KR20170107035A - 소자 및 발전 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1 전극; 실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된 중간층; 및 제2 전극을 포함하는 소자로서, 여기서 제1 전극, 중간층, 및 제2 전극이 이 순서로 배치되며, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 제1 전극의 표면, 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향을 따라 달라지는 것인 소자를 제공한다.
Description
본 발명은 소자 및 발전 장치에 관한 것이다.
통상적으로 구조체, 예컨대 도로, 교량, 및 건축물의 진동, 이동체, 예컨대 자동차 및 열차 객차의 진동, 및 인간 운동에 의한 진동으로 생성되는 에너지를 효과적으로 이용하기 위한 시도가 있어 왔다. 진동에 의해 생성되는 에너지를 효과적으로 이용하기 위한 방법에 있어서, 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방법이 있다. 그러한 방법의 예는 압전 소자를 이용한 시스템, 및 정전 유도를 이용한 시스템을 포함한다.
압전 소자를 이용하는 시스템은 주로 세라믹계 압전 소자를 이용하고, 진동으로 인해 압전 소자에 뒤틀림이 가해질 때 압전 소자의 표면에 전하가 유도되는 현상을 이용한다.
정전 유도를 이용하는 시스템은 일반적으로 반영구적으로 전하를 유지하는 일렉트릿(electret) 유전체를 이용한다(예를 들어, PTL 1 내지 PTL 5 참조). 전술한 문헌에서 사용되는 일렉트릿 유전체는 반영구적으로 정전기장을 생성시키도록 유전체를 충전시킬 수 있는 물질이다. 전하는 일렉트릿 유전체와 일렉트릿 유전체로부터 떨어져 배치된 전극 사이의 상대 위치를 진동에 의해 변화시켜서 정전 유도를 통해 전극에 유도된다. 그 결과 전기가 발생된다.
압전 소자를 이용하는 시스템이 주로 세라믹계 압전 소자를 이용하기 때문에, 소자가 가요성을 갖지 않고 소자가 쉽게 부서진다는 문제가 있다.
정전 유도를 이용하는 시스템에서는, 사용을 위한 일렉트릿 유도체가 생산될 때, 충전 처리가 유전체 상에서 수행되는 것이 필요하다. 충전 처리의 예는 코로나 방전, 및 플라즈마 처리를 포함한다. 그러나, 이들 처리는 대량의 전기가 요구된다는 문제를 갖는다. 게다가, 소자의 가요성이 충분하지 않다. 또한, 전형적으로 기계적 용량 변화 시스템이 배치되어, 가요성 소자를 실현하는 것이 어렵다.
[인용 목록]
[특허 문헌]
[PTL 1]
일본 특허 출원 공개(JP-A) 제54-014696호
[PTL 2]
일본 특허(JP-B) 제5563746호
[PTL 3]
JP-A 제2012-164727호
[PTL 4]
JP-A 제2012-164917호
[PTL 5]
JP-A 제2014-027756호
본 발명은 우수한 가요성, 및 높은 발전 성능을 갖는 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 소자는 제1 전극, 실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된 중간층, 및 제2 전극을 포함하고, 여기서 제1 전극, 중간층, 및 제2 전극은 이러한 순서로 배치된다. 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)는 제1 전극의 표면, 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향을 따라 달라진다.
본 발명은 우수한 가요성 및 높은 발전 성능을 갖는 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 소자의 일례를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 소자의 다른 예를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 소자에서 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 소자에서 다른 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 소자에서 다른 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 소자에서 다른 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 7은 본 발명의 발전 장치의 일례를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 발전 장치의 다른 예를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 9는 중간층의 깊이가 상이한 위치에서 실시예 1에서 제조된 증간층을 측정하여 수득된 적외선 흡수 스펙트럼을 도시한다.
도 2는 본 발명의 소자의 다른 예를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 소자에서 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 4는 본 발명의 소자에서 다른 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 소자에서 다른 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 소자에서 다른 중간층의 단면의 일례를 예시하는 확대도이다.
도 7은 본 발명의 발전 장치의 일례를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 발전 장치의 다른 예를 예시하는 개략적인 단면도이다.
도 9는 중간층의 깊이가 상이한 위치에서 실시예 1에서 제조된 증간층을 측정하여 수득된 적외선 흡수 스펙트럼을 도시한다.
(소자)
본 발명의 소자는 이 순서로 배치된, 제1 전극, 중간층, 및 제2 전극을 포함한다. 본 발명의 소자는, 필요하다면, 다른 부재를 더 포함할 수 있다.
<제1 전극 및 제2 전극>
제1 전극 및 제2 전극은 각각의 재료, 형상, 크기, 및 구조가 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라서 적절하게 선택된다.
제1 전극의 재료, 형상, 크기, 및 구조는 제2 전극의 재료, 형상, 크기, 및 구조와 동일하거나 또는 상이할 수 있지만, 제1 전극의 재료, 형상, 크기, 및 구조는 바람직하게 제2 전극의 재료, 형상, 크기 및 구조와 동일하다.
제1 전극 및 제2 전극의 재료의 예는 금속, 탄소계 전도성 재료, 및 전도성 고무 조성물을 포함한다.
금속의 예는 금, 은, 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스강, 탄탈, 니켈, 및 인 청동을 포함한다.
탄소계 전도성 재료의 예는 흑연, 탄소 섬유, 및 탄소 나노튜브를 포함한다.
전도성 고무 조성물의 예는 전도성 충전제 및 고무를 함유하는 조성물을 포함한다.
전도성 충전제의 예는 탄소 재료(예를 들어, 케첸블랙(Ketjenblack), 아세틸렌 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 섬유(CF), 탄소 나노섬유(CNF), 및 탄소 나노튜브(CNT)), 금속 충전제(예를 들어, 금, 은, 백금, 구리, 철, 알루미늄, 및 니켈), 전도성 중합체 재료(예를 들어, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리(p-페닐렌), 및 폴리(p-페닐렌)비닐렌 유도체 중 어느 하나의 유도체, 또는 도핑제, 예컨대 음이온, 및 양이온으로 도핑된 유도체), 및 이온성 액체를 포함한다. 이들은 단독으로, 또는 조합하여 사용해도 된다.
고무의 예는 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 이소부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 에틸렌 고무, 및 천연 고무(라텍스)를 포함한다. 이들은 단독으로, 또는 조합하여 사용해도 된다.
제1 전극의 형태 및 제2 전극의 형태의 예는 시트, 필름, 박막, 직포, 부직포, 메쉬, 및 스폰지를 포함한다. 제1 전극의 형태 및 제2 전극의 형태는 각각 섬유 형태인 탄소 재료를 중첩시켜 형성된 부직포일 수 있음을 주의한다.
제1 전극의 형상 및 제2 전극의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 소자의 형상에 따라서 적절하게 선택된다.
제1 전극의 크기 및 제2 전극의 크기는 특별히 제한되지 않으며, 소자의 형상에 따라 적절하게 선택된다.
제1 전극의 평균 두께 및 제2 전극의 평균 두께는 소자의 구조에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 최종 소자의 전도성 및 가요성 관점에서, 제1 전극의 평균 두께 및 제2 전극의 평균 두께는 바람직하게 0.01 ㎛ 내지 1 mm, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛이다. 제1 전극의 평균 두께 및 제2 전극의 평균 두께가 0.01 ㎛ 이상이면, 적절한 기계적 강도를 얻을 수 있어서, 최종 소자의 전도성이 개선된다. 제1 전극의 평균 두께 및 제2 전극의 평균 두께가 1 mm 이하이면, 최종 소자가 변형가능하여, 우수한 발전 성능이 얻어질 수 있다.
<중간층>
중간층은 실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된다. 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)는 제1 전극의 표면, 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향(중간층의 깊이 방향)을 따라 달라진다. 실리콘 고무 조성물로 구성된 중간층의 피크 강도비가 중간층의 깊이 방향을 따라서 달라지기 때문에, 전기를 발전시키기 위해 뒤틀림을 가할 시 중간층의 양쪽 말단에서 전위차가 야기된다고 추정된다.
어구 "중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 달라진다"는 피크 강도비가 중간층의 깊이 방향을 따라서 달라진다면 특별히 제한적이지 않고, 바람직하게 중간층은 피크 강도비가 상이한 영역을 갖는다. 피크 강도비는 연속적으로, 또는 불연속적으로 변화될 수 있다. 제1 전극 측에서 중간층의 피크 강도비, 또는 제2 전극 측에서 중간층의 피크 강도비는 다른 것보다 더 높을 수 있다.
-중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 측정-
중간층의 적외선 흡수 스펙트럼은 중간층으로부터 샘플 조각을 절단하고, 적외선 미세분광분석 장치를 통해 샘플의 깊이 방향(단면)을 분석하여 측정할 수 있다.
실리콘 고무는 1150 cm-1 내지 1000 cm-1의 영역에서 Si-O-Si 신축 진동에 기인하는 2개의 흡광 피크를 갖는 것으로 알려져 있다. 보다 높은 파장 측면에서 피크가 대칭 신축 진동에 기인하고, 보다 낮은 파장 측면에서 피크가 비대칭 신축 진동에 기인한다(문헌 [I. Soga, S. Granick, Macromolecules, 1998, 31, 5450] 참조).
