KR20180061495A - 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력 및 온도를 감지할 수 있는 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 센서는 탄소 물질이 분산된 고분자 매트릭스로 이루어진 고분자 격벽을 사이에 두고, 액상의 전해질이 유동하는 미세유체채널을 대향 배치하는 구조로, 간단한 방법으로 제조할 수 있고, 압력 및 온도의 변화에 대하여 우수한 민감도로 감지할 수 있다.
또한, 상기 센서를 사물에 적용해서 압력과 온도를 동시에 감지하는 센서, 피부에 부착해 인간의 동작을 감지하는 센서 등의 응용이 가능하므로, 다기능성 센서로서 인공 피부, 웨어러블 소자 등의 적용이 가능하다.

Description

센서 및 이의 제조방법{Sensor and manufacturing method of the same}
본 발명은 압력 및 온도 중 하나 이상의 자극을 감지할 수 있는 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 스마트하고 다기능성을 갖춘 웨어러블 소자에 대한 소비자 요구가 증가하고 높은 퍼포먼스를 보여주면서 양산 가능한 소자 제작에 연구개발 분야에서도 활발한 노력을 기울이고 있다. 그 중 압력감지 센서는 종래에 상용화되던 기계 부품식 센서에서 다양한 재료의 결합을 바탕으로 단순히 압력 감지 기능을 넘어서 다양한 형태의 자극을 감지할 수 있는 방향으로 발전되고 있다. 최근 연구 동향으로는 미세한 나노 혹은 마이크로 사이즈의 연속된 돌기를 바탕으로 압저항(Piezo-resistive)이나 압전기용량(Piezo-capacitive) 식 구동을 통해 아주 미세한 압력까지 감지해내는 고 민감도 센서가 제작이 되고 있다. 이러한 고민감도 센서의 경우 피부에 부착되어 혈압을 측정하고 생리적 변화를 관찰하거나 음파의 감지를 통해 음압을 전기적 신호로 변환하는 등의 응용 사례들이 존재한다. 더 나아가서 압력감지 센서에 습도, 온도 등의 다른 형태의 변화들을 감지할 수 있는 기능이 부가되거나, 가해주는 압력에 따라 색이 변하는 센서 등의 복합적인 기능을 구현하기 위해 노력되고 있다.
전기용량 변화식 센서의 경우 양쪽 전극의 물리적 거리변화로 인해 전기 용량이 변화하는 구동방식을 이용한다. 또한 양 전극의 물리적인 변화뿐만 아니라 전극 사이에 걸리는 전기장 영역에서 물리적인 변화를 통해 유전상수의 변화를 이끌어 전기용량을 변화시키는 방식도 적용되고 있다. 전기용량 변화식 센서는 전자회로에 통합되어서 적용하기 편하고 간단한 구조를 가지며 빠른 응답속도 보이는 등의 장점을 갖고 있고 단순히 압력감지센서를 넘어서 각도측정 센서, 위치측정 센서, 스위치 등에 적용된다.
종래의 압력감지센서에 관한 연구는 그래핀 소재나 나노 소재를 바탕으로 진행이 되고 있다. 그래핀이나 나노 소재 자체의 성질은 압력감지센서에 적용하기에 훌륭한 효율을 자랑하지만, 폴리디메틸실록산과 같은 탄성 기재(Elastic Substrate)에 옮기는 과정이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 그래핀 소재를 이용할 경우, 골격 구조물에 화학증기증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법 등을 이용해 그래핀을 올린 후, 이를 또다시 탄성 기재에 올리는 복잡한 과정을 추가로 요구하는 문제점이 있다.
한국특허공개 제2014-0078704호
본 발명은 이온성 액체가 주입된 미세유체채널과 상기 이온성 액체와 압저항 성질이 높은 유전율을 가진 소재의 계면에 전기 이중층을 형성함으로써, 가해지는 압력에 따라서 전기용량의 변화를 유도하는 방법으로 우수한 민감도를 가지는 전기용량 변화식 센서를 제공하고자 한다.
본 발명은 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 센서의 하나의 예로서,
기판;
상기 기판의 일면에 형성된 제1 및 제2 미세유체채널;
상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 형성된 고분자 격벽; 및
상기 제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 각각 형성된 제1 및 제2 전극을 포함하고,
제1 및 제2 미세유체채널은 고분자 격벽을 사이에 두고 대향성을 갖도록 형성되며,
고분자 격벽은 고분자 매트릭스 내에 탄소 물질이 분산된 구조인 센서를 제공할 수 있다.
또한, 상기 센서 제조방법의 하나의 예로서,
대향 배치된 제1 및 제2 미세유체채널을 포함하는 기판을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 탄소 물질을 포함하는 고분자 격벽을 형성하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 형성되며, 고분자 격벽을 기준으로 대칭되는 선상에 제1 및 제2 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 센서의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 센서는 탄소 물질이 분산된 고분자 매트릭스로 이루어진 고분자 격벽을 사이에 두고, 액상의 전해질이 유동하는 미세유체채널을 대향 배치하는 구조로, 간단한 방법으로 제조할 수 있고, 압력 및 온도의 변화에 대하여 우수한 민감도로 감지할 수 있다.
또한, 상기 센서를 사물에 적용해서 압력과 온도를 동시에 감지하는 센서, 피부에 부착해 인간의 동작을 감지하는 센서 등의 응용이 가능하므로, 다기능성 센서로서 인공 피부, 웨어러블 소자 등의 적용이 가능하다.
도 1은 일 실시예에서, 본 발명에 따른 센서의 이미지 내지 모식도를 나타낸 것이다.
