KR20160014219A - Tactile sensor using metal nanowire having 3-dimensional network structure within polymer matrix and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 촉감센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리머가 매트릭스를 이루고 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는 것에 의하여 외부의 힘이 인가되었을 때 폴리머 매트릭스가 수축하고 3차원 네트워크 형태로 분산되어 있는 금속 나노와이어의 접촉점이 많아지게 되며 이로 말미암아 전기저항이 낮아지게 됨으로써 외력에 대한 저항변화를 통하여 인간의 피부와 같은 촉감센서로 응용이 가능한 촉감센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a tactile sensor and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a tactile sensor and a method of manufacturing the same. More particularly, And the contact points of the metal nanowires dispersed in the form of a three-dimensional network are increased. As a result, electrical resistance is lowered, thereby making it possible to apply a touch sensor such as human skin through resistance change to external force. .
최근 디스플레이, 디지털 TV(television), OLED(Organic Light Emitting Diodes)의 터치스크린 패널, 스마트 폰, 스마트 패드, 스마트 워치 등 다양한 IT(Information Technology) 기기에 인간의 오감과 같은 기능을 부여하고자 하고 있다. 대표적으로 스마트 폰의 멀티터치 기능은 인간과 IT 기기의 인터랙션을 보다 더 용이하게 하여 많은 유저들이 편리함을 누리고 있다. Recently, we are trying to give various IT (Information Technology) devices such as a display, a digital television (TV), an OLED (Organic Light Emitting Diodes) touch screen panel, a smart phone, a smart pad and a smart watch. Typically, the multi-touch function of a smartphone makes it easier for people and IT devices to interact with each other, thereby enjoying convenience for many users.
최근에는 지문인식기능과 같은 새로운 기능과 더불어 어떻게 하면 인간과 보다 더 교감을 잘 이룰 수 있는가에 대한 방안 중 하나로 인공피부에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. In recent years, research on artificial skin has been actively carried out as one of the measures for how to achieve better communication with humans in addition to new functions such as fingerprint recognition function.
한편, 복합막을 형성하는 기술은 대부분 두께가 500㎛ 이상의 후막을 대상으로 하고 보다 얇은 막을 형성하는 것은 어려운 점이 있다. 또한 투명한 복합막을 만드는 것은 더더구나 어려운 일이다. 왜냐하면, 금속성 분말을 분산시킬 경우 가시광선 투과율을 높일 수 없으며, 나노카본이나 흑연과 같은 분말을 분산시키게 되면 빛이 투과하기가 어렵기 때문이다. On the other hand, most of the techniques for forming a composite film are directed to a thick film having a thickness of 500 탆 or more, and it is difficult to form a thinner film. In addition, it is even more difficult to make transparent composite membranes. This is because, when the metallic powder is dispersed, the visible light transmittance can not be increased, and if the powder such as nano-carbon or graphite is dispersed, it is difficult to transmit the light.
복합막의 촉감센싱의 물성 향상과 투과율 향상을 통하여, 전자소자의 멀티기능화와 소형화 요구에 맞는 고감도 촉감센서의 구현이 요구되고 있다.
There is a demand for realization of a high-sensitivity touch sensor that meets the multi-functionalization and miniaturization requirements of electronic devices by improving the physical properties of the composite membrane and improving the transmittance.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴리머가 매트릭스를 이루고 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는 것에 의하여 외부의 힘이 인가되었을 때 폴리머 매트릭스가 수축하고 3차원 네트워크 형태로 분산되어 있는 금속 나노와이어의 접촉점이 많아지게 되며 이로 말미암아 전기저항이 낮아지게 됨으로써 외력에 대한 저항변화를 통하여 인간의 피부와 같은 촉감센서로 응용이 가능한 촉감센서 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
A problem to be solved by the present invention is to provide a three-dimensional network structure in which polymer nanowires are dispersed to form a matrix, whereby when the external force is applied, the polymer matrix is shrunk and dispersed in a three- The contact points of the metal nanowires are increased and the electrical resistance is lowered thereby to provide a touch sensor which can be applied to a touch sensor such as a human skin through a change in resistance to an external force and a manufacturing method thereof.
본 발명은, 하부 기판과, 상기 하부 기판 상부에 형성된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상부에 형성된 금속 나노와이어와 폴리머의 복합막과, 상기 복합막 상부에 형성된 제2 전극 및 상기 제2 전극 상부에 구비된 상부 기판을 포함하며, 상기 복합막은 상기 폴리머가 매트릭스를 이루고 상기 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고, 상기 금속 나노와이어는 상기 복합막에 상기 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 촉감센서를 제공한다. The present invention relates to a composite electrode comprising a lower substrate, a first electrode formed on the lower substrate, a composite film of a metal nanowire and a polymer formed on the first electrode, a second electrode formed on the composite film, Wherein the composite membrane has a structure in which the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three dimensional network, and the metal nanowire is formed on the composite membrane in an amount of 100 parts by weight By weight based on the total weight of the tactile sensor.
상기 금속 나노와이어는, Ag, Au, Pt, W, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 와이어로 이루어질 수 있으며, 1∼100nm의 평균 직경을 갖고, 10∼1,000 범위의 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.The metal nanowire may be made of a wire containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu and Ni. The metal nanowire may have an average diameter of 1 to 100 nm and an aspect ratio of 10 to 1,000 desirable.
상기 폴리머는 투명 폴리머로 이루어질 수 있다.The polymer may be composed of a transparent polymer.