본 발명에서, Si-O-Si 신축 진동에 기인하는, 중간층의 실리콘 고무의 흡광 피크가 약 1095 cm-1, 및 약 1025 cm-1에서 관찰된다. 또한, 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)는 중간층의 깊이 방향을 따라서 달라진다. 특히, 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 중간층 내에서 상이한 영역이 존재한다. 전술한 영역 때문에 뒤틀림이 적용 시 중간층의 양쪽 말단에 전위차가 야기되어, 전기가 발전되는 것으로 추정된다.
본 발명에서, 피크 강도비의 변동율은 바람직하게 0.95 또는 그 이하이다. 진동율은 제1 전극의 측면쪽 중간층의 표면으로부터 깊이가 1 ㎛인 위치에서 측정된 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1); 및 제2 전극의 측면쪽 중간층의 표면으로부터 깊이가 1㎛인 위치에서 측정된 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)로부터, 보다 작은 피크 강도비를 보다 큰 피크 강도비로 나누어 수득된 값이다. 피크 강도비의 변동율은 0.95 또는 그 이하이고, 피크 강도비는 중간층의 깊이 방향을 따라 상이하며, 이는 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 중간층 내에서 상이한 영역이 존재함을 의미한다.
중간층의 깊이 방향을 따라 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)를 다르게 하기 위한 방법의 예는 중간층 상에서 표면 개질 처리를 수행하는 단계를 포함하는 방법; 및 중간층에 규소 원자 함유 화합물을 첨가하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.
중간층은 실리콘 고무 조성물로 제조된다.
실리콘 고무 조성물은 실리콘 고무를 포함하고, 바람직하게 충전제를 더 포함하며, 필요하다면, 다른 성분을 더 함유해도 된다.
-실리콘 고무-
실리콘 고무는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라서 적절하게 선택되지만, 단 그 실리콘 고무는 유기폴리실록산 결합을 함유하는 고무이다.
실리콘 고무의 예는 디메틸 실리콘 고무, 메틸 페닐 실리콘 고무, 및 변성 실리콘 고무(예를 들어, 아크릴-변성 실리콘 고무, 알키드-변성 실리콘 고무, 에스테르-변성 실리콘 고무, 및 에폭시-변성 실리콘 고무)를 포함한다. 이들은 단독으로, 또는 조합하여 사용해도 된다.
실리콘 고무는 사용을 위해 적절하게 합성하거나, 또는 시판되는 제품에서 선택될 수 있다. 실리콘 고무의 시판되는 제품의 예는 IVS4312, TSE3033, 및 XE14-C2042(Momentive Performance Materials Inc.에서 제조); KE-1935(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조); 및 DY35-2083(Dow Corning Toray Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다. 이들은 단독으로, 또는 조합하여 사용해도 된다.
-충전제-
충전제는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 충전제의 예는 유기 충전제, 무기 충전제, 및 유기-무기 복합 충전제를 포함한다. 충전제가 중간층에 포함되므로, 중간층의 정전 용량은 작은 뒤틀림에도 변화되어, 발전량이 증가되는 것으로 추정된다.
유기 충전제는 그 유기 충전제가 유기 화합물이면, 특별히 제한되지 않는다.
유기 충전제의 예는 아크릴 입자, 폴리스티렌 입자, 멜라민 입자, 불소수지 입자(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌), 실리콘 분말(예를 들어, 실리콘 수지 분말, 실리콘 고무 분말, 및 실리콘 복합 분말), 고무 분말, 목분, 펄프, 및 전분을 포함한다.
무기 충전제는 그 무기 충전제가 무기 화합물이면, 특별히 제한되지 않는다.
무기 충전제의 예는 산화물, 수산화물, 탄산염, 황산염, 실리케이트, 질화물, 탄소, 금속, 및 다른 화합물을 포함한다.
산화물의 예는 실리카, 규조토, 알루미나, 산화아연, 산화티탄, 산화철, 및 산화마그네슘을 포함한다.
수산화물의 예는 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 및 수산화마그네슘을 포함한다.
탄산염의 예는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 및 하이드로탈사이트를 포함한다.
황산염의 예는 황산알루미늄, 황산칼슘, 및 황산바륨을 포함한다.
실리케이트의 예는 칼슘 실리케이트(예를 들어, 규회석, 및 조노틀라이트), 지르코늄 실리케이트, 카올린, 탈크, 마이카, 제올라이트, 펄라이트, 벤토나이트, 몬트모릴로나이트, 세리사이트, 활성 백토, 유리, 및 중공 유리 비드를 포함한다.
질화물의 예는 질화알루미늄, 질화규소, 및 질화붕소를 포함한다.
탄소의 예는 케첸블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 풀러렌(유도체 포함), 및 그래핀을 포함한다.
금속의 예는 금, 은, 백금, 구리, 철, 알루미늄, 및 니켈을 포함한다.
전술한 다른 화합물의 예는 칼륨 티타네이트, 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 납 지르코네이트 티타네이트, 규소 카바이드, 및 몰리브덴 설파이드를 포함한다.
무기 충전제는 표면 처리를 진행할 수도 있음을 주목한다.
유기-무기 복합 충전제는 유기-무기 복합 충전제가, 유기 화합물 및 무기 화합물이 분자 수준에서 조합된, 화합물이면, 특별히 제한되지 않는다.
유기-무기 복합 충전제의 예는 실리카-아크릴 복합 입자, 및 실세스퀴옥산을 포함한다.
상기에 언급된 충전제 중에서, 규소 원자 함유 화합물이 바람직한데, 규소 원자 함유 화합물의 첨가는 발전량을 증가시킬 수 있기 때문이다.
규소 원자 함유 화합물의 예는 실리카, 규조토, 실리케이트(예를 들어, 칼슘 실리케이트(예컨대 규회석, 및 조노틀라이트), 지르코늄 실리케이트, 카올린, 탈크, 마이카, 제올라이트, 펄라이트, 벤토나이트, 몬트모릴로나이트, 세리사이트, 활성 백토, 유리, 및 중공 유리 비드), 실리콘 분말(예를 들어, 실리콘 수지 분말, 실리콘 고무 분말, 및 실리콘 복합 분말), 실리카-아크릴 복합 입자, 및 실세스퀴옥산을 포함한다. 이중에서, 발전 성능 면에서 바람직한 것은 실리카, 카올린, 탈크, 규회석, 실리콘 분말, 및 실세스퀴옥산이다.
실리카의 예는 Sylysia 430(Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조), 및 HS-207(NIPPON STEEL & SUMIKIN MATERIALS Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다.
카올린의 예는 ST-100, ST-KE, 및 ST-CROWN(SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.에서 제조); 및 RC-1, Glomax LL, 및 Satintone No. 5(TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)를 포함한다.
탈크의 예는 JM-209, 및 JM-309(Asada Milling Co., Ltd.에서 제조); Ptalc, PHtalc, Microlight, 및 High micron HE5(TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조); 및 D-1000, D-800, SG-95, 및 P-3(NIPPON TALC Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다.
마이카의 예는 A-11(YAMAGUCHI MICA CO., LTD.에서 제조), 및 PDM-5B(TOPY INDUSTRIES LIMITED에서 제조)를 포함한다.
규회석의 예는 Wollasto JET30w, 및 Wollasto 325(Asada Milling Co., Ltd.에서 제조); 및 ST-40F(SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.에서 제조)를 포함한다.
제올라이트의 예는 SP#2300 및 SP#600(NITTO FUNKA KOGYO K.K.에서 제조)을 포함한다.
바륨 티타네이트의 예는 208108(Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)을 포함한다.
스트론튬 티타네이트의 예는 396141(Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)을 포함한다.
세리사이트의 예는 ST-501(SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.에서 제조)을 포함한다.
규조토의 예는 CT-C499(SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.에서 제조)를 포함한다.
중공 유리 비드의 예는 Sphericel 110P8(Potters-Ballotini Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다.
아크릴 입자의 예는 FH-S005(TOYOBO CO., LTD.에서 제조)를 포함한다.
폴리스티렌 입자의 예는 19520-500(Techno Chemical Corporation에서 제조)을 포함한다.
실리콘 수지 분말의 예는 Tospearl 120(Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 KMP-590(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다.
실리콘 고무 분말의 예는 EP-2600(Dow Corning Toray Co., Ltd.에서 제조), 및 KMP-597(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다.
실리콘 복합 분말의 예는 KMP-605, 및 X-52-7030(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조)을 포함한다.
실리카-아크릴 복합 입자의 예는 Soliostar RA(NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.에서 제조)를 포함한다.
실세스퀴옥산의 예는 PPS-옥타메틸 치환체 526835, PPS-옥타페닐 치환체 526851, 및 PPS-옥타비닐 치환체 475424(Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)를 포함한다.
산화티탄의 예는 CR-90(ISHIHARA SANGYO KAISHA, LTD.에서 제조)을 포함한다.
산화철의 예는 Toda Color 100ED(TODA KOGYO CORP.에서 제조)를 포함한다.
탄소 나노섬유의 예는 VGCF-H(SHOWA DENKO K.K.에서 제조)를 포함한다.
