KR20170094700A - Gas sensor and method for manufacturing the gas sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스센서와 상기 가스센서의 제조방법을 제공한다.
가스센서는, 기판; 상기 기판 위에 형성되는 감지전극; 및 상기 기판과 상기 감지전극을 덮도록 형성되고, 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키도록 이루어지는 감지물질을 구비하는 감지층을 포함하고, 상기 감지물질은, 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자; 및 금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자를 포함한다.
가스센서의 제조방법은, 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자와 금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자를 각각 합성하는 단계; 유기 바인더, 상기 중공구조 입자 및 상기 나노 구형구조 입자를 혼합 및 분산시켜 페이스트 조성물을 제조하는 단계; 감지전극 위에 상기 페이스트 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 감지전극 위에 감지층을 형성하도록 상기 유기 바인더를 열분해하는 단계를 포함한다.The present invention provides a gas sensor and a method of manufacturing the gas sensor.
The gas sensor comprises: a substrate; A sensing electrode formed on the substrate; And a sensing layer formed to cover the substrate and the sensing electrode, the sensing layer including a sensing material that reacts with a detection target gas to cause an electrical change, and the sensing material includes hollow structure particles made of a metal oxide; And nanoscale spherical particles composed of a metal oxide.
A method of manufacturing a gas sensor includes the steps of synthesizing nanospherical structure particles each composed of hollow structure particles made of metal oxide and metal oxide; Mixing and dispersing the organic binder, the hollow structure particles and the nanospherical structure particles to prepare a paste composition; Applying the paste composition over the sensing electrode; And pyrolyzing the organic binder to form a sensing layer on the sensing electrode.
Description
본 발명은 고감도 및 고내구성의 감지층을 구비하는 가스센서와 상기 가스센서를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor having a sensitive and highly durable sensing layer and a method of manufacturing the gas sensor.
가스센서란 검출 대상 가스와 접촉함에 따라 발생하는 물리적, 전기적 또는 화학적 변화에 근거하여 검출 대상 가스의 유무 및 그 농도를 검출하는 장치를 가리킨다.The gas sensor refers to a device for detecting the presence or absence of a detection target gas and its concentration based on physical, electrical, or chemical changes that occur as a result of contact with a detection target gas.
최근 사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 시대에 적합한 스마트 가스센서에 대하여 다양한 연구들이 진행되고 있는 가운데 고감도화, 저가화, 저소비전력, 고내구성을 갖는 가스센서의 수요가 높아질 것으로 예상된다. 특히 전통적인 금속산화물 기반의 가스센서가 다양한 응용분야에 적용되고 있으며, 고감도, 고내구성에 대한 요구가 더욱 높아질 것으로 예상된다.Recently, smart gas sensors suitable for the Internet of Things (IOT) era are undergoing various studies, and demand for gas sensors with high sensitivity, low cost, low power consumption and high durability is expected to increase. In particular, traditional metal oxide based gas sensors are being applied to various applications, and the demand for high sensitivity and high durability is expected to be even higher.
그런데 종래의 가스센서에 대한 연구는 주로 감도를 개선하는 것에 초점을 맞춰 진행되었으며, 상대적으로 가스센서의 내구성을 개선하는 연구는 부족하였다. 가스센서의 내구성이 부족하면 아무리 고감도라고 하더라도 지속적으로 사용될 수 없다. 따라서 가스센서의 감도 개선뿐만 아니라 가스센서의 내구성을 개선하는 것도 가스센서의 성능을 향상시키는 요소가 된다.However, studies on conventional gas sensors have mainly focused on improvement of sensitivity, and studies for improving the durability of gas sensors have been lacking relatively. If the durability of the gas sensor is insufficient, it can not be continuously used even if it is highly sensitive. Therefore, not only improving the sensitivity of the gas sensor but also improving the durability of the gas sensor is also an element for improving the performance of the gas sensor.
가스센서가 장기간 사용되기 위해서는 고내구성을 가져야 하고, 베이스 라인의 저항이 안정적으로 유지되어 되어야 한다. 그러나 종래의 가스센서는 불충분한 충전밀도와 접촉면적으로 인해 강한 계면 접착력을 갖지 못하였다.In order for the gas sensor to be used for a long time, it must have high durability and the resistance of the baseline should be stably maintained. However, conventional gas sensors do not have strong interfacial adhesion due to insufficient filling density and contact area.
본 발명의 일 목적은 고감도 및 고내구성을 동시에 갖는 감지층과 이를 포함하는 가스센서 및 상기 가스센서의 제조방법을 제안하는 것이다.An object of the present invention is to propose a sensing layer having both high sensitivity and high durability, a gas sensor including the sensing layer, and a method of manufacturing the gas sensor.
본 발명의 다른 일 목적은 기판이나 감지전극으로부터 박리되지 않고 강한 계면 접착력을 갖는 감지층과 이를 포함하는 가스센서 및 상기 가스센서의 제조방법을 제안하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sensing layer having a strong interfacial adhesion without being peeled from a substrate or a sensing electrode, a gas sensor including the sensing layer, and a method of manufacturing the gas sensor.
