KR20180085080A - Resistance-switching stretch sensor including knitted conductive fibers - Google Patents

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KR20180085080A
KR20180085080A KR1020170006895A KR20170006895A KR20180085080A KR 20180085080 A KR20180085080 A KR 20180085080A KR 1020170006895 A KR1020170006895 A KR 1020170006895A KR 20170006895 A KR20170006895 A KR 20170006895A KR 20180085080 A KR20180085080 A KR 20180085080A
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이미정
조안재
김수지
김희주
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국민대학교산학협력단
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress in general
    • G01L1/14Measuring force or stress in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators

Abstract

Provided is an elastic sensor, which comprises: a first insulated support body; a first wire having an aluminium oxide surface layer braided by engaging with the first insulated support body; a second wire braided by engaging with the first wire and having a carbon-containing surface layer coming in contact with the aluminium oxide surface layer; and a second insulated support body braided by engaging with the second wire.

Description

편조된 도전성 섬유들을 구비하는 저항변화 신축센서 {Resistance-switching stretch sensor including knitted conductive fibers} Change having a braided conductive fiber stretch resistance sensor {Resistance-switching stretch sensor including conductive fibers knitted}

본 발명은 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 저항 변화 소자를 구비하는 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a sensor comprising a, more particularly, it relates to a sensor resistance-variable elements.

의류 내에 센서를 배치하는 것은 환자 또는 선수의 성과 또는 생리적 상태를 를 측정하기 위해 의료 및 스포츠 환경에서 사용될 수 있다. Placing the sensor within the clothing may be used in the medical and sports environment in order to measure the performance, or the physiological condition of the patient or athlete.

그러나 이러한 센서는 전형적으로 단단한 전자 칩을 기반으로 하면서 탈착형으로 구성되는 경우가 일반적이어서, 웨어러블 기기로 사용하기에는 많은 불편함을 야기하고 있다. However, such sensors are typically based on a case where the solid and the electronic chip consists of a removable common and, has caused that many inconvenient for use as a wearable device.

대한민국 공개특허공보 제2015-0072415호 Republic of Korea Patent Application Publication No. 2015-0072415 No.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도전성 섬유를 사용하여 플렉서블 신축 센서를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide a new flexible sensor by using the conductive fiber.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 신축 센서를 제공한다. One aspect of the present invention to achieve the above objective, there is provided a new sensor. 상기 신축 센서는 제1 절연 지지체, 상기 제1 절연 지지체에 맞물려 편조된 알루미늄 산화물 표면층을 구비하는 제1 배선, 상기 제1 배선에 맞물려 편조되고 상기 알루미늄 산화물 표면층에 접촉하는 탄소 함유 표면층을 구비하는 제2 배선, 및 상기 제2 배선에 맞물려 편조된 제2 절연 지지체를 포함한다. The new sensor is braided mesh with the first insulation substrate, a first wiring having an aluminum oxide surface layer braided mesh with the first insulating substrate, the first wiring claim having a carbon-containing surface layer in contact with the aluminum oxide surface layer second wiring, and a second insulating support braided mesh with the second wiring.

상기 제1 배선은 상기 알루미늄 산화물 표면층 하부에 알루미늄층을 갖고, 상기 알루미늄 산화물 표면층은 상기 알루미늄층의 자연 산화막일 수 있다. The first wiring has a layer of aluminum on the lower the aluminum oxide surface layer, the aluminum oxide surface may be a native oxide film of the aluminum layer. 상기 제1 배선은 상기 알루미늄층 하부에 베이스층을 더 포함할 수 있다. The first wiring may further include a base layer on the lower layer of aluminum. 상기 제2 배선은 탄소섬유일 수 있다. The second wiring may be a carbon fiber. 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 접촉 계면에는 알루미늄카본산화물이 위치할 수 있다. Contact interface between the first wiring and the second wiring, it can be an aluminum oxide carbon position.