플러렌의 예는 nanom purple ST(Frontier Carbon Corporation에서 제조)를 포함한다.
충전제의 평균 입자 직경은 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 충전제의 평균 입자 직경은 바람직하게 0.01 ㎛ 내지 30 ㎛, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 충전제의 평균 입자 직경이 0.01 ㎛ 이상이면, 최종 소자의 발전 성능이 개선될 수 있다. 충전제의 평균 입자 직경이 30 ㎛ 이하이면, 중간층은 우수한 가용성을 가지며, 따라서 최종 소자의 발전 성능이 향상될 수 있다.
평균 입자 직경은 예를 들어, Microtrac HRA(NIKKISO CO., LTD.에서 제조)를 사용해, 통상의 방법에 따라 측정할 수 있다.
실리콘 고무의 100 질량부에 대한 충전제의 양은 바람직하게 0.1 질량부 내지 100 질량부, 보다 바람직하게 1 질량부 내지 50 질량부이다. 충전제의 양이 0.1 질량부 이상이면, 최종 소자의 발전 성능이 개선될 수 있다. 게다가, 충전제의 양이 100 질량부 이하이면, 중간층은 우수한 가요성을 가지며, 발전 성능이 향상될 수 있다.
-다른 성분-
전술한 다른 성분은 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 성분의 예는 고무 및 첨가제를 포함한다. 성분의 양은 적절하게 선택될 수 있는데, 단 그러한 성분의 양은 본 발명의 수득가능한 효과를 부여하지 않는다.
고무의 예는 불소실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 천연 고무(라텍스), 우레탄 고무, 불소고무, 및 에틸렌 프로필렌 고무를 포함한다.
첨가제의 예는 가교제, 열화방지제, 내열제, 및 착색제를 포함한다.
-실리콘 고무 조성물의 제조-
실리콘 고무 조성물는 실리콘 고무, 충전제, 및 선택적인 다른 성분을 혼합하고, 그 혼합물을 혼련 및 분산시켜 제조할 수 있다.
-중간층의 형성 방법-
중간층의 형성 방법은 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 형성 방법의 예는 블레이드 코팅, 다이 코팅, 또는 딥 코팅에 의해 기재 상에 실리콘 고무 조성물을 도포하는 단계에 이어서, 실리콘 고무 조성물을 열 또는 전자선으로 경화시키는 단계를 포함한다.
중간층은 단일층이거나, 또는 복수층일 수 있다.
중간층의 평균 두께는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 중간층의 평균 두께는 바람직하게 1 ㎛ 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛이다. 평균 두께가 1 ㎛ 이상이면, 적절한 기계적 강도를 수득할 수 있어서, 최종 소자의 발전 성능이 개선된다. 평균 두께가 10 mm 이하이면, 중간층은 우수한 가요성을 가져서, 최종 소자의 발전 성능이 개선된다.
중간층의 전기 특성과 관련하여, 중간층은 바람직하게 절연성이다. 절연 특성과 관련하여, 중간층은 바람직하게 108 Ωcm 이상의 체적 저항률, 보다 바람직하게 1010 Ωcm 이상의 체적 저항률을 갖는다. 전술한 바람직한 수치 범위로 중간층의 체적 저항률을 조정하여, 우수한 발전 성능을 달성할 수 있다.
-중간층의 표면 개질 처리-
중간층은 바람직하게 표면 개질 처리된다.
표면 개질 처리는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있지만, 단 표면 개질 처리는 어느 정도의 조사 에너지가 재료에 가해져서 그 재료를 개질시키는 처리이다. 표면 개질 처리의 예는 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 전자선 조사 처리, UV-선 조사 처리, 오존 처리, 및 방사선(X-선, α-선, β-선, γ-선, 또는 중성자선) 조사 처리를 포함한다. 그 중에서, 처리 속도 관점에서 바람직한 것은 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 및 전자선 조사 처리이다.
--플라즈마 처리--
플라즈마 처리의 경우, 플라즈마 발생 장치는 예를 들어, 대기압 플라즈마 장치를 비롯하여, 평행-평판 플라즈마 장치, 용량 결합형 플라즈마 장치, 또는 유도 결합형 플라즈마 장치이다. 내구성 면에서, 플라즈마 처리는 바람직하게 저압 플라즈마 처리이다.
플라즈마 처리의 반응 압력은 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 반응 압력은 바람직하게 0.05 Pa 내지 100 Pa, 보다 바람직하게 1 Pa 내지 20 Pa이다.
플라즈마 처리의 반응 분위기는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라서 적절하게 선택된다. 예를 들어, 가스, 예컨대 불활성 가스, 영족 가스, 및 산소는 반응 분위기로서 효과적이다. 반응 분위기는 효과의 연속성 관점에서 바람직하게 아르곤이다. 또한, 반응 분위기의 산소 분압은 5,000 ppm 또는 그 이하로 조정되는 것이 바람직하다. 반응 분위기의 산소 분압이 5,000 ppm 이하이면, 오존 생성이 억제될 수 있고, 오존 처리 장치의 사용을 피할 수 있다.
플라즈마 처리의 전력 조사량은 (출력 × 조사 시간)으로 정의된다. 전력 조사량은 바람직하게 5 Wh 내지 200 Wh, 보다 바람직하게 10 Wh 내지 50 Wh이다. 전력 조사량이 전술한 바람직한 범위 이내이면, 발전 기능이 중간층에 부여될 수 있고, 과량의 에너지가 가해지지 않으므로 내구성이 유지될 수 있다.
--코로나 방전 처리--
코로나 방전 처리에서 인가되는 에너지(누적 에너지)는 바람직하게 6 J/cm2 내지 300 J/cm2, 보다 바람직하게 12 J/cm2 내지 60 J/cm2이다. 인가된 에너지가 전술한 바람직한 범위 이내이면, 우수한 발전 성능 및 내구성이 성취될 수 있다.
코로나 방전 처리에서 인가된 전위는 바람직하게 50 V 내지 150 V, 보다 바람직하게 100 V이다. 코로나 방전 처리의 반응 분위기는 바람직하게 공기이다.
--전자선 조사 처리--
전자선 조사 처리의 조사량은 바람직하게 1 kGy 또는 그 이상, 보다 바람직하게는 300 kGy 내지 10 MGy이다. 조사량이 전술한 바람직한 범위 이내이면, 발전 기능이 중간층에 부여될 수 있고, 과량의 에너지가 인가되지 않으므로 내구성이 유지될 수 있다.
전자선 조사 처리의 반응 분위기는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 반응 분위기는 바람직하게 불활성 가스, 예컨대 아르곤, 네온, 헬륨 및 질소를 충전하여 5,000 ppm 이하로 조정되는 산소 분압인 분위기이다. 반응 분위기의 산소 분압이 5,000 ppm 이하이면, 오존 발생이 억제될 수 있고, 오존 처리 장치의 사용을 피할 수 있다.
--UV-선 조사 처리--
UV-선 조사 처리에서 사용되는 UV 선은 바람직하게 200 nm 내지 365 nm의 파장, 보다 바람직하게 240 nm 내지 320 nm의 파장을 갖는다.
UV-선 조사 처리의 누적 조사량은 바람직하게 5 J/cm2 내지 500 J/cm2, 보다 바람직하게 50 J/cm2 내지 400 J/cm2이다. 누적 조사량이 전술한 바람직한 범위 이내인 경우, 발전 기능이 중간층에 부여될 수 있고, 과량의 에너지가 인가되지 않으므로, 내구성이 유지될 수 있다.
UV-선 조사 처리의 반응 분위기는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 반응 분위기는 바람직하게 불활성 가스, 예컨대 아르곤, 네온, 헬륨, 및 질소를 충전시켜, 5,000 rpm으로 조정된 산소 분압의 분위기이다. 반응 분위기의 산소 분압이 5,000 ppm 이하이면, 오존 발생이 억제될 수 있고, 오존 처리 장치의 사용을 피할 수 있다.
관련 분야에서, 층간 부착은 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, UV-선 조사 처리, 또는 전자선 조사 처리를 통해 재료를 여기 또는 산화시켜, 활성기를 형성시켜 강화된다고 제안된다. 그러나, 이들 기술은 층 사이의 적용에만 국한되고, 윤활성이 저하되므로 최외표면에 적합하지 않다. 게다가, 임의의 전술한 처리 반응은 반응 활성기(하이드록실 기)를 효과적으로 도입시키기 위해, 산소-농후 상태에서 수행된다. 따라서, 전술한 관련 분야는 본 발명에서 수행되는 표면 개질 처리와는 근본적으로 상이하다.
표면 개질 처리는 감압에서 저산소 함량의 반응 환경에서 수행되는 처리(예를 들어, 플라즈마 처리)이다. 따라서, 표면 개질 처리는 표면의 재가교 및 결합을 가속화시켜, 예를 들어 "높은 결합 에너지를 갖는 Si-O 결합의 증가" 덕분에 내구성이 개선될 뿐만 아니라, "개선된 가교 밀도 때문의 고밀도" 덕분에 윤활성이 개선된다.
도 3은 본 발명의 소자로 구성된 중간층(4)의 미세구조의 확대 예를 예시하는 개략적인 단면도이다.