본 발명의 또 다른 일 목적은 넓은 표면적과 가스의 원활한 입출입 구조를 통해 고감도 특성을 갖는 감지층과 이를 포함하는 가스센서 및 상기 가스센서의 제조방법을 제안하는 것이다.Another object of the present invention is to propose a sensing layer having a high sensitivity characteristic through a large surface area and smooth gas entry / exit structure, a gas sensor including the sensing layer, and a method of manufacturing the gas sensor.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 가스센서는, 기판; 상기 기판 위에 형성되는 감지전극; 및 상기 기판과 상기 감지전극을 덮도록 형성되고, 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키도록 이루어지는 감지물질을 구비하는 감지층을 포함하고, 상기 감지물질은, 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자; 및 금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gas sensor comprising: a substrate; A sensing electrode formed on the substrate; And a sensing layer formed to cover the substrate and the sensing electrode, the sensing layer including a sensing material that reacts with the sensing target gas to cause an electrical change, the sensing material comprising hollow structure particles made of a metal oxide; And nanoscale spherical particles composed of a metal oxide.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 감지물질 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량% 이며, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량% 다.According to one embodiment of the present invention, the hollow structure particles are contained in an amount of 10 to 60 wt% and the nanospherical structure particles are contained in an amount of 40 to 90 wt%.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 중공구조 입자는 400~1,500㎚의 크기를 갖는다.According to another embodiment of the present invention, the hollow structure particles have a size of 400 to 1,500 nm.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 나노 구형구조 입자는 10~150㎚의 크기를 갖는다.According to another embodiment of the present invention, the nanoporous structure particles have a size of 10 to 150 nm.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 감지층은 상기 기판 또는 상기 감지물질과 접착되기 위한 접착력을 제공하는 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 실리카 또는 알루미나로 이루어진다.According to another embodiment of the present invention, the sensing layer includes an additive that provides an adhesive force to be adhered to the substrate or the sensing material, and the additive is made of silica or alumina.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 가스센서의 제조방법을 개시한다. 가스센서의 제조방법은, 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자와 금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자를 각각 합성하는 단계; 유기 바인더, 상기 중공구조 입자 및 상기 나노 구형구조 입자를 혼합 및 분산시켜 페이스트 조성물을 제조하는 단계; 감지전극 위에 상기 페이스트 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 감지전극 위에 감지층을 형성하도록 상기 유기 바인더를 열분해하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention also discloses a method of manufacturing a gas sensor. A method of manufacturing a gas sensor includes the steps of synthesizing nanospherical structure particles each composed of hollow structure particles made of metal oxide and metal oxide; Mixing and dispersing the organic binder, the hollow structure particles and the nanospherical structure particles to prepare a paste composition; Applying the paste composition over the sensing electrode; And pyrolyzing the organic binder to form a sensing layer on the sensing electrode.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 페이스트 조성물 100 중량% 중 상기 유기 바인더는 40~70 중량% 이고, 상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합은 30~60 중량% 다.According to an embodiment of the present invention, the organic binder is 40 to 70% by weight in 100% by weight of the paste composition, and the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is 30 to 60% by weight.
상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량%이고, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량% 다.The hollow structure particles are 10 to 60 wt% and the nanospherical structure particles are 40 to 90 wt% in a total amount of 100 wt% of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 유기 바인더는, 알파-터피네올(α-Terpineol), 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이드 (Diethylene glycol butyl ether acetate, DGBEA) 및 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbitol acetate), 텍사놀(Texanol)로 이루어진 군으로부터 선택된 유기용매; 및 상기 유기용매의 점도를 증가시키도록 이루어지고, 에틸셀룰로오스(Ethylcellulose)와 니트로셀룰로오스(Nitrocellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the organic binder is selected from the group consisting of alpha-terpineol, diethylene glycol butyl ether acetate (DGBEA), and butyl carbitol acetate carbitol acetate, and Texanol; And at least one polymer selected from the group consisting of Ethylcellulose and Nitrocellulose, which is formed to increase the viscosity of the organic solvent.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 중공구조 입자는 400~1,500㎚의 크기를 갖는다.According to another embodiment of the present invention, the hollow structure particles have a size of 400 to 1,500 nm.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 나노 구형구조 입자는 10~150㎚의 크기를 갖는다.According to another embodiment of the present invention, the nanoporous structure particles have a size of 10 to 150 nm.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 페이스트 조성물은 접착력을 제공하는 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 실리카 전구체 또는 알루미나 전구체로 이루어진다.According to another embodiment of the present invention, the paste composition comprises an additive that provides adhesion, and the additive comprises a silica precursor or an alumina precursor.
상기 페이스트 조성물 100 중량% 중 상기 유기 바인더는 30~70 중량% 이고, 상기 첨가제는 2~10 중량% 이며, 상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합은 20~60 중량% 다.The organic binder is 30 to 70 wt%, the additive is 2 to 10 wt%, and the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is 20 to 60 wt% in 100 wt% of the paste composition.
상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량%이고, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량% 다.The hollow structure particles are 10 to 60 wt% and the nanospherical structure particles are 40 to 90 wt% in a total amount of 100 wt% of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 감지층은 감지물질을 포함하고, 감지물질은 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자를 포함한다.According to the present invention, the sensing layer includes a sensing material, and the sensing material includes hollow structure particles and nanospherical structure particles.
중공구조 입자는 열분해 과정에서 제한적인 2차 응집 현상을 보이므로, 중공구조 입자에서는 열분해 과정에 의한 표면적이 크게 감소하지 않는다. 또한 중공구조 입자는 중앙에 홀을 구비한다. 따라서 검출 대상 가스가 중공구조 입자 내부로 원활하게 출입할 수 있으므로, 중공구조 입자는 고감도의 가스센서를 구현할 수 있다.Since the hollow structure particles have a limited secondary aggregation phenomenon in the thermal decomposition process, the surface area due to the pyrolysis process is not greatly reduced in the hollow structure particles. The hollow structure particles also have holes in the center. Therefore, since the gas to be detected can flow smoothly into and out of the hollow structure particles, the hollow structure particles can realize a gas sensor with high sensitivity.
나노 구형구조 입자는 중공구조 입자들 사이의 공극을 채워 감지층의 충전밀도를 향상시킬 수 있다. 나노 구형구조 입자는 기판 또는 감지전극과의 계면 접착력을 증가시킬 수 있으므로 고내구성의 가스센서를 구현할 수 있다.Nanospherical structure particles can fill the voids between hollow structure particles to improve the filling density of the sensing layer. The nanospherical structure particles can increase the interfacial adhesion with the substrate or the sensing electrode, thereby realizing a highly durable gas sensor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서의 개념도다.