상기 제1 배선과 상기 제2 배선에 인가되는 전압 또는 전류에 따라 상기 알루미늄 산화물 표면층과 상기 탄소 함유 표면층의 접촉 계면에 알루미늄 산화물과 탄소의 반응에 따른 전기화학적 반응 생성물이 생성 또는 소멸될 수 있다. The first may be the aluminum oxide surface layer and the electrochemical reaction product in the contact interface with respect to the carbon-containing layer according to the reaction of aluminum oxide with carbon generated or extinguished according to the voltage or current applied to the first wiring and the second wiring. 상기 전기화학적 반응 생성물이 생성 또는 소멸에 따라 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 저저항 상태와 고저항 상태가 제공될 수 있다. As the electrochemical reaction products produced or destroyed the first can be a low resistance state and high resistance state is provided between the first wiring and the second wiring. 상기 제1 배선 또는 상기 제2 배선에 가해진 신축 정도에 따라, 상기 고저항 상태에서 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 저항값 혹은 전류값은 서로 다른 값을 나타낼 수 있다. The first wiring line or a resistance value or a current value between the first depending on the degree of stretch applied to the second wiring, in which the first wiring and the second wiring on the resistance state may represent a different value. 또한, 상기 제1 배선 또는 상기 제2 배선에 가해진 신축 정도에 따라, 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 고저항 상태의 저항값에 대한 저저항 상태 저항값의 비는 서로 다른 값을 나타낼 수 있다. In addition, the first according to the stretching degree is applied to the first wiring or the second wiring, the ratio of the low-resistance state, the resistance value for the resistance value of the high-resistance state between the first wiring and the second wiring are to represent different values can.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 상기 신축 센서가 결합된 의복을 제공할 수 있다. Another aspect of the present invention to achieve the above object may provide clothing combined with the new sensor.

본 발명의 실시예들에 따르면, 플렉서블한 신축 센서가 제공될 수 있으며 두 배선 간의 접촉 만으로 신축에 따른 저항 변화를 유도할 수 있어 매우 간단한 공정으로 신축 센서를 제공할 수 있다. According to the embodiment of the invention, it is a flexible elastic sensors may be provided, and it is possible to induce the resistance change according to the expansion and contraction of only the contact between the two wires can provide a new sensor in a very simple process.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Not limited to those mentioned in the above are the technical effect of the present invention, it is not mentioned yet another technical effect may be able to be clearly understood to those skilled in the art from the following description.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 소자를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 제 1 배선의 사시도이고, 도 1c는 도 1a에 도시된 제 2 배선의 사시도이다. Figure 1a is a perspective view showing the resistance-variable elements in accordance with one embodiment of the present invention, Figure 1b is a perspective view of the first wire shown in Figure 1a, Figure 1c is a perspective view of the second wire shown in Figure 1a.
도 2는 도 1a의 절단선 I-I'를 따라 취해진 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view taken along line I-I 'in FIG. 1a.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편물형 셀 어레이를 도시하는 평면도이다. Figure 3 is a plan view of a knitted type cell array according to an embodiment of the present invention.
도 4a은 도 3에 도시된 편물형 셀 어레이를 배선들을 중심으로 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 셀 어레이를 나타낸 회로도이다. Figure 4a is a plan view showing, on an enlarged scale, a crocheted type cell array shown in Figure 3 as the center line, Figure 4b is a circuit diagram of the cell array shown in Figure 4a.
도 5는 실물로 구현한 편물형 셀 어레이 사진(a), 이의 처음 상태(normal state, b), 이에 가로방향으로 힘을 가하여 신축시킨 상태(stretch, c), 그리고 힘을 제거한 상태(recovery, d)에서의 전류-전압 그래프이다. 5 is to remove the knitted fabric type cell array Photo (a), its first state (normal state, b), this new construction a state by applying a force in the transverse direction (stretch, c), and the power implemented in the real state (recovery, current in the d) - a voltage graph.
도 6은 실물로 구현한 편물형 셀 어레이 사진(a), 이의 처음 상태(normal state, b), 이에 세로방향으로 힘을 가하여 신축시킨 상태(stretch, c), 그리고 힘을 제거한 상태(recovery, d)에서의 전류-전압 그래프이다. 6 is removed, the knitted fabric type cell array Photo (a), its first state (normal state, b), this was new vertical applying a force in the direction condition (stretch, c), and the power implemented in the real state (recovery, current in the d) - a voltage graph.
도 7은 저항 변화 소자의 구동 과정에서 알루미늄 와이어인 제 1 배선과 탄소 섬유인 제 2 배선의 접촉 계면의 조성 변화를 도시하는 그래프이다. 7 is a graph showing the aluminum wire of the first wire and the carbon fiber composition changes in the contact interface of the second wiring in the driving process of resistance-variable elements.
도 8은 저항 변화 소자의 구동 과정에서 알루미늄 와이어인 제 1 배선과 탄소 섬유인 제 2 배선의 접촉 계면의 조성 변화를 나타낸 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 그래프들이다. Figure 8 is showing an aluminum wire of the first wire and the carbon fiber composition changes in the contact interface of the second wiring in the driving process of resistance-X-ray photoelectron spectroscopy (X-ray Photoelectron Spectroscopy) are graphs.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서가 부착된 의복을 도시한 개략도이다. Figure 9 is a schematic view showing the sensor attached to clothing according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. With reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Embodiment of the present invention are provided to illustrate more fully the present invention to those of ordinary skill in the art, the following examples can be modified in many different forms and the scope of the present invention embodiment is not limited to the example. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Rather, these embodiments are provided for, and the more faithful and complete the present disclosure, to one of ordinary skill in the art will fully convey the scope of the invention.