도 2 내지 4는 각각 일 실시예에서, 본 발명에 따른 센서의 압력에 따른 전기용량 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 일 실시예에서, 본 발명에 따른 센서의 압력을 가하는 위치에 따른 전기용량 변화를 나타낸 것이다.
도 6 내지 7은 각각 일 실시예에서, 본 발명에 따른 센서의 온도에 따른 전기용량 변화를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예에서, 본 발명에 따른 센서의 온도 변화 및 전기용량 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 일 실시예에서, 본 발명에 따른 센서를 사물에 부착한 후, 다양한 조건에 따른 전기용량 변화를 나타낸 것이다.
도 10 내지 12는 각각 일 실시예에서, 본 발명에 따른 센서를 인체에 부착한 후, 다양한 동작에 따른 전기용량 변화를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명은 압력 및 온도를 감지할 수 있는 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
기존의 센서는 그래핀 소재나 나노 소재를 바탕으로 개발되었다. 그래핀이나 나노 소재 자체의 성질은 압력감지센서에 적용하기에 훌륭한 효율을 자랑하지만, 폴리디메틸실록산과 같은 탄성 기재(Elastic Substrate)에 옮기는 과정이 복잡한 문제점이 있어, 웨어러블 소자 내지 플렉서블 소자에 적용하는데 어려움이 있었다.
또한, 그래핀 소재를 이용할 경우, 골격 구조물에 화학증기증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법 등을 이용해 그래핀을 올린 후, 이를 또 다시 탄성 기재에 올리는 복잡한 과정을 추가로 요구하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하고자, 단순한 제조 공정으로 미세유체 시스템을 이용한 외부 자극에 대해 높은 민감도를 가지는 센서를 제조하였으며, 이온성 액체를 유전체를 이용하여 전기용량 변화식 센서를 제조하였다.
구체적으로, 이온성 액체가 전기용량 변화식 센서에 적용된 경우, 전하를 띈 표면과 이온성 액체의 계면에 전기 이중층(Electro double layer)이 형성되는 특징을 지닌다. 이 전기 이중층은 전기화학적 안정성이 보장된 전위차 조건 안에서 단위면적당 높은 전기용량을 자랑하기 때문에 센서에서 외부 자극으로 인해 전기 이중층이 변화를 유도하면 가해주는 단위 자극의 크기 당 높은 전기용량 변화를 유도할 수 있다. 결국 외부 자극에 대해 높은 민감도를 가지는 응답을 유도할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 센서는 하나의 예로서,
기판;
상기 기판의 일면에 형성된 제1 및 제2 미세유체채널;
상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 형성된 고분자 격벽; 및
상기 제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 각각 형성된 제1 및 제2 전극을 포함하고,
제1 및 제2 미세유체채널은 고분자 격벽을 사이에 두고 대향성을 갖도록 형성되며,
고분자 격벽은 고분자 매트릭스 내에 탄소 물질이 분산된 구조일 수 있다.
상기 미세유체채널은 기판 내에 함침된 구조일 수 있다. 일반적으로, 미세유체채널을 이용한 미세유체 시스템은 마이크로미터 단위의 단면적을 가지는 유체가 흐를 수 있는 시스템으로서, 화학과 생물 그리고 의료분야 등의 주요한 연구기술로 등장하고 있다. 이러한, 미세유체 시스템을 압력 및 온도를 감지하는 센서에 도입함으로써, 장치의 성질과 기능을 간단한 방법으로 조절이 가능하게 하여, 제조 공정을 단순화하였다.
또한, 상기 기판에 형성된 제1 및 제2 미세유체채널에 각각 형성된 제1 및 제2 전극에 전압을 인가함으로써, 전극으로부터의 거리, 온도, 압력 및 시간 등에 따른 전기용량 변화를 이용하여 감지할 수 있다.
기존의 압력 센서와는 다르게, 본 발명에 따른 센서는 탄소 물질을 함유하는 고분자 격벽을 사이에 두고, 대향 배치된 제1 및 제2 미세유체채널을 형성하고, 미세유체채널에 형성된 시스템에 전기장을 가해주는 전극의 위치에 따라 미세유체채널에 압력 민감도 구배가 작용할 수 있는 조건을 만들어 수직으로 압력 감지 뿐만 아니라 압력의 수평이동도 감지해낼 수 있는 새로운 성질이 적용되었다.
구체적으로, 상기 미세유체채널 내에는 액상의 유동하는 전해질을 포함하고 있고, 미세유체채널들 사이에 형성된 탄소 물질이 분산된 고분자 격벽은 이온성 액체와 압 저항(Piezo-resistive)성질과 높은 유전율을 가진 소재일 수 있다.
이때, 이온성 액체를 포함하는 대향 배치된 미세유체채널은 전극 역할을 하고, 미세유체채널들 사이에 형성된 탄소 물질을 포함하는 고분자는 유전체 역할을 한다.
이 경우에, 이온성 액체와 고분자 사이에는 전기 이중층이 형성되어, 가해지는 자극에 따라서 전기용량의 변화를 유도하게 된다.
구체적으로, 가해지는 외부 압력에 의해 탄소 물질을 포함하는 고분자 부분이 압축하게 되면서 증가하는 표면전하로 인해 전기 이중층의 전기 용량의 증가를 유도하며, 고분자 내부의 탄소 물질의 농도에 따라서 전기 이중층의 전기용량이 증가하고 감소하는 두 가지 형태의 신호를 생성할 수 있다는 장점을 지니고 있다.