도 2a는 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자의 확대 이미지다.
도 2b는 금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자의 확대 이미지다.
도 3a는 감지전극 위에 형성된 본 발명의 감지층을 보인 단면 이미지다.
도 3b는 감지전극 위에 형성된 중공구조 입자의 단면 이미지다.
도 3c는 감지전극 위에 형성된 나노 구형구조 입자의 단면 이미지다.
도 4는 본 발명의 감지층을 구비하는 가스센서의 감도를 다른 가스센서의 감도와 비교한 결과를 보인 그래프다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 감지층을 구비하는 가스센서의 내구성을 다른 가스센서의 내구성과 비교한 결과를 보인 이미지다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서의 제조방법을 나타낸 흐름도다.1 is a conceptual view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
2A is an enlarged view of hollow structure particles made of a metal oxide.
Fig. 2B is an enlarged view of a nanospherical structure particle made of a metal oxide.
FIG. 3A is a sectional view showing the sensing layer of the present invention formed on the sensing electrode.
3B is a cross-sectional image of hollow structure particles formed on the sensing electrode.
3C is a cross-sectional image of a nanoporous structure particle formed on the sensing electrode.
4 is a graph showing the sensitivity of the gas sensor having the sensing layer of the present invention compared with the sensitivity of other gas sensors.
5A to 5C are images showing the durability of the gas sensor having the sensing layer of the present invention compared with the durability of other gas sensors.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 관련된 가스센서 및 상기 가스센서의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a gas sensor according to the present invention and a method for manufacturing the gas sensor will be described in detail with reference to the drawings. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
1. 가스센서(100)1. Gas sensor 100:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서(100)의 개념도다.1 is a conceptual view of a
가스센서(100)는 기판(110), 감지전극(120) 및 감지층(130)을 포함한다.The
기판(110)은 감지전극(120)과 감지층(130)을 지지하도록 이루어진다. 기판(110)은 일반적으로 평평한 플레이트의 형상을 가질 수 있다. 기판(110)은 알루미나 기판으로 형성되거나, MEMS 히터 플랫폼 기판으로 형성될 수 있다. 기판(110)의 일면에 감지전극(120)과 감지층(130)이 형성된다.The
기판(110)은 연성을 가질 수 있다. 일반적으로 가스센서(100)는 매우 얇은 두께로 형성되기 때문에 기판(110)이 연성을 갖지 못한다면 외력에 의해 쉽게 파손될 수 있다. 그러나 기판(110)이 연성을 가지면, 가스센서(100)는 반복적인 기계적 변형에도 높은 신뢰성을 가질 수 있다.The
감지전극(120)은 기판(110) 위에 형성된다. 감지전극(120)은 두 개가 구비되며, 서로 이격되게 배치될 수 있다. 후술하는 감지층(130)의 감지물질이 검출 대상 가스와 접촉하면 전기적 변화(예를 들어 임피던스 변화)를 일으키게 되는데, 감지전극(120)은 상기 전기적 변화를 감지하여 검출 대상 가스의 유무와 그 농도를 검출하도록 이루어진다.The
감지층(130)은 감지물질을 구비한다. 감지물질은 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키도록 이루어진다. 전기적 변화는 감지전극(120)에서 측정된다.The
감지층(130)은 기판(110)과 감지전극(120)을 덮도록 형성된다. 감지층(130)은 두 감지전극(120)과 기판(110)을 덮도록 이루어진다. 감지층(130)과 기판(110) 사이에는 계면에 존재하고, 감지층(130)과 감지전극(120) 사이에도 계면이 존재한다.The
본 발명에서는 계면에서 감지층(130)의 박리가 발생하는 것을 억제할 수 있는 고내구성의 감지층(130)을 제안한다. 감지층(130)이 고감도와 고내구성을 가질 수 있도록, 감지물질은 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자를 포함한다.The present invention proposes a highly
중공구조 입자와 나노 구형구조 입자에 대하여는 도 2a와 도 2b를 참조하여 설명한다.Hollow structure particles and nanospherical structure particles will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.
도 2a는 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자의 확대 이미지다. 도 2b는 금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자의 확대 이미지다.2A is an enlarged view of hollow structure particles made of a metal oxide. Fig. 2B is an enlarged view of a nanospherical structure particle made of a metal oxide.
도 2a를 참조하면 중공구조 입자는 중공구조를 갖는다. 중공구조란 중앙에 홀을 갖는 3차원 입체 구조를 가리킨다. 예를 들어 속이 빈 원통은 상기 중공구조에 해당한다. 도 2a를 참조하면 입자들 중앙에 홀이 형성되어 있음을 시각적으로 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2A, hollow structure particles have a hollow structure. A hollow structure refers to a three-dimensional solid structure having a hole in the center. For example, a hollow cylinder corresponds to the hollow structure. Referring to FIG. 2A, it can be visually confirmed that holes are formed at the center of the particles.
