KR20150130598A - Conducting composite yarn fabricated by twisting core [polymer] ??shell [metal film] structured conducting nanofibers and conducting fibers and their fabrication method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a conductive twist composite yarn fabricated by twisting a conductive fiber and a conductive microfibrous nanofiber having a core (polymer)-shell(thin film) structure, and to a fabrication method thereof. The conductive twist composite yarn with excellent resistance to laundering and bending strength characteristics is produced by fabricating a twisted yarn by twisting a general fiber and a microfibrous nanofiber and then coating a surface of the twisted yarn with a metal thin film by means of a wet process. The conductive twist composite yarn has a broad pore size distribution ranging from a micropore to a macropore, thereby being able to be applied to a wearable conductive fiber and a current collector having a wide specific surface area.

Description

코어〔Ｃｏｒｅ， 고분자〕­쉘〔Ｓｈｅｌｌ， 금속박막〕 구조를 갖는 전도성 극세사 나노섬유와 전도성 일반사가 서로 꼬여서 만들어진 전도성 트위스트 복합사 및 그 제조방법{Conducting composite yarn fabricated by twisting core 〔polymer〕­shell 〔metal film〕 structured conducting nanofibers and conducting fibers and their fabrication method}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a conductive twisted composite yarn made by twisting conductive microfine nanofibers having a core [polymer] shell [shell, metal thin film] structure and a conductive twisted composite yarn, Structured conducting nanofibers and conducting fibers and their fabrication method}

본 발명은 일반사와 극세사 나노섬유를 서로 꼬아서 일반사와 극세사 나노섬유가 서로 트위스팅되어 형성된 트위스트 복합사(twisted yarn)를 제조하고, 복합사(yarn)의 표면에 금속박막을 코팅하여 우수한 전기전도 특성을 갖는 전도성 복합사 및 그 제조방법에 관한 내용이다. 전기방사를 통해 제조된 전도성 극세사 나노섬유에 형성된 수십 nm ~ 수 ㎛ 크기의 평균 기공 및 전도성 일반사에 형성된 수 ㎛ ~ 수백 ㎛ 크기의 복수의 평균 기공 분포를 바탕으로 전도성 트위스트 복합사(yarn)는 높은 비표면적 특성을 가지며, 특히 극세사 나노섬유를 구성하는 개별 나노섬유의 표면에 전도성 금속박막이 코팅이 되어 있기 때문에, 우수한 내구성을 가져서, 뛰어난 내 세탁성을 가질 수 있다. 복합사(yarn)에 전도성을 부여하기 위해 각종 금속이온이 함유하고 있는 액상에서 도금을 실시함으로써 전기가 통하는 복수의 평균 기공분포를 갖는 극세사-일반사 복합 전도성 트위스트 복합사의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a twisted yarn which is produced by twisting a normal yarn and a microfine nanofiber with each other by twisting the common yarn and the microfine nanofibers together and coating a metal thin film on the surface of the composite yarn, And a method for producing the same. Based on average pores of several tens of nanometers to several micrometers in size and several average pore distributions of several micrometers to several hundreds of micrometers in length formed on conductive nanofibers produced by electrospinning conductive microfine nanofibers, conductive twisted composite yarns And has a high specific surface area. In particular, since the surface of the individual nanofibers constituting the microfine nanofibers is coated with the conductive metal thin film, it has excellent durability and excellent washing resistance. There is provided a method of manufacturing a microfiber-general-purpose composite conductive twist composite yarn having a plurality of average pore distributions through which electricity is conducted by plating in a liquid phase containing various metal ions in order to impart conductivity to a composite yarn.

IT 기술의 빠른 발전과 함께 일상생활에서는 더 얇고, 가볍고, 휴대하기 편리한 소자 개발을 요구하고 있다. 더 나아가 유연하고 떨어뜨려도 깨지지 않는 종이나 의류 위에 직접 디바이스를 구현하거나, 직물 형태로 소자를 제조하여 착용이 가능한 웨어러블(wearable) 소자에 대한 관심이 높아지고 있다. 초기에 입을 수 있는 컴퓨터 구현을 기반으로 시작된 스마트 섬유(smart fabric)는 최근들어 다양한 소자기술의 실현과 더불어 미래지향적 고기능성 섬유를 제조하는 방향으로 진화하고 있다. 이에 따라 외국에서는 스마트 의류(Smart Clothing), 디지털 가먼트(Digital Garment), 디지털 의류(Digital Clothing), SFIT(Smart Fabrics and Interactive Textiles), 인텔리전트 웨어(Intelligent Wear), e-텍스타일 등을 구동하기 위한 스마트 섬유 개발에 힘쓰고 있다.Along with the rapid development of IT technology, everyday life requires the development of thinner, lighter, more portable devices. Furthermore, there is a growing interest in wearable devices that can be worn by fabricating devices in the form of a fabric or by directly embodying a device on a flexible or unbreakable cloth or garment. Smart fabric, which was started on the basis of early computer implementations, has evolved into the production of future-oriented highly functional fibers with the realization of various device technologies in recent years. In order to drive Smart Clothing, Digital Garment, Digital Clothing, SFIT (Smart Fabrics and Interactive Textiles), Intelligent Wear, and e-textiles, We are working on smart fiber development.

웨어러블 전자기기에서 핵심적인 역할을 하는 전도성 섬유는 도선 역할 내지는, 그 자체로 기능성을 갖는 섬유 역할을 할 수 있다. 일반적인 전도성 섬유는 섬유의 표면에, 구리, 니켈. 은(Ag)과 같은 금속을 도금하여, 전도성 섬유를 제조하는 방법과, 고분자 섬유의 내부에, 탄소나노튜브/은 나노입자/은 전구체가 환원되어 형성된 은 박층의 형성으로 전도성 섬유를 구성할 수 있다. Conductive fibers, which play a key role in wearable electronic devices, can serve as conductors or as fibers with functionality as such. Common conductive fibers are on the surface of the fibers, copper, nickel. A method of manufacturing a conductive fiber by plating a metal such as silver (Ag), and a method of forming a conductive fiber by forming a thin silver layer formed by reducing a carbon nanotube / silver nanoparticle / silver precursor in a polymer fiber have.

웨어러블 전자기기에 한 부분을 차지하고 있는e-텍스타일에 사용되는 섬유재료는 금속 구리, CNT(Carbon Nanotube) 복합체, 카본나노섬유(Carbon Nanofiber), Ag 복합체 그리고 도금 재료 등에 이르기 까지 다양하게 연구되고 있다. 금속섬유의 경우 낮게는 0.01 Ω/m 수준의 저항이 가능하고, 도금섬유의 경우 0.2 Ω/m부터 수 Ω/m까지 분포하여 상대적으로 저항 수치가 큰 편이다. 금속박막이 코팅된 전도성 섬유의 경우, 기계적인 마찰이나 굽힘 과정에서 섬유의 표면에 코팅된 금속 박층이 쉽게 벗겨질 수 있는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 은 나노입자와 탄소나노튜브와 같은 전도성 필러(filler)를 섬유의 내부에 채워서 전도성 섬유를 구성하는 경우, 필러의 양이 전도체의 퍼컬레이션(percolation)이 가능한 임계치 이상 포함되어야 하기 때문에, 전도성 섬유의 제조에 있어서 비용이 증가되는 문제점이 발생한다.Textiles used in e-textiles, which occupy a part of wearable electronic devices, have been studied extensively, including metal copper, carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers, Ag composites, and plating materials. Metal fibers have a resistance value as low as 0.01 Ω / m, and in case of plated fibers, the resistance value is relatively large as it is distributed from 0.2 Ω / m to several Ω / m. In the case of a conductive fiber coated with a metal thin film, a thin metal film coated on the surface of the fiber during the mechanical friction or bending process may easily peel off. Also, when conductive fibers are formed by filling conductive fibers such as silver nanoparticles and carbon nanotubes into the fibers, the amount of the filler should be greater than or equal to a threshold value that permits percolation of the conductive material. Therefore, There arises a problem that the cost is increased in the manufacture of the semiconductor device.

또한 세탁 과정에서 전도성 필러(filler) 내지는 표면에 코팅된 금속 박층이 벗겨지는 경우, 우수한 전도성 특성을 지속적으로 유지하기 어려운 문제점이 발생한다. 따라서 기계적인 마찰이나 반복적인 세탁과정에서도 전기전도도가 감소되지 않는 내세탁성과 굽힘에 대한 기계적 안정성이 뛰어난 전도성 섬유를 제조하는 것이 중요하다.In addition, when the conductive filler or the thin metal layer coated on the surface is peeled off during the washing process, there arises a problem that it is difficult to continuously maintain excellent conductive characteristics. Therefore, it is important to produce conductive fibers that are excellent in resistance to washing and mechanical stability against bending, in which electrical conductivity is not reduced even during mechanical friction or repetitive washing.

또한 전도성 섬유를 전류 집전체로 이용하거나, 전기화학적 반응의 반응 사이트(site)로 이용하는 경우, 높은 비표면적을 갖는 전도성 섬유의 사용이 요구된다. 일반사의 경우 직경이 수십 ㎛ 이상으로 크기 때문에, 일반사 만으로 전도성 섬유가 구성이 되는 경우 높은 비표면적을 갖기 어려우며, 따라서, 극세사로 구성된 전도성 섬유와 함께 복합화되어, 높은 비표면적을 유지하는 것이 중요하다. Further, when the conductive fibers are used as current collectors or as reaction sites for electrochemical reactions, the use of conductive fibers having a high specific surface area is required. It is difficult to have a high specific surface area when conductive fibers are constituted by only ordinary yarns, and therefore, it is important to combine them with conductive fibers composed of microfine yarns to maintain a high specific surface area .