또한, 상기 폴리머는 폴리우레탄, 에폭시, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리이미드 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The polymer may also comprise at least one material selected from the group consisting of polyurethane, epoxy, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate and polyimide.
상기 하부 기판과 상기 상부 기판은 투명한 유리기판으로 이루어질 수 있다.The lower substrate and the upper substrate may be formed of a transparent glass substrate.
상기 전극은 투명전도막으로 이루어질 수 있으며, 상기 투명전도막은 ITO(indium tin oxide)막을 포함할 수 있다.The electrode may be formed of a transparent conductive film, and the transparent conductive film may include an indium tin oxide (ITO) film.
또한, 상기 전극은 Ag, Au, Pt, Ni 및 Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속배선으로 이루어질 수 있다.In addition, the electrode may be formed of a metal wiring including at least one metal selected from Ag, Au, Pt, Ni and Cu.
또한, 본 발명은, 금속 나노와이어가 분산되어 있는 금속 나노와이어 용액을 준비하는 단계와, 유기용매에 폴리머를 용해하여 폴리머 용액을 형성하는 단계와, 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 단계와, 전극이 형성된 기판의 상기 기판 상부에 상기 혼합용액을 코팅하여 복합막을 형성하는 단계와, 전극이 형성된 기판을 전극이 상기 복합막을 향하도록 상기 복합막의 상부에 놓는 단계 및 상부의 기판과 하부의 기판 사이를 실링하는 단계를 포함하며, 상기 복합막은 상기 폴리머가 매트릭스를 이루고 상기 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고, 상기 금속 나노와이어가 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되게 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액의 부피비를 조절하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 촉감센서의 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal nanowire including the steps of preparing a metal nanowire solution in which metal nanowires are dispersed, forming a polymer solution by dissolving the polymer in an organic solvent, mixing the metal nanowire solution and the polymer solution Forming a composite film by coating the mixed solution on top of the substrate of the substrate on which the electrode is formed; placing a substrate on which the electrode is formed on the composite film so that the electrode faces the composite film; and Wherein the composite membrane has a structure in which the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three-dimensional network, wherein the metal nanowires comprise 100 weight percent of polymer The metal nanowire solution and the polymer solution in an amount of 0.1 to 10 parts by weight Provides a method for preparing a soft sensor, it characterized in that the mixture to adjust the Phoebe.
상기 금속 나노와이어는, Ag, Au, Pt, W, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 와이어로 이루어질 수 있으며, 1∼100nm의 평균 직경을 갖고, 10∼1,000 범위의 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.The metal nanowire may be made of a wire containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu and Ni. The metal nanowire may have an average diameter of 1 to 100 nm and an aspect ratio of 10 to 1,000 desirable.
상기 폴리머는 투명 폴리머로 이루어질 수 있다.The polymer may be composed of a transparent polymer.
또한, 상기 폴리머는 폴리우레탄, 에폭시, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리이미드 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The polymer may also comprise at least one material selected from the group consisting of polyurethane, epoxy, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate and polyimide.
상기 기판은 투명한 유리기판으로 이루어질 수 있고, 상기 전극은 투명전도막으로 이루어질 수 있으며, 상기 투명전도막은 ITO(indium tin oxide)막을 포함할 수 있다.The substrate may be a transparent glass substrate, the electrode may be a transparent conductive film, and the transparent conductive film may include an indium tin oxide (ITO) film.
상기 전극은 Ag, Au, Pt, Ni 및 Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
The electrode may include at least one metal selected from Ag, Au, Pt, Ni and Cu.
본 발명의 촉감센서에 의하면, 폴리머가 매트릭스를 이루고 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는 것에 의하여 외부의 힘이 인가되었을 때 폴리머 매트릭스가 수축하고 3차원 네트워크 형태로 분산되어 있는 금속 나노와이어의 접촉점이 많아지게 되며 이로 말미암아 전기저항이 낮아지게 됨으로써 외력에 대한 저항변화를 통하여 인간의 피부와 같은 촉감센서로 응용이 가능하다.According to the touch sensor of the present invention, since the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three-dimensional network, when the external force is applied, the polymer matrix shrinks and is dispersed in the form of a three-dimensional network The contact points of the metal nanowires are increased. As a result, the electrical resistance is lowered, thereby making it possible to apply the touch sensor such as human skin through resistance change to external force.
3차원 네트워크 형태의 금속 나노와이어를 폴리머 매트릭스 내에 형성하는 것에 의하여 아주 적은 양의 전도성 성분인 금속 나노와이어를 분산시켜도 외부의 힘에 아주 민감하게 반응한다. 금속 나노와이어의 아주 적은 양의 분산으로도 3차원 네트워크를 형성하고 이를 이용하여 외부의 힘에 대한 저항변화를 통하여 인간의 피부와 같은 촉감센서로 활용이 가능하다. 외력에 대하여 3차원 네트워크의 접점의 수가 변화하는 것에 의하여 외력의 힘을 측정하는 것이 가능하고 이를 통하여 얼마만한 크기의 외력이 작용하는 지를 감지하는 것이 가능하다. 이를 IT 기기에 활용하면 인간의 피부와 같은 촉감센서로 활용하는 것이 가능하다.
By forming a metal nanowire in the form of a three-dimensional network in a polymer matrix, the metal nanowire, which is a very small amount of conductive component, is dispersed and is very sensitive to external forces. Even a very small amount of dispersion of metal nanowires can be used as a touch sensor such as human skin by forming a three dimensional network and using resistance to change the resistance against external force. It is possible to measure the force of the external force by changing the number of the contacts of the three-dimensional network with respect to the external force, and it is possible to sense how much external force acts through the three-dimensional network. It can be used as a touch sensor like human skin if it is applied to IT equipment.