중간층(4)은 실리콘 고무(7)를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된다. 중간층(4)의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)는 제1 전극의 표면과 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향(중간층의 깊이 방향)을 따라 달라진다.
중간층(4)에서, 중간층의 피크 강도비가 작은 영역(9)은 중간층의 피크 강도비가 큰 영역(10)까지 연속적으로 변화된다.
도 4는 본 발명의 소자를 구성하는 중간층(4)의 미세구조의 확대된 다른 예를 예시하는 개략적인 단면도이다.
중간층(4)은 실리콘 고무(7)를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된다. 중간층(4)의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)는 제1 전극의 표면 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향(중간층의 깊이 방향)을 따라서 달라진다.
중간층(4)에서, 중간층의 피크 강도비가 작은 영역(9) 및 중간층의 피크 강도비가 큰 영역(10)은 경계면에서 분리되고, 피크 강도비는 불연속적으로 변화된다.
도 5는 본 발명의 소자를 구성하는 중간층(4)의 미세구조의 확대된 다른 예를 예시하는 단면도이다.
중간층(4)은 실리콘 고무(7) 및 충전제(8)를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된다.
중간층(4)의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)는 제1 전극의 표면 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향(중간층의 깊이 방향)을 따라 달라진다.
중간층(4)에서, 중간층의 피크 강도비가 작은 영역(9) 및 중간층의 피크 강도비가 큰 영역(10)은 경계면에서 분리되고, 피크 강도비는 비연속적으로 변화된다.
충전제(8)는 중간층(4)에 균질하게 분산될 수 있거나, 중간층의 피크 강도가 작은 영역(9), 또는 중간층의 피크 강도가 큰 영역(10)에 국소적으로 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 소자를 구성하는 중간층(4)의 미세구조의 확대된 다른 예를 예시하는 단면도이다.
중간층(4)은 실리콘 고무(7) 및 충전제(8)를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된다.
중간층(4)의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)는 제1 전극의 표면 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향(중간층의 깊이 방향)을 따라서 달라진다.
중간층(4)에서, 중간층의 피크 강도비가 작은 영역(9) 및 중간층의 피크 강도비가 큰 영역(10)은 경계면에서 분리되고, 피크 강도비는 비연속적으로 변화된다.
충전제(8)는 중간층(4)에 균질하게 분산될 수 있거나, 또는 중간층의 피크 강도가 작은 영역(9), 또는 중간층의 피크 강도가 큰 영역(10)에 국소적으로 배치될 수 있다.
-공간-
소자는 바람직하게는, 중간층과 제1 전극 사이, 또는 중간층과 제2 전극 사이, 또는 둘 모두에 배치된 공간을 갖는다. 공간이 제공되므로, 소자의 정전 용량은 약한 변동에서도 변화되어, 발전량을 증가시킨다.
공간은 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 보다 작은 중간층의 표면에 배치되는 것이 발전 효율 면에서 바람직하다.
공간을 배치하기 위한 방법은 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다. 방법의 예는 스페이서가 중간층과 제1 전극 사이, 또는 중간층과 제2 전극 사이, 또는 둘 모두에 배치되는 방법을 포함한다.
--스페이서--
스페이서의 재료, 형태, 형상, 및 크기는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다.
스페이서 재료의 예는 중합체 재료, 고무, 금속, 전도성 중합체 재료, 및 전도성 고무 조성물을 포함한다.
중합체 재료의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리이미드 수지, 불소수지, 및 아크릴 수지를 포함한다.
고무의 예는 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 이소부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 에틸렌 고무, 및 천연 고무(라텍스)를 포함한다.
금속의 예는 금, 은, 구리, 알루미늄, 스테인레스강, 탄탈, 니켈, 및 인 청동을 포함한다.
전도성 중합체 재료의 예는 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 및 폴리아닐린을 포함한다.
전도성 고무 조성물의 예는 전도성 충전제 및 고무를 함유하는 조성물을 포함한다. 전도성 충전제의 예는 탄소 재료(예를 들어, 케첸블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 및 탄소 나노튜브), 금속(예를 들어, 금, 은, 백금, 구리, 철, 알루미늄, 및 니켈), 전도성 중합체 재료(예를 들어, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리(p-페닐렌), 및 폴리(p-페닐렌)비닐렌 중 어느 하나의 유도체, 및 도핑제, 예컨대 음이온 및 양이온으로 도핑된 유도체), 및 이온성 액체를 포함한다.
고무의 예는 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 이소부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 에틸렌 고무, 및 천연 고무(라텍스)를 포함한다.
스페이서의 형태의 예는 시트, 필름, 직포, 부직포, 메쉬, 및 스폰지를 포함한다.
형상, 크기, 두께, 및 배치되는 위치는 소자의 구조에 따라 적절하게 선택된다.
중간층은 정치 상태에서 초기 표면 전위를 갖지 않는 것이 바람직하다.
정치 상태에서 초기 표면 전위는 하기 측정 조건 하에서 측정될 수 있음을 주목한다. 어구 "초기 표면 전위를 갖지 않는"은 하기 조건 하에서 측정시 초기 표면 전위가 ±10 V 이하임을 의미함을 주의한다.
<측정 조건>
전처리: 30℃의 온도, 40%의 상대 습도를 갖는 분위기에서 24시간 동안 샘플을 정치시킨 후, 60초 동안 중화를 수행하였다(Keyence Corporation에서 제조한 SJ-F300 사용)
장치: Treck Model344
측정 프로브: 6000B-7C
측정 거리: 2 mm
측정 스팟 직경: 10 mm 직경(Φ)
예를 들어, 본 발명의 소자는 발전 소자, 다양한 센서, 및 다양한 액츄에이터에 적합하게 사용된다.
본 발명의 소자는 JP-A 제54-014696호, JP-B 제5563746호, 및 JP-A 제2012-164727호, 제2012-164917호, 및 제2014-027756호(PTL 1 내지 PTL 5)에 개시된 관련 분야와 발전 원리 면에서 상이한 것으로 간주되는데, 본 발명의 소자의 중간층이 초기 표면 전위를 갖지 않기 때문이다.
본 발명의 소자는 부하, 예컨대 외력 또는 진동이 소자에 가해져서, 변형되어 전기를 발전한다. 본 발명의 소자의 발전 기전이 명확하지는 않지만, 다음과 같이 추정된다. 부하가 가해지면, 전극에 인접한 중간층이 마찰 대전과 유사한 기전으로 대전되거나, 또는 전하가 중간층 내부에서 발생된다. 전술한 대전 결과로서, 표면 전위의 차이가 소자 내에 초래된다. 전하가 이동되어 표면 전위차를 0으로 만들어서, 전기가 발전된다.
도 1은 본 발명의 소자의 일례를 예시하는 개략적인 단면도이다. 도 1에 예시된 소자(1)는 전극쌍(제1 전극(2) 및 제2 전극(3)), 및 중간층(4)을 포함한다.
또한, 도 2는 본 발명의 소자의 다른 예를 예시하는 개략적인 단면도이다. 도 2에 예시된 소자(1)에서, 공간(6)은 제1 전극(2)과 중간층(4) 사이에 스페이서(5)로서 배치된다. 소자(1)에 공간(6)이 존재하므로, 도 2에 예시된 소자(1)는 쉽게 변형될 수 있는 구조를 갖는다.
공간(6)은 중간층과 제1 전극(2) 사이에, 또는 중간층과 제2 전극(3) 사이에, 또는 둘 모두에 배치될 수 있음을 주목한다.
(발전 장치)
본 발명의 발전 장치는 적어도 본 발명의 소자를 포함하고, 필요하다면, 다른 부재를 더 포함해도 된다. 발전 장치가 본 발명의 소자를 사용하기 때문에, 발전 장치는 작동 시에, 고전압의 인가를 필요로 하지 않는다.
부하, 예컨대 외력, 및 진동이 본 발명의 발전 장치에 가해지면, 소자가 변형되어서, 전기가 발전된다. 발전 장치의 발전 기전은 아직 명확하게 확인되지 않았다. 그러나, 다음과 같이 추정된다. 부하가 가해지면, 전극에 인접한 중간층은 마찰 대전과 유사한 기전으로 대전되거나, 또는 전하가 중간층 내부에서 발생된다. 소자가 이러한 상태에서 변형되면, 정전 용량이 변화되어 소자 내에 표면 전위차가 초래된다. 전하가 이동하여 표면 전위차를 0으로 만들어서, 전기가 발전된다.
<다른 부재>
전술한 다른 부재의 예는 피복재(cover material), 전선, 및 전기 회로를 포함한다.
-피복재-
피복재는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다.
피복재의 재료의 예는 중합체 재료, 및 고무를 포함한다. 중합체 재료의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리이미드 수지, 불소수지, 및 아크릴 수지를 포함한다. 고무의 예는 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 이소부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 에틸렌 고무, 및 천연 고무(라텍스)를 포함한다.
피복재의 구조, 형상, 크기 및 두께는 임의의 제한없이, 발전 장치에 따라 적절하게 선택된다.
-전선-
전선은 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택된다.
전선의 재료의 예는 금속 및 합금을 포함한다. 금속의 예는 금, 은, 구리, 알루미늄, 및 니켈을 포함한다.