무전해도금 내지는 전해도금 방법으로 섬유의 표면에 전도성 금속 박층을 코팅하는 경우, 섬유와 금속 박층간의 이종 접촉 특성으로 인하여, 결착 강도가 약한 단점이 있다. 특히 섬유의 구김이나 연신 과정에서 금속 도금 층이 쉽게 벗겨지거나, 크랙(crack)이 발생하여 전기전도도 특성이 크게 떨어진다. When the conductive metal thin layer is coated on the surface of the fiber by the electroless plating or the electrolytic plating method, there is a disadvantage that the binding strength is weak due to the heterogeneous contact property between the fiber and the metal thin layer. In particular, the metal plating layer easily peels off or cracks during the creasing or stretching of the fiber, resulting in a significant deterioration in the electrical conductivity.

전도성 필러를 고분자 섬유의 내부에 충진시켜, 섬유를 형성하는 경우, 과량의 전도성 필러가 포함이 되어야 하기 때문에, 전도성을 유지하기 위해서 고비용이 요구가 된다. 특히 탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노입자와 같은 미세한 나노미터 크기의 전도성 필러를 이용하는 경우, 세탁과정에서 섬유로부터 탈리될 수 있으며, 피부 접촉이나 섬유층으로부터 탈리되어 호흡기를 통해 인체에 유입이 될 수 있어, 유해성 문제가 발생할 수 있다.When the conductive filler is filled in the polymer fiber to form fibers, an excessive amount of conductive filler must be contained. Therefore, high cost is required to maintain the conductivity. Particularly, when a fine nanometer-sized conductive filler such as carbon nanotube, graphene, or silver nanoparticle is used, it can be removed from the fiber during the washing process, and can be removed from the skin contact layer or the fibrous layer, There may be harmful problems.

코어(Core, 고분자)-쉘(Shell, 금속박막) 구조를 갖는 전도성 극세사 나노섬유와 전도성 일반사가 서로 꼬여서 만들어진 내 세탁성과 굽힘 안정성이 뛰어난 전도성 섬유(Yarn)를 제공한다. The present invention provides a conductive fiber (Yarn) excellent in washing resistance and bending stability which is produced by twisting conductive microfine nanofibers having a core (core, polymer) -shell (metal thin film) structure and conductive plain yarn.

극세사 나노섬유로부터 얀을 제조하고, 일반사 얀과 함께 서로 꼬아서 극세사 나노섬유-일반사 복합 섬유(Yarn)을 제조한 후에, 금속박막을 코팅하는 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing a yarn from microfine nanofibers and then twisting together with the common yarn to prepare a microfine nanofiber-general yarn composite yarn and then coating the metal foil.

탄소나노튜브, 그래핀, 은 나노입자 같은 유해물질을 전도성 섬유 제조에 사용하지 않고, 극세사 나노섬유-일반사의 복합 전도성 섬유 구조를 통해, 극세사 나노섬유를 구성하는 수천 ~ 수십만개 이상의 나노섬유 표면에 코팅된 전도성 금속 필름 층이 잘 형성이 되어, 금속박막이 외부의 자극에 의해 쉽게 탈리되는 것을 막고, 내구성이 높은 전도성 섬유를 제공한다. It is possible to use the composite conductive fiber structure of the microfiber nanofiber-general yarn to fabricate the microfiber nanofiber of thousands to hundreds of thousands or more on the surface of the nanofiber without using harmful substances such as carbon nanotubes, graphenes and silver nanoparticles in the production of conductive fibers. The coated conductive metal film layer is well formed to prevent the metal thin film from being easily detached by external stimulation and to provide a highly durable conductive fiber.

예를 들어, 세탁 과정에서 극세사 나노섬유들로 구성된 얀(Yarn) 내지는 일반사의 표피 층에 코팅된 금속 박층이 탈리가 되더라도 나노섬유 얀을 구성하는 내부 층 깊숙한 곳에서 형성된 금속 박층은 내부에 강하게 결착이 되어, 금속 박층이 안정적으로 유지되기 때문에, 내구성과 내세탁성이 뛰어난 섬유를 형성할 수 있다. 이러한 나노섬유로부터 형성된 얀과 일반사를 함께 얀으로 다시 꼬아 줌으로써, 일반사에 코팅된 금속층이 먼저 벗겨지더라도 나노섬유 다발의 표면에 코팅된 금속박막이 안정적인 전도성 특성을 유지시켜 주어, 장수명 전도성 특성을 갖는 전도성 섬유를 형성할 수 있다.For example, even if a metal thin layer coated on the skin layer of a yarn or general yarn composed of microfine nanofibers is removed during the washing process, the metal thin layer formed deep inside the nanofiber yarn constituting the nanofiber yarn is strongly adhered to the inside And the metal foil layer is stably maintained, so that a fiber having excellent durability and washing resistance can be formed. The metal thin film coated on the surface of the nanofiber bundle maintains stable conductive characteristics even if the metal layer coated on the common yarn is peeled off by twisting the yarn and the plain yarn formed from the nanofiber together back to the yarn, Can be formed.

또한, 일반사와 나노섬유를 병합하여 사용함으로써 미세기공(Micro pore)과 거대기공(Macro pore)이 동시에 존재함으로써 각 기공으로 인한 완충작용으로 금속의 탈리를 완화해 줄 수 있다.In addition, since the micropores and the macro pores are present at the same time by using the common fibers and the nanofibers in combination, it is possible to alleviate the desorption of the metals due to the buffer effect due to the respective pores.

본 발명에 따르면, 일반사와 극세사 나노섬유 얀을 서로 꼬아서 일반사와 극세사 나노섬유 얀이 서로 트위스팅되어 형성된 복합 섬유(yarn)를 제조하고, 복합 섬유(yarn)의 표면에 금속박막을 코팅하여 우수한 전기전도 특성을 갖는 전도성 섬유 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a composite fiber (yarn) formed by twisting a plain yarn and a microfine nanofiber yarn with each other and twisting common yarn and microfine yarn is prepared, and the surface of the composite yarn is coated with a metal thin film A conductive fiber having electric conduction characteristics and a method for producing the same can be provided.

전기방사 방법으로 제조된 극세사 나노섬유의 표면에 금속이 코팅이 되는 경우 우수한 전도성을 가질 뿐만 아니라 도금층과 섬유층의 강한 결합이 형성 됨으로써 물리적인 충격에도 안정적인 전도성 섬유를 유지 할 수 있다.When the metal is coated on the surface of the microfine nanofiber fabricated by the electrospinning method, not only the excellent conductivity but also the strong bonding between the plated layer and the fibrous layer is formed, so that the conductive fiber stable to physical impact can be maintained.

코어(Core, 고분자)-쉘(Shell, 금속박막) 구조를 갖는 전도성 극세사 나노섬유와 전도성 일반사가 서로 꼬여서 만들어진 전도성 섬유는 높은 비표면적 특성과, 화학적, 기계적, 열적 안정성이 뛰어나 가혹한 환경에서 동작되어야 하는 다공성 전류집전체 또는 높은 내세탁성이 요구되는 웨어러블 텍스타일용 전도성 전극분야에 응용될 수 있다. Conductive fibers made by twisting conductive microfine nanofibers with core (core), shell (metal), and conductive fibers have high specific surface area, excellent chemical, mechanical and thermal stability, and should be operated in harsh environments And a conductive electrode for a wearable textile which requires high washing resistance.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부가 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어(Core, 고분자)-쉘(Shell, 금속박막) 구조를 갖는 전도성 극세사 나노섬유 얀과 전도성 일반사가 서로 꼬여서 만들어진 전도성 섬유 제조방법 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 극세사 나노섬유 웹이 트위스트된 나노섬유(400)의 모식도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 극세사 나노섬유 웹이 트위스트된 트위스트 나노섬유(400)와 일반사(200)가 서로 꼬여진 트위스트 복합사(500)의 모식도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속박막이 코팅된 전도성을 지니는 다공성 섬유의 모식도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속박막이 코팅된 전도성을 지니는 다공성 섬유의 기울인 모식도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단된(슬리팅된) 폴리이미드 나노섬유의 실사진이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단된 폴리이미드 나노섬유의 전자현미경 사진이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 트위스팅된 폴리이미드 나노섬유의 전자현미경 사진이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)를 서로 꼬아서 만든 트위스트 복합사(500)의 주사전자현미경 사진이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예의 따라 제도된 도9의 트위스트 복합사(500)의 표면에 알루미늄 박막을 코팅한 전도성 트위스트 복합사(600)의 주사전자현미경 사진이다.
도 11 은 도 10에서 알루미늄 박막이 코팅된 전도성 트위스트 복합사(600)의 확대된 주사전자현미경 사진이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예의 따라 제조된 전도성을 갖는 복합 다공성 섬유를 전도성 전선으로 사용한 응용 실사진이다.
도 13은 본 발명의 일 비교예로서 부직포 섬유의 표면위에 코팅된 구리 박층이 기계적인 마찰에 의해 벗겨진 모습을 보여주는 주사전자현미경 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
FIG. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a conductive fiber according to an embodiment of the present invention, in which conductive microfine nanofiber yarns having a core (shell) structure are formed by twisting conductive hollow fibers.
FIG. 2 is a schematic diagram of a twisted nanofiber 400 fabricated according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a twisted composite yarn 500 in which twisted twisted nanofibers 400 and twill yarns 200 are twisted together according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a conductive porous fiber coated with a metal thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating the inclination of a conductive porous fiber coated with a metal thin film according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figure 6 is a view of a cut (slitted) polyimide nanofiber according to one embodiment of the present invention.
7 is an electron micrograph of a cut polyimide nanofiber according to an embodiment of the present invention.
8 is an electron micrograph of twisted polyimide nanofibers according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a scanning electron microscope (SEM) image of a twisted composite yarn 500 formed by twisting a normal yarn 200 and a twisted nanofiber 400 according to an embodiment of the present invention.
10 is a scanning electron microscope (SEM) image of a conductive twist composite yarn 600 coated with an aluminum foil on the surface of the twisted composite yarn 500 of FIG. 9 according to an embodiment of the present invention.
11 is an enlarged scanning electron micrograph of the conductive twist composite yarn 600 coated with the aluminum thin film in FIG.
FIG. 12 is an application real-world view using conductive porous composite fibers prepared according to an embodiment of the present invention as conductive wires.
FIG. 13 is a scanning electron microscope photograph showing a copper foil layer coated on the surface of a nonwoven fabric as a comparative example of the present invention peeled off by mechanical friction. FIG.