도 1a는 전극이 형성된 기판의 상기 전극 상부에 복합막을 형성한 모습을 보여주는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촉감센서를 보여주는 도면이다.
도 2는 은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막을 보여주는 광학현미경 사진이다.
도 3은 은(Ag) 나노와이어가 0.05중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막을 보여주는 광학현미경 사진이다.
도 4는 은(Ag) 나노와이어가 0.05중량%, 0.1중량%, 0.25중량%, 0.5중량%, 1중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 가시광선 투과율을 보여주는 그래프이다.
도 5는 은(Ag) 나노와이어가 0.25중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 변이(Strain)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 은(Ag) 나노와이어가 0.25중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 저항변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 변이(Strain)의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 저항변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 1A is a view showing a composite film formed on the electrode of a substrate on which electrodes are formed.
1B is a view showing a touch sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is an optical microscope photograph showing a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.5 wt% of silver (Ag) nanowires.
3 is an optical microscope photograph showing a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.05 wt% of silver (Ag) nanowires.
Figure 4 shows the visible light transmittance of the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.05 wt%, 0.1 wt%, 0.25 wt%, 0.5 wt% and 1 wt% of silver (Ag) FIG.
FIG. 5 is a graph showing a change in strain with respect to an external load of a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.25 wt% of silver (Ag) nanowires.
FIG. 6 is a graph showing a change in resistance of the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 against load using a metal nanowire solution containing 0.25 wt% of silver (Ag) nanowires.
FIG. 7 is a graph showing a change in strain with respect to an external load of a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.5% by weight of silver (Ag) nanowires.
8 is a graph showing the resistance change of the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 against load using a metal nanowire solution containing 0.5 weight% of silver (Ag) nanowires.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
이하에서, 나노라 함은 나노미터(nm) 단위로서 1∼1000nm의 크기를 의미하는 것으로 사용하고, 나노와이어라 함은 직경이 1∼1000nm의 크기를 갖는 와이어를 의미하는 것으로 사용한다. Hereinafter, nano means a size of 1 to 1000 nm in nanometer (nm) unit, and nano wire means wire having a diameter of 1 to 1000 nm.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촉감센서는, 하부 기판과, 상기 하부 기판 상부에 형성된 제1 전극과, 상기 제1 전극 상부에 형성된 금속 나노와이어와 폴리머의 복합막과, 상기 복합막 상부에 형성된 제2 전극 및 상기 제2 전극 상부에 구비된 상부 기판을 포함하며, 상기 복합막은 상기 폴리머가 매트릭스를 이루고 상기 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고, 상기 금속 나노와이어는 상기 복합막에 상기 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있다. A tactile sensor according to a preferred embodiment of the present invention includes a lower substrate, a first electrode formed on the lower substrate, a composite film of a metal nanowire and a polymer formed on the first electrode, Wherein the composite membrane has a structure in which the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three dimensional network, The composite membrane is contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촉감센서의 제조방법은, 금속 나노와이어가 분산되어 있는 금속 나노와이어 용액을 준비하는 단계와, 유기용매에 폴리머를 용해하여 폴리머 용액을 형성하는 단계와, 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 단계와, 전극이 형성된 기판의 상기 기판 상부에 상기 혼합용액을 코팅하여 복합막을 형성하는 단계와, 전극이 형성된 기판을 전극이 상기 복합막을 향하도록 상기 복합막의 상부에 놓는 단계 및 상부의 기판과 하부의 기판 사이를 실링하는 단계를 포함하며, 상기 복합막은 상기 폴리머가 매트릭스를 이루고 상기 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고, 상기 금속 나노와이어가 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되게 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액의 부피비를 조절하여 혼합한다. A method of manufacturing a touch sensor according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of preparing a metal nanowire solution in which metal nanowires are dispersed, forming a polymer solution by dissolving a polymer in an organic solvent, Forming a composite film by coating the mixed solution on the substrate on the substrate on which the electrode is formed, forming a composite film on the substrate on which the electrode is formed, And sealing the upper substrate and the lower substrate, wherein the composite membrane has a structure in which the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three-dimensional network And the metal nanowires are contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer, They are mixed by controlling the nanowire solution and the volume ratio of the polymer solution.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촉감센서 및 그 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a tactile sensor according to a preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in more detail.
전도성 금속 나노와이어를 합성한다. 금속 나노와이어를 합성하기 위해 용매에 금속염, 고분자 바인더 및 환원제를 첨가하여 반응시켜 폴리올법에 의하여 금속 나노와이어를 합성할 수 있다. Conductive metal nanowires are synthesized. In order to synthesize metal nanowires, a metal nanowire can be synthesized by a polyol method by adding a metal salt, a polymer binder and a reducing agent to a solvent.
상기 금속염은 Ag, Au, Pt, W, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 나이트레이트, 클로라이드, 아세테이트염 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.The metal salt is preferably nitrate, chloride, acetate salt or a mixture thereof containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu and Ni.
상기 용매는 증류수, 에틸렌글라이콜 및 다이에틸렌글라이콜 중에서 선택된 1종 이상의 물질일 수 있다. The solvent may be one or more substances selected from distilled water, ethylene glycol, and diethylene glycol.