또한, 이온성 액체의 경우 온도변화에 대해 민감도를 가지기 때문에 미세유체 시스템 내부에서 형성되는 전기 이중층 또한 온도변화에 대해 민감도를 가질 수밖에 없다.
따라서, 본 발명에 따른 센서는 압력과 온도를 동시에 감지할 수 있는 센서, 피부에 부착해 인간의 동작을 감지하는 센서 등의 응용이 가능하며, 다기능성 센서로 사용할 수 있다.
상기 미세유체채널 내에 액상의 전해질은 1 종 이상의 이온성 액체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질로서, 1 종의 이온성 액체를 사용하거나, 2 종 이상의 이온성 액체를 혼합하여 사용할 수 있다. 2 종 이상의 이온성 액체를 혼합하여 사용할 경우, 전해질의 투명도를 더욱 향상시킬 수 있어, 투명한 장치 제작에 용이할 수 있다.
상기 이온성 액체(Ionic liquids)는 상온에서 액체로 존재하는 음이온과 양이온으로 구성된 물질로서, 휘발성이 거의 없고, 전기 전도도를 가지며, 열적 안정성과 넓은 화학적 창(Chemical Window)을 가진다. 이러한 특징들 때문에 유독한 유기용매들을 대체해서 사용되고 있다. 또한, 음이온과 양이온으로 구성되어 있기 때문에 음이온이나 양이온의 종류에 따라 다양한 범위의 성질을 갖는다. 따라서, 목적에 따라서 다양한 이온성 액체를 이용할 수 있다는 장점이 있다. 이온성 액체는 용매로서의 강한 장점들 덕분에 주로 고분자 합성이나 나노 입자의 제조 등에 용매로서 많이 이용되고 있고, 가스센서(Gas sensor)나 전기화학적 센서(Electrochemical Sensor)의 연구에서도 이온성 액체의 성질을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 이온성 액체는 증기압이 거의 없기 때문에 인화성이 낮고, 열적 안정성이 우수하다. 이온 액체를 비수계 고분자 고체 전해질의 구성 성분으로서 이용함으로써, 물이나 유기 용매를 전해액에 이용할 경우에 염려되는 전해액의 증발의 문제를 피할 수 있다.
상기 이온성 액체를 구성하는 양이온의 예로서, 하기 화학식 1 내지 5의 구조를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
R1, R2 및 R3는, 각각 독립적으로, 수소 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기 또는 탄소수 2 내지 30의 폴리옥시알킬렌기를 나타낸다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서,
R4는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기 또는 탄소수 2 내지 30의 폴리옥시알킬렌기를 나타내고,
R'는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내며,
n은 0 내지 5의 정수를 나타낸다.
n이 2 이상인 경우, 각 R'는 각각 동일하거나 서로 다른 치환기를 가질 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서,
R5, R6 , R7 및 R8은, 각각 독립적으로, 수소원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 탄소수 2 내지 30의 폴리옥시알킬렌기를 나타내거나, 또는 R5 내지 R8 중 2 개의 기가 공동하여 환구조를 형성한다.
[화학식 4]
Figure pat00004
상기 화학식 4에서,
R9, R10 , R11 및 R12은, 각각 독립적으로, 수소원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 탄소수 2 내지 30의 폴리옥시알킬렌기를 나타내거나, 또는 R9 내지 R12 중 2 개의 기가 공동하여 환구조를 형성한다.
[화학식 5]
Figure pat00005
상기 화학식 5에서,
R13 , R14 및 R15는, 각각 독립적으로, 수소원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 탄소수 2 내지 30의 폴리옥시알킬렌기를 나타내거나, 또는 R13 내지 R15 중 2 개의 기가 공동하여 환구조를 형성한다.
상기 화학식 1 내지 5에서, R1 내지 R15의 정의에 있어서, 탄소수 1 내지 10의 알킬기로서는, 탄소수 1 내지 6인 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 4인 것이 보다 바람직하며, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기 등을 들 수 있다.
또한, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기로서는, 탄소수 2 내지 6인 것이 바람직하고, 탄소수 2 내지 4인 것이 보다 바람직하며, 구체적으로는, 비닐기, 프로페닐기, 뷰테닐기 등을 들 수 있다.
또한, 탄소 수 6 내지 15의 아릴기로서는, 페놀기, 나프틸기 등을 들 수 있다.
또한, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기로서는, 벤질기, 페네틸기 등을 들 수 있다.
또한, 탄소수 2 내지 30의 폴리옥시알킬렌기로서는, 폴리옥시에틸렌기, 폴리옥시프로필렌기 등을 들 수 있다.
또한, 2 개의 기가 공동하여 환구조를 형성할 경우로서, 예를 들어, 중심원자와 공동하여, 피롤리딘환이나 피페리딘환을 형성할 경우 등을 들 수 있다.
이 중에서도 이온 액체의 이온전도성 및 입수 용이성의 관점에서 화학식 1로 표시되는 비치환 혹은 치환 이미다졸륨 양이온(imidazolium cation)이 바람직하고, 치환 이미다졸륨 양이온이 보다 바람직하다.
또한, 상기 이온성 액체를 구성하는 음이온의 예로서, 할로겐 함유 음이온, 광산 음이온, 유기산 음이온 등을 들 수 있다. 할로겐 함유 음이온 혹은 광산 음이온의 예로서는, 구체적으로는 PF6 -, ClO4 -, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, BF4 -, (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO2)3C-, AsF6 -, SO4 2 -, (CN)2N- 및 NO3 - 등을 들 수 있다. 또한, 유기산 음이온의 예로서는 RSO3 -, RCO2 - 등을 들 수 있다. 여기에 있어서, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 2 내지 4의 알케닐기, 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 탄소수 8 내지 20의 아르알케닐기, 탄소수 2 내지 8의 알콕시알킬기, 탄소수 3 내지 8의 아실옥시알킬기, 탄소수 2 내지 8의 설포알킬기, 탄소수 6 내지 15의 아릴기 또는 탄소수 3 내지 7의 방향족 복소환기를 나타낸다.