본 발명은 코어(Core, 고분자)-쉘(Shell, 금속박막) 구조를 갖는 전도성 극세사 나노섬유 얀(Yarn)과 전도성 일반사가 서로 꼬여져서 만들어진 전도성 섬유 및 그 제조방법에 대한 내용이다. 이하에서는 특정 실시 예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.The present invention relates to a conductive fiber made by twisting a conductive microfine yarn and a conductive microfiber yarn having a core (core), a shell (metal thin film) structure, and a manufacturing method thereof. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another Is used.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성을 지니는 복수의 평균 기공 분포를 갖는 다공성 섬유 제조방법의 공정 순서도를 나타내고 있다.FIG. 1 shows a process flow diagram of a porous fiber manufacturing method having a plurality of average pore distributions having conductivity according to an embodiment of the present invention.

단계(110)는 고분자 나노섬유 웹의 제조 단계로서, 고분자 나노섬유 웹은 전기방사법을 이용하여 제조될 수 있다. 전기방사 방법은 고분자 나노섬유 웹을 손쉽게 제조할 수 있는 공정 기법으로, 고전압 발생기, 전류 집전체, 주사기, 주사 바늘, 실린지 펌프, 방사용액으로 구성된다. 먼저 고분자를 용매에 녹여서, 방사용액을 제조한다. 방사용액을 주사바늘이 꽂혀있는 주사기에 담고, 실린지 펌프를 이용하여, 방사용액을 일정한 속도로 토출을 시킨다. 이때 주사 바늘과 전류 집전체 사이에 일정 전압을 인가하여, 나노섬유들이 웹의 형태로 전류집전체 위에 쌓이게 되는 방식으로 고분자 나노섬유 웹을 대량으로 제조할 수 있다. 산업체에서는 상기 주사바늘의 개수가 수백 ~ 수만 개에 이를 정도로, 대면적 고속 나노섬유 멤브레인 제조가 가능하다. 특히 방사용액에 포함되는 고분자의 종류를 다양하게 하여, 고분자 나노섬유 웹의 물성을 제어할 수 있는 큰 장점이 있다. 상기 전기방사 기법을 이용하여 제조된 고분자 나노섬유 웹을 구성하는 개별 고분자 나노섬유는 수 마이크론 크기의 거대기공과 수십 나노미터 크기의 미세기공 분포를 가지며, 일반적으로 200 ~ 800 nm의 평균 나노섬유 직경 분포를 갖는다. 전기방사 방법을 이용하여 고분자 나노섬유 웹을 형성하는 경우 무작위적인 형태로 산포되는 것이 보통이지만, 전기방사 과정 중에 추가적인 전압을 가함으로써 격자형 등 정렬된 고분자 나노섬유 웹의 형태를 가질 수도 있다.Step 110 is a step of preparing a polymer nanofiber web, and the polymer nanofiber web may be prepared by using electrospinning. Electrospinning is a process that can easily produce polymer nanofiber webs. It consists of high voltage generator, current collector, syringe, needle, syringe pump, and spinning solution. First, the polymer is dissolved in a solvent to prepare a spinning solution. The spinning solution is placed in a syringe with a needle inserted, and the spinning solution is discharged at a constant rate using a syringe pump. At this time, a polymer nanofiber web can be mass-produced in such a manner that a certain voltage is applied between the injection needle and the current collector so that the nanofibers are accumulated on the current collector in the form of a web. In the industry, it is possible to manufacture a large-area high-speed nanofiber membrane such that the number of needles is several hundreds to tens of thousands. In particular, there is a great advantage that the physical properties of the polymer nanofiber web can be controlled by varying the kinds of polymers contained in the spinning solution. The individual polymer nanofibers constituting the polymer nanofiber web produced by the electrospinning technique have macropores of a size of several microns and a micropore distribution of a size of several tens of nanometers and generally have an average nanofiber diameter of 200 to 800 nm . When the polymer nanofiber web is formed using the electrospinning method, it is usually dispersed in a random form, but it may have a form of a lattice-like ordered polymer nanofiber web by applying an additional voltage during the electrospinning process.

이러한 고분자 나노섬유 웹은 직경이 100 nm 내지 1 ㎛ 이고, 길이는 100 ㎛ 이상인 고분자 나노섬유로 구성될 수 있으며, 더 나아가 실용성을 고려할 때 그 길이는 100 ㎛ 내지 30 cm의 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 고분자 나노섬유를 웹 형태로 받았을 때, 웹의 두께는 1 ㎛ 에서 100 ㎛ 사이로 형성될 수 있다. 나노섬유의 경우 섬유가닥의 개수가 많아 정전기 발생이 빈번하므로, 이를 해결하기 위하여 고분자 전구체에 첨가제를 넣어주거나 두께를 10 ㎛ 이상으로 하여 정전기 현상을 줄여줄 수 있다. 또한 제조된 나노섬유 웹의 표면에, 플라즈마와 같은 표면처리를 추가적으로 할 수도 있다. 고분자 나노섬유 웹은 복수의 고분자 나노섬유가 산포되어 상기 고분자 나노섬유들 사이에 빈 공간을 형성하는 다공성의 구조를 가지게 되는데, 이때 고분자 나노섬유들 사이에 형성되는 빈 공간으로 인하여 전극의 유연성(flexibility)이 증대되고, 반응원소 혹은 이온의 침투율이 향상될 수 있다.The polymer nanofiber web may be composed of polymer nanofibers having a diameter of 100 nm to 1 탆 and a length of 100 탆 or more. Further, considering practicality, the length of the polymer nanofiber web is selected within a range of 100 탆 to 30 cm desirable. Further, when the polymer nanofibers are received in the form of a web, the thickness of the web can be formed to be between 1 μm and 100 μm. In the case of nanofibers, the number of fiber strands is high, so that static electricity is frequently generated. To solve this problem, an additive may be added to the polymer precursor or the thickness of the nanofiber may be set to 10 μm or more to reduce the electrostatic phenomenon. Further, a surface treatment such as a plasma may be additionally performed on the surface of the produced nanofiber web. The polymer nanofibrous web has a porous structure in which a plurality of polymer nanofibers are dispersed to form an empty space between the polymer nanofibers. In this case, due to the void space formed between the polymer nanofibers, the flexibility ) Is increased, and the penetration rate of the reactive element or ion can be improved.

단계(120)는 고분자 나노섬유 웹을 슬리팅하는 단계일 수 있다. 보다 자세하게, 전기방사 방법을 통해 제조된 대면적의 고분자 나노섬유 웹을 1 mm에서 100 mm 의 폭을 갖는 나노섬유 웹 형태로 절단(슬리팅, slitting)하는 과정을 거쳐, 일정한 폭과 길이를 갖는 섬유 웹을 제조할 수 있다. 이러한 슬리팅 된 개별 고분자 나노섬유(100)를 슬리팅 나노섬유라고 일컫는다. 단계(120)에서 슬리팅 나노섬유의 폭은 고분자 나노섬유 웹의 두께에 따라서 유연하게 변화할 수 있다. 고분자 나노섬유 웹으로부터 얻어지는 얀(Yarn) 형태의 섬유의 지름은 고분자 나노섬유 웹의 두께와 슬리팅 하는 폭에 따라 비례적으로 증가할 수 있다.Step 120 may be a step of slitting the polymer nanofiber web. More specifically, a large-area polymer nanofiber web prepared by an electrospinning method is cut (slitted) into a nanofiber web having a width of 1 mm to 100 mm, A fibrous web can be produced. Such slitted individual polymer nanofiber 100 is referred to as a slitting nanofiber. In step 120, the width of the slit nanofibers may vary flexibly according to the thickness of the polymer nanofiber web. The diameter of the yarn-shaped fibers obtained from the polymer nanofiber web may increase proportionally with the thickness and slitting width of the polymer nanofiber web.

단계(130)는 슬리팅된 고분자 나노섬유 웹들을 트위스트하여 트위스트 나노섬유(400)를 형성하는 단계일 수 있다. 슬리팅 나노섬유의 연신성 및 강도 향상을 위해 2가닥 이상의 슬리팅 나노섬유를 서로 얀(Yarn)의 형상으로 엮어줄 수도 있다. 나노섬유 얀을 구성하는 슬리팅 나노섬유의 가닥 수가 많으면 많을수록, 나노섬유 얀의 강도는 높아지게 된다. 슬리팅 나노섬유로부터 서로 복수개의 나노섬유들이 트위스팅되어 형성된 나노섬유를 나노섬유 얀 내지는 트위스트된 고분자 나노섬유 얀(상술한 트위스트 나노섬유(400))이라 명명한다.Step 130 may be a step of twisting the slit polymer nanofiber webs to form the twisted nanofibers 400. In order to improve the stretchability and strength of the slitting nanofiber, two or more slitting nanofibers may be knitted into a yarn shape. The greater the number of slitting nanofibers constituting the nanofiber yarn, the higher the strength of the nanofiber yarn. The nanofibers formed by twisting a plurality of nanofibers from each other from the slitting nanofibers are called nanofiber yarns or twisted polymer nanofiber yarns (twisted nanofibers (400) described above).