중공구조 입자는 고감도의 가스센서(100)를 구현하기 적합하다. 후술하는 바와 같이 가스센서(100)의 제조방법은 열처리 단계를 포함한다. 이 열처리 단계에서 감지물질의 2차 응집 현상이 발생할 수 있으며, 2차 응집 현상은 표면적 감소를 유발하여 가스센서(100)의 감도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 그러나, 중공구조 입자는 열처리 과정에서 제한적인 2차 응집 현상을 보인다. 따라서 감지물질이 중공구조 입자를 포함하면 표면적 감소로 인한 감도 저하를 억제할 수 있다.The hollow structure particles are suitable for realizing the
또한 중공구조 입자는 중앙에 홀을 구비한다. 이에 따라 검출 대상 가스는 중공구조 입자 내부로 원활하게 출입할 수 있다. 중공구조 입자 내부로 가스가 원활하게 출합할 수 있으면 가스와 감지물질의 접촉 기회가 증가하게 되는 것이므로 가스센서(100)의 감도가 증가하게 된다. 따라서 감지물질이 중공구조 입자를 포함하면 고감도의 가스센서(100)를 구현할 수 있다. The hollow structure particles also have holes in the center. Thus, the gas to be detected can flow smoothly into and out of the hollow structure particles. If the gas can be smoothly introduced into the hollow structure particles, the sensitivity of the
도 2b를 참조하면 나노 구형구조 입자는 구형구조를 갖는다. 구형구조란 완전한 구의 형태라기보다는 구에 가까운 형태를 의미한다. 도 2b를 참조하면 입자들이 구에 가까운 형상을 갖는다는 것을 시각적으로 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the nanoporous structure particles have a spherical structure. A spherical structure is a form closer to a sphere than a complete sphere. Referring to FIG. 2B, it can be visually confirmed that the particles have a shape close to a sphere.
나노 구형구조 입자는 나노 단위 크기의 입자로 이루어지므로, 중공구조 입자보다 작다. 따라서 나노 구형구조 입자는 중공구조 입자들 사이의 공극을 채울 수 있다.Nanospherical structure particles are smaller than hollow structure particles because they consist of nano-sized particles. Thus, nanoporous structured particles can fill voids between hollow structure particles.
예를 들어 중공구조 입자는 400~1,500㎚의 크기를 갖는다. 이에 반해 나노 구형구조 입자는 10~150㎚의 크기를 갖는다. 중공구조 입자들 사이에는 공극이 존재한다. 나노 구형구조 입자는 중공구조 입자보다 작으므로, 나노 구형구조 입자는 중공구조 입자들 사이의 공극을 채울 수 있다.For example, hollow structure particles have a size of 400 to 1,500 nm. On the other hand, nanoporous structure particles have a size of 10 to 150 nm. There is a gap between the hollow structure particles. Since the nanospherical particles are smaller than the hollow particles, the nanospheres can fill the voids between the hollow particles.
중공구조 입자는 나노 구형구조 입자 대비 충전 밀도가 낮고 전극 표면에서의 접촉 면적도 작으므로 강한 계면 접착력을 갖지 못한다. 그러나 나노 구형구조 입자가 중공구조 입자들 사이의 공극을 채움에 따라 감지물질의 계면 접착력은 중공구조 입자에 비해 향상될 수 있다.The hollow structure particles do not have strong interfacial adhesion because they have a low filling density and a small contact area on the electrode surface compared with the nanospherical structure particles. However, as the nanospherical particles fill the voids between the hollow particles, the interfacial adhesion of the particles can be improved compared to the hollow particles.
반대로 열처리 과정에서 2차 응집 현상에 의한 나노 구형구조 입자의 표면적 감소가 발생하고, 그로 인해 가스센서의 감도 저하가 유발될 수 있다. 그러나 중공구조 입자가 나노 구형구조 입자의 감도 저하 문제를 보완하므로, 본 발명의 감지물질은 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질에 비해 고감도 특성을 가질 수 있다.On the contrary, in the heat treatment process, the surface area of the nanoparticle structure particles is reduced due to the secondary aggregation phenomenon, which may result in lowering of the sensitivity of the gas sensor. However, since the hollow structure particles compensate for the problem of lowering the sensitivity of the nanoparticle structure particles, the sensing material of the present invention can have a higher sensitivity characteristic than the sensing material composed only of the nanoparticle structure particles.
일정한 양의 감지물질에서 나노 구형구조 입자 대비 중공구조 입자의 비율이 증가하면, 가스센서의 감도가 증가하고 가스센서의 내구성이 떨어진다. 반대로 중공구조 입자 대비 나노 구형구조 입자의 비율이 증가하면, 가스센서의 감도는 떨어지고 가스센서의 내구성은 증가한다. 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자는 상호 보완적인 관계다. 본 발명에서는 가스센서가 적정 감도와 적정 내구성을 가질 수 있도록 상기 감지물질 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량%로 설정하고, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량%로 설정한다.If the ratio of the hollow structure particles to the nanospherical structure particles in a certain amount of sensing material increases, the sensitivity of the gas sensor increases and the durability of the gas sensor deteriorates. On the contrary, when the ratio of the nanospherical structure particles to the hollow structure particles increases, the sensitivity of the gas sensor decreases and the durability of the gas sensor increases. Hollow structure particles and nanospherical structure particles are complementary. In the present invention, the hollow structure particles are set to 10 to 60 wt% and the nanospherical structure particles are set to 40 to 90 wt% in 100 wt% of the sensing material so that the gas sensor has appropriate sensitivity and proper durability .
가스센서는 고감도를 가질수록 바람직하나, 어느 정도 수준의 감도를 가지게 되면 감도보다 내구성이 중요해진다. 본 발명에서는 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 비율을 상기 범위로 설정하여 가스센서가 충분한 감도를 가지면서도 고내구성을 갖도록 설계하였다.Gas sensors are preferable as they have a high sensitivity, but durability is more important than sensitivity when they have a certain level of sensitivity. In the present invention, the gas sensor is designed to have high sensitivity and high durability by setting the ratio of the hollow structure particle to the nanospherical structure particle within the above range.
중공구조 입자와 나노 구형구조 입자는 금속산화물로 이루어진다. 본 발명에서는 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키는 금속산화물이 적용될 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 금속산화물은 SnO2, In2O3, WO3, ZnO 등을 포함한다.The hollow structure particles and the nanospherical structure particles are made of a metal oxide. In the present invention, a metal oxide which reacts with a detection target gas to cause an electrical change can be applied. For example, the metal oxide of the present invention includes SnO 2 , In 2 O 3 , WO 3 , ZnO and the like.