전선의 구조, 형상, 및 두께는 임의의 제한없이 발전 장치에 따라 적절하게 선택된다.
-전기 회로-
전기 회로는 임의의 제한없이 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택되지만, 단 전기 회로는 소자에서 발생되는 전기를 끌어내는 회로이다.
전기 회로의 예는 정류 회로, 오실로스코프, 전압계, 전류계, 축전 회로, LED, 및 다양한 센서(예를 들어, 초음파 센서, 압력 센서, 촉각 센서, 뒤틀림 센서, 가속 센서, 충격 센서, 진동 센서, 압력 감응 센서, 전기장 센서, 및 음압 센서)를 포함한다.
<용도>
예를 들어, 발전 장치는 다양한 센서, 예컨대 초음파 센서, 압력 센서, 촉각 센서, 뒤틀림 센서, 가속 센서, 충격 센서, 진동 센서, 압력 감응 센서, 전기장 센서, 및 음압 센서에 적합하게 사용된다. 특히, 발전 장치는 고전압이 필요하지 않으므로, 웨어러블 센서에 적합하게 사용된다. 또한, 발전 장치는 헤드폰, 스피커, 마이크로폰, 수중청음기, 디스플레이, 팬, 펌프, 가변 초점 렌즈, 초음파 트랜스듀서, 압전 변압기, 차음재, 방음 재료, 액츄에이터, 또는 키보드에서 우수한 가공성을 갖는 압전 필름으로서 적합하게 사용된다. 더욱이, 발전 장치는 오디오 시스템, 정보 처리 장치, 측정 장치, 의료 장치, 비히클, 빌딩, 스키 및 라켓 같은 스포츠 장비에 사용되는 제진재(댐퍼), 및 다른 분야에서 사용될 수 있다.
게다가, 발전 장치는 하기 용도에서 적합하게 사용된다.
. 천연 에너지, 예컨대 파력, 수력, 및 풍력을 사용한 발전.
. 발전 장치가 신발, 의류, 마루, 또는 악세서리에 삽입된 경우, 인간의 보행에 의한 발전.
. 발전 장치가 자동차의 타이어에 삽입된 경우, 주행에 의해 야기되는 진동을 사용한 발전.
또한, 발전 장치는 탄소 기재 상에 발전 장치를 형성시켜 제조된 판상 발전 장치, 전압을 인가하여 충전되는 2차 전지, 또는 신규한 액츄에이터(예를 들어, 인공 근육)로서 활용될 것으로 기대된다.
도 7은 본 발명의 발전 장치의 구조의 일례를 예시하는 단면도이다. 도 7에 예시된 발전 장치(11)는 소자(1), 피복재(12), 전선(13), 및 전기 회로(14)를 포함한다.
또한, 도 8은 본 발명의 발전 장치의 구조의 다른 예를 예시하는 단면도이다. 도 8에 예시된 발전 장치(11)의 소자(1)에서는 공간(6)이 배치된다. 소자(1)가 공간(6)을 가지므로, 소자(1)는 쉽게 변형되는 구조를 갖는다. 따라서, 소자의 정전 용량이 약한 진동에도 변화되어 발전량이 증가된다.
실시예
본 발명의 실시예들을 이하 본원에서 설명하지만, 이들 실시예는 임의 방식으로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
(실시예 1)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물을 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
이후에, 박막에 대해 하기 조건 하에서 코로나 방전 처리를 수행하였다. 이후, PET 필름을 박리시켰다. 상기에 기술된 방식으로, 중간층을 수득하였다.
<코로나 방전 조건>
인가 전압: 100 V
누적 에너지: 60 J/cm2
반응 분위기: 공기
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극 및 제2 전극 각각에 대해, PANAC CO., LTD.가 제조한 AL-PET 9-100(알루미늄 호일의 두께: 9 ㎛, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 100 ㎛(피복재))을 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층을 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣었고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켜서, 실시예 1의 소자를 수득하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 1의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
샘플 조각을 미크로톰(FCS, Leica Biosystems Nussloch GmbH에서 제조)을 사용해 제작된 실시예 1의 중간층으로부터 절단하여, Si 웨이퍼 상에 놓았다. 후속하여, 코로나 방전 처리가 수행되는 중간층의 표면을 깊이 0 ㎛로 설정하여 샘플 조각의 깊이 방향을 달리하면서 적외선 미세분광분석 장치(Sptlight400, PerkinElmer Inc.에서 제조)를 통해 샘플을 측정하였다. 그 결과, 도 9에 예시된 적외선 흡수 스펙트럼을 얻었다. 실시예 1의 중간층의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 중간층의 깊이 방향을 따라 달라졌고, 1 ㎛의 깊이에서 피크 강도비는 0.89였으며, 99 ㎛의 깊이에서 피크 강도비는 1.17이었으며, 피크 강도비의 변동율(1 ㎛의 깊이에서 피크 강도비/99 ㎛의 깊이에서 피크 강도비 = 0.89/1.17)은 0.76이었음을 도 9의 결과를 통해 확인하였다. 그 결과, 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 실시예 1의 중간층에 존재함을 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
철구(중량: 200 g)를 제작된 실시예 1의 발전 장치 상에서 10 cm 높이로부터 떨어뜨렸다. 양쪽 전극 사이에 발생된 피크 전압량을 오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)로 측정하였다. 측정을 5회 수행하였고, 얻어진 평균값을 측정된 값으로 제공하였다. 비교예 1의 측정값에 대한 측정값의 비율을 결정하였고, 하기 평가 기준을 기반으로 평가하였다. 결과는 표 1-4에 나타냈다.
<평가 기준>
등급 A: 값이 비교예 1과 비교하여 15배 이상이었고, 발전 성능이 유의하게 개선된다.
등급 B: 값이 비교예 1과 비교하여 10배 이상이지만 15배 미만이었고, 발전 성능은 유의하게 개선된다.
등급 C: 값이 비교예 1과 비교하여 5배 이상이지만 10배 미만이었고, 발전 성능이 개선된다.
등급 D: 값이 비교예 1과 비교하여 1배 초과이지만 15배 미만이었고, 발전 성능이 약간 개선된다.
등급 E: 값이 비교예 1과 비교하여 1배였고, 발전 성능이 동일하다.
등급 F: 값이 비교예 1과 비교하여 1배 미만이었고, 발전 성능이 저하된다.
(실시예 2)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조)를 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물을 경화되도록 120℃에서 30분간 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 1에서와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 2의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 2의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 2의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.80이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 2의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 3)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 50 질량부의 바륨 티타네이트(208108, Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물을 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 3의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 3의 소자 및 발전 장치를 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 3의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.91이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 3의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 4)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 50 질량부의 스트론튬 티타네이트(396141, Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물을 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 4의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 4의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 4의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡광 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.91이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 4의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 같은 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 5)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제작), 10 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제작)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 200 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 플라즈마 처리(처리 조건, 사용 장치: PR-500, Yamato Scientific Co., Ltd.에서 제조, 출력: 100 W, 처리 시간: 4분, 반응 분위기: 아르곤 99.999%, 반응 압력: 10 Pa)를 수행하였다. 이후, PET 필름을 박리하였다. 상기 기술된 방식으로, 중간층을 수득하였다.
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극 및 제2 전극 각각에 대해, SEIREN Co., Ltd.에서 제조된 전도성 포 Sui-80-M30(구리 및 니켈로 도금된 부직포의 두께: 35 ㎛)를 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층을 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼워넣었고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 결과물을 피복재(SLF-K02G, EUROPORT에서 제조, 폴리비닐 클로라이드 필름의 두께: 80 ㎛)에 더 끼워넣어서, 실시예 5의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 5의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 5의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.81이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 5의 발전 장치의 발전 성능을 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 6)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작, 및 제1 전극 및 제2 전극의 제조-
중간층을 제작하였고, 제1 전극 및 제2 전극을 실시예 5와 동일한 방식으로 제조하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층을 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣었고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 결과물을 피복재(SLF-K02G, EUROPORT에서 제조, 폴리비닐 클로라이드 필름의 두께: 80 ㎛)에 더 끼워넣어서 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 큰 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(H10 LUMIRROR #500, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 480 ㎛)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기 기술된 방식으로 실시예 6의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 6의 발전 장치를 제작하였다.
제작된 실시예 6의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.81이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 6의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 7)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작, 및 제1 전극 및 제2 전극의 제조-
중간층을 제작하였고, 제1 전극 및 제2 전극은 실시예 5와 동일한 방식으로 제조하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층을 제1 전극과 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 최종물을 피복재(SLF-K02G, EUROPORT에서 제조, 폴리비닐 클로라이드 필름의 두께: 80 ㎛)에 더 끼워넣어 소자를 제작하였다.