단계(140)는 트위스트 나노섬유(400)와 일반사(200)를 트위스트하여 트위스트 복합사(500)를 형성하는 단계로서, 트위스트된 고분자 나노섬유 얀과 함께 일반섬유(상술한 일반사(200))를 다시 한번 트위스트 시켜줄 수 있다. 이때 일반섬유 또한 복수개의 실들이 서로 꼬여진 얀의 형태일 수 있으며, 천연섬유, 합성섬유, 레이온, 부직포 등 특정 섬유에 제약을 두지 않는다. 일반섬유는 앞서 언급된 나노섬유와는 달리 훨씬 더 큰 기공 분포를 가지는 특징이 있다. 일반섬유를 구성하는 섬유의 굵기가 나노섬유에 비교하여 크기 때문에, 일반섬유를 구성하는 기공 또한 수십 마이크론 ~ 수백 마이크론 크기에 이르기까지 비교적 넓은 평균 기공분포를 가지게 된다. 따라서 일반섬유와 극세사 나노섬유 얀(상술한 트위스트 나노섬유(400)을 다시 함께 서로 트위스팅시켜, 극세사 나노섬유-일반사 복합 얀(상술한 트위스트 복합사(500))을 구성하는 경우, 미세한 기공에서부터 큰 기공 분포까지 포함하는 복합 섬유 얀을 제조할 수 있다.The step 140 is a step of twisting the twisted nanofibers 400 and the normal yarns 200 to form the twisted composite yarns 500. The twisted composite nanofiber yarns are wound around the normal fibers 200 ) Can be twisted once again. In this case, the ordinary fibers may be in the form of yarns in which a plurality of yarns are twisted with each other, and do not limit the specific fibers such as natural fibers, synthetic fibers, rayon, and nonwoven fabrics. Unlike the above-mentioned nanofibers, ordinary fibers have a much larger pore distribution. Since the fibers constituting the ordinary fibers are larger in size than the nanofibers, the pores constituting the ordinary fibers also have a relatively wide average pore distribution ranging from several tens of microns to several hundreds of microns. Therefore, in the case of composing the microfine nanofiber-general yarn composite yarn (twist composite yarn 500 described above) by twisting common fibers and microfine nanofiber yarns (the twisted nanofibers 400 described above together) To a large pore distribution can be produced.

단계(150)는 트위스트 복합사(500)에 금속층(300)을 코팅하여 전도성 트위스트 복합사(600)를 제조하는 단계로서, 복합 섬유 얀에 전도성 금속박막을 코팅하여 줌으로써, 비표면적이 넓은 전도성 복합 섬유 얀을 제조할 수 있다. 금속박막이 코팅되지 않은 극세사 나노섬유-일반사가 서로 꼬여서 형성된 트위스트 복합사(500)는 극세사 나노섬유 얀과 일반사 얀이 서로 강하게 결착되어 꼬여 있기 때문에, 고강도 특성을 가진다. Step 150 is a step of fabricating the conductive twist composite yarn 600 by coating the metal layer 300 on the twisted composite yarn 500 and coating the conductive metal thin film on the composite fiber yarn to form a conductive composite having a large specific surface area A fiber yarn can be produced. The twist composite yarn (500) formed by twisting the microfine nanofibers-common yarns not coated with the metal thin film has high strength characteristics because the microfine nanofiber yarns and the common yarn are strongly bonded to each other and twisted.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 트위스트 나노섬유(400)의 모식도이다. 트위스트 나노섬유(400)는 슬리팅 나노섬유(개별 고분자 나노섬유(100))를 트위스트하여 제조될 수 있다. 트위스트 나노섬유(400)를 형성할 때의 슬리팅 나노섬유의 가닥수는 2가닥에서 10가닥의 범위에서 선택될 수 있다. 슬리팅 나노섬유의 개수가 늘어나게 되면 강도 및 인장력이 증가하지만 최종적으로 얻어지는 트위스트 나노섬유(400)의 직경 또한 증가하기 때문에, 원하는 적정 두께를 가지도록 슬리팅 나노섬유의 개수를 잘 선택하는 것이 중요하다. 2 is a schematic diagram of a twisted nanofiber 400 manufactured according to an embodiment of the present invention. The twisted nanofibers 400 can be made by twisting the slitting nanofibers (individual polymeric nanofibers 100). The number of strands of the slit nanofibers when forming the twisted nanofibers 400 can be selected in the range of 2 to 10 strands. When the number of the slitting nanofibers is increased, strength and tensile force are increased. However, since the diameter of the twisted nanofibers 400 finally obtained is also increased, it is important to select the number of the slitting nanofibers so as to have a desired thickness .

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 트위스트 나노섬유(400)와 일반섬유(일반사(200))가 서로 트위스트되어 형성된 트위스트 복합사(500)의 모식도이다. 얀(Yarn) 구조를 갖는 트위스트 복합사(500)를 형성하는데 있어서, 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)를 복합화하는 있어서, 일반사(200) 얀 한가닥당 나노섬유(400) 얀을 1가닥에서 10가닥 사이에서 선택하여 제조할 수도 있으며, 일반사 얀의 개수 또한 2개 이상으로 늘려서, 일반사(200) 얀과 나노섬유(400) 얀을 서로 꼬아서 복합사(500)를 제조할 수도 있다. 일반사(200)와 나노섬유(400)가 서로 꼬여서 복합사(500)를 형성하는데 있어서, 일반사(200) 얀과 나노섬유(400) 얀의 개수에 있어서 특정한 제약을 두지는 않는다. 3 is a schematic view of a twisted composite yarn 500 formed by twisting twisted nanofibers 400 and general fibers (ordinary yarns 200) according to an embodiment of the present invention. In forming the twisted composite yarn 500 having a yarn structure, the composite yarn 200 and the twisted nanofibers 400 are mixed so that the nanofiber 400 yarns per one ordinary yarn 200 yarn (200) yarn and the nanofiber (400) yarn are twisted to form the composite yarn (500) by stretching the number of the general yarns to two or more, You may. The general yarn 200 and the nanofibers 400 are twisted to form the composite yarn 500 without any particular restriction on the number of the yarns 200 and 400.

도 4와 5 는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복수의 평균 기공 분포를 갖는 전도성 트위스트 복합사(600)의 모식도이다. 여기에서 복수의 평균 기공 분포는 트위스트 나노섬유(400)로부터 얻어지는 평균 기공분포와 일반사(200)로부터 얻어지는 평균 기공 분포가 크게 상이하게 때문에, 복수의 평균 기공 분포를 갖는다는 것이 중요한 의미를 가짐을 강조한다. 트위스트 복합사(500)에 도전성을 부여하기 위하여 금속코팅을 실시할 수 있으며, 전도성을 지니는 트위스트 복합사(500)를 전도성 트위스트 복합사(600)라 일컫는다. 전도성 트위스트 복합사(600)를 구성하는 개별 섬유들의 표면에 코팅된 금속박막을 금속층(300)이라 일컫는다. 4 and 5 are schematic diagrams of a conductive twist composite yarn 600 having a plurality of average pore distributions prepared according to an embodiment of the present invention. Here, it is important that a plurality of average pore distributions have a plurality of average pore distributions since the average pore distributions obtained from the twisted nano fibers 400 and the regular yarns 200 are greatly different from each other Emphasize. The conductive twist composite yarn 500 may be coated with a metal to impart conductivity to the twisted composite yarn 500, and the conductive twist composite yarn 500 is referred to as a conductive twist composite yarn 600. The metal thin film coated on the surfaces of the individual fibers constituting the conductive twist composite yarn 600 is referred to as a metal layer 300. [

금속층(300)을 형성하는 방법은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈을 포함하는 금속 전구체(precursor)를 포함하는 용액 또는 잉크를 사용하여 습식으로 코팅하는 방법으로 전해도금(electroplating), 무전해도금(electroless-plating)등이 포함 될 수 있다. The metal layer 300 may be formed by electroplating, electroless plating, or the like by wet coating using a solution or ink containing a metal precursor including gold, silver, copper, aluminum, electroless-plating, and the like.

상기 금속층(300)은 2 nm 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있고, 더 나아가 실용적인 관점에서 볼 때 10 nm 내지 500 nm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 코팅 두께가 2 nm 이하의 두께로 매우 얇게 코팅이 되는 경우 전기전도 특성이 떨어지게 되며, 코팅 두께가 1 μm 이상으로 두꺼워 지는 경우, 유연성이 떨어지거나 금속박막과 고분자 나노섬유 간의 분리(peel off)가 생길 수 있다. 습식 코팅 방법 이외에도 물리적 증착법인 금속 스퍼터링 방법 및 열증발법, 전자빔 증발법 등을 이용하여, 금속박막을 직접 트위스트 복합사(500) 표면에 코팅을 할 수도 있다. 그러나 트위스트 복합사(500)의 내부에는 금속박막이 잘 증착되지 않을 수 있기 때문에, 용액 공정인 습식 금속 도금 공정을 이용하여 금속박막을 코팅하는 것이 균일한 금속층(300)의 코팅 관점에서 더욱 바람직하다. The metal layer 300 may have a thickness of 2 nm to 1 占 퐉, and further preferably has a thickness of 10 nm to 500 nm from a practical point of view. If the coating thickness is less than 2 nm and the coating thickness is too thin, the electrical conductivity will be degraded. If the coating thickness is thicker than 1 μm, the flexibility will be poor or the peel off between the metal thin film and the polymer nanofiber Can occur. In addition to the wet coating method, the metal thin film may be directly coated on the surface of the twisted composite yarn 500 by a physical sputtering method, a thermal evaporation method, an electron beam evaporation method, or the like. However, since the metal thin film may not be deposited well in the twisted composite yarn 500, it is more preferable to coat the metal thin film using a wet metal plating process as a solution process from the viewpoint of coating of the uniform metal layer 300 .