다시 도 1을 참조하면 감지층(130)은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 감지층(130)은 기판(110) 또는 감지전극(120)으로부터 박리되는 것을 방지하기 위해 기판(110) 또는 감지전극(120)과 접착되어야 한다. 첨가제는 접착을 위한 접착력을 제공한다. 첨가제는 예를 들어 실리카 또는 알루미나로 이루어질 수 있다. 실리카 또는 알루미나는 감지층(130)에 접착력을 제공하여 가스센서의 내구성을 향상시킬 수 있다.Referring again to FIG. 1, the
이하에서는 본 발명의 감지물질을 중공구조 입자만으로 이루어진 감지물질 및 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질과 비교한다.Hereinafter, the sensing material of the present invention is compared with a sensing material made of only hollow structure particles and a sensing material made of only nanospherical structure particles.
도 3a는 감지전극 위에 형성된 본 발명의 감지층을 보인 단면 이미지다. 도 3b는 감지전극 위에 형성된 중공구조 입자의 단면 이미지다. 도 3c는 감지전극 위에 형성된 나노 구형구조 입자의 단면 이미지다.FIG. 3A is a sectional view showing the sensing layer of the present invention formed on the sensing electrode. 3B is a cross-sectional image of hollow structure particles formed on the sensing electrode. 3C is a cross-sectional image of a nanoporous structure particle formed on the sensing electrode.
먼저 도 3a를 참조하면, 중공구조 입자들 사이의 공극에 나노 구형구조 입자가 채워져 충전율을 증가시킨다는 것을 시각적으로 확인할 수 있다. 나노 구형구조 입자에 의해 공극이 채워지므로, 가스센서의 내구성이 증가될 수 있음은 앞서 설명한 바 있다.First, referring to FIG. 3A, it can be visually confirmed that nanospherical structure particles are filled in voids between hollow structure particles to increase the filling rate. The durability of the gas sensor can be increased since the void is filled by the nanospherical structure particles.
이에 반해 도 3b를 참조하면 중공구조 입자만으로 이루어진 감지물질은 도 3a의 감지물질보다 충전율이 낮다는 것을 시각적으로 알 수 있다. 따라서 도 3b의 가스센서는 충분한 내구성을 갖지 못한다.On the other hand, referring to FIG. 3B, it can be visually recognized that the sensing material made of only the hollow structure particles has a lower filling rate than the sensing material of FIG. 3A. Therefore, the gas sensor of FIG. 3B does not have sufficient durability.
또한 도 3c를 참조하면 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질은 가장 높은 충전율을 갖는다는 것을 시각적으로 알 수 있다. 그러나 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질은 열처리 과정에서 2차 응집에 의한 표면적 감소를 겪게 되고, 이로 인해 낮은 감도를 가질 수 밖에 없다.Also, referring to FIG. 3C, it can be visually recognized that the sensing material made of only the nanospherical structure particles has the highest filling rate. However, the sensing material composed only of nanospherical particles undergoes a decrease in surface area due to secondary agglomeration in the heat treatment process, and therefore, it has a low sensitivity.
도 4는 본 발명의 감지층을 구비하는 가스센서의 감도를 다른 가스센서의 감도와 비교한 결과를 보인 그래프다.4 is a graph showing the sensitivity of the gas sensor having the sensing layer of the present invention compared with the sensitivity of other gas sensors.
그래프의 세로축은 상대적인 감도를 나타낸다. 에탄올 10ppm을 검출 대상 가스로 선택하고 400℃에서 상대적인 감도를 측정하였다. 본 발명의 감지물질은 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자를 모두 포함함에 따라 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질에 비해 높은 감도를 보인다.The vertical axis of the graph represents the relative sensitivity. 10 ppm ethanol was selected as the gas to be detected and the relative sensitivity was measured at 400 ° C. Since the sensing material of the present invention includes both the hollow structure particles and the nanospherical structure particles, the sensing material exhibits higher sensitivity than the sensing material made of only the nanospherical structure particles.
본 발명의 감지물질은 중공구조 입자만으로 이루어진 감지물질에 비해 낮은 감도를 보이지만, 중공구조 입자만으로 이루어진 감지물질보다 고내구성을 갖는다는 것을 앞서 설명하였다.The sensing material of the present invention exhibits lower sensitivity than that of the sensing material made only of the hollow structure particles, but has a higher durability than the sensing material made of only hollow structure particles.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 감지층을 구비하는 가스센서의 내구성을 다른 가스센서의 내구성과 비교한 결과를 보인 이미지다.5A to 5C are images showing the durability of the gas sensor having the sensing layer of the present invention compared with the durability of other gas sensors.
내구성 실험은 기판과 감지물질에 형성된 감지층 위에 상업용 테이프(박리력 250N/m)를 부착하였다가 기판과 감지물질로부터 테이프를 제거하였을 때 감지층이 기판과 감지물질 위에 남아있는지 아니면 박리되는지를 관찰하는 방식으로 진행하였다.The durability test was carried out by attaching a commercial tape (peel force 250 N / m) on the substrate and the sensing layer formed on the sensing material and observing whether the sensing layer remained on the substrate and the sensing material or peeled off when the tape was removed from the substrate and the sensing material. .
도 5a는 본 발명의 감지층, 도 5b는 중공구조 입자만으로 이루어진 감지물질을 갖는 감지층, 도 5c는 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질을 갖는 감지층의 실험결과 이미지에 해당한다.FIG. 5A shows the sensing layer of the present invention, FIG. 5B shows the sensing layer having only the hollow structure particles, and FIG. 5C shows the sensing layer having the sensing material having only the nanospherical structure particles.
