리티오펜 등과 같은 전도성 고분자 계열의 분산제를 사용하는 것이 바람직하며, 초음파 분산기를 이용하여 물리적으로 분산성을 개선시킬 수 있다. 초음파 분산기를 이용하는 경우 초음파 분산기 사용시간은 1시간 이상이 되어야 한다.
상기 제조된 전도성 입자 졸과는 별도로 절연성 기지상이 되는 고분자 용액을 제조한다. 이 경우 사용되는 고분자 물질로는 에틸 셀룰로오스(EC), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리(비닐 아세테이트)(PVA), 폴리(에틸렌 옥사이드)(PEO), 폴리(4-메틸스티렌)(P4MS), 폴리(스티렌-코-메틸 메타크릴레이트(PS-MMA), 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트(PE-VA), 폴리(비스페놀 A 카보네이트) (PBC), 폴리(4-비닐 피리딘)(P4VP), 폴리(비닐 부티랄)-코-비닐 알콜-코-비닐 아세테이트, 폴리(비닐 스테아레이트(PVS), 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 셀룰로오스 아세테이트(CA) 등의 다양한 고분자들이 이용될 수 있으며, 용매로는 클로로포름, 테트라히드로퓨란 등이 사용될 수 있다. 이 경우 고분자 용액의 농도는 10 내지 50㎎/㎖ 사이의 범위가 바람직하다.
이렇게 별도로 제조된 전도성 입자 졸과 고분자 용액을 혼합하고, 혼합된 복합졸의 균일도와 분산성 개선을 위해 초음파 분산기를 이용하여 4시간 이상 분산시 키는 것이 바람직하다. 이때 전도성 입자 졸과 고분자 용액의 혼합비는 목적하고자 하는 전도성 입자의 함량과 각각의 졸의 농도에 의해 결정된다.
혼합 졸의 초음파 분산시 지나치게 분산시간이 길어지면 졸의 안정성이 저하될 수 있으므로 초음파를 이용한 분산시간은 6시간을 넘지 않는 것이 바람직하다. 상기의 분산시간은 초음파의 강도, 사용하는 장치의 규모 등 제반 공정변수에 영향을 받을 수 있으므로 절대적으로 의미있는 수치는 아니다. 단지 최적의 분산조건을 얻기 위해서는 적절한 분산시간이 존재함을 의미하며 그 이상의 지나친 초음파 분산은 오히려 분산성에 나쁜 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.
제조된 복합 졸은 전극에 적절한 공정을 통해, 예를 들면, 스핀 코팅, 드롭 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법에 의해 코팅될 수 있다. 또한, 센서의 전기적 잡음 특성을 개선시키기 위하여 전기장 하에서 드롭 코팅하는 방법이 적용되어질 수도 있다. 이 방법으로 센서 박막을 제조할 경우에 사용하는 전기장의 세기는 10kV/m 내지 1MV/m 범위가 바람직하다. 인가하는 전기장의 세기가 너무 약하면 전도성 입자의 정렬이 부족하여 잡음특성의 개선 효과가 떨어지고, 인가하는 전기장이 너무 강하면 전극에 손상이 발생할 수 있다. 센서 코팅시에 전기장을 가하게 되면 졸이 건조되는 동안 전도성 입자가 인가된 전기장의 방향으로 부분 정렬되고, 결과적으로 최종 코팅된 박막의 전기저항이 낮아지고 잡음 특성이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
카본 나노튜브로써는 일진 나노테크사.(IL JIN Nanotech Co.)에서 시판되는 정제된 싱글 월 카본 나노튜브(SWNT)를 사용하고, 분산매로는 클로로포름을 사용하고, 분산제로는 PmPV를 사용하고, 고분자로는 에틸 셀룰로오스를 사용하였다.