이들 중에서도 이온 액체의 이온전도율 및 입수 용이성의 관점에서 PF6 -, ClO4 -, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, BF4 -, (CN)2N- 및 (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N- 등의 설포닐 이미드계 음이온이 바람직하고, (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N- 등의 설포닐 이미드계 음이온이 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서, 대향 배치된 미세유체채널 사이에 형성되는 탄소 물질을 포함하는 고분자에 있어서,
상기 탄소 물질은 전도성 탄소 물질일 수 있으며, 예를 들어, 흑연, 탄소나노튜브, 탄소나노로드, 탄소섬유 및 그래핀 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 탄소 물질은 탄소나노튜브일 수 있다.
또한, 고분자는 실리콘계 수지, 스티렌계 수지, 폴리올레핀계 수지, 열가소성 엘라스토머, 폴리옥시알킬렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 탄화수소의 혼합물, 폴리아미드계 수지, 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지 및 불소계 수지 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 실리콘계 수지로는, 예를 들면, 폴리디메틸실록산 등이 예시될 수 있다.
상기 스티렌계 수지로는, 예를 들면, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체(SIS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 블록 공중합체(ASA), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌계 단독 중합체 또는 이들의 혼합물이 예시될 수 있다.
상기 올레핀계 수지로는, 예를 들면, 고밀도폴리에틸렌계 수지, 저밀도폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 또는 이들의 혼합물이 예시될 수 있다.
상기 열가소성 엘라스토머로는, 예를 들면, 에스터계 열가소성 엘라스토머, 올레핀계 열가소성 엘라스토머 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 그 중 올레핀계 열가소성 엘라스토머로서 폴리부타디엔 수지 또는 폴리이소부텐 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 폴리옥시알킬렌계 수지로는, 예를 들면, 폴리옥시메틸렌계 수지, 폴리옥시에틸렌계 수지 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.
상기 폴리에스테르계 수지로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.
상기 폴리염화비닐계 수지로는, 예를 들면, 폴리비닐리덴 클로라이드 등이 예시될 수 있다.
상기 탄화수소의 혼합물로는, 예를 들면, 헥사트리아코탄(hexatriacotane) 또는 파라핀 등이 예시될 수 있다.
상기 폴리아미드계 수지로는, 예를 들면, 나일론 등이 예시될 수 있다.
상기 아크릴레이트계 수지로는, 예를 들면, 폴리부틸(메타)아크릴레이트 등이 예시될 수 있다.
상기 에폭시계 수지로는, 예를 들면, 비스페놀 A 형, 비스페놀 F 형, 비스페놀 S 형 및 이들의 수첨가물 등의 비스페놀형; 페놀노볼락형이나 크레졸노볼락형 등의 노볼락형; 트리글리시딜이소시아누레이트형이나 히단토인형등의 함질소 고리형; 지환식형; 지방족형; 나프탈렌형, 비페닐형 등의 방향족형; 글리시딜에테르형, 글리시딜아민형, 글리시딜에스테르형 등의 글리시딜형; 디시클로펜타디엔형 등의 디시클로형; 에스테르형; 에테르에스테르형 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 불소계 수지로는, 폴리트리플루오로에틸렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 수지, 폴리헥사플루오로프로필렌수지, 폴리플루오린화비닐리덴, 폴리플루오린화비닐, 폴리플루오린화에틸렌프로필렌 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자는, 실리콘계 수지인 폴리디메틸실록산을 사용할 수 있다.
이와 같이, 상기 고분자로 이루어진 고분자 매트릭스 내에 탄소 물질이 분산된 고분자 격벽을 제공할 수 있다.
또한, 미세유체채널이 형성된 기판에 대해서도 상기 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자를 사용하여 기판을 몰딩(molding)함으로써, 투명하고, 유연한 센서를 제조할 수 있다.
이때, 탄소 물질을 포함하는 고분자는, 탄소 물질의 함량에 따라서 외부 압력에 따른 전기용량이 변화할 수 있다. 구체적으로, 고분자 100 중량부를 기준으로 탄소 물질은 0.1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄소 물질의 함량은 고분자 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 3 중량부, 0.1 내지 2.5 중량부, 1 내지 2 중량부, 4 내지 10 중량부, 4 내지 8 중량부, 4 내지 6 중량부, 0.1 내지 9 중량부, 0.1 내지 7 중량부 또는 1 내지 6 중량부 범위일 수 있다. 상기 범위 내의 탄소 물질을 포함하는 고분자를 형성함으로써 전기 이중층의 전기용량이 증가하고 감소하는 두 가지 형태의 신호를 생성할 수 있고, 센서의 민감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 센서에 있어서, 미세유체채널 단면적의 장축 길이는 200 내지 500 ㎛이고, 미세유체채널 단면적의 단축 길이는 50 내지 100 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 미세유체채널 단면적의 장축 길이는 220 내지 480 ㎛, 250 내지 450 ㎛, 280 내지 400 ㎛ 또는 300 내지 400 ㎛ 범위이고, 미세유체채널 단면적의 단축 길이는 50 내지 95 ㎛, 55 내지 90 ㎛, 60 내지 85 ㎛, 65 내지 80 ㎛ 범위일 수 있다.