5b를 참조하면 감지층이 박리되어 감지전극이 노출된다. 이미지의 흰색 부분이 감지전극에 해당한다. 이로5b, the sensing layer is peeled off and the sensing electrode is exposed. The white portion of the image corresponds to the sensing electrode. by teeth
이에 반해 도 5a와 도 5c를 참조하면 감지전극이 노출되지 않는다. 이것은 감지층이 감지전극으로부터 박리되지 않고 감지전극 위에 접착되어 있는 것을 의미한다. 이로부터 나노 구형구조 입자를 포함하는 감지물질을 갖는 감지층(도 5a)과 나노 구형구조 입자만으로 이루어진 감지물질을 갖는 감지층(도 5c)은 고내구성을 가진다는 것을 알 수 있다.On the other hand, referring to FIGS. 5A and 5C, the sensing electrode is not exposed. This means that the sensing layer is bonded to the sensing electrode without peeling from the sensing electrode. From this, it can be seen that the sensing layer (FIG. 5A) having a sensing material including nanospherical structure particles and the sensing layer (FIG. 5C) having a sensing material made of only nanospherical structure particles have high durability.
2. 가스센서의 제조방법2. Manufacturing method of gas sensor
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서의 제조방법을 나타낸 흐름도다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a gas sensor according to an embodiment of the present invention.
가스센서의 제조방법은 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자를 각각 합성하는 단계(S100), 페이스트 조성물을 제조하는 단계(S200), 도포하는 단계(S300) 및 열처리하는 단계(S400)를 포함한다.The method of manufacturing the gas sensor includes a step (S100) of synthesizing the hollow structure particles and nanospherical structure particles, a step (S200) of producing the paste composition, a coating step (S300) and a heat treatment step (S400).
가스센서를 제조하기 위해서는 먼저 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자를 각각 합성한다(S100).In order to manufacture a gas sensor, hollow structure particles and nanospherical structure particles are synthesized first (S100).
중공구조 입자는 금속산화물로 이루어진다. 본 발명에서는 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키는 금속산화물이 적용될 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 금속산화물은 SnO2, In2O3, WO3, ZnO 등을 포함한다.The hollow structure particles are made of a metal oxide. In the present invention, a metal oxide which reacts with a detection target gas to cause an electrical change can be applied. For example, the metal oxide of the present invention includes SnO 2 , In 2 O 3 , WO 3 , ZnO and the like.
중공구조 입자는 탄소 탬플릿을 이용한 수열합성법으로 제조될 수 있다. 구형의 탄소 탬플릿의 외주면에 금속산화물 입자들을 합성하고, 탄소 탬플릿을 태우면 중공구조 입자가 형성된다. 탄소 탬플릿의 크기가 중공구조 입자의 홀 사이즈를 결정하는 인자다.Hollow structure particles can be prepared by hydrothermal synthesis using carbon templates. The metal oxide particles are synthesized on the outer surface of the spherical carbon template, and the hollow template particles are formed by burning the carbon template. The size of the carbon template is the factor that determines the hole size of the hollow structure particles.
중공구조 입자는 400~1,500㎚의 크기를 갖는다.The hollow structure particles have a size of 400 to 1,500 nm.
나노 구형구조 입자는 금속산화물로 이루어진다. 본 발명에서는 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키는 금속산화물이 적용될 수 있으며, 예를 들어 본 발명의 금속산화물은 SnO2, In2O3, WO3, ZnO 등을 포함한다.Nanospherical structure particles are composed of metal oxides. In the present invention, a metal oxide which reacts with a detection target gas to cause an electrical change can be applied. For example, the metal oxide of the present invention includes SnO 2 , In 2 O 3 , WO 3 , ZnO and the like.
나노 구형구조 입자는 10~150㎚의 크기를 갖는다.Nanospherical structure particles have a size of 10 to 150 nm.
이어서 유기 바인더, 중공구조 입자 및 나노 구형구조 입자를 혼합 및 분산시켜 페이스트 조성물을 제조한다(S200).Subsequently, an organic binder, hollow structure particles and nanospherical structure particles are mixed and dispersed to prepare a paste composition (S200).
유기 바인더는 금속산화물로 이루어진 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 네트워킹을 위한 것이다. 입자 간의 네트워킹이란 입자들끼리 서로 강한 응집력을 통해 부분적으로 박리되는 것을 억제할 수 있는 효과를 의미한다.The organic binder is for the networking of hollow structure nanoparticles with metal oxide particles. Particle-to-particle networking refers to the effect that particles can be prevented from peeling off partially due to strong cohesion.
유기 바인더는 유기용매와 고분자를 포함한다.The organic binder includes an organic solvent and a polymer.
유기용매는 낮은 휘발성과 무독성 액체가 적용될 수 있다. 유기용매는 알파-터피네올(α-Terpineol), 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이드 (Diethylene glycol butyl ether acetate, DGBEA) 및 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbitol acetate), 텍사놀(Texanol)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.Organic solvents can be applied with low volatility and non-toxic liquids. The organic solvent is selected from the group consisting of alpha-terpineol, diethylene glycol butyl ether acetate (DGBEA), butyl carbitol acetate, and Texanol. Lt; / RTI >
고분자는 유기용매의 점도를 증가시킬 수 있는 소재가 적용될 수 있다. 고분자는 에틸셀룰로오스(Ethylcellulose)와 니트로셀룰로오스(Nitrocellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 예를 들어 고분자는 에틸셀룰로오스(Ethylcellulose)와 니트로셀룰로오스(Nitrocellulose)의 혼합물로 이루어질 수 있다. 고분자는 유기용매의 점도를 증가시키도록 이루어진다.The polymer may be a material capable of increasing the viscosity of the organic solvent. The polymer may be at least one selected from the group consisting of ethylcellulose and nitrocellulose. For example, the polymer may be a mixture of ethylcellulose and nitrocellulose. The polymer is made to increase the viscosity of the organic solvent.