도면에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. In the same numerals in the figures shall refer to like elements. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. Further, as used herein, the term "and / or" includes the listed items, and any one or more of any combination.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. As used herein, the term is used to describe the embodiments and is not intended to limit the scope of the invention. 또한, 본 명세서에서 단수로 기재되어 있다 하더라도, 문맥상 단수를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. Further, even if the singular is described herein, unless clearly indicated to the context number of stages may include a plurality of types. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이란 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. Also, as used herein, "include (comprise)" and / or "including (comprising) a" refers to identifying the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, operations, members, elements, and / or these groups It intended to, does not exclude the presence or addition of other shapes, numbers, operations, members, elements, and / or groups.

본 명세서에서 기판 또는 다른 층 "상에(on)" 형성된 층에 대한 언급은 상기 기판 또는 다른 층의 바로 위에 형성된 층을 지칭하거나, 상기 기판 또는 다른 층 상에 형성된 중간 층 또는 중간 층들 상에 형성된 층을 지칭할 수도 있다. References to the substrate or other layer a layer formed "state (on) to the" herein refers to a layer formed immediately on top of the substrate or other layer or, formed on the intermediate layer or intermediate layers formed on the substrate or other layer It may refer to any layer.

본 명세서에서, "아래로(below)", "위로(above)", "상부의(upper)", "하부의(lower)", "수평의(horizontal)" 또는 "수직의(vertical)"와 같은 상대적 용어들은, 도면들 상에 도시된 바와 같이, 일 구성 부재, 층 또는 영역들이 다른 구성 부재, 층 또는 영역과 갖는 관계를 기술하기 위하여 사용될 수 있다. As used herein, "down (below)", "up (above)", "(upper) of the upper," "of the bottom (lower)", "horizontal (horizontal)", or "vertical (vertical)" relative terms, as shown in the figures, can be used to describe the relationship between one structural element, layer or region to which the other component members, layers or regions, such as. 이들 용어들은 도면들에 표시된 방향뿐만 아니라 소자의 다른 방향들도 포괄하는 것임을 이해하여야 한다. These terms should be understood that as well as the direction shown in the figures also encompass different orientations of the device.

본 명세서에서, 사용되는 "배선"이란 용어는 개별적 액세스가 가능하거나 그룹핑되어 액세스 가능한 도전체들을 지칭한다. As used herein, "wire" is the term used is available, or the grouping refers to individually access the accessible conductor. 상기 도전체들은 선형 구조체 또는 면상 구조체를 가지며, 상기 선형 구조체란 용어는 1 차원적으로 선형 확장되어 다른 구조체들과 점 접촉 또는 선 접촉을 할 수 있는 적합한 종횡비를 갖는 구조체로서, 예를 들어 섬유일 수 있다. The conductor can have a linear structure or surface structures, the linear structure The term is linearly extended one-dimensionally as a structure having an appropriate aspect ratio, which can come into contact with the structure and the point contact or a line, for example, fiber days can. 이 때, 섬유는 와이어, 실, 또는 얀(yarn)의 의미로도 사용될 수 있다. At this time, the fibers may also be used as a means of wire, thread, or yarn (yarn). 상기 면상 구조체란 용어는 2차원적으로 확장되어 상기 선형 구조체와 선 접촉할 수 있도록 적합한 면적을 갖는 구조체를 지칭한다. The two-dimensional structure, the term refers to a structure having a suitable surface area is expanded in two dimensions to contact with the lines of the linear structure.