상기 고분자 바인더는 분자량이 50,000∼2,000,000인 폴리비닐 피롤리돈 및 폴리메틸메타크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상의 고분자를 사용할 수 있다.The polymer binder may include at least one polymer selected from polyvinyl pyrrolidone and polymethyl methacrylate having a molecular weight of 50,000 to 2,000,000.
상기 환원제는 소듐 설파이드, 아이언 클로라이드, 소듐 클로라이드, 소듐 하이드록사이드, 소듐 보로하이드라이드, 암모늄 하이드록사이드 및 하이드라진 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다. The reducing agent may be at least one selected from the group consisting of sodium sulfide, iron chloride, sodium chloride, sodium hydroxide, sodium borohydride, ammonium hydroxide and hydrazine.
합성된 금속 나노와이어를 선택적으로 분리해낸다. 상기 선택적 분리는 원심분리기를 이용할 수 있으며, 3,000rpm 이상으로 회전시켜 분리해낼 수 있다. And selectively separates the synthesized metal nanowires. The selective separation may be performed by using a centrifugal separator, and may be separated by rotating at 3,000 rpm or more.
이렇게 제조된 금속 나노와이어는 Ag, Au, Pt, W, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 와이어로 이루어진 것이 바람직하다. 상기 금속 나노와이어는 평균 직경이 1∼1000nm의 크기를 가질 수 있지만, 분산성, 전도성, 광투과율 등을 고려하여 1∼100nm의 평균 직경을 갖고, 종횡비(aspect ratio)가 10∼1,000 범위인 것이 바람직하다.The metal nanowire thus manufactured is preferably composed of a wire containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu and Ni. The metal nanowires may have an average diameter of 1 to 1000 nm, but may have an average diameter of 1 to 100 nm and an aspect ratio of 10 to 1,000 in consideration of dispersibility, conductivity, light transmittance, desirable.
예컨대, 금속 나노와이어가 은(Ag) 나노와이어인 경우에, 평균 직경이 50nm이고 평균 길이가 20㎛인 것을 제조한다. 구리(Cu)나 니켈(Ni)과 같은 나노와이어는 보다 짧은 10㎛ 길이의 나노와이어가 상용으로 판매되고 있으므로 이를 이용할 수도 있다. For example, when the metal nanowire is a silver (Ag) nanowire, an average diameter of 50 nm and an average length of 20 m is produced. Nanowires such as copper (Cu) and nickel (Ni) may also be used because shorter 10 micron length nanowires are commercially available.
선택적으로 분리해낸 금속 나노와이어를 용매에 분산시켜 금속 나노와이어 용액을 형성한다. 상기 용매는 물이나 알콜류 등일 수 있다. The selectively separated metal nanowires are dispersed in a solvent to form a metal nanowire solution. The solvent may be water, alcohols, and the like.
상기 금속 나노와이어는 상기 금속 나노와이어 용액에 0.01∼10중량% 정도 함유되게 하는 것이 바람직하다. 상기 금속 나노와이어의 함량이 0.01중량% 미만에서는 복합막 형성 시에 폴리머 매트릭스에 분산되는 금속 나노와이어 사이의 접촉이 잘 이루어지지 않을 수 있어 만족할만한 수준의 전도성을 나타내지 못할 수 있으며, 상기 금속 나노와이어의 함량이 10중량%을 초과하는 경우에는 금속 나노와이어 성분이 서로 엉키어서 침전이 이루어지지 않을 수 있기 때문에 균일한 복합막을 만드는 것이 어려울 수 있다. It is preferable that the metal nanowires are contained in the metal nanowire solution in an amount of about 0.01 to 10 wt%. If the content of the metal nanowires is less than 0.01 wt%, contact between the metal nanowires dispersed in the polymer matrix may not be achieved at the time of forming the composite film, so that a satisfactory level of conductivity may not be exhibited. Is more than 10% by weight, it may be difficult to form a uniform composite membrane because the metal nanowire components may become entangled with each other and precipitation may not be achieved.
상업적으로 판매되고 있는 금속 나노와이어 용액은 구입하여 사용할 수도 있으며, 이 경우에 용매를 추가적으로 첨가하거나 추출하여 금속 나노와이어의 농도를 제어할 수 있다. 예컨대, 금속 나노와이어 용액으로서 용매에 금속 나노와이어가 1중량% 정도의 농도로 분산되어 있는 용액이 상용으로 구매가 가능하고, 이를 이용하여 용매를 추가적으로 첨가하거나 용매를 추출하는 것에 의하여 금속 나노와이어 용액의 농도를 조절하여 사용할 수도 있다.Commercially available metal nanowire solutions can be purchased and used. In this case, the concentration of the metal nanowires can be controlled by addition or extraction of a solvent. For example, as a metal nanowire solution, a solution in which metal nanowires are dispersed in a concentration of about 1 wt% in a solvent can be commercially available, and a solvent is further added or a solvent is extracted by using the solution, May be used.