또한, 대향 배치된 미세유체채널 사이의 거리는 200 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 예를 들어, 대향 배치된 미세유체채널 사이의 거리는 250 내지 600 ㎛, 250 내지 550 ㎛, 300 내지 530 ㎛ 또는 350 내지 450 ㎛ 범위일 수 있다.
또한, 미세유체채널의 평균 길이는 특별히 한정하지 않으며, 센서의 용도에 따라 직선 내지 곡선 등의 다양한 모양 및 길이로 제조할 수 있다.
이와 같이, 마이크로 단위의 미세유체채널을 이용한 센서를 이용함으로써, 센싱 민감도를 높여주고, 제작이 용이하고, 다양한 용도로 적용하기 용이하며, 장치의 소형화가 가능하다.
본 발명에 따른 센서는 압력 및 온도 중 하나 이상의 자극을 감지할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 센서는 압력 및 온도를 동시에 감지할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 센서는 대향 배치된 미세유체채널 사이에 탄소 물질을 함유하는 고분자 격벽을 형성하고, 미세유체채널에 형성된 시스템에 전기장을 가해주는 전극의 위치에 따라 미세유체채널에 압력 민감도 구배가 작용할 수 있는 조건을 만들어 수직으로 압력 감지 뿐만 아니라 압력의 수평이동도 감지해낼 수 있는 새로운 성질이 적용되었다.
또한, 상기 미세유체채널 내에 충진된 이온성 액체의 경우 온도변화에 대해 민감도를 가지기 때문에 미세유체 시스템 내부에서 형성되는 전기 이중층 또한 온도변화에 대해 민감도를 가질 수밖에 없다.
본 발명은 상술한 센서의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 센서는 하나의 예로서,
대향 배치된 제1 및 제2 미세유체채널을 포함하는 기판을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 탄소 물질을 포함하는 고분자 격벽을 형성하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 형성되며, 고분자 격벽을 기준으로 대칭되는 선상에 제1 및 제2 전극을 각각 형성하는 단계를 통해 제조할 수 있다.
구체적으로, 대향 배치된 제1 및 제2 미세유체채널을 포함하는 기판을 형성하는 단계는 상기 패턴 형태의 미세유체채널 마스터를 형성함으로써 제조 가능하다.
미세유체채널 마스터를 제조하는 단계는 Si-wafer 위에 광경화성 수지를 코팅 후, 소프트 베이킹(soft baking)하고, 광경화성 수지 위에 원하는 형태의 포토마스크(photomask)를 올린 후, 하드 베이킹(hard baking)하여 제조할 수 있다. 이때, 광경화성 수지의 종류는 특별히 한정하지 않는다.
이렇게 제조된 미세유체채널 마스터 위에 고분자 수지를 도포한 후, 경화시켜 대향 배치된 미세유체채널을 포함하는 기판을 제조할 수 있다. 이때, 전해질 주입 및 전극 형성을 위해, 위치에 맞게 구멍을 미리 뚫어 준다.
상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 탄소 물질을 포함하는 고분자 격벽을 형성하는 단계는, 사전에 제조한 탄소 물질과 고분자를 혼합하여 제조된 고분자 격벽을 상기 기판 상에 대향 배치된 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 적층함으로써 수행할 수 있다.
기판에 형성된 대향 배치된 미세유체채널 사이에 탄소 물질을 포함하는 고분자를 적층하고, 고분자 수지를 도포할 수 있다.
상기 고분자 수지를 도포할 때, 고분자 수지는 상기 설명한 고분자 중 1 종 이상을 사용할 수 있다. 고분자 수지를 도포할 때, 경화제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 수지와 경화제는 10:1 내지 15:1 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 경화제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 수산기를 기능기로 가지고 있는 수지를 경화시킬 수 있는 것이면 모두 가능하다. 예를 들어, 멜라민, 우레아-포름알데히드, 이소시아네이트 관능성예비중합체, 페놀경화제 및 아미노계　경화제　등을 사용할 수 있다.
그런 다음, 미세유체채널의에 미리 뚫어 놓은 구멍에 튜브(tube)를 연결하여 전해질을 주입할 수 있다. 그런 다음, 상기 튜브에 각각 전극 물질을 꽂아 전극을 형성하여 센서를 제조할 수 있다. 이때, 전극 물질은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 구리 도선을 포함할 수 있다. 상기 전극을 형성한 부위에는 실리콘 마감재를 이용해서 봉합할 수 있다.
이하, 상기 서술한 내용을 바탕으로, 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다.
실시예 1 내지 4: 변형 감지센서 제조
1) 미세유체채널 마스터 제조
Si-wafer 위에 광경화성 수지인 SU8-2050(MicroChem)을 스핀 코팅한 후, Hot plate 위에서 95℃로 Soft Baking을 진행하였다. 이렇게 Soft Baking 과정을 거친 광경성 수지 위에 원하는 모양이 있는 Photomask를 Si-wafer 크기에 맞게 올린 후, 자외선을 5 내지 10 초 정도 조사하여 원하는 패턴모양대로 경화하였다. 그런 다음, 다시 95℃에서 Post Baking을 진행하고, 현상(development) 과정을 거친 후(AZ 1500 Thinner) 다시 150℃에서 한 시간 이상 Hard baking을 진행하여 길이 4 cm의 미세유체채널이 400㎛의 간격으로 대향 배치된 미세유체채널 마스터를 제조하였다.