소자의 제작 과정에서, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 보다 작은 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(H10 LUMIRROR #500, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 480 ㎛)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기 기술된 방식으로 실시예 7의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜서, 실시예 7의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 7의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.81이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 7의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 8)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 50 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 200 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 8의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 8의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 8의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.87이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 8의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 9)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 60 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 200 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리시켜, 실시예 9의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 9의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 9의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.88이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 9의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 10)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 20 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리시켜, 실시예 10의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 10의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 10의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.82였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 10의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 11)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 300 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 11의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 11의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 11의 중간층은 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.80이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 11의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 12)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 50 질량부의 실리카(HS-207, NIPPON STEEL & SUMIKIN MATERIALS Co., Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 200 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 12의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 12의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 12의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.87이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 12의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 13)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 규조토(CT-C499, manufactured by SHIRAISHI 칼슘 KAISHA, LTD.)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 200 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리시켜 실시예 13의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 13의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 13의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.84였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 13의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 14)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 5 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 150 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 플라즈마 처리(처리 조건, 사용 장치: PR-500, Yamato Scientific Co., Ltd.에서 제조, 출력: 100 W, 처리 시간: 4분, 반응 분위기: 아르곤 99.999%, 반응 압력: 10 Pa)를 수행하였다. 이후, PET 필름을 박리하였다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 14의 중간층을 수득하였다.
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극 및 제2 전극 각각에 대해, SEIREN Co., Ltd.에서 제조된 전도성 포 Sui-80-M30(구리 및 니켈로 도금된 부직포의 두께: 35 ㎛)을 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층을 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 최종물을 피복재(SLF-K02G, EUROPORT에서 제조, 폴리비닐 클로라이드 필름의 두께: 80 ㎛)에 더 끼워넣어서, 실시예 14의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜서, 실시예 14의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 14의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.78이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 14의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 15)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작, 및 제1 전극 및 제2 전극의 제조-
중간층을 제작하였고, 제1 전극 및 제2 전극은 실시예 14와 동일한 방식으로 제조하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착하였다. 최종물을 피복재(SLF-K02G, EUROPORT에서 제조, 폴리비닐 클로라이드 필름의 두께: 80 ㎛)에 더 끼워넣어서, 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 더 큰 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(H10 LUMIRROR #500, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 480 ㎛)를 통해 공간을 배치하였다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 15의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 15의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 15의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.78이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 15의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 16)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작, 및 제1 전극 및 제2 전극의 제조-
중간층을 제작하였고, 제1 전극 및 제2 전극은 실시예 14와 동일한 방식으로 제조하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 최종물을 피복재(SLF-K02G, EUROPORT에서 제조, 폴리비닐 클로라이드 필름의 두께: 80 ㎛)에 더 끼워넣어서, 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 작은 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(H10 LUMIRROR #500, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 480 ㎛)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 16의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 16의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 16의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.78이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 16의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 17)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 1 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 150 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 14와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 17의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 17의 소자 및 발전 장치는 실시예 16과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 17의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.73이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 17의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 18)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 60 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 150 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 14와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 18의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 18의 소자 및 발전 장치는 실시예 16과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 18의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.85였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 18의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 19)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 5 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 20 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 14와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 19의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 19의 소자 및 발전 장치는 실시예 16과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 19의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.80이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 19의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 20)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 5 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 300 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 14와 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 20의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 20의 소자 및 발전 장치는 실시예 16과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 20의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.77이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 20의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 21)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
제1 실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 5 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 제1 실리콘 고무 조성물을 폴리이미드 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 제1 박막을 형성시켰다.
후속하여, 제2 실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 20 질량부의 카올린(RC-1, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 제2 실리콘 고무 조성물을 제1 박막 상에 도포하였고, 도포된 제2 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 제2 박막을 형성시켰다.
제1 박막 및 제2 박막을 200℃에서 5시간 동안 가열시킨 후, 폴리이미드 필름을 박리하여 실시예 21의 중간층을 제작하였다. 표면 개질 처리는 수행하지 않았음을 주의한다.
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극 및 제2 전극 각각에 대해, Fuso Rubber Industry Co., Ltd.에서 제조한 시리우스 전도성 초박 실리콘 고무(고무 시트의 두께: 100 ㎛)를 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 최종물을 피복재(IRISOHYAMA Inc.에서 입수할 수 있는 라미네이트 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 250 ㎛)에 더 끼워넣어, 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 보다 작은 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(에테르계 우레탄 고무 FH 시트, Fuso Rubber Industry Co., Ltd.에서 제조, 고무 시트의 두께: 1 mm)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 21의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 21의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 21의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.95였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 21의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 22)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)를 폴리이미드 필름 상에 도포시켰고, 도포된 실리콘 고무는 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 제1 박막을 형성시켰다.
후속하여, 제2 실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 50 질량부의 카올린(ST-CROWN, manufactured by SHIRAISHI 칼슘 KAISHA, LTD.)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 제2 실리콘 고무 조성물을 제1 박막 상에 도포하였고, 도포된 제2 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 제2 박막을 형성시켰다.
제1 박막 및 제 2 박막을 200℃에서 5시간 동안 가열한 후, 폴리이미드 필름를 박리하여 실시예 22의 중간층을 제작하였다. 표면 개질 처리는 수행하지 않았음을 주의한다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 22의 소자 및 발전 장치는 실시예 21과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 22의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.94였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 22의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 23)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 탈크(Microlite TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 150 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 23의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 23의 소자 및 발전 장치는 실시예 7과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 23의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.82였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 23의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 24)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무는 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 제1 박막을 형성시켰다.
후속하여, 제2 실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 탈크(D-1000, manufactured by NIPPON 탈크 Co., Ltd.)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 제2 실리콘 고무 조성물은 제1 박막 상에 도포하였고, 도포된 제2 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 제2 박막을 형성시켰다.
후속하여, 제1 박막 및 제2 박막에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. PET 필름을 박리시켜, 실시예 24의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 24의 소자 및 발전 장치는 실시예 21과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 24의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.88이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 24의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 25)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 규회석(ST-40F, manufactured by SHIRAISHI 칼슘 KAISHA, LTD.)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 전자선 조사 처리(처리 조건, 사용 장치: Hamamatsu Photonics K.K.에서 제조한, 라인-조사 저에너지 전자선 광원, 조사량: 1 MGy, 반응 분위기: 산소 분압이 5,000 ppm 이하인 질소)를 수행하였다. 이후, PET 필름을 박리시켜, 실시예 25의 중간층을 제작하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층 25는 전극(SEIREN Co., Ltd.에서 제조된 전도성 포(cloth) Sui-80-M30, 구리 및 니켈로 도금된 부직포의 두께: 35 ㎛) 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켰다. 최종물에 피복재(SLF-PP01G, EUROPORT에서 제조, 폴리프로필렌 필름의 두께: 20 ㎛)를 더 끼워넣어, 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 작은 중간층 25의 표면과 전극 사이에 스페이서(H10 LUMIRROR #500, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 480 ㎛)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 25의 소자를 제작하였다.
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 25의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 25의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.78이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 25의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 26)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 10 질량부의 규회석(Wollasto JET30w, Asada Milling Co., Ltd.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 25와 동일한 방식으로 전자선 조사 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 26의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 26의 소자 및 발전 장치는 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 26의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.78이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 26의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 27)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 20 질량부의 마이카(A-11, YAMAGUCHI MICA CO., LTD.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 27의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 27의 소자 및 발전 장치는 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 27의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.93이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 27의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 28)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 20 질량부의 제올라이트(SP#2300, manufactured by NITTO FUNKA KOGYO K.K.)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 28의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 28의 소자 및 발전 장치는 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 28의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.92였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 28의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 29)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 20 질량부의 세리사이트(ST-501, SHIRAISHI CALCIUM KAISHA, LTD.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 29의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 29의 소자 및 발전 장치는 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 29의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.90이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 29의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 30)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 20 질량부의 중공 유리 비드(Sphericel 110P8,Potters-Ballotini Co., Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 30의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 30의 소자 및 발전 장치는 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 30의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.90이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 30의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 1-4에 나타내었다.
(실시예 31)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 20 질량부의 아크릴 입자(FH-S005, TOYOBO CO., LTD.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 31의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 31의 소자 및 발전 장치를 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 31의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.95였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 31의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과를 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 32)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 20 질량부의 폴리스티렌 입자(19520-500, Techno Chemical Corporation에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 32의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 32의 소자 및 발전 장치는 실시예 25와 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 32의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.95였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 32의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다..
(실시예 33)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 50 질량부의 실리카(HS-207, NIPPON STEEL & SUMIKIN MATERIALS Co., Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 제1 박막을 형성시켰다.
후속하여, 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)를 제1 박막 상에 도포시켰고, 도포된 실리콘 고무는 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 제2 박막을 형성시켰다.
후속하여, 제1 박막 및 제2 박막에 대해 실시예 25와 동일한 방식으로 전자선 조사 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 33의 중간층을 제작하였다.
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극에 대해, PANAC CO., LTD.에서 제조한 AL-PET 20-100(알루미늄 호일의 두께: 20 ㎛, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 100 ㎛(피복재))을 제공하였다. 제2 전극에 대해, PANAC CO., LTD.에서 제조한 Panabrid 35-50(구리 호일의 두께: 35 ㎛, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 50 ㎛(피복재))을 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 조립체에 부착시켜, 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 작은 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(H10 LUMIRROR #500, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 480 ㎛)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 33의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 33의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 33의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.81이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 33의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 34)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 50 질량부의 규회석(Wollasto JET30w, Asada Milling Co., Ltd.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛이 제1 박막을 형성시켰다.