상기 선형 구조체는 어느 일 방향으로 연장되는 것에 한정되는 것은 아니며, 굴절, 절곡, 회전, 감김, 나선, 미언더, 겹침, 꼬기 또는 이의 조합과 같은 다양한 연장 방향의 조작이 가능하다. The linear structure is not limited to one that extends in one direction, it is possible to refraction, bending, rotation, winding, helical, meander, overlapping, cords or the operation of the various extension direction, such as a combination thereof. 마찬가지로, 상기 면상 구조체는 평탄하게 확장되는 것에 한정되지 않으며, 굴절, 휘기, 구김, 말림, 겹침, 접기, 또는 꺽기와 같은 다양한 확장 방향의 조작이 가능하다. Similarly, the two-dimensional structure is not limited to being flatly extended, it is possible to expand the operation of the various directions, such as refractive, warp, wrinkle, curl, stacking, folding, or kkeokgi. 이러한 조작은 웨어러블 소자와 형상 변화가 요구되는 전자 장치에 본 발명의 실시예들에 따른 소자가 응용될 수 있도록 한다. This operation enables the device in accordance with embodiments of the present invention to electronic devices requiring a wearable element and a change in shape can be applied.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 소자를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 제 1 배선의 사시도이고, 도 1c는 도 1a에 도시된 제 2 배선의 사시도이다. Figure 1a is a perspective view showing the resistance-variable elements in accordance with one embodiment of the present invention, Figure 1b is a perspective view of the first wire shown in Figure 1a, Figure 1c is a perspective view of the second wire shown in Figure 1a. 도 2는 도 1a의 절단선 I-I'를 따라 취해진 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view taken along line I-I 'in FIG. 1a.

도 1a, 도 1b, 도 1c, 및 도 2를 참조하면, 저항 변화 소자(10)는 제 1 배선(1) 및 제 1 배선(1)와 접촉하는 제 2 배선(2)을 포함한다. Figure 1a, Fig. 1b, Fig. 1c, and 2, the resistance variable elements (10) comprises a second wire (2) which contacts the first wire (1) and the first wire (1). 상기 제1 배선(1) 및/또는 상기 제2 배선(2)은 도전성을 가지며 선형의 형상을 갖는 선형 구조체일 수 있다. The first wiring line (1) and / or the second wire (2) it may be a linear structure having a linear shape having a conductivity. 이러한 예를 들어 와이어, 섬유, 실, 또는 얀(yarn)일 수 있다. This, for example a wire, fiber, thread, or yarn (yarn) may be a. 일 예로서, 상기 제1 배선(1) 및/또는 상기 제2 배선(2)의 단면은 원형, 타원형, 또는 사각형의 형상을 가질 수 있다. In one example, the cross-section of the first wire (1) and / or the second wire (2) may have a shape of circle, ellipse, or rectangle. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. However, the embodiment is not limited thereto.

제 1 배선(1) 및 제 2 배선(2)는 직선으로 연장되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 굴절, 절곡, 회전, 감김, 나선, 미언더, 겹침, 꼬기 또는 이의 조합과 같은 다양한 방법으로 조작되어 일방향으로 연장될 수 있다. The various methods such as the first wire 1 and second wire 2, but shown as extending in a straight line, not limited to this, refraction, bending, rotation, winding, helical, meander, overlap, twist, or a combination thereof is operated may be extended in one direction. 나아가, 제 2 배선 (2)은 제 1 배선(1)을 둘러싸도록 배치되거나 제 1 배선(1)이 제 2 배선(2)을 둘러싸도록 배치될 수도 있다. Further, the second wire (2) is arranged or may be arranged to first wire (1) surrounds the second wire (2) so as to surround the first wire (1). 또한, 제 1 배선(1)이 제 2 배선(2)을 관통하도록 혹은 제 2 배선(2)이 제 1 배선(1)을 관통하도록 배치될 수도 있다. Further, the first wire (1) is the second wire (2) or to the second wire (2) through this may be arranged so as to penetrate through the first wire (1).