일단 에틸 셀룰로오스 300㎎을 클로로포름 용매 10㎖ 중에 용해시켜 30㎎/㎖ 농도의 에틸 셀룰로오스 용액을 제조하였다. 한편, 클로로포름 100㎖중에 카본 나노튜브 10㎎을 첨가하여 0.1㎎/㎖ 농도의 카본 나노튜브 졸을 형성하고, 카본 나노튜브의 클로로포름중 분산을 촉진하기 위하여 PmPV을 카본 나노튜브의 50중량%의 양으로 첨가하였다. 카본 나노튜브 졸을 에틸 셀룰로오스 용액과 혼합하기 전 4시간 동안 초음파처리하였다. 이어서, 총 복합체에서 카본나노튜브의 함량이 5중량%가 되도록 카본나노튜브 졸 37.9㎖와 에틸 셀룰로오스 용액 2.4㎖를 혼합한 후 6시간 동안 초음파 처리하였다.
초음파 후에, 혼합된 졸을 유리 기판 위에 설치된 서로 맞물린 금 전극위에 박막을 형성하기 위해 스프레이 코팅하였다. 코팅된 박막의 두께는 대략 0.5㎛ 이었으며, 사용전 된극의 스페이싱은 300㎛였다. 코팅된 필름을 스프레이 코팅 공정 동안 생긴 잔류 스트레스를 제거하기 위해 24시간 동안 80℃에서 후열처리 하였다.
실시예 2 내지 3
카본나노튜브 졸과 에틸셀룰로오스 용액을 혼합할 때 최종 복합체에서 카본 나노튜브의 함량이 각각 7중량%(실시예 2) 및 10중량%(실시예3)으로 되도록 혼합비를 조절한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 7중량% 조건의 경우에는 카본나노튜브 졸 : 에틸셀룰로오스 용액 비가 38.4㎖:1.7㎖ 이었으며, 10중량% 조건의 경우에는 16.7㎖:0.5㎖ 이었다.
실시예 4
카본 나노튜브로써는 일진 나노테크사.(IL JIN Nanotech Co.)에서 시판되는 정제된 싱글 웰 카본 나노튜브(SWNT)를 사용하고, 분산매로는 클로로포름을 사용하고, 분산제로는 PmPV를 사용하고, 고분자로는 에틸 셀룰로오스를 사용하고, 연화제로는 디에틸렌 글리콜 디벤조에이트(DGD)를 사용하였다.
일단 에틸 셀룰로오스 200㎎와 연화제 DGD 100mg을 클로로포름 용매 10㎖ 중에 용해시켜 30㎎/㎖ 농도의 에틸 셀룰로오스+연화제(DGD) 용액을 제조하였다. 한편, 클로로포름 10㎖중에 카본 나노튜브 1㎎을 첨가하여 카본 나노튜브 졸을 형성하고, 카본 나노튜브의 클로로포름중 분산을 촉진하기 위하여 PmPV을 카본 나노튜브의 50중량%의 양으로 첨가하였다. 카본 나노튜브 졸을 에틸 셀룰로오스 용액과 혼합하기 전 4시간 동안 초음파처리하였다. 이어서, 복합체에서 카본나노튜브의 함량이 5중량비가 되도록 맞추어 카본나노튜브 졸과 에틸 셀룰오로스 용액을 혼합한 후 6시간 동안 초음파 처리하였다. 이때 혼합비는 실시예 1의 조건과 동일하였다.
초음파 후에, 혼합된 졸을 유리 기판 위에 설치된 서로 맞물린 금 전극위에 박막을 형성하기 위해 스프레이 코팅하였다. 코팅된 박막의 두께는 대략 0.5㎛ 이었으며, 전극의 스페이싱은 300㎛였다. 코팅된 필름을 스프레잉 공정 동안 발생된 잔류 스트레스를 제거하기 위해 24시간 동안 80℃에서 후열처리 하였다.
실시예 5 내지 6
카본 나노튜브의 함량을 각각 7중량%(실시예 5) 및 10중량%(실시예 6)으로 하는 것만 제외하고, 실시예 4와 동일하게 필름을 제조하였다. 혼합비는 각각 실시예 2와 실시예 3의 조건과 동일하였다.
비교예 1
전도성 입자로서 종래에 사용되고 있는 카본 블랙 15중량%를 사용한다는 것만 제외하고, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다.