2) 탄소 물질을 포함하는 고분자 제조
카본나노튜브(SWNT, SP95, Carbon Nano-material Technology Co.)를 톨루엔에 첨가하고 Bath Sonicator (CPX3800H-E, Branson)를 이용해 SWNT가 첨가된 톨루엔 용액을 2 시간 정도 Sonication 시켜서 SWNT를 물리적으로 분산 시켰다. 그런 다음, PDMS prepolymer (Sylgard 184, Dow Corning)를 톨루엔 용액에 첨가해준 후 90℃ 핫플레이트 위에서 Magnetic bar를 이용해 Stirring을 하면서 장시간 건조를 통해 톨루엔을 모두 건조시켜 탄소나노튜브를 포함하는 폴리디메틸실록산(CNT/PDMS)를 제조하였다.
이때, CNT와 PDMS의 함량은 하기 표 1과 같다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
CNT (중량부) 1 2 4 6
PDMS (중량부) 100 100 100 100
3) 센서 제조
상기 제조된 미세유체채널 마스터의 대향 배치된 미세유체채널들 사이에 상기 제조한 CNT/PDMS 혼합체를 적층시켰다. 그런 다음, PDMS와 경화제를 10:1의 중량비로 섞은(SYLGARD184, Dow Corning) 용액을 부어준 후에, 80℃ Hot plate 위에서 2 시간 이상 경화시켰다. 이렇게 대향 배치된 미세유체채널 사이에 CNT/PDMS가 적층된 기판과 준비해 놓은 PDMS 슬래브(slab)를 에어 플라즈마 클리너 (PDC-32G, Harrick Plasma) 처리한 후, 처리된 면끼리 접합하였다. 그런 다음, 미리 뚫어 놓은 구멍에 튜브를 연결하고, 튜브를 통해 이온성 액체(1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, [Bmim][BF4], Sigma-Aldrich)를 주입한 후, 튜브에 구리 도선을 꽂아 전극을 형성하였다. 그런 다음, 실리콘 마감재(RTV 732 Multi-purpose sealant, Dow corning)를 이용해 주입구를 봉합하여 센서를 제조하였다.
이렇게 제조된 센서의 구조는 하기 도 1의 (a)에 나타내었다. 구체적으로, 도 1의 (a)를 참조하면, CNT/PDMS(CNT/PDMS Composite Layer)가 내장된 미세유체채널(Microfluidic Channel)의 이미지를 확인할 수 있으며, 광학 현미경(Optical microscope, BX-51, Olympus)로 관찰한 그 단면 모습을 볼 수 있다. 이를 통해, 미세유체채널 단면적의 넓이는 385μm이고, 높이는 75μm인 것을 확인하였다. 또한, 단면 이미지를 통해 확인할 수 있듯이 CNT / PDMS 혼합체는 두 개의 미체유체채널 사이 영역에 한정되어 있으며, 이온성 액체를 주입할 경우 CNT / PDMS 혼합체의 표면과 바로 접할 수 있는 구조를 가지고 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 1의 (b)는 센서 내부에 형성된 전기 이중층 구조의 모식도를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, 구리 도선(Copper Electrode)에 전압을 걸어주면, 미세유체채널과 CNT/PDMS 혼합체의 경계면에 전기 이중층 구조가 형성된다.
또한, 도 1의 (c)는 센서의 전기용량 변화식 센서의 회로도를 나타낸 것으로, 이 중, 본 발명에서는 CNT/PDMS 혼합체와 이온성 액체의 경계면에 형성되는 전기 이중층의 전기 용량(CEDL.2)를 변화시켜 온도와 압력을 감지할 수 있다.
실험예 : 센서의 성능확인 실험
[측정 방법]
외부 자극에 따른 센서의 전기용량 변화는 LCR meter(model 4110, Wayne Kerr Electronics)를 이용해 측정했으며, 이때, 1 kHz, 1V의 교류전압이 적용되었다.
수직으로 센서의 CNT / PDMS 혼합체가 내장된 부분의 표면에 힘을 가해주면서 전기 용량 변화를 관찰했으며 가해주는 수직 힘은 Force Gauge(SH-500, SUNDOO)를 이용해서 자체 제작한 스테이지에서 측정되었다. 또한 연속적인 힘을 가해 반복적인 신호를 관찰하기 위해 센서를 벽에 부착한 후에 Force Gauge와 Motorized moving stage(AL 1-1515-3S, Micro Motion Technology)를 결합한 장치에서 수평방향으로 힘을 가했다. 힘은 1-10 N으로 21.24 mm2의 면적에서 가해졌고, 모든 가해준 힘은 압력으로 환산해서 표시했다.
온도에 변화에 따른 센서의 전기 용량의 변화도 관찰하였으며, 센서에 가해주는 온도 변화는 Heating Stage를 이용해서 조절했다. 센서 자체의 온도 변화는 Temperature datalogger(SK-L200TⅡ, skSATO)와 Thermometer (model 421509, EXTECH Instruments)를 이용해서 측정했다. Multimodal Sensing이 가능한 센서의 활용성을 실험해보기 위해 센서를 유리병과 손등에 붙혀서 압력과 온도 변화를 감지하는 실험을 진행했고 이때 센서를 부착하기 위해 실리콘 양면 접착 필름 (VHB 4910, 3M)을 이용했다.