제 1 배선(1)은 금속층 또는 금속 코어(1c)와 이의 상부에 위치하는 표면층 일 예로서, 금속 산화물 표면층(1s)를 구비할 수 있다. First wire (1) can be provided with a surface layer by way of example be positioned at the top thereof with a metal layer or a metal core (1c), a metal oxide surface layer (1s). 상기 금속층(1c)는 알루미늄 와이어일 수 있다. The metal layer (1c) may be an aluminum wire. 상기 금속 산화물 표면층(1s)은 상기 금속층(1c)에 함유된 금속의 산화물막 예를 들어, 상기 금속층(1c)에 함유된 금속의 자연산화물막일 수 있다. The metal oxide surface layer (1s) may makil the metal oxide contained in the natural oxide film, for example of a metal contained in the metal layer (1c), the metal layer (1c). 구체적으로, 상기 금속 산화물 표면층(1s)은 알루미늄 산화물 표면층일 수 있다. Specifically, the metal oxide surface layer (1s) may be an aluminum oxide surface layer. 상기 금속 산화물 표면층(1s)은 상기 금속층(1c)를 둘러싸도록 배치된 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않고 상기 금속층(1c) 표면의 적어도 일부 예를 들어, 제 2 배선(2)과 접촉하는 부분에 한정적으로 배치될 수도 있다. The metal oxide surface layer (1s) is limited to the portion which is in contact with the metal layer (1c), at least for some examples of the surface, the second wire (2) is not limited to this, but illustrated as being disposed so as to surround the metal layer (1c) as it may be disposed.

다른 예에서, 상기 금속층(1c)는 도전성 또는 비도전성 베이스층 또는 베이스 코어(1c') 상에 코팅된 것일 수 있다. In another example, the metal layer (1c) may be coated on a conductive or non-conductive base layer or a base core (1c '). 베이스 코어(1c')는 선형 구조체 혹은 섬유로서, 상기 금속층(1c)의 금속과는 다른 금속 섬유(또는 와이어), 전도성 고분자 섬유, 절연 고분자 섬유, 탄소 섬유, 또는 이들의 조합물일 수 있다. The core base (1c ') is a linear structure or fiber, the metal of the metal layer (1c) may be water and a combination of different metal fiber (or wire), the conductive polymer fibers, the insulating polymer fiber, carbon fiber, or a combination thereof. 베이스 코어(1c') 에 금속을 코팅하는 것은 건식 또는 습식법을 사용하여 수행할 수 있다. The coating of metal on a base core (1c ') may be carried out using a dry or wet method. 또한, 금속의 코팅은 베이스 코어(1c') 를 둘러싸도록 수행될 수도 있고 또는 일부분 상에 수행될 수도 있다. Further, the coating of the metal may be performed on at least part, and may be carried out so as to surround the core base (1c '). 이러한 금속 코팅은 스퍼터링 공정, 원자층 증착 공정, 또는 적합한 금속 전구체를 용매에 용해 및 분산시켜 코팅하는 습식 코팅, 또는 전해 또는 무전해 도금에 의해 형성될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. These metal coatings can be formed by a sputtering process, an atomic layer deposition process, or wet coating, or electroplating or electroless plating to coat dissolved and dispersed in a suitable metal precursor in a solvent, and the present invention is not limited thereto.