도 4와 5에서 나타내고 있는 전도성 트위스트 복합사(600)를 구조적으로 살펴보았을 시, 슬리팅 나노섬유(개별 고분자 나노섬유(100))로부터 형성된 극세사 나노섬유 얀의 미세 구멍(Micro-size pore) 구조와 함께 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)의 사이의 거대한 구멍(Macro-size pore) 구조에도 금속층(300)이 존재한다. Structural examination of the conductive twist composite yarn 600 shown in FIGS. 4 and 5 shows that the micro-size pore structure of the microfine nanofiber yarn formed from the slitting nanofiber (individual polymer nanofiber 100) The metal layer 300 is also present in a macro-size pore structure between the normal yarn 200 and the twisted nanofibers 400.

도 6 은 본 발명의 일 실시예의 따라 절단된 폴리이미드 나노섬유의 실사진을 보여준다. 전기방사 방법으로 폴리이미드 나노섬유 웹을 제조한 후, 일정한 폭을 가지도록 슬리팅을 진행하였다. 상기 섬유는 폴리이미드 나노섬유 웹을 절단하여 제조하였고, 구조적으로 슬리팅 나노섬유와 동일하다. 1 mm, 2 mm, 5 mm 폭에 따라 절단 하였다. 본 발명에서는 폴리이미드 나노섬유 웹을 예시로 들었지만, 특징 고분자 나노섬유에 제약을 두지 않으며, 전기방사 가능한 고분자 나노섬유는 도 6에서와 같이 슬리팅 공정을 거쳐, 트위스트된 나노섬유 얀을 제조할 수 있다. 이때 고분자 나노섬유는 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리카보네이트(PC), poly(m-phenylene isophthalamide(PMIA), 폴리에틸아민(PEI), PET, 폴리트리메틸렌 테트라프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌 테트라프탈레이트 (PBT), 폴리설폰 (PSF), poly(etheretherketone)(PEEK), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리우레탄, poly(vinyl butyral)resin(PVB), 폴리비닐에스터(PVE), PFDMS(polyferrocenyldimethylsilane), 폴리이미드, poly{(pyrrole-2,5-diyl)[p-nitrobenylidene]}(PPy), 폴리옥시메틸렌(POM), PEI(polyethyleneimine), 폴리아크릴아민(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG), PLLA/PDLA(polylactides), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), PHA(poly-β-hydroxyalkanoates), poly(butylene succinate)(PBS), poly(ether urethane urea)(PEUU), 폴리비닐클로라이드 (PVC) 고분자 혹은 키틴, 덱스트란, DNA, 콜라겐, 젤라틴, 레시틴, 피브로인 (SF), 제인 (CASP), 글루텐 등의 천연고분자 중 하나 혹은 그 이상을 이용한 고분자 중에서 선택될 수 있다. Figure 6 shows an actual view of the cut polyimide nanofibers according to one embodiment of the present invention. After the polyimide nanofiber web was prepared by the electrospinning method, slitting was performed to have a constant width. The fibers were prepared by cutting a polyimide nanofiber web and structurally the same as the slitting nanofiber. 1 mm, 2 mm, and 5 mm wide. Although polyimide nanofiber webs are exemplified in the present invention, polymer nanofibers are not restricted to polymer nanofibers, and electrospun polymer nanofibers can be manufactured through a slitting process as shown in FIG. 6 to produce twisted nanofiber yarns have. The polymer nanofiber may be selected from the group consisting of polyvinyl acetate (PVAc), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylic acid (PC), poly (m-phenylene isophthalamide (PMIA), polyethylamine (PEI), PET, polytrimethylene terephthalate (PTT), polybutylene terephthalate (PBT), polysulfone polyetheretherketone (PEEK), polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyurethane, polyvinyl butyral resin, polyvinyl ester (PVE), polyferrocenyldimethylsilane (PFDMS) (POM), polyethyleneimine (PEI), polyacrylamide (PAM), polyethylene glycol (PEG), PLLA / PDLA (polylactides) (PCU), polyglycolic acid (PGA), poly-β-hydroxyalkanoates (PHA), poly (butylene succinate) , Polyvinyl chloride (PVC) polymers or polymers using one or more of natural polymers such as chitin, dextran, DNA, collagen, gelatin, lecithin, fibroin (SF), jane (CASP) .

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단된 폴리이미드 나노섬유의 전자현미경 사진이다. 상기의 섬유는 수 ㎛ 크기의 미세 구멍이 존재 하고 있고, 섬유의 직경은 수백 nm를 형성 하고 있다. 7 is an electron micrograph of a cut polyimide nanofiber according to an embodiment of the present invention. The above fibers have fine pores having a size of several micrometers, and the fibers have a diameter of several hundred nanometers.

도 8 은 본 발명의 일 실시예의 따른 트위스팅된 폴리이미드 나노섬유의 전자현미경 사진이다. 상기 섬유는 구조적으로 트위스팅 나노섬유(400)와 동일하다. 슬리팅 섬유(100)가 트위스팅 나노섬유(400)가 되는 과정에서 말리게 되면서 250 ㎛ 두께의 원기둥 형태로 바뀌게 되었다. 또한, 트위스팅 나노섬유(400)의 강도, 길이, 두께를 조절하기 위해 연신 과정을 거치게 되어 트위스트 나노섬유 얀의 직경은 일부 줄어들게 된다. 8 is an electron micrograph of twisted polyimide nanofibers according to an embodiment of the present invention. The fibers are structurally identical to the twisted nanofibers 400. The slitting fibers 100 were dried in the process of becoming twisted nanofibers 400, and changed into a cylindrical shape with a thickness of 250 탆. In addition, the diameter of the twisted nanofiber yarn is partially reduced by stretching to adjust the strength, length, and thickness of the twisted nanofibers 400.

도 9 는 본 발명의 일 실시예의 따른 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)를 서로 꼬아서 만든 트위스트 복합사(500)의 주사 전자현미경 사진이다. 트위스트 복합사(500)의 구조를 분석해 보면 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)로부터 얻어진 트위스트 복합사(500)에서 일반사(200)로부터 거대기공이 관찰이 되고 트위스트 나노섬유(400)로부터 미세 기공들이 관찰이 되는 것을 확인할 수 있다. 도 9 (a)와 도9 (b)에서 보여지듯이, 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)가 서로 트위스트되어 형성된 트위스트 복합사(500)를 구성하는 각각의 일반사(200)와 나노섬유(400)의 직경 굵기에서 확연한 차이가 남을 알 수 있다. 9 is a scanning electron microscope (SEM) image of a twisted composite yarn 500 formed by twisting a normal yarn 200 and a twisted nanofiber 400 according to an embodiment of the present invention. When the structure of the twisted composite yarn 500 is analyzed, macropores are observed from the normal yarn 200 in the twisted composite yarn 500 obtained from the normal yarn 200 and the twisted nanofibers 400, It can be confirmed that the micro pores are observed. As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the regular yarn 200 and the twisted nano fibers 400 are twisted to form twisted composite yarns 500, It can be seen that there is a significant difference in the diameter of the fiber 400.

도 10 은 본 발명의 일 실시예의 따라 알루미늄 도금을 실시한 전도성 트위스트 복합사(600)의 주사 전자현미경 사진이다. 도 9의 주사전자현미경 이미지에서 보여지는 트위스트 복합사(500)에 알루미늄(AI) 도금을 실시하게 되면 일반사(200)와 트위스트 나노섬유(400)의 내부에 존재하는 거대기공과 미세기공을 통해 알루미늄 잉크가 스며들게 되며, 트위스트 복합사(500)를 구성하는 개개의 섬유상에 알루미늄 박막이 균일하게 코팅되어 전도성 트위스트 복합사(600)를 제조할 수 있다. 특히 10(a)와 도 10 (b)에서 보여지듯이, 폴리이미드의 개별 나노섬유의 표면에 알루미늄 박막이 매우 균일하게 코팅이 잘되어 있음을 확인할 수 있다. 이와 같이 나노섬유의 내부에 균일하게 코팅된 전도성 섬유로부터 우수한 내구성과 내세탁성을 기대할 수 있다. 일반사(200)와 나노섬유(400)가 서로 복합화된 복합사(500) 위에 금속 박막을 코팅할 때, 상기 금속층(300)은 우수한 전기전도 특성을 가진다면, 특정 금속에 제약을 두지 않는다. 또한 금속 박층을 각각 적층 형태로 코팅하여, 2층 구조 내지는 3층 구조 이상의 다층 박막 금속층을 형성하여 전도성 섬유를 제조할 수도 있다. 10 is a scanning electron microscope (SEM) image of a conductive twist composite yarn 600 which is plated with aluminum according to an embodiment of the present invention. When the aluminum (AI) plating is performed on the twisted composite yarn 500 shown in the scanning electron microscope image of FIG. 9, the large yarns 200 and the twisted nanofibers 400 have large pores and fine pores The aluminum ink is impregnated and the aluminum foil is uniformly coated on the individual fibers constituting the twisted composite yarn 500, so that the conductive twisted composite yarn 600 can be manufactured. Particularly, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), it can be confirmed that the aluminum thin film is uniformly coated on the surface of the individual nanofibers of the polyimide. Thus, excellent durability and washing resistance can be expected from the conductive fiber uniformly coated inside the nanofiber. When the metal thin film is coated on the composite yarn 500 in which the ordinary yarn 200 and the nanofibers 400 are combined with each other, the metal layer 300 does not restrict the specific metal if it has excellent electrical conduction characteristics. Alternatively, the metal foil may be laminated to form a multilayer thin film metal layer having a two-layer structure or a three-layer structure or more to produce conductive fibers.