[압력감지 실험]
(1) CNT 함량 및 외부 압력 강도에 따른 전기용량 변화 측정
CNT/PDMS 혼합체의 CNT 함량 조건 PDMS 100 중량부를 기준으로 1, 2, 4 및 6 중량부로 다르게 하고, 도 2의 (a)에서 전극으로부터 거리(Distance from electrod)가 1 cm인 지점에 수직으로 가해주는 압력(Pressure) 강도를 변화시키면서 각각의 상대적 전기 용량(Relative Capacitance) 변화를 측정하였다. 그 결과는 도 2의 (b)에 나타내었다. 도 2의 (b)를 보면, CNT 함량이 4 및 6 중량부로 상대적으로 높은 경우에는 전기용량이 증가하고, CNT 함량이 1 및 2 중량부로 상대적으로 낮은 경우에는 전기용량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같은 결과는, 하기 서술하는 이유로 나타날 수 있다.
앞서 언급했던 것처럼 전위차를 구리 도선에 걸어줄 경우 CNT/PDMS 혼합체의 채널 내부 표면에 이온성 액체의 전기 이중층이 생성되고, CNT/PDMS 혼합체가 적용되지 않은 경우 대비 높은 전기용량 값 (CEDL ,2)을 얻을 수 있다. 이때, 센서의 표면에서 수직 힘을 가해줄 경우 CNT/PDMS 혼합체의 압저항(Piezo-resistive) 성질로 인해 압축되면서 미세유체 채널 내부의 혼합체의 표면에 전하 밀도가 증가하게 된다. 이를 보상하기 위해 이온성 액체의 상대 전하의 CNT/PDMS 혼합체 표면에 축적되는 정도가 증가하면서 전기 이중층 전기용량(CEDL ,2)의 증가를 불러온다. 하지만 동시에 수직 힘이 CNT/PDMS 혼합체에 가해질 경우 바로 인접해있는 미세유체 채널의 높이가 감소하는 효과를 불러와 전기 이중층 구조를 파괴하고 전기용량(CEDL ,2)을 감소시키는 현상을 유도한다.
따라서, CNT/PDMS 혼합체 표면의 전기용량이 증가하고 감소하는 효과가 경쟁관계에 있으며 낮은 CNT 농도(1, 2 wt%)에서는 CNT/PDMS 혼합체의 압축에 의한 전기용량 증가효과 보다 미세유체채널의 높이 감소로 인한 전기용량 감소효과가 주요하게 나타나고, 반대로 높은 CNT 농도(4, 6 wt%)에서는 전기 이중층의 전기용량이 증가하는 효과가 채널 높이 감소효과 보다 주요하게 나타나서 전기용량이 증가하게 된다.
(2) CNT 함량, 외부 압력 강도 및 위치에 따른 전기용량 변화 측정
CNT 함량, 외부 압력 강도 및 위치에 따른 전기용량 변화 측정하였다. 그 결과는 하기 도 3에 나타내었다.
도 3을 보면, 구리도선 전극으로부터 압력을 가해주는 위치가 멀어질수록 전기용량 변화정도가 감소하고 압력에 대한 민감도가 감소하는 현상이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 점전하로부터 거리가 증가하면 점전하에 의한 전압이 거리의 제곱에 반비례해서 감소하는 성질로부터 구리 전극과 CNT/PDMS 혼합체의 단위 표면의 직선거리 멀어질수록 사이에 걸리는 전압이 감소하는 효과를 일으킨다. 따라서, CNT/PDMS 혼합체의 미세유체 채널내부의 단위 표면에 생성되는 전기 이중층의 전기용량의 정도는 직선거리가 증가할수록 감소하는 효과를 일으키고 이를 이용해서 가해지는 압력에 대해 반응하는 정도인 압력 민감도가 구리 전극에서 멀어질수록 감소하는 민감도 구배를 구현할 수 있다.
또한, 도 3을 통해, CNT 함량이 1 중량부인 경우와 6 중량부인 경우 모두 구리 전극과 가장 가까운 1 cm 위치의 미세유체채널에서 가장 높은 전기용량 변화를 보였고 거리가 멀어질수록 전기용량 변화 정도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
(3) 외부 압력 강도에 따른 반복성과 안정성 실험
가해주는 힘에 따른 전기용량 변화신호의 반복성과 안정성을 측정하였다. 그 결과는 하기 도 4에 나타내었다.
도 4를 보면, 동일한 압력으로 힘을 반복적으로 가하였을 때, 전기용량 변화가 거의 없는 것을 보아서, 안정성이 우수한 것을 알 수 있다.
(4) 수평이동에 따른 전기용량 변화 측정
선형구조를 가지고, CNT의 함량이 6 중량부인 경우, CNT/PDMS 혼합체를 포함한 센서에 하기 도 5의 (a)와 같이 손가락을 슬라이딩 시켜서 전기용량 변화를 관찰하는 실험을 진행하였다.
그 결과, 도 5의 (b)를 보면, 구리도선으로부터 거리에 의존하는 압력 민감도를 가지고, 민감도 구배가 나타나기 때문에 손가락 끝으로 가해주는 압력이 구리전극에서 멀어지면 신호가 감소하는 경사가, 구리전극에서 가까워지면 증가하는 경사가 압력의 이동방향에 따라 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 압력감지 센서로서 기능을 넘어서 간단한 손가락 동작까지도 감지할 수 있는 새로운 형태의 동작감지 센서의 가능성을 확인할 수 있었다.
[온도감지 실험]
(1) CNT 함량 및 온도 변화에 따른 전기용량 변화 측정
CNT/PDMS 혼합체의 CNT 함량 조건 PDMS 100 중량부를 기준으로 1, 2, 4 및 6 중량부로 다르게 하고, 온도 변화에 따른 전기용량 변화(capacitance change)를 측정하였다. 그 결과는 도 6에 나타내었다. 도 6는 각 측정 결과에 대한 선형화 그래프로, CNT 함량이 증가할수록 온도 변화에 따른 전기용량의 증가 정도가 커지는 것을 확인할 수 있었고, CNT의 함량이 6 중량부인 경우 온도에 대한 민감도가 약 1.517 pF/℃인 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 센서는 압력 변화뿐만 아니라, 온도 변화에 대해서도 이온성 액체의 축적 정도가 변화해 전기용량이 변화하는 것을 확인했다.