제 2 배선(2)은 탄소 함유 표면층(2s)을 구비하는 배선일 수 있다. The second wire (2) can baeseonil having a carbon-containing surface layer (2s). 일 예에서, 제 2 배선(2)은 도전성 또는 비도전성 베이스 코어(2c) 및 상기 베이스 코어의 적어도 일부 상에 배치된 탄소 함유 표면층(2s)을 구비할 수 있다. In one example, the second wire (2) may have a carbon-containing surface layer (2s) disposed on at least a portion of the conductive or non-conductive core base (2c) and the base core. 베이스 코어(2c)는 선형 구조체 혹은 섬유로서, 금속 섬유(또는 와이어), 전도성 고분자 섬유, 절연 고분자 섬유, 탄소 섬유, 또는 이들의 조합물일 수 있다. The core base (2c) is a linear structure or fiber, metal fiber (or wire), the conductive polymer fiber, polymer fiber insulation may be water, a combination of carbon fiber, or a combination thereof. 다른 예에서, 제 2 배선(2)은 탄소 섬유의 단일 구조로 이루어질 수도 있다. In another example, the second wire (2) may be made as a single structure of the carbon fiber. 이 경우, 탄소 함유 표면층(2s)은 상기 탄소 섬유의 표면 그 자체에 의해 제공될 수 있을 것이다. In this case, the carbon-containing surface layer (2s) will be able to be provided by itself, the surface of the carbon fiber. 상기 탄소 함유 표면층(2s) 또는 탄소 섬유는 비정질 탄소, 또는 그래핀, 탄소나노튜브 등의 결정질 탄소를 포함할 수 있다. The carbon-containing surface layer (2s) or carbon fiber may include crystalline carbon, such as amorphous carbon, or graphene, carbon nanotubes.

제 1 배선(1)에 제 2 배선(2)이 점 접촉할 수 있다. It is possible to the second wire (2), the contact point to the first wire (1). 이러한 점 접촉에 의해 정의되는 접촉 계면(CI)은 수 nm 내지 수 ㎛의 폭 또는 길이를 가질 수 있으며, 이에 의해 단위 셀이 정의될 수 있다. The contact interface (CI) which is defined by this point-contact can may have a width or length of nm to several ㎛, this has a unit cell can be defined by. 접촉계면(CI)의 폭 또는 길이는 이에 한정되는 것은 아니다. The width or length of the contact interface (CI) is not limited to this.

제 1 배선(1)과 제 2 배선(2)이 접촉 계면(CI)을 형성하는 경우, 이들 접촉 계면에 금속탄소산화물 일 예로서, 알루미늄카본산화물이 생성될 수 있다. First wire 1 and second wire 2 as the example in the case of forming a contact interface (CI), these metal oxides of carbon in the contact interface, the aluminum oxide-carbon can be produced. 또한, 상기 제1 배선(1)과 상기 제2 배선(2)에 가해진 신축 정도에 따라 상기 제1 배선(1)과 상기 제2 배선(2) 사이의 접촉저항은 서로 다른 값을 나타낼 수 있다. In addition, the contact resistance between the first wiring line (1) and the second wiring (2) according to the stretching degree is applied to the first wire (1) and the second wiring (2) may represent a different value .

한편, 제 1 배선 (1)과 제 2 배선(2) 사이에 가변적인 전압 또는 전류를 인가하면, 제 1 배선(1)과 제 2 배선(2)을 통하여 전류가 흐르면서, 점 접촉된 배선들(1, 2)의 접촉 계면(CI)에는 전기화학적 반응 생성물 일 예로서, 알루미늄카본산화물이 생성 또는 소멸될 수 있다. On the other hand, the first wire (1) and the second wire (2) is a variable voltage or current between, flows a current through the first wire 1 and second wire 2, the wires contact point the contact interface (CI) of (1,2) may be for example an electric chemical reaction product, the aluminum oxides or carbon destroyed. 상기 가역적 전기화학적 반응 생성물의 생성 또는 소멸에 따라 제 1 배선(1)과 제 2 배선(2)에 의한 도전 경로에는 2 이상의 저항값 레벨들이 제공될 수 있으며, 이러한 저항값 레벨에 예를 들면, "0" 또는 "1"의 논리값을 할당함으로써 정보 저장이 가능할 수 있다. The reversible depending on the generation or disappearance of electrochemical reaction product may be first wire 1 and the second wiring (2) conductive path, two or more resistance levels due to their service, for example, in the resistance value level, by assigning a logical value of "0" or "1" it may be a data storage.