폴리머가 용해되어 있는 폴리머 용액을 준비한다. 상기 폴리머 용액은 유기용매에 0.1∼50중량% 정도의 함량으로 폴리머가 함유된 용액일 수 있다. 상기 폴리머는 유기용매에 잘 용해되는 것이라면 그 종류에 특별히 제약이 있는 것은 아니며, 폴리우레탄(polyurethane), 에폭시(epoxy), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)과 같은 실리콘 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate; PMMA), 폴리이미드 또는 이들의 혼합물 등의 폴리머를 그 예로 들 수 있다. 촉감센서의 광투과율 등을 고려할 때 투명한 특성을 갖는 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. A polymer solution in which the polymer is dissolved is prepared. The polymer solution may be a solution containing the polymer in an organic solvent in an amount of about 0.1 to 50% by weight. The polymer is not particularly limited as long as it is soluble in an organic solvent. The polymer is not particularly limited and may be selected from the group consisting of a polyurethane, an epoxy, a silicone resin such as polydimethylsiloxane (PDMS), a polyethylene terephthalate (PET), polymethylmethacrylate (PMMA), polyimide, or a mixture thereof. Considering the light transmittance and the like of the touch sensor, it is preferable to use a polymer having a transparent property.
상기 유기용매는 에탄올, 이소프로필 알코올 등의 알코올류, 헥산이나, N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:0.1∼10의 부피비로 혼합된 용매 등을 사용할 수 있으며, 상기 폴리머를 용해할 수 있는 유기용매라면 그 사용에 특별한 제약이 있는 것은 아니다. Examples of the organic solvent include alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, hexane, solvents in which N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 10, and the like. There is no particular restriction on the use of any organic solvent that can be dissolved.
상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액을 혼합하여 혼합용액을 형성한다. 이때, 금속 나노와이어가 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되게 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액의 체적비(부피비)를 조절하여 혼합하는 것이 바람직하다. The metal nanowire solution and the polymer solution are mixed to form a mixed solution. At this time, it is preferable to adjust the volume ratio (volume ratio) of the metal nanowire solution and the polymer solution so that the metal nanowire is contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
전극(20a)이 형성된 기판(10a)을 준비한다. The
상기 기판(10a)은 투명한 유리기판일 수 있다. The
상기 전극(20a)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명전도막이거나 금속배선일 수 있다. 복합막이 압력을 센싱하는 촉감센서로 활용되기 위해서는 전극이 필요하다. 전극은 기판에 코팅되어 있는 투명전도막 자체를 사용할 수 있으며, 투명전도막을 패턴화하여 전극을 형성하는 것에 의하여 촉감센서 어레이를 형성하는 것도 가능하다. 또는 Ag, Au, Pt, Ni, Cu 또는 이들의 합금과 같은 금속배선이 전극으로 사용될 수도 있다. The
전극(20a)이 형성된 기판(10a)의 바람직한 예로서, ITO(indium tin oxide)이 코팅되어 있는 유리기판을 그 예로 들 수 있다. As a preferable example of the
도 1a에 도시된 바와 같이, 전극(20)이 형성된 기판(10a)의 전극(20a) 상부에 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액의 혼합용액을 코팅하여 복합막(30)을 형성한다. 1A, a
상기 혼합용액을 코팅하기 전에 기판(10a)은 테이프로 가이드하는 것이 바람직하다. 상기 코팅은 일반적으로 알려져 있는 다양한 방법을 이용할 수 있는데, 예컨대 상기 혼합용액을 일정량 떨어드린 후 바(bar)로 밀어서 코팅하는 바코팅법, 상기 혼합용액에 전극이 인쇄된 기판을 담그었다가 서서히 꺼내는 딥코팅법, 상기 혼합용액을 전극이 인쇄된 기판 위에 뿌리고 스피닝하는 스핀 코팅 방법 등을 이용할 수 있다. It is preferable that the
상기 혼합용액을 코팅한 후 80∼100℃ 정도의 온도에서 건조하는 것을 통하여 복합막(30)을 형성할 수 있다. 상기 건조에 의해 금속 나노와이어 용액에 함유된 용매와 폴리머 용액에 함유된 유기용매는 제거되게 된다. After coating the mixed solution, the
건조 공정을 거쳐 형성된 복합막(30)은 폴리머가 매트릭스를 이루고 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는다. The
도 1b에 도시된 바와 같이, 복합막(30)을 인공피부와 같은 촉감센서로 활용하기 위하여, 전극(20)이 형성된 기판(10) 위에 복합막(30)을 형성한 후, 전극(20b)이 형성된 기판(10b)을 전극(20b)이 복합막(30)을 향하도록 복합막(30)의 상부에 놓은 후, 에폭시 등으로 상부와 하부의 두 장의 기판(10a, 10b) 사이를 실링하여 촉감센서를 제조한다. The
상기 기판(10b)은 투명한 유리기판일 수 있다. The
상기 전극(20b)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명전도막이거나 금속배선일 수 있다. 복합막이 압력을 센싱하는 촉감센서로 활용되기 위해서는 전극이 필요하다. 전극은 기판에 코팅되어 있는 투명전도막 자체를 사용할 수 있으며, 투명전도막을 패턴화하여 전극을 형성하는 것에 의하여 촉감센서 어레이를 형성하는 것도 가능하다. 또는 Ag, Au, Pt, Ni, Cu 또는 이들의 합금과 같은 금속배선이 전극으로 사용될 수도 있다. The
전극(20b)이 형성된 기판(10b)의 바람직한 예로서, ITO(indium tin oxide)이 코팅되어 있는 유리기판을 그 예로 들 수 있다. As a preferable example of the
이렇게 제조된 촉감센서는, 하부 기판(10a)과, 하부 기판(10a) 상부에 형성된 제1 전극(20a)과, 제1 전극(20a) 상부에 형성된 금속 나노와이어와 폴리머의 복합막(30)과, 복합막(30) 상부에 형성된 제2 전극(20b)과, 제2 전극(20b) 상부에 구비된 상부 기판(10b)을 포함하며, 상기 복합막(30)은 폴리머가 매트릭스를 이루고 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고, 상기 금속 나노와이어는 복합막(30)에 상기 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있다. 복합막(30)은 외부의 하중에 대하여 저항이 변화하는 인공피부막의 역할을 한다. The tactile sensor thus manufactured includes a
상기 금속 나노와이어는, Ag, Au, Pt, W, Cu 및 Ni 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 와이어로 이루어질 수 있으며, 1∼100nm의 평균 직경을 갖고, 10∼1,000 범위의 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.The metal nanowire may be made of a wire containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu and Ni. The metal nanowire may have an average diameter of 1 to 100 nm and an aspect ratio of 10 to 1,000 desirable.