페이스트 조성물의 조성비는 첨가제 유무에 따라 달라질 수 있다. 이하에서는 먼저 첨가제가 존재하지 않는 경우부터 설명한다.The composition ratio of the paste composition may vary depending on the presence or absence of additives. Hereinafter, the case where no additive is present will be described first.
첨가제가 존재하지 않는 경우, 페이스트 조성물 100 중량% 중 유기 바인더는 40~70 중량% 이고, 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 합은 30~60 중량%다. 유기 바인더가 40 중량%보다 적거나 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 합이 60 중량%를 넘으면, 페이스트 조성물에서 유기 바인더의 양이 너무 적어 입자간의 충분한 네트워킹이 이루어지지 못한다. 또한 유기 바인더가 70 중량%를 넘거나 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 합이 30 중량%보다 적으면, 페이스트 조성물에서 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 비율이 너무 적어 감지물질이 형성이 어려워진다.When no additive is present, the organic binder in the 100 wt% paste composition is 40-70 wt%, and the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is 30-60 wt%. When the organic binder is less than 40% by weight or the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles exceeds 60% by weight, the amount of the organic binder in the paste composition is too small to achieve sufficient networking between the particles. When the organic binder is more than 70% by weight or the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is less than 30% by weight, the ratio of the hollow structure particles to the nanospherical structure particles in the paste composition is too small to form the sensing material Loses.
페이스트 조성물에는 접착력을 제공하는 첨가제가 추가로 포함될 수 있다. 첨가제는 페이스트 조성물에 접착력을 제공한다. 첨가제는 예를 들어 실리카 전구체 또는 알루미나 전체구로 이루어질 수 있다. 실리카 전구체 또는 알루미나 전구체는 실리카 또는 알루미나로 변하게 되고, 감지층에 접착력을 제공하여 가스센서의 내구성을 향상시키게 된다.The paste composition may further include an additive that provides an adhesive force. The additive provides adhesion to the paste composition. The additive may be, for example, a silica precursor or an alumina whole sphere. The silica precursor or alumina precursor changes to silica or alumina and provides adhesion to the sensing layer to improve the durability of the gas sensor.
첨가제가 존재하는 경우, 페이스트 조성물 100 중량% 중 유기 바인더는 30~70 중량% 이고, 첨가제는 2~10 중량% 이며, 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 합은 20~60 중량%다. 유기 바인더, 중공구조 입자 및 나노 구형구조 입자의 비율은 앞서 설명한 바와 같이 충분한 네트워킹과 감지물질 형성의 관점에서 결정된다. 또한 첨가제는 2 중량% 이상의 적은 양으로도 충분한 접착력을 제공할 수 있기 때문에 페이스트 조성물에서 너무 많은 비율을 차지하는 것은 바람직하지 않으며 10 중량% 이하로 그 최대값을 제한한다.When the additive is present, 30 to 70% by weight of the organic binder is contained in 100% by weight of the paste composition, 2 to 10% by weight of the additive is present, and the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is 20 to 60% by weight. The ratio of organic binder, hollow structure particles and nanospherical structure particles is determined in view of sufficient networking and sensing material formation as described above. It is also undesirable for the additive to occupy too much of the paste composition because it can provide sufficient adhesion even at a small amount of 2% by weight or more, and limits its maximum value to 10% by weight or less.
첨가제 유무에 관계 없이, 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 합 100 중량% 중 중공구조 입자는 10~60 중량%이고 나노 구형구조 입자는 40~90 중량%다. 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 비율은 가스센서의 감도와 가스센서의 내구성 측면에서 결정된다. 중공구조 입자의 비율이 증가할수록 가스센서의 감도는 증가하게 되고, 나노 구형구조 입자의 비율이 증가할수록 가스센서의 내구성은 증가하게 된다.Regardless of the presence or absence of the additive, the hollow structure particles are 10 to 60% by weight and the nanospherical structure particles are 40 to 90% by weight in 100% by weight of the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles. The ratio of the hollow structure particles to the nanospherical structure particles is determined in terms of the sensitivity of the gas sensor and the durability of the gas sensor. As the ratio of the hollow structure particles increases, the sensitivity of the gas sensor increases and the durability of the gas sensor increases as the ratio of the nanospherical structure particles increases.
가스센서는 고감도를 가질수록 바람직하나, 어느 정도 수준의 감도를 가지게 되면 감도보다 내구성이 중요해진다. 본 발명에서는 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자의 비율을 상기 범위로 설정하여 가스센서가 충분한 감도를 가지면서도 고내구성을 갖도록 설계하였다.Gas sensors are preferable as they have a high sensitivity, but durability is more important than sensitivity when they have a certain level of sensitivity. In the present invention, the gas sensor is designed to have high sensitivity and high durability by setting the ratio of the hollow structure particle to the nanospherical structure particle within the above range.
다음으로 감지전극 위에 페이스트 조성물을 도포한다(S300). 감지전극은 기판 위에 형성되며, 기판은 알루미나 기판으로 형성되거나, MEMS 히터 플랫폼 기판으로 형성될 수 있다. 페이스트 조성물의 도포는 스크린 프린팅 또는 디스펜싱 방법으로 이루어질 수 있다.Next, the paste composition is applied onto the sensing electrode (S300). The sensing electrode is formed on the substrate, and the substrate may be formed of an alumina substrate or a MEMS heater platform substrate. Application of the paste composition may be by screen printing or by a dispensing method.
마지막으로 페이스트 조성물을 열처리한다(S400). 열처리는 유기 바인더를 열분해하기 위한 것이다. 감지전극 위에 감지층을 형성하도록 유기 바인더를 열분해하면, 기판과 감지전극 위에 감지층이 형성된다.Finally, the paste composition is heat treated (S400). The heat treatment is for pyrolyzing the organic binder. When the organic binder is thermally decomposed to form a sensing layer on the sensing electrode, a sensing layer is formed on the sensing electrode and the substrate.