시험예
감응특성 평가
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 얻은 필름의 감응특성을 벤젠가스를 이용하여 평가하였다. 평가에 사용된 벤젠 가스의 농도는 1000 내지 5000ppm 이었다.그 결과를 도 1에 나타내었다. 또한, 연화제가 첨가된 실시예 4 내지 6에서 얻은 필름의 감응특성도 역시 벤젠가스(농도 : 800 내지 4000ppm)를 이용하여 평가하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 테스트용 벤젠가스는 온도가 일정하게 유지되는 버 블러에 건조 공기를 흘려주어 제조되었으며, 그 농도는 다시 건조공기로 희석하여 조절하였다. 모든 가스 유량은 가스유량제어기(mass flow controller;MFC)를 통해 제어되었다. 테스트 가스에 반응하여 변화하는 센서의 저항을 간단한 전압분배 회로를 이용하여 측정하였으며 측정에 사용된 전압은 -10~10V 이었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카본 나노튜브-에틸 셀룰로오스 복합체가 종래의 카본블랙-에틸 셀룰로오스 복합체보다 우수한 감응 특성을 보임을 알 수 있다. 더욱이, 5중량%의 카본 나노튜브가 첨가된 본 발명에 따른 복합체가 15중량%의 카본블랙이 첨가된 종래 기술의 복합체보다 약 3배의 감도 개선이 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 도 2는 도 1과 비교되는 바와 같이 연화제를 첨가하여 감응특성이 더 개선되었음을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료는 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 이용하여 종래의 센서보다 높은 감응 특성을 가지며, 또한 전도성 입자의 사용량의 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 감응 센서용 복합재료는 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 포함하면서, 동시에 연화제를 첨가시켜 감응 특성을 보다 더 획기적으로 개선시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 고분자 절연성 기지상 및 전도성 분산상으로 이루어진 가스 감응 센서용 복합재료에 있어서, 전도성 분산상으로는 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 입자의 길이/단면적 비는 100 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전도성 입자로는 카본 나노튜브 또는 나노파이버를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 입자는 복합재료 총 중량에 기초하여 0.l 내지 10중량% 사용되는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료.
  5. 제 1항에 있어서, 가스 감지 특성을 개선하기 위하여 고분자 절연성 기지상에 에틸렌 글리콜 디벤조에이트(DGD) 또는 디옥틸 프탈레이트(DOP)의 연화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 연화제는 기지상 고분자의 중량을 기초하여 10 내 지 60중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 가스 감응 센서용 복합재료.
  7. 길이/단면적 비가 큰 전도성 입자를 분산매에 분산시켜 졸(sol)을 형성하는 단계;
    기지상이 되는 고분자 용액을 준비하는 단계; 및
    전도성 입자 졸과 고분자 용액을 혼합 및 분산시켜 복합졸을 형성하는 단계를 포함하는 가스 감응 센서용 복합재료의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 졸 형성 단계에서 전도성 입자는 길이/단면적 비가 100 내지 100,000인 카본 나노튜브 또는 나노파이버인 것을 특징으로 하는 가스 센서용 복합재료의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 졸 형성 단계에서는 분산매로는 클로로포름 또는 테트라히드로퓨란인 것을 특징으로 하는 가스 센서용 복합재료의 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 졸 형성 단계에서 분산성을 개선시키기 위해 폴리(p-페닐렌비닐렌-코-2,5-디옥토시-m-페닐렌-비닐렌(PmPV) 또는 폴리티오펜과 같은 전도성 고분자 계열의 분산제를 더 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 센서용 복합재료의 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 고분자 용액 준비 단계에서 기지상이 되는 고분자 용액은 10 내지 50㎖/㎎의 범위의 농도인 것을 특징으로 하는 가스 센서용 복합재료의 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 고분자 용액 준비 단계에서 고분자 용액에 에틸렌 글리콜 디벤조에이트(DGD) 또는 디옥틸 프탈레이트(DOP)의 연화제를 고분자의 중량을 기초하여 10 내지 60중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 가스 센서용 복합재료의 제조방법.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 복합졸 형성 단계에서 분산성 개선을 위해 초음파 처리하는 것을 특징으로 하는 가스 센서용 복합재료의 제조방법.
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