후속하여, 실리콘 고무(XE14-C2042, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)는 제1 박막 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무는 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 제2 박막을 형성시켰다.
후속하여, 제1 박막 및 제2 박막에 대해 실시예 25와 동일한 방식으로 전자선 조사 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 34의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 34의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 유사한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 34의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.81이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 34의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 35)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 20 질량부의 실리콘 수지 분말(Tospearl 120, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 35의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 35의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 35의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.83이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 35의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 36)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 20 질량부의 실리콘 고무 분말(EP-2600, Dow Corning Toray Co., Ltd.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리시켜, 실시예 36의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 36의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 36의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.83이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 36의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다..
(실시예 37)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 20 질량부의 실리콘 복합 분말(KMP-605, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 5와 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 37의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 37의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 37의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.82였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 37의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 38)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 10 질량부의 실리카-아크릴 복합 입자(Soliostar RA, NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 25와 동일한 방식으로 전자선 조사 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 38의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 38의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 38의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.75였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시에 38의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 39)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 1 질량부의 실세스퀴옥산(PPS-옥타메틸 치환체 526835, Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 25와 동일한 방식으로 전자선 조사 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 39의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 39의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 39의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.72였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 39의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 40)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(KE-1935, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에서 제조), 및 1 질량부의 실세스퀴옥산(PPS-옥타페닐 치환체 526851, Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 25와 동일한 방식으로 전자선 조사 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 40의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 40의 소자 및 발전 장치는 실시예 33과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 40의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.72였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 40의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(비교예 1)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무는 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다. 표면 개질 처리는 수행하지 않았음을 주의한다. 기술된 방식으로, 비교예 1의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
비교예 1의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 비교예 1의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.99였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 중간층 전반에서 동일한 것을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 비교예 1의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(비교예 2)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM 고무 FH 초박 시트, Fuso Rubber Industry Co., Ltd.에서 제조, 고무 시트의 두께: 200 ㎛)에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하여, 비교예 2의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
비교예 2의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 비교예 2의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(비교예 3)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
스티렌 부타디엔 고무(SBR 고무 FH 초박 시트, Fuso Rubber Industry Co., Ltd.에서 제조, 고무 시트의 두께: 200 ㎛)에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하여, 비교예 3의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
비교예 3의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 비교예 3의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(비교예 4)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
우레탄 고무 조성물은 100 질량부의 우레탄 고무(ADAPT 60L, NISSIN RESIN Co., Ltd.에서 제조), 50 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 우레탄 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 우레탄 고무 조성물은 경화되도록 60℃에서 4시간 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 코로나 방전 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 비교예 4의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
비교예 4의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 비교예 4의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(비교예 5)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-소자의 제작-
납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)을 폴리비닐리덴 플루오라이드 압전 필름(Tokyo Sensor Co., Ltd.에서 제조, PVDF의 두께: 110 ㎛, 은 전극의 두께: 6 ㎛)에 부착시켰다. 최종물을 피복재(H10 LUMIRROR #100, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 두께: 100 ㎛)에 끼워넣어, 비교예 5의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)를 수득된 비교예 5의 소자에 부착시켜, 비교예 5의 발전 장치를 제작하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 비교예 5의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(비교예 6)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-일렉트릿 유도체의 제작-
불소수지 용액(CYTOP CTL-809A, ASAHI GLASS CO., LTD.에서 제조)은 구리판 (C1100, Yamanoto Techno Inc.에서 입수가능, 두께: 100 ㎛)에 스핀 코팅을 통해 도포시켰다. 최종물을 실온에서 30분간 정치시킨 후, 불소수지 용액을 50℃에서 1시간 동안 가열(사전경화)시키고 나서, 300℃에서 1시간 동안 가열(후경화)시켜, 두께가 10 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막을 일렉트릿 처리(코로나 방전 처리)(처리 조건, 사용 장치: HAR-20R5, Matsusada Precision Inc.에서 제조, 코로나 침 전압: -10 kV, 그리드 전압: -1 kV, 가열 온도: 100℃)하여 일렉트릿 유도체를 수득하였다.
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극에 대해, PANAC CO., LTD.에서 제조한 Panabrid 35-50(구리 호일의 두께: 35 ㎛, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 50 ㎛(피복재))를 제공하였다. 제2 전극에 대해 구리판(C1100, Yamanoto Techno Inc.에서 입수가능, 두께: 100 ㎛)을 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 일렉트릿 유도체는 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)은 조립체에 부착시켰다. 최종물을 피복재(H10 LUMIRROR #100, TORAY INDUSTRIES, INC.에서 제조, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 100 ㎛)에 더 끼워넣어, 비교예 6의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)는 수득된 소자에 부착시켜, 비교예 6의 발전 장치를 제작하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 비교예 6의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 2-4에 나타내었다.
(실시예 41)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 20 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조), 및 10 질량부의 바륨 티타네이트(208108, Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 플라즈마 처리(처리 조건, 사용 장치: PR-500, Yamato Scientific Co., Ltd.에서 제조, 출력: 100 W, 처리 시간: 4분, 반응 분위기: 아르곤 99.999%, 반응 압력: 10 Pa)를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여, 실시예 41의 중간층을 제작하였다.
-제1 전극 및 제2 전극-
제1 전극 및 제2 전극에 대해, Fuso Rubber Industry Co., Ltd.에서 제조된 시리우스-전도성 초박 실리콘 고무(고무 시트의 두께: 100 ㎛)를 제공하였다.
-소자의 제작-
수득된 중간층은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 끼워넣고, 납선(C3/RV-90 0.75SQ, Taiyo Cabletec Corporation에서 제조)은 조립체에 부착시켰다. 최종물은 피복재(IRISOHYAMA Inc.에서 입수가능한 라미네이트 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름의 두께: 250 ㎛)에 더 끼워넣어, 소자를 제작하였다.
소자의 제작 동안, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 작은 중간층의 표면과 전극 사이에 스페이서(에테르계 우레탄 고무 FH 시트, Fuso Rubber Industry Co., Ltd.에서 제조, 고무 시트의 두께: 1 mm)를 통해 공간을 배치시켰다. 상기에 기술한 방식으로, 실시예 41의 소자를 제작하였다.
-발전 장치의 제작-
오실로스코프(WaveAce1001, Teledyne LeCroy Japan Corporation에서 제조)는 수득된 소자에 부착시켜, 실시예 41의 발전 장치를 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 41의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.84였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 41의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 42)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TSE3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 20 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조), 및 5 질량부의 산화티탄(CR-90, ISHIHARA SANGYO KAISHA, LTD.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 41과 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 42의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 42의 소자 및 발전 장치는 실시예 41과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 42의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.82였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 42의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 43)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 20 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조), 및 5 질량부의 산화철(Todacolor 100ED, TODA KOGYO CORP.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 41과 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여, 실시예 43의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 43의 소자 및 발전 장치는 실시예 41과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 43의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.82였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 43의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 44)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 10 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조), 및 0.1 질량부의 탄소 나노섬유(VGCF-H, SHOWA DENKO K.K.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시에 41과 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 44의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 44의 소자 및 발전 장치는 실시예 41과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 44의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.80이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 44의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 45)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 10 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조), 및 0.1 질량부의 풀러렌(nanom purple ST, Frontier Carbon Corporation에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 41과 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 45의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 45의 소자 및 발전 장치는 실시예 41과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용하여 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 45의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.80이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 45의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 46)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 20 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조), 및 10 질량부의 실리콘 고무 분말(EP-2600, Dow Corning Toray Co., Ltd.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 41과 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 46의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 46의 소자 및 발전 장치는 실시예 41과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 46의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.82였다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 46의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 47)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(TES3033, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 10 질량부의 카올린(Glomax LL, TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO., LTD.에서 제조), 및 1 질량부의 실세스퀴옥산(PPS-옥타메틸 치환체 526835, Sigma-Aldrich Co., LLC.에서 제조)을 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 50 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 실시예 41과 동일한 방식으로 플라즈마 처리를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여 실시예 47의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 47의 소자 및 발전 장치는 실시예 41과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 47의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.81이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 47의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 48)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 5 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다.
후속하여, 박막에 대해 UV-선 조사 처리(처리 조건, 사용 장치: Vilber Lourmat에서 제조한 UV 조사 램프 VL-215.C, 파장: 254 nm, 누적 조사량: 300 J/cm2, 반응 분위기: 산소 분압이 5,000 ppm 이하인 질소)를 수행하였다. 다음으로, PET 필름을 박리하여, 실시예 48의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 48의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 48의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.93이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 48의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
(실시예 49)
<소자 및 발전 장치의 제작>
-중간층의 제작-
실리콘 고무 조성물은 100 질량부의 실리콘 고무(IVS4312, Momentive Performance Materials Inc.에서 제조), 및 0.5 질량부의 실리카(Sylysia 430, Fuji Silysia Chemical Ltd.에서 제조)를 분산시켜 제조하였다.
후속하여, 실리콘 고무 조성물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 상에 도포하였고, 도포된 실리콘 고무 조성물은 경화되도록 120℃에서 30분 동안 가열하여, 두께가 100 ㎛인 박막을 형성시켰다. 표면 개질 처리는 수행하지 않았음을 주의한다. PET 필름을 박리하여, 실시예 49의 중간층을 제작하였다.