도 11은 도 10 (b)에서 보여지는 알루미늄 박막이 코팅된 전도성 트위스트 복합사(600)를 확대한 주사전자현미경 사진으로 개별 나노섬유 하나 하나까지 모두 알루미늄 박막으로 균일하게 도포되어 있음을 알 수 있다. FIG. 11 is an enlarged scanning electron microscope photograph of the conductive twist composite yarn 600 coated with the aluminum thin film shown in FIG. 10 (b). It can be seen that all the individual nanofibers are uniformly coated with the aluminum thin film .

도 12 는 본 발명의 일 실시예의 따라 제조된 전도성 트위스트 복합사(600)를 전도성 케이블로 이용한 응용 실사진이다. 전도성 트위스트 복합사(600)를 전선으로 대체하여 전구에 불이 들어오게 하였다. 전지는 9V전지를 사용하였고 전구는 광학현미경에서 사용되는 6V, 15W 할로겐 램프를 사용하였다. 알루미늄 박막이 코팅된 전도성 트위스트 복합사(600)를 통해 전기가 잘 흐르며, 꼬마전구에 불이 잘 켜짐을 확인할 수 있었다. FIG. 12 is an application real sheet using a conductive twist composite yarn 600 manufactured according to an embodiment of the present invention as a conductive cable. The conductive twist composite yarn (600) was replaced with a wire to light the bulb. A 9V battery was used for the battery, and a 6V, 15W halogen lamp used for the light microscope. The conductive twist composite yarn (600) coated with the aluminum thin film showed that the electricity flowed well and the bulb was well lit.

도 13은 본 발명의 비교예의 따라 제조된 구리가 도금된 일반사의 전자현미경 사진이다. 일반사(200)에 구리를 도금하여 표면을 살펴보았다. 굽힘 평가 이후의 표면의 도금층이 벗겨지는 현상을 발견 할 수 있다. 일반적인 부직포 내지는 일반사의 경우 섬유의 직경이 크기 때문에, 얀을 구성하는 섬유의 다발 수가 제한적일 수 밖에 없다. 특히 세탁과정이나, 10000 회 이상의 굽힘 과정에서 섬유의 표면에 코팅된 금속박막은 도 12에서 보여지듯이 쉽게 벗겨질 수가 있기 때문에, 우수한 내구성을 갖는 전도성 섬유를 저렴한 가격으로 제조하는 것은 매우 중요하다. 본 발명에서는 전도성 트위스트 복합사(600)를 구성하는데 있어서, 트위스트 나노섬유(400)를 함께 복합화해 줌으로써, 수천 ~ 수십 만개 이상의 나노섬유들이 함께 전도성 트위스트 복합사(600)에 포함될 수 있다. 특히 전도성 트위스트 복합사(600)의 내부에 스며들어 형성된 금속박막은 굽힘 과정이나 세탁 과정에서도 박막이 내부 깊숙한 곳에서 형성이 되기 때문에 더욱 안정한 전도성 특성을 가질 수 있는 장점이 있다. 또한 극세사 나노섬유가 포함이 되어 짐으로써, 비표면적이 크게 증대되기 때문에, 전기화학 반응에 사용 가능한 전도성 집전체로도 활용이 가능하며, 일반사 단독으로 구성된 전도성 섬유보다 우수한 내세탁성, 굽힘 강도 안정성, 내구성을 가질 수 있다.13 is an electron micrograph of a copper-plated plain yarn produced according to a comparative example of the present invention. Copper was plated on the ordinary yarn (200) to examine the surface. The plating layer on the surface after the bending evaluation is peeled off. Since the diameter of the fibers is large in general nonwoven fabrics or general yarns, the number of fibers constituting the yarns is inevitably limited. In particular, it is very important to manufacture a conductive fiber having excellent durability at a low cost, since the metal thin film coated on the surface of the fiber during the washing process or the bending process of 10,000 times or more can be easily peeled off as shown in Fig. In the present invention, in the construction of the conductive twist composite yarn 600, the twisted nanofibers 400 may be combined together so that the conductive twist composite yarns 600 may include thousands to several hundreds of thousands of nanofibers together. Particularly, the metal thin film formed by penetrating into the conductive twist composite yarn 600 is advantageous in that it can have more stable conductive characteristics because the thin film is formed deep inside the bending process and the washing process. In addition, since the microfine nanofiber is included, the specific surface area is greatly increased. Therefore, it can be used as a conductive current collector usable for electrochemical reaction. It is superior in resistance to washing and bending strength Stability, and durability.

아래에서는 실시예와 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.

다만, 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.It should be understood, however, that the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] 전기방사법을 이용한 폴리이미드 나노섬유의 제조방법[Example 1] Manufacturing method of polyimide nanofiber by electrospinning

본 실시예에서는 전기방사 방법을 이용하여 다양한 고분자 나노섬유를 제조할 수 있으며, 본 실시예에서는 하나의 예시로 폴리이미드 나노섬유를 합성하였다. 디메틸포름아미드(Dimethyformamide, DMF) 16g에 피로멜리틱 디앤하이드라이드(Pyromellitic dianhydride, PMDA 2g과 4,4'-옥시디아닐린(4,4'-Oxydianiline, ODA) 1.84g을 넣고 500RPM으로 12시간 교반하여 폴리아믹엑시드 용액을 제조하였다. In this embodiment, various polymer nanofibers can be produced by using the electrospinning method. In this embodiment, polyimide nanofibers are synthesized by way of example. 1.8 g of pyromellitic dianhydride (PMDA, 4,4'-Oxydianiline, ODA) was added to 16 g of dimethyformamide (DMF) and stirred at 500 RPM for 12 hours. To prepare a polyamic acid solution.

상기 용액을 실린지에 넣고 0.2 ml/h의 속도로 15 kV의 전압을 가해 2시간 정도 전기방사하면 두께 약 50 ㎛ PAA(Poly(amic acid)) 나노섬유 네트워크(고분자 나노섬유 웹)가 만들어 진다. 이 때 바늘사이즈는 21G이며 바늘과 콜렉터 사이의 거리는 15 cm이다.The solution is placed in a syringe, and a voltage of 15 kV is applied at a rate of 0.2 ml / h for about 2 hours to produce a poly (amic acid) nanofiber network (polymer nanofiber web) having a thickness of about 50 μm. At this time, the needle size is 21G, and the distance between the needle and the collector is 15 cm.

이 나노섬유 네트워크를 100℃, 200℃, 300℃에서 각각 1시간 열처리하여 폴리이미드 나노섬유 네트워크를 제조하였다. 도 7에서 보여지듯이, 200 - 500nm 의 직경 분포를 보여주고 있으며, 나노섬유 형상을 잘 유지함을 명확하게 관찰할 수 있었다.
The nanofiber network was annealed at 100 ° C, 200 ° C and 300 ° C for 1 hour, respectively, to fabricate a polyimide nanofiber network. As shown in FIG. 7, the diameter distribution of 200-500 nm is shown, and it is clearly observed that the shape of the nanofiber is maintained well.

[실시예2] 폴리이미드 나노섬유와 일반사를 트위스팅 하는 단계[Example 2] Twisting step of polyimide nanofiber and plain yarn

상기 폴리이미드 섬유를 8 cm x 8 cm 크기로 회수하여 1 mm, 2 mm, 5 mm 두께로 잘라준다. 이때 실사진은 도 6에서 보여지고 있다. 이렇게 슬리팅 된 8 cm 섬유 2가닥을 끝을 묶어 고정하고 한 방향으로 10~20회전시켜 트위스팅 나노섬유(상술한 트위스트 나노섬유(400))를 제조하였다.The polyimide fibers are recovered to a size of 8 cm x 8 cm and cut into 1 mm, 2 mm, and 5 mm thick. The real world is shown in FIG. Twisted nanofibers (twisted nanofibers (400) as described above) were prepared by twisting the two strands of the 8 cm fibers thus sliced and fixing them by 10 to 20 rotations in one direction.

이러한 트위스팅 나노섬유와 일반사를 트위스팅 하기 위해 트위스팅 나노섬유 1가닥과 일반사 1가닥을 동일한 상기 방법으로 트위스트하여 트위스트 복합사(상술한 트위스트 복합사(500))를 제조하였다.
In order to twist the twisted nanofibers and the ordinary yarns, twisted nanofibers and twisted strands were twisted in the same manner to produce twisted composite yarns (the twisted composite yarns 500 described above).

[실시예3] 트위스트 복합사에 알루미늄 도금하는 단계[Example 3] Step of aluminum plating a twist composite yarn

실시예 2에서 제조된 트위스트 복합사를 회수하여 글러브 박스 내에서 알루미늄 박막을 코팅하기 위하여 다음 과정을 진행하였다. The following procedure was carried out to recover the twist composite yarn prepared in Example 2 and coat the aluminum thin film in the glove box.