상기 폴리머는 투명 폴리머로 이루어질 수 있다.The polymer may be composed of a transparent polymer.
또한, 상기 폴리머는 폴리우레탄, 에폭시, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리이미드 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The polymer may also comprise at least one material selected from the group consisting of polyurethane, epoxy, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate and polyimide.
상기 하부 기판과 상기 상부 기판은 투명한 유리기판으로 이루어질 수 있다.The lower substrate and the upper substrate may be formed of a transparent glass substrate.
상기 전극은 투명전도막으로 이루어질 수 있으며, 상기 투명전도막은 ITO(indium tin oxide)막을 포함할 수 있다.The electrode may be formed of a transparent conductive film, and the transparent conductive film may include an indium tin oxide (ITO) film.
또한, 상기 전극은 Ag, Au, Pt, Ni 및 Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속배선으로 이루어질 수 있다.In addition, the electrode may be formed of a metal wiring including at least one metal selected from Ag, Au, Pt, Ni and Cu.
본 발명의 촉감센서는, 폴리머가 매트릭스를 이루고 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는 것에 의하여 외부의 힘이 인가되었을 때 폴리머 매트릭스가 수축하고 3차원 네트워크 형태로 분산되어 있는 금속 나노와이어의 접촉점이 많아지게 되며 이로 말미암아 전기저항이 낮아지게 됨으로써 외력에 대한 저항변화를 통하여 인간의 피부와 같은 촉감센서로 응용이 가능하다. The tactile sensor of the present invention has a structure in which a polymer forms a matrix and a metal nanowire is dispersed to form a three-dimensional network. When the external force is applied, the polymer matrix shrinks and is dispersed in a three- The contact points of the nanowires are increased, and the electrical resistance is lowered thereby, so that it is possible to apply the touch sensor such as human skin through resistance change to external force.
3차원 네트워크 형태의 금속 나노와이어를 폴리머 매트릭스 내에 형성하는 것에 의하여 아주 적은 양의 전도성 성분인 금속 나노와이어를 분산시켜도 외부의 힘에 아주 민감하게 반응한다. 금속 나노와이어의 아주 적은 양의 분산으로도 3차원 네트워크를 형성하고 이를 이용하여 외부의 힘에 대한 저항변화를 통하여 인간의 피부와 같은 촉감센서로 활용이 가능하다. 외력에 대하여 3차원 네트워크의 접점의 수가 변화하는 것에 의하여 외력의 힘을 측정하는 것이 가능하고 이를 통하여 얼마만한 크기의 외력이 작용하는 지를 감지하는 것이 가능하다. 이를 IT 기기에 활용하면 인간의 피부와 같은 촉감센서로 활용하는 것이 가능하다. By forming a metal nanowire in the form of a three-dimensional network in a polymer matrix, the metal nanowire, which is a very small amount of conductive component, is dispersed and is very sensitive to external forces. Even a very small amount of dispersion of metal nanowires can be used as a touch sensor such as human skin by forming a three dimensional network and using resistance to change the resistance against external force. It is possible to measure the force of the external force by changing the number of the contacts of the three-dimensional network with respect to the external force, and it is possible to sense how much external force acts through the three-dimensional network. It can be used as a touch sensor like human skin if it is applied to IT equipment.
본 발명의 촉감센서는 지문인식소자, 터치소자, 지능형 로봇의 인공손이나 피부 등과 같은 곳에 응용할 수 있다.
The tactile sensor of the present invention can be applied to a fingerprint recognition device, a touch device, an artificial hand or skin of an intelligent robot, and the like.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.
<실험예 1><Experimental Example 1>
폴리올법에 의하여 금속 나노와이어를 합성한 후, 원심분리기를 사용하여 선택적으로 분리해내고, 분리해낸 금속 나노와이어를 이소프로필 알코올에 0.05∼1중량%가 되도록 첨가하여 금속 나노와이어 용액을 제조하였다. 상기 금속 나노와이어는 은(Ag) 나노와이어이다. The metal nanowires were synthesized by the polyol method, separated selectively using a centrifugal separator, and the separated metal nanowires were added to isopropyl alcohol in an amount of 0.05 to 1 wt% to prepare a metal nanowire solution. The metal nanowires are silver (Ag) nanowires.
폴리우레탄(크로노플렉스(ChronoFlex))을 N,N-다이메틸포름아마이드와 테트라히드로푸란이 1:1의 중량비로 혼합된 용매에 10중량%가 되도록 용해하여 폴리머 용액을 형성하였다. Polyurethane (ChronoFlex) was dissolved in a mixed solvent of N, N-dimethylformamide and tetrahydrofuran at a weight ratio of 1: 1 in an amount of 10% by weight to form a polymer solution.