구체적으로, 이온성 액체의 일부인 이온 복합체(Ion complex)의 정전기적 인력에 의한 결합을 열적 활성화를 통해 끊어버리고 CNT/PDMS 혼합체 표면에 끌려 축적되게 할 수 있다.
(2) 미소 온도 변화에 따른 전기용량 변화 측정
CNT 함량이 6 중량부인 경우의 센서를 이용해 이용해 미소한 온도변화에 대해서 전기용량 변화를 측정하였다. 그 결과는 도 7에 나타내었으며, 도 7을 보면, 선형적으로 전기용량이 변화하는 것을 확인하였다.
(3) 시간에 따른 온도 및 전기용량 측정
CNT 함량이 6 중량부인 경우의 센서를 이용해 온도 변화에 따른 전기용량 변화의 응답신호를 관찰하였다. 그 결과는 하기 도 8에 나타내었다. 도 8을 보면, 온도(temperature)와 전기용량(capacitance) 서로간의 변화 개형이 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 미세유체 시스템을 이용한 전기용량 변화식 센서가 온도변화 감지센서로 응용될 수 있는 가능성을 알 수 있었다.
[센서의 사물 적용과 인체 적용 실험]
(1) 사물 부착 후 다양한 조건에 따른 전기용량 변화 측정
하기 도 9의 (a)와 같은 과정으로 실험하였다. 구체적으로, (1) 상온(19.1℃)의 빈 병(An empty bottle at room temperature)에 CNT의 함량이 6 중량부인 센서를 붙이고, (2) 차가운 물(15℃)을 붓고 손으로 감쌌다(Pouring cold water and holding the bottle). (3) 그런 다음, 뜨거운 커피를 붓고 손으로 감쌌다(Pouring hot coffee and holding the bottle). (4) 그런 다음, 병을 비우고 손으로 감싼 채로 식혔다(22.2℃)(Cooling the empty bottle with holding the bottle).
그 결과, 도 9의 (b)를 보면 상온의 병에 차가운 물을 붓고 물병을 손에 쥐면서 압력을 가하고 다시 병에 뜨거운 커피를 붓고 물병을 손에 쥐면서 압력을 가할 때 상대적 전기용량이 변화하는 것을 확인하였다.
(2) 손등에 부착 후 다양한 동작에 대한 전기용량 변화 측정
CNT의 함량이 6 중량부인 센서를 사람 손등에 부착한 후에 다양한 형태의 압력을 가해주는 실험을 진행하였다. 구체적으로, 손등에 센서를 부착한 상태에서 손가락으로 두드린 경우(도 10), 긁는 경우(도 11) 및 다른 손으로 포개는 경우(도 12)에 대하여 전기용량 변화 실험을 수행하였다.
그 결과, 본 발명에 따른 센서는 손등에 부착된 상태에서도 손가락의 두드림이나 긁음에 의해서 가해지는 압력을 감지해 특유의 전기용량 변화 신호를 보여주고, 한손을 포개거나 포갬으로 인해 피부가 따뜻해지는 현상까지 전기용량 변화로 잡아낼 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해서 미세유체채널을 이용한 기술의 CNT/PDMS 혼합체를 이용한 다기능성 센서의 온도감지 센서, 웨어러블 소자, 인공 전자피부 등의 적용가능성에 대해서도 충분히 가능성을 확인했다.

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 형성된 제1 및 제2 미세유체채널;
    상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 형성된 고분자 격벽; 및
    상기 제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 각각 형성된 제1 및 제2 전극을 포함하고,
    제1 및 제2 미세유체채널은 고분자 격벽을 사이에 두고 대향성을 갖도록 형성되며,
    고분자 격벽은 고분자 매트릭스 내에 탄소 물질이 분산된 구조인 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 각각 형성된 제1 및 제2 전극은 고분자 격벽을 기준으로 대칭되는 선상에 형성된 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    미세유체채널에는 액상의 전해질이 충진된 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전해질은 1 종 이상의 이온성 액체를 포함하는 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    탄소 물질은 흑연, 탄소나노튜브, 탄소나노로드, 탄소섬유 및 그래핀 중 1 종 이상을 포함하는 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    고분자는 실리콘계 수지, 스티렌계 수지, 폴리올레핀계 수지, 열가소성 엘라스토머, 폴리옥시알킬렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 탄화수소의 혼합물, 폴리아미드계 수지, 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지 및 불소계 수지 중 1 종 이상을 포함하는 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    고분자 100 중량부를 기준으로 탄소 물질은 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    미세유체채널 단면적의 장축 길이는 200 내지 500 ㎛이고,
    미세유체채널 단면적의 단축 길이는 50 내지 100 ㎛인 센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    대향 배치된 미세유체채널 사이의 거리는 200 내지 600 ㎛인 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    센서는 압력 및 온도 중 하나 이상의 자극을 감지하는 센서.
  11. 대향 배치된 제1 및 제2 미세유체채널을 포함하는 기판을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 미세유체채널 사이에 탄소 물질을 포함하는 고분자 격벽을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 미세유체채널의 말단에 형성되며, 고분자 격벽을 기준으로 대칭되는 선상에 제1 및 제2 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 센서의 제조방법.
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