-소자 및 발전 장치의 제작-
실시예 49의 소자 및 발전 장치는 실시예 1과 동일한 방식으로 제작된 중간층을 사용해 제작하였다.
<평가>
<<적외선 흡수 스펙트럼의 측정>>
제작된 실시예 49의 중간층에 대해 실시예 1과 동일한 방식으로 적외선 흡수 스펙트럼의 측정을 수행하였다. 그 결과, 피크 강도비의 변동율은 0.98이었다. 실리콘 고무의 Si-O-Si 결합 상태가 상이한 영역이 중간층에 존재함을 수득된 변동율로부터 확인하였다.
<<발전 성능의 평가>>
제작된 실시예 49의 발전 장치의 발전 성능은 실시예 1과 동일한 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 3-4에 나타내었다.
후속하여, 실시예 1 내지 30의 중간층, 제1 및 제2 전극, 스페이서 및 피복재의 조성 및 물리적 특성은 표 1-1 내지 1-3에 요약하였다. 실시예 31 내지 40 및 비교예 1 내지 6의 중간층, 제1 및 제2 전극, 스페이서 및 피복재의 조성 및 물리적 특성은 표 2-1 내지 2-3에 요약하였다. 실시예 41 내지 49의 중간층, 제1 및 제2 전극, 스페이서 및 피복재의 조성 및 물리적 특성은 표 3-1 내지 3-3에 요약하였다.
[표 1-1]
[표 1-2]
[표 1-3]
[표 1-4]
[표 2-1]
[표 2-2]
[표 2-3]
[표 2-4]
[표 3-1]
[표 3-2]
[표 3-3]
[표 3-4]
실시예 1 내지 49가 비교예 1 내지 6과 비교하여 높은 발전 성능을 가짐을 표 1-1 내지 1-4, 표 2-1 내지 2-4, 및 표 3-1 내지 3-4의 결과로부터 확인할 수 있었다.
실시예 1 내지 48에서, 중간층은 실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 구성되었고, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)가 제1 전극의 표면, 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향을 따라 달라지는 구조를 가졌다. 따라서, 실시예 1 내지 48의 발전 성능은 비교예 1 내지 6의 발전 성능보다 높다는 것을 확인하였다.
충전제가 실시예 3 내지 48의 중간층에 함유되었기 때문에, 또한, 발전 성능은 실시예 1 내지 2(충전제를 첨가하지 않았음)의 발전 성능과 비교해 개선되었음을 확인하였다.
충전제가 실시예 5 내지 30 및 33 내지 48에서 규소 원자 함유 화합물이므로, 발전 성능은 실시예 3, 4, 31, 32(충전제가 규소 원자를 함유하지 않는 화합물이었음)의 발전 성능과 비교해 개선되었다. 또한, 발전 성능은 규소 원자 함유 화합물이 실리카, 카올린, 탈크, 규회석, 실리콘 분말, 또는 실세스퀴옥산일 때 특히 개선됨을 확인하였다.
중간층과 전극 사이에 공간을 갖는 구조가 공간을 갖지 않는 구조보다 더 양호하게 발전 성능을 개선시킴을 실시예 5 내지 7을 실시예 14 내지 16과 비교하여 확인하였다. 또한, 보다 작은 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm- 1)를 갖는 중간층의 표면쪽에 공간이 배치된 구조가 보다 큰 피크 강도비를 갖는 중간층의 표면쪽에 공간이 배치된 구조보다 더 양호하게 발전 성능을 개선시킴을 확인하였다.
(실시예 50)
<역압전 효과의 평가>
실시예 1의 소자는 서로 마주하는 전극이 서로 다른 특성을 갖는 방식으로 함수 발생기(FG-274, TEXIO TECHNOLOGY CORPORATION에서 제조)에 접속시켰다. 하기 조건 하에서 전압을 소자에 인가하였고, 소자로부터 1 m 만큼 떨어진 위치로부터의 소리의 가청도를 판단하였다. 실시예 1의 소자의 소리는 모든 주파수에서 잘 들렸다.
<전압 인가 조건>
. CMOS 출력: ±5 V
. 출력 파형: 방형파(듀티비: 50%)
. 주파수: 3 수준, 400 Hz, 2 kHz, 및 12 kHz
(비교예 7)
<역압전 효과의 평가>
비교예 1의 소자에 대해 실시예 50과 동일한 방식으로 역압전 효과의 평가를 수행하였다. 비교예 1의 소자의 소리는 어떠한 주파수에서도 들을 수 없었다.
본 발명의 소자는 전압이 인가되면 진동하고, 특히 역압전 효과를 나타내는 것을 실시예 50 및 비교예 7의 결과로부터 확인하였다.
예를 들어, 본 발명의 실시형태들은 다음과 같다.
<1> 소자로서,
제1 전극;
실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된 중간층; 및
제2 전극을 포함하고, 여기서
제1 전극, 중간층, 및 제2 전극이 이 순서로 배치되며,
중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 제1 전극의 표면, 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향을 따라 달라지는 것인 소자.
<2> <1>에 있어서, 피크 강도비의 변동율이 0.95 이하이고, 여기서 변동율이
제1 전극의 측면에서 중간층의 표면으로부터의 깊이가 1 ㎛인 위치에서 측정된 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1); 및
제2 전극의 측면에서 중간층의 표면으로부터의 깊이가 1 ㎛인 위치에서 측정된 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)
로부터, 보다 작은 피크 강도비를 보다 큰 피크 강도비로 나누어 얻어지는 값인 소자.
<3> <1> 또는 <2>에 있어서, 실리콘 고무 조성물이 충전제를 함유하는 것인 소자.
<4> <3>에 있어서, 충전제가 규소 원자 함유 화합물을 함유하는 것인 소자.
<5> <4>에 있어서, 규소 원자 함유 화합물이 실리카, 카올린, 탈크, 규회석, 실리콘 분말, 및 실세스퀴옥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상을 함유하는 것인 소자.
<6> <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 있어서, 공간이 중간층과 제1 전극 사이의 위치, 및 중간층과 제2 전극 사이의 위치 중 1 이상의 위치에 제공되는 것인 소자.
<7> <6>에 있어서, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 작은 중간층의 표면이 공간을 마주하는 것인 소자.
<8> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서, 중간층이 표면 개질 처리되는 것인 소자.
<9> <8>에 있어서, 표면 개질 처리가 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리 또는 전자선 조사 처리인 소자.
<10> 발전 장치로서, <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 소자를 포함하는 발전 장치.
<1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 소자 및 <10>에 따른 발전 장치는 당분야의 전술된 다양한 문제들을 해결할 수 있고, 본 발명의 전술한 목적을 달성할 수 있다.
1 소자
2 제1 전극
3 제2 전극
4 중간층(전체)
5 스페이서
6 공간
7 실리콘 고무
8 충전제
9 중간층(피크 강도비가 작은 영역)
10 중간층(피크 강도비가 큰 영역)
11 발전 장치
12 피복재
13 전선
14 전기 회로
2 제1 전극
3 제2 전극
4 중간층(전체)
5 스페이서
6 공간
7 실리콘 고무
8 충전제
9 중간층(피크 강도비가 작은 영역)
10 중간층(피크 강도비가 큰 영역)
11 발전 장치
12 피복재
13 전선
14 전기 회로
Claims (10)
- 제1 전극;
실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 제조된 중간층; 및
제2 전극
을 포함하는 소자로서, 여기서
제1 전극, 중간층, 및 제2 전극이 이 순서로 배치되고,
중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 제1 전극의 표면, 및 제2 전극의 표면에 대해 수직 방향을 따라 달라지는 것인 소자. - 제1항에 있어서, 피크 강도비의 변동율이 0.95 이하이고, 여기서 변동율이
제1 전극의 측면쪽 중간층의 표면으로부터의 깊이가 1 ㎛인 위치에서 측정된 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1); 및
제2 전극의 측면쪽 중간층의 표면으로부터의 깊이가 1 ㎛인 위치에서 측정된 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)
로부터, 보다 작은 피크 강도비를 보다 큰 피크 강도비로 나누어 얻어지는 값인 소자. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리콘 고무 조성물이 충전제를 포함하는 것인 소자.
- 제3항에 있어서, 충전제가 규소 원자 함유 화합물을 포함하는 것인 소자.
- 제4항에 있어서, 규소 원자 함유 화합물이 실리카, 카올린, 탈크, 규회석, 실리콘 분말 및 실세스퀴옥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상을 포함하는 것인 소자.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 공간이 중간층과 제1 전극 사이 위치, 및 중간층과 제2 전극 사이 위치 중 1 이상의 위치에 제공되는 것인 소자.
- 제6항에 있어서, 중간층의 적외선 흡수 스펙트럼의 피크 강도비(1095 ± 5 cm-1/1025 ± 5 cm-1)가 보다 작은 중간층의 표면이 공간을 마주하는 것인 소자.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 중간층이 표면 개질 처리되는 것인 소자.
- 제8항에 있어서, 표면 개질 처리가 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리 또는 전자선 조사 처리인 소자.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 소자를 포함하는 발전 장치.
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