감지층은 중공구조 입자와 나노 구형구조 입자로 이루어지며, 첨가제를 더 포함할 수 있다.The sensing layer is composed of hollow structure particles and nanospherical structure particles, and may further include an additive.
이상에서 설명된 가스센서 및 상기 가스센서의 제조방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The gas sensor and the method of manufacturing the gas sensor described above are not limited to the configurations and the methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .
100 : 가스센서
110 : 기판
120 : 감지전극
130 : 감지층100: Gas sensor
110: substrate
120: sensing electrode
130: sensing layer
Claims (14)
상기 기판 위에 형성되는 감지전극; 및
상기 기판과 상기 감지전극을 덮도록 형성되고, 검출 대상 가스와 반응하여 전기적 변화를 일으키도록 이루어지는 감지물질을 구비하는 감지층을 포함하고,
상기 감지물질은,
금속산화물로 이루어진 중공구조 입자; 및
금속산화물로 이루어진 나노 구형구조 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서.Board;
A sensing electrode formed on the substrate; And
And a sensing layer formed to cover the substrate and the sensing electrode, the sensing layer being configured to react with the detection target gas to cause an electrical change,
The sensing material may comprise,
Hollow structure particles made of a metal oxide; And
Wherein the gas sensor comprises nanospherical structure particles made of a metal oxide.
상기 감지물질 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량% 이며, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량% 인 것을 특징으로 하는 가스센서.The method according to claim 1,
Wherein the hollow structure particles in the 100 wt% of the sensing material are 10 to 60 wt%, and the nanospherical structure particles are 40 to 90 wt%.
상기 중공구조 입자는 400~1,500㎚의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 가스센서.The method according to claim 1,
Wherein the hollow structure particles have a size of 400 to 1,500 nm.
상기 나노 구형구조 입자는 10~150㎚의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 가스센서.The method according to claim 1,
Wherein the nanoporous structure particles have a size of 10 to 150 nm.
상기 감지층은 상기 기판 또는 상기 감지물질과 접착되기 위한 접착력을 제공하는 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 실리카 또는 알루미나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스센서.The method according to claim 1,
Wherein the sensing layer comprises an additive that provides an adhesive force to adhere to the substrate or the sensing material,
Wherein the additive is made of silica or alumina.
유기 바인더, 상기 중공구조 입자 및 상기 나노 구형구조 입자를 혼합 및 분산시켜 페이스트 조성물을 제조하는 단계;
감지전극 위에 상기 페이스트 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 감지전극 위에 감지층을 형성하도록 상기 유기 바인더를 열분해하는 단계를 포함하는 가스센서의 제조방법.Synthesizing nano spherical structure particles each composed of a hollow structure particle made of a metal oxide and a metal oxide;
Mixing and dispersing the organic binder, the hollow structure particles and the nanospherical structure particles to prepare a paste composition;
Applying the paste composition over the sensing electrode; And
And pyrolyzing the organic binder to form a sensing layer on the sensing electrode.
상기 페이스트 조성물 100 중량% 중 상기 유기 바인더는 40~70 중량% 이고, 상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합은 30~60 중량% 인 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the organic binder is 40 to 70% by weight in 100% by weight of the paste composition, and the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is 30 to 60% by weight.
상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량%이고, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량% 인 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.8. The method of claim 7,
Wherein the hollow structure particles are 10 to 60% by weight and the nanospherical structure particles are 40 to 90% by weight in a total amount of 100% by weight of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles.
상기 유기 바인더는,
알파-터피네올(α-Terpineol), 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이드 (Diethylene glycol butyl ether acetate, DGBEA) 및 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbitol acetate), 텍사놀(Texanol)로 이루어진 군으로부터 선택된 유기용매; 및
상기 유기용매의 점도를 증가시키도록 이루어지고, 에틸셀룰로오스(Ethylcellulose)와 니트로셀룰로오스(Nitrocellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the organic binder comprises
An organic acid selected from the group consisting of alpha-terpineol, diethylene glycol butyl ether acetate (DGBEA) and butyl carbitol acetate, Texanol, menstruum; And
Wherein the organic solvent comprises at least one polymer selected from the group consisting of Ethylcellulose and Nitrocellulose to increase the viscosity of the organic solvent.
상기 중공구조 입자는 400~1,500㎚의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the hollow structure particles have a size of 400 to 1,500 nm.
상기 나노 구형구조 입자는 10~150㎚의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the nanoporous structure particles have a size of 10 to 150 nm.
상기 페이스트 조성물은 접착력을 제공하는 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 실리카 전구체 또는 알루미나 전구체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the paste composition comprises an additive providing an adhesive force,
Wherein the additive comprises a silica precursor or an alumina precursor.
상기 페이스트 조성물 100 중량% 중 상기 유기 바인더는 30~70 중량% 이고, 상기 첨가제는 2~10 중량% 이며, 상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합은 20~60 중량% 인 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.13. The method of claim 12,
Wherein the organic binder is 30 to 70 wt%, the additive is 2 to 10 wt%, and the sum of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles is 20 to 60 wt% in 100 wt% of the paste composition. The gas sensor comprising:
상기 중공구조 입자와 상기 나노 구형구조 입자의 합 100 중량% 중 상기 중공구조 입자는 10~60 중량%이고, 상기 나노 구형구조 입자는 40~90 중량% 인 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the hollow structure particles are 10 to 60% by weight and the nanospherical structure particles are 40 to 90% by weight in a total amount of 100% by weight of the hollow structure particles and the nanospherical structure particles.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190054479A (en) * | 2017-11-13 | 2019-05-22 | 세종공업 주식회사 | Catalyst for contact combustion mode gas sensor by using organic-inorganic hybrid binder and coating method thereof |
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2016
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