상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액을 1:1의 부피비로 혼합하여 혼합용액을 형성하였다. The metal nanowire solution and the polymer solution were mixed at a volume ratio of 1: 1 to form a mixed solution.
ITO(indium tin oxide)가 코팅된 유리 기판을 테이프로 가이드를 한 후, 상기 ITO가 코팅된 유리 기판에 상기 혼합용액을 몇 방울 떨어뜨린 후 바(bar)로 밀어주면서 코팅하거나 1000rpm으로 스핀코팅으로 코팅한 후, 100℃에서 10분간 건조하여 복합막을 형성하였다. A glass substrate coated with indium tin oxide (ITO) is guided by a tape. A few drops of the mixed solution are dropped on the ITO-coated glass substrate, and then the glass substrate is coated while being pushed to a bar or by spin coating at 1000 rpm Coated, and then dried at 100 ° C for 10 minutes to form a composite film.
도 2는 은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막을 보여주는 광학현미경 사진이다. 2 is an optical microscope photograph showing a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.5 wt% of silver (Ag) nanowires.
도 3은 은(Ag) 나노와이어가 0.05중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막을 보여주는 광학현미경 사진이다. 3 is an optical microscope photograph showing a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.05 wt% of silver (Ag) nanowires.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실험예 1에 따라 제조된 복합막은 폴리우레탄(폴리머)이 매트릭스를 이루고 은(Ag) 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 2 and 3, it can be confirmed that the composite membrane produced according to Experimental Example 1 has a structure in which a polyurethane (polymer) forms a matrix and a silver (Ag) nanowire is dispersed to form a three-dimensional network.
도 4는 은(Ag) 나노와이어가 0.05중량%, 0.1중량%, 0.25중량%, 0.5중량%, 1중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 가시광선 투과율을 보여주는 그래프이다. Figure 4 shows the visible light transmittance of the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.05 wt%, 0.1 wt%, 0.25 wt%, 0.5 wt% and 1 wt% of silver (Ag) FIG.
도 4를 참조하면, 은(Ag) 나노와이어가 0.05중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 가시광선 투과율이 가장 높게 나타났다. Referring to FIG. 4, the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 showed the highest visible light transmittance using a metal nanowire solution containing 0.05 weight% of silver (Ag) nanowires.
가시광선 투과율은 도 4에서 보는 바와 같이 은(Ag) 나노와이어의 함량이 많아질수록 떨어지는 경향이 있는데, 은(Ag) 나노와이어의 함량이 1중량%인 경우는 예외적으로 은(Ag) 나노와이어의 함량이 0.5중량%인 경우보다 가시광선 투과율이 높은 경향을 보였다. 은(Ag) 나노와이어 0.25중량% 분산시 가시광선 투과율은 70%를 나타내었고, 은(Ag) 나노와이어 0.5중량% 분산시에는 65%의 투과율을 나타내었다. As shown in FIG. 4, the visible light transmittance tends to decrease as the content of the silver (Ag) nanowires increases. In the case where the content of the silver nanowires is 1 wt%, the silver (Ag) The visible light transmittance tended to be higher than that when the content was 0.5% by weight. The visible light transmittance was 70% when 0.25 wt% of silver (Ag) nanowire was dispersed, and 65% was dispersed when 0.5 wt% of silver (Ag) nanowire was dispersed.
도 5는 은(Ag) 나노와이어가 0.25중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 변이(Strain)의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph showing a change in strain with respect to an external load of a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.25 wt% of silver (Ag) nanowires.
도 6은 은(Ag) 나노와이어가 0.25중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 저항변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph showing a change in resistance of the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 against load using a metal nanowire solution containing 0.25 wt% of silver (Ag) nanowires.
도 7은 은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 변이(Strain)의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing a change in strain with respect to an external load of a composite membrane prepared according to Experimental Example 1 using a metal nanowire solution containing 0.5% by weight of silver (Ag) nanowires.
도 8은 은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 실험예 1에 따라 제조한 복합막의 외력(Load)에 대한 저항변화를 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing the resistance change of the composite membrane prepared according to Experimental Example 1 against load using a metal nanowire solution containing 0.5 weight% of silver (Ag) nanowires.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 은(Ag) 나노와이어가 0.25중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 형성한 복합막의 경우, 0.85kgf의 하중을 가할 때 약 30%의 스트레인을 나타내었다(도 5 참조). 5 to 8, a composite film formed using a metal nanowire solution containing 0.25 wt% of silver nanowires showed a strain of about 30% when a load of 0.85 kgf was applied 5).
은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 형성한 복합막의 경우에도 0.85kgf의 하중을 인가할 때 30%의 스트레인을 나타내었다(도 7 참조). Even in the case of a composite film formed by using a metal nanowire solution containing 0.5% by weight of silver (Ag) nanowire, it exhibited a strain of 30% when a load of 0.85 kgf was applied (see FIG. 7).
하중 대비 저항 변화는 S자 형태의 변화를 보이고, 은(Ag) 나노와이어가 0.25중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 형성한 복합막의 경우에 100gf에서는 10% 저항변화를 나타내기 시작하여 850gf에서 70%의 저항변화를 보였다(도 6 참조). The change in resistance versus load shows an S-shaped change, and in the case of a composite film formed using a metal nanowire solution containing 0.25 wt% silver (Ag) nanowire, (See Fig. 6).