본 발명에 따른 알루미늄 전구체 잉크의 제조방법에 있어서, 단계 1은 AlCl3 및 LiAlH4를 디부틸설파이드(S(C4H9)2) 또는 디에틸설파이드(S(C2H5)2) 또는 디에틸에테르(O(C2H5)2) 또는 디이소프로필에테르(O(C3H7)2) 또는 디부틸에테르(O(C4H9)2) 또는 상기 용매의 혼합용액에 첨가하고 혼합하는 단계이다. 상기 AlCl3는 금속염, LiAlH4는 전구체 및 환원제로 사용된 것으로 AlCl3 및 LiAlH4를 용매에 첨가하고 혼합함으로써 용매와 반응이 일어나게 되고, 알루미늄 전구체가 용매에 용해된 형태의 혼합물이 제조된다. 이때, 상기 단계 1의 혼합은 50 ~ 100 ℃의 온도에서 교반을 수행하여 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라 AlCl3 및 LiAlH4와 용매와의 반응을 촉진시킬 수 있다. 이때, 상기 단계 1의 용매는 디부틸설파이드(S(C4H9)2) 또는 디에틸설파이드(S(C2H5)2) 또는 디에틸에테르(O(C2H5)2) 또는 디이소프로필에테르(O(C3H7)2) 또는 디부틸에테르(O(C4H9)2) 또는 상기 용매의 혼합용액인 것이 바람직하다. 또한, 상기 단계 1의 AlCl3 및 LiAlH4는 1 : 3 ~ 6의 몰 비로 용매에 첨가되고 혼합되는 것이 바람직하다. 상기의 몰 비 미만으로 AlCl3 및 LiAlH4가 혼합되는 경우에는 알루미늄 전구체로의 반응이 완전히 이루어지지 않는 문제가 있고, 상기 몰 비를 초과하여 AlCl3 및 LiAlH4가 혼합되는 경우에는 불필요한 원료물질 낭비로 경제적 손실이 발생하는 문제가 있다. 본 발명에 따른 알루미늄 전구체 잉크의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 혼합용액을 필터링하여 석출물을 제거하는 단계이다. 상기 단계 1에서 AlCl3 및 LiAlH4가 용매와 반응함으로써, LiCl 석출물이 생성되고, 이를 제거하여야만 알루미늄 전구체 잉크를 제조할 수 있다. 따라서, 단계 2에서는 상기 단계 1의 혼합용액을 필터링하여 석출물인 LiCl을 제거한다. 이에 따라, 알루미늄 전구체가 용매에 용해된 형태의 알루미늄 전구체 잉크를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 알루미늄 전구체 잉크를 사용하여, 앞서 실시예 1에서 얻어진 일반사와 나노섬유가 서로 트위스트되어 형성된 복합사 표면에 알루미늄 전구체 잉크를 도포한다. In step (1), AlCl 3 and LiAlH 4 are reacted with dibutyl sulfide (S (C 4 H 9 ) 2 ) or diethyl sulfide (S (C 2 H 5 ) 2 ) or Is added to a mixed solution of diethyl ether (O (C 2 H 5 ) 2 ) or diisopropyl ether (O (C 3 H 7 ) 2 ) or dibutyl ether (O (C 4 H 9 ) 2 ) And mixing. The AlCl 3 is used as a metal salt, LiAlH 4 is used as a precursor and a reducing agent. AlCl 3 and LiAlH 4 are added to and mixed with a solvent to cause a reaction with a solvent, and a mixture in which the aluminum precursor is dissolved in a solvent is prepared. At this time, the mixing of the step 1 is preferably performed by stirring at a temperature of 50 to 100 ° C, thereby promoting the reaction of AlCl 3 and LiAlH 4 with a solvent. At this time, the solvent of step 1 is dibutyl sulfide (S (C 4 H 9) 2) or diethyl sulphide (S (C 2 H 5) 2) or diethyl ether (O (C 2 H 5) 2) , or It is preferably a mixed solution of diisopropyl ether (O (C 3 H 7 ) 2 ) or dibutyl ether (O (C 4 H 9 ) 2 ) or the above solvent. In addition, it is preferable that AlCl 3 and LiAlH 4 in the step 1 are added to and mixed with a solvent at a molar ratio of 1: 3 to 6. In the case where AlCl 3 and LiAlH 4 are mixed at a molar ratio lower than the above range, there is a problem that the reaction with the aluminum precursor is not completely performed. When AlCl 3 and LiAlH 4 are mixed in excess of the molar ratio, unnecessary waste of raw materials There is a problem that an economic loss occurs. In the method for producing an aluminum precursor ink according to the present invention, step 2 is a step of filtering the mixed solution of step 1 to remove the precipitate. In step 1, AlCl 3 and LiAlH 4 react with the solvent to produce LiCl precipitate, and the aluminum precursor ink can be prepared only by removing LiCl precipitate. Therefore, in step 2, the mixed solution of step 1 is filtered to remove LiCl as the precipitate. Thus, an aluminum precursor ink in which the aluminum precursor is dissolved in a solvent can be produced. Using the thus prepared aluminum precursor ink, the aluminum precursor ink is applied to the surface of the composite yarn formed by twisting the plain yarn and the nanofibers obtained in Example 1 above.

이렇게 알루미늄 전구체 잉크가 적셔진 복합사는 핫플레이트 등의 가열체를 통해 80 ~ 150 ℃의 온도에서 기체 형태의 촉매(대표적인 촉매로 타이타늄이소프로폭사이드(titanium isopropoxide, Ti(O-i-Pr)4))와 함께 10 초 ~ 5 분 동안 반응 시킬 수 있다. 이때 상기 가열체는 핫플레이트 이외에도 오븐과 같이 지정된 온도를 가할 수 있는 물품이라면 제약 없이 사용 가능하다. 또한, 가열 시에는 복합사에 가급적이면 균일하게 열이 가해지는 것이 바람직하다. 가열 하게 되면 수 초 ~ 수 분 내로 알루미늄 전구체 잉크가 건조되면서 알루미늄 박막으로 변화하는 것을 색 변질을 통해 시각적으로 확인 할 수 있다. 열 처리 단계에 있어서 잉크의 변질이 일어나지 않고 성공적으로 알루미늄 박막이 되도록 단 시간 내에 반응 시켜주는 것이 바람직하다.The composite yarn in which the aluminum precursor ink is soaked is heated in a gaseous form (titanium isopropoxide (Ti (Oi - Pr) 4 ) as a catalyst at a temperature of 80 to 150 ° C through a heating element such as a hot plate, For 10 seconds to 5 minutes. At this time, in addition to the hot plate, the heating body can be used without restriction as long as it can apply an appointed temperature such as an oven. Further, it is preferable that heat is uniformly applied to the composite yarn at the time of heating. When heated, the aluminum precursor ink is dried within a few seconds to several minutes, and the change to the aluminum thin film can be visually confirmed through color change. It is preferable that the reaction is performed within a short time so that the aluminum thin film is successfully formed without causing deterioration of the ink in the heat treatment step.

이와 같은 과정을 통해 만들어진 전도성 트위스트 복합섬유(상술한 전도성 트위스트 복합사(600))는 폴리이미드의 특유의 강도와 알루미늄의 높은 전기전도도로 인하여 우수한 전기 전도도 특성을 가질 수 있다. 전류-전압 특성 평가를 위하여 4-probe method를 이용하였다. 부도체인 폴리이미드가 Al 증착 후에, 매우 높은 전기 전도도 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
The conductive twisted composite fiber (conductive twist composite yarn 600) produced through the above process can have excellent electrical conductivity characteristics due to the specific strength of polyimide and the high electrical conductivity of aluminum. The 4-probe method was used to evaluate current-voltage characteristics. It was confirmed that the polyimide as the nonconductor had a very high electrical conductivity after Al deposition.

[비교예 1] 일반사 표면에 구리 도금 방법[Comparative Example 1] Copper plating method

일반사에 구리 도금을 하기 위해 깨끗한 탈이온수로 수세를 다수 실시해준다. 이후 촉매를 붙이기 위해 산성용액에 3mM 농도로 염화주석(SnCl2) 그리고 염화팔라듐(PdCl2) 용액을 만든다. 일반사를 염화주석 용액에 3분간 담근 후에, 염화팔라듐 용액에 3분 동안 담가준다. 촉매 처리된 일반사를 도금용액을 이용하여 상온에서 1시간 동안 도금을 실시한다. 도금에 사용된 용액은 황산동(CuSO4 5H2O) 2.5g/L, 롯셀염(KNaC4H4O6 4H2O) 16g/L, 포름알데히드(HCHO) 10g/L, 시안아나트륨(NaCN) 10mg/L, 트립톤X(Tripton X) 100mg/L를 함유하였고 수산화칼륨을 이용하여 pH 12~13에 맞추었다.In order to do copper plating on general yarn, many water rinse is done with clean deionized water. Then, to attach the catalyst, tin chloride (SnCl 2 ) and palladium chloride (PdCl 2 ) solution are prepared at 3 mM concentration in the acid solution. After immersing the common yarn in the tin chloride solution for 3 minutes, immerse in the palladium chloride solution for 3 minutes. The catalyst-treated plain yarn is plated at room temperature for 1 hour using a plating solution. The solution used for plating was prepared by adding 2.5 g / L of copper sulfate (CuSO 4 5H 2 O), 16 g / L of Rochelle salt (KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O), 10 g / L of formaldehyde (HCHO) ), 10 mg / L of tryptone X and 100 mg / L of tryptone X, and adjusted to pH 12 to 13 with potassium hydroxide.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