은(Ag) 나노와이어가 0.5중량% 함유된 금속 나노와이어 용액을 사용하여 형성한 복합막의 경우에 100gf에서는 저항변화가 거의 없고 850gf에서는 70%의 저항변화를 보였다(도 8 참조).
In the case of a composite film formed by using a metal nanowire solution containing 0.5% by weight of silver (Ag) nanowire, the resistance change was almost zero at 100 gf and 70% at 850 gf.
<실험예 2><Experimental Example 2>
상기 실험예 1에서 제조된 복합막을 인공피부와 같은 촉감센서로 활용하기 위하여 상기 복합막 위에 ITO가 복합막을 향하도록 ITO가 코팅된 유리 기판을 놓은 후, 에폭시로 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이를 실링하여 촉감센서를 제조하였다.
In order to utilize the composite film produced in Experimental Example 1 as a touch sensor such as artificial skin, a glass substrate coated with ITO was placed on the composite film so that the ITO film was oriented toward the composite film, and then epoxy was applied between the upper glass substrate and the lower glass substrate And the tactile sensor was manufactured by sealing.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
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, This is possible.
10a, 10b: 기판
20a, 20b: 전극
30: 복합막10a, 10b: substrate
20a and 20b:
30: Composite membrane
Claims (13)
상기 하부 기판 상부에 형성된 제1 전극;
상기 제1 전극 상부에 형성된 금속 나노와이어와 폴리머의 복합막;
상기 복합막 상부에 형성된 제2 전극; 및
상기 제2 전극 상부에 구비된 상부 기판을 포함하며,
상기 복합막은 상기 폴리머가 매트릭스를 이루고 상기 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고,
상기 금속 나노와이어는 상기 복합막에 상기 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 촉감센서.
A lower substrate;
A first electrode formed on the lower substrate;
A composite film of a metal nanowire and a polymer formed on the first electrode;
A second electrode formed on the composite film; And
And an upper substrate provided on the second electrode,
The composite membrane has a structure in which the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three-dimensional network,
Wherein the metal nanowire is contained in the composite membrane in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
1∼100nm의 평균 직경을 갖고,
10∼1,000 범위의 종횡비를 갖는 것을 특징으로 하는 촉감센서.
The method of claim 1, wherein the metal nanowire is made of a wire containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu, and Ni,
Having an average diameter of 1 to 100 nm,
Wherein the tactile sensor has an aspect ratio in the range of 10 to 1,000.
The touch sensor of claim 1, wherein the polymer is made of a transparent polymer.
The touch sensor of claim 1, wherein the polymer comprises at least one material selected from the group consisting of polyurethane, epoxy, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate, and polyimide.
The tactile sensor according to claim 1, wherein the lower substrate and the upper substrate are made of a transparent glass substrate.
상기 투명전도막은 ITO(indium tin oxide)막을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감센서.
The method of claim 1, wherein the electrode comprises a transparent conductive film,
Wherein the transparent conductive film comprises an ITO (indium tin oxide) film.
The tactile sensor according to claim 1, wherein the electrode comprises a metal wiring including at least one metal selected from Ag, Au, Pt, Ni and Cu.
유기용매에 폴리머를 용해하여 폴리머 용액을 형성하는 단계;
상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 단계;
전극이 형성된 기판의 상기 기판 상부에 상기 혼합용액을 코팅하여 복합막을 형성하는 단계;
전극이 형성된 기판을 전극이 상기 복합막을 향하도록 상기 복합막의 상부에 놓는 단계; 및
상부의 기판과 하부의 기판 사이를 실링하는 단계를 포함하며,
상기 복합막은 상기 폴리머가 매트릭스를 이루고 상기 금속 나노와이어가 분산되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖고,
상기 금속 나노와이어가 폴리머 100중량부에 대하여 0.1∼10중량부 함유되게 상기 금속 나노와이어 용액과 상기 폴리머 용액의 부피비를 조절하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 촉감센서의 제조방법.
Preparing a metal nanowire solution in which metal nanowires are dispersed;
Dissolving the polymer in an organic solvent to form a polymer solution;
Mixing the metal nanowire solution and the polymer solution to form a mixed solution;
Coating the mixed solution on the substrate of the substrate on which the electrode is formed to form a composite film;
Placing a substrate on which an electrode is formed on top of the composite membrane such that the electrode faces the composite membrane; And
And sealing between the upper substrate and the lower substrate,
The composite membrane has a structure in which the polymer forms a matrix and the metal nanowires are dispersed to form a three-dimensional network,
Wherein the volume ratio of the metal nanowire solution and the polymer solution is adjusted so that the metal nanowire is contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.
1∼100nm의 평균 직경을 갖고,
10∼1,000 범위의 종횡비를 갖는 것을 특징으로 하는 촉감센서의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the metal nanowire is made of a wire containing at least one metal selected from Ag, Au, Pt, W, Cu, and Ni,
Having an average diameter of 1 to 100 nm,
Wherein the tactile sensor has an aspect ratio in the range of 10 to 1,000.
The method of manufacturing a tactile sensor according to claim 8, wherein the polymer is made of a transparent polymer.
The method of claim 8, wherein the polymer comprises at least one material selected from the group consisting of polyurethane, epoxy, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polymethylmethacrylate, and polyimide.
상기 전극은 투명전도막으로 이루어지며,
상기 투명전도막은 ITO(indium tin oxide)막을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감센서의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the substrate is made of a transparent glass substrate,
Wherein the electrode is made of a transparent conductive film,
Wherein the transparent conductive film comprises an ITO (indium tin oxide) film.
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