코어(Core, 고분자)-쉘(Shell, 금속박막) 구조를 갖는 전도성 극세사 나노섬유 얀(Yarn)과 전도성 일반사 얀을 적어도 각각 1가닥 이상씩 꼬아서 만들어진 복수의 평균 기공 분포를 갖는 전도성 섬유(Yarn).
A conductive fiber having a plurality of average pore distributions formed by twisting at least one conductive strand of conductive fine yarn and a conductive microfine yarn having a core, a shell, and a metal thin film structure, Yarn).
제1항에 있어서,
상기 복수의 평균 기공 분포는, 상기 전도성 극세사 나노섬유 얀에서 형성된 수십 나노미터에서 수 마이크로미터 크기범위의 평균 기공 분포와, 상기 전도성 일반사 얀에서 형성된 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터의 크기범위의 평균 기공 분포를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of average pore distributions comprise an average pore distribution ranging from a few tens of nanometers to a few micrometers in size formed in the conductive microfine nanofiber yarns and an average pore distribution in the range of several micrometers to several hundred micrometers formed in the conductive plain yarn Lt; RTI ID = 0.0 > pore < / RTI > distribution.
제1항에 있어서,
상기 전도성 극세사 나노섬유 얀을 구성하는 코어 고분자 나노섬유는 평균 300 나노미터에서 800 나노미터 범위의 직경 크기 분포를 갖고, 상기 전도성 일반사 얀을 구성하는 개별 섬유는 평균 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터 범위의 평균 직경 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
The method according to claim 1,
The core polymeric nanofibers constituting the conductive microfine nanofiber yarns have a diameter size distribution ranging from an average of 300 to 800 nanometers, and the individual fibers constituting the conductive general yarns have an average tens of micrometers to several hundreds of micrometers Of the average diameter of the fibers.
제1항에 있어서,
상기 전도성 극세사 나노섬유 얀은 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리카보네이트(PC), poly(m-phenylene isophthalamide)(PMIA), 폴리에틸아민(PEI), PET, 폴리트리메틸렌 테트라프탈레이트(PTT), 폴리부틸렌 테트라프탈레이트(PBT), 폴리설폰(PSF), poly(etheretherketone)(PEEK), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리우레탄, poly(vinyl butyral)resin(PVB), 폴리비닐에스터(PVE), PFDMS(polyferrocenyldimethylsilane), 폴리이미드, poly{(pyrrole-2,5-diyl)[p-nitrobenylidene]}(PPy), 폴리옥시메틸렌(POM), PEI(polyethyleneimine), 폴리아크릴아민(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG), PLLA/PDLA(polylactides), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리글리콜산(PGA), PHA(poly-β-hydroxyalkanoates), poly(butylene succinate)(PBS), poly(ether urethane urea)(PEUU), 폴리비닐클로라이드(PVC) 고분자, 키틴, 덱스트란, DNA, 콜라겐, 젤라틴, 레시틴, 피브로인(SF), 제인(CASP) 및 글루텐 중 하나 혹은 그 이상의 고분자를 포함하고,
상기 전도성 일반사 얀은 셀룰로오스 화합물, 천연섬유, 또는 합성섬유인 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
The method according to claim 1,
The conductive microfine nanofiber yarn may be selected from the group consisting of polyvinyl acetate (PVAc), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polymethylmethacrylate (PMMA), polyacrylic acid , Polycarbonate (PC), poly (m-phenylene isophthalamide) (PMIA), polyethylamine (PEI), PET, polytrimethylene tetra phthalate (PTT), polybutylene tetraphenylate (PBT) , polyetheretherketone (PEEK), polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyurethane, polyvinyl butyral resin (PVB), polyvinyl ester (PVE), polyferrocenyldimethylsilane (PFDMS) (POM), polyethyleneimine (PEI), polyacrylamines (PAM), polyethylene glycol (PEG), PLLA / PDLA polylactides, polycaprolactone (PCL), polyglycolic acid (PGA), poly-β-hydroxyalkanoates, poly (butylene succinate) (PEUU), polyvinyl chloride (PVC) polymer, chitin, dextran, DNA, collagen, gelatin, lecithin, fibroin (SF), jane (CASP) and gluten,
Wherein the conductive general yarn is a cellulosic compound, natural fiber, or synthetic fiber.
제1항에 있어서,
상기 전도성 극세사 나노섬유 얀 및 상기 전도성 일반사 얀에서 상기 쉘을 구성하는 금속박막은, 구리, 니켈, 은, 알루미늄, 티타늄, 금, 백금 중에서 선택된 하나의 금속으로 구성되거나 또는, 둘 이상의 금속이 서로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
The method according to claim 1,
The conductive microfine nanofiber yarn and the metal thin film constituting the shell in the conductive general yarn may be composed of one metal selected from copper, nickel, silver, aluminum, titanium, gold, and platinum, Wherein the conductive fibers are laminated.
제1항에서 있어서,
상기 전도성 극세사 나노섬유 얀 및 전도성 일반사 얀에서 상기 쉘을 구성하는 금속박막의 두께는, 20 나노미터에서 500 나노미터의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유.
The method of claim 1,
Wherein the thickness of the metal thin film constituting the shell in the conductive microfine nanofiber yarn and the conductive general yarn has a range of 20 nanometers to 500 nanometers.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 전도성 섬유를 포함하는 웨어러블 소자(wearable device).
A wearable device comprising the conductive fibers of any one of claims 1 to 6.
전기방사 용액으로부터 고분자 나노섬유 웹을 제조하는 단계;
상기 고분자 나노섬유 웹을 슬리팅하는 단계;
상기 슬리팅된 고분자 나노섬유 웹을 서로 꼬아서 고분자 나노섬유 얀(yarn)을 형성하는 단계;
상기 고분자 나노섬유 얀과 일반사를 서로 꼬아서, 나노섬유-일반사 복합섬유 얀을 제조하는 단계; 및
상기 나노섬유-일반사 복합섬유 얀을 구성하는 각각의 개별 섬유의 표면에 금속박막을 코팅하여 전도성 섬유를 제조하는 단계
를 포함하고,
상기 전도성 섬유는, 코어(Core, 고분자)-쉘(Shell, 금속박막) 구조를 갖고, 복수의 평균 기공 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
Preparing a polymeric nanofiber web from the electrospinning solution;
Slitting the polymeric nanofiber web;
Forming polymer nanofiber yarns by twisting the slit polymer nanofibrous webs with each other;
Twisting the polymer nanofiber yarn and the ordinary yarn to produce a nanofiber-general yarn composite fiber yarn; And
A step of coating the surface of each individual fiber constituting the nanofiber-general yarn composite fiber yarn with a metal thin film to prepare a conductive fiber
Lt; / RTI >
Wherein the conductive fiber has a core (core) structure and a shell (metal thin film) structure, and has a plurality of average pore distributions.
제8항에 있어서,
상기 슬리팅된 고분자 나노섬유 웹은, 1 밀리미터(mm)에서 10 밀리미터(mm) 범위의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the slit polymer nanofiber web has a width ranging from 1 millimeter (mm) to 10 millimeters (mm).
제8항에 있어서,
상기 금속박막의 코팅은, 무전해 도금, 전해 도금, 스퍼터링, 열증착법 중에서 선택된 하나 이상의 방법으로 진행되는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the coating of the metal thin film is performed by one or more methods selected from electroless plating, electroplating, sputtering, and thermal evaporation.
제8항에 있어서,
상기 금속박막을 코팅하여 전도성 섬유를 제조하는 단계는,
상기 금속박막이 알루미늄인 경우, AlCl3 및 LiAlH4 의 혼합 잉크로부터 얻어지는 알루미늄 전구체로부터 촉매 반응을 통해 석출물을 제거하여 생성된 알루미늄 전구체 잉크를 이용하여, 상기 나노섬유-일반사 복합섬유 얀을 구성하는 각각의 개별 섬유의 표면에 상기 알루미늄을 코팅하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step of coating the metal thin film to produce a conductive fiber includes:
When the metal thin film is aluminum, the aluminum precursor ink produced by removing precipitates through a catalytic reaction from an aluminum precursor obtained from a mixed ink of AlCl 3 and LiAlH 4 is used to constitute the nanofiber- Wherein said aluminum is coated on the surface of each individual fiber.
제8항에 있어서,
상기 금속박막을 코팅하여 전도성 섬유를 제조하는 단계는,
상기 금속박막이 구리인 경우, 롯셀염(KNaC4H4O6 4H2O), 포름알데히드(HCHO), 시안아나트륨(NaCN) 및 트립톤X(Tripton X)에 포함된 황산동(CuSO4 5H2O) 전구체염을, 상기 나노섬유-일반사 복합섬유 얀의 표면에 코팅된 촉매를 통해 석출함으로써, 상기 나노섬유-일반사 복합섬유 얀을 구성하는 각각의 개별 섬유의 표면에 상기 구리를 코팅하는 것을 특징으로 하는 전도성 섬유 제조방법.9. The method of claim 8,
The step of coating the metal thin film to produce a conductive fiber includes:
When the metal thin film is copper, copper sulfate (CuSO 4 5H) contained in Rochelle salt (KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O), formaldehyde (HCHO), cyan sodium (NaCN) and Trypton X 2 O) precursor salt is precipitated through a catalyst coated on the surface of the nanofiber-general yarn composite fiber yarn, whereby the copper is coated on the surface of each individual fiber constituting the nanofiber- ≪ / RTI >
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