일 예로서, 제1 배선(1)에 그라운드 전압(V 0 )을 인가한 상태에서 제2 배선(2)에 마이너스 값을 갖는 셋 전압을 인가하면, 금속 산화물 표면층(1s) 내에 또는 금속 산화물 표면층(1s)과 탄소 함유 표면층(2s) 사이에 금속카본산화물과 더불어서 산소 공공 필라멘트가 생성되어 상기 금속 코어(1c)와 제2 배선(2) 사이에 도전 경로가 생성됨에 따라 저저항 상태(LRS)가 유도될 수 있다. In one example, the first wire (1) to the ground voltage (V 0) is a state in the second wire (2) applying a set voltage having a negative value to a metal oxide surface layer (1s) in the or a metal oxide surface layer in the low resistance state according to (1s) and a carbon-containing surface layer (2s) in the oxygen vacancy filament is produced, along with a metal carbon oxide conductive path created between the metal core (1c) and the second wire (2) between (LRS) that can be derived. 한편, 제1 배선(1)에 그라운드 전압(V0)을 인가한 상태에서 제2 배선(2)에 플러스 값을 갖는 리셋 전압을 인가하면, 생성되었던 산소 공공 필라멘트가 일부 소멸되어 상기 금속 코어(1c)와 제2 배선(2) 사이에 도전 경로가 끊김에 따라 고저항 상태(HRS)가 유도될 수 있다. On the other hand, the first wire (1) by applying a reset voltage having a positive value in the applying the ground voltage (V0) to the state in the second wire (2), generated by the oxygen vacancies filament is partially destroyed which was the metal core (1c ) and there are derivable the high resistance state (HRS) in accordance with the conductive path is disconnected between the second wire (2). 한편, 상기 제1 배선(1)과 상기 제2 배선(2)에 가해진 신축 정도에 따라 고저항 상태의 저항값 혹은 전류값이 서로 달라질 수 있다. On the other hand, the second has a first wire (1) and wherein the resistance value of the high resistance state in accordance with the degree of stretching applied to the second wire (2) or a current value may vary from each other. 또한, 상기 제1 배선(1)과 상기 제2 배선(2)에 가해진 신축 정도에 따라, on/off 비 구체적으로 고저항 상태의 저항값에 대한 저저항 상태 저항값의 비, 혹은 고저항 상태의 전류값에 대한 저저항 상태 전류값의 비가 달라질 수 있다. Further, the first wire (1) and the second wiring (2) according to the stretching degree is applied to, on / off non-specifically, and the ratio of the low-resistance state, the resistance value for the resistance value of the resistance state, or high resistance state the ratio may vary in a low resistance state in which the current value of the current value. 이 경우, 고저항 상태의 저항값 (또는 전류값)과 저저항 상태 저항값(또는 전류값)을 모두 이용하여 신축 정도를 살펴보므로, 신축 정도에 대한 센싱능력이 향상될 수 있다. In this case, because the high beam at a stretching degree using both a resistance value of the resistance state (or current value) and the low-resistance state, the resistance value (or current value), the sensing capability of the new level can be improved.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 편물형 셀 어레이를 도시하는 평면도이다. Figure 3 is a plan view of a knitted type cell array according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 편물 형식으로 구현된 셀 어레이(MA)가 도시된다. Referring to Figure 3, the cell array (MA) implemented in a knitted fabric type is shown. 구체적으로, 절연성 선형 구조체(3) 다시 말해서, 섬유, 와이어, 실 또는 얀(yarn)이 편조된 지지체들(a, a') 즉, 제1 지지체(a')와 제2 지지체(a) 사이에, 이들에 맞물린(interlocked) 셀 어레이(MA)가 제공될 수 있다. Between Specifically, the insulating linear structure (3) In other words, fiber, wire, thread or yarn (yarn) is knitted support (a, a '), that is, the first support (a') and the second support (a) in, the engaging (interlocked) cell array (MA) these can be provided. 셀 어레이(MA) 내에서 제1 배선(1)과 제 2 배선(2) 중 어느 하나 예를 들어, 제1 배선(1)이 제1 지지체(a')에 맞물린 루프들로 이루어진 하나의 제1 도전성 행을 구성하고, 제1 배선(1)과 제 2 배선(2) 중 다른 하나 예를 들어, 제2 배선(2)이 제1 배선(1)으로 구성된 제1 도전성 행과 제2 지지체(a) 사이에서 이들에 맞물린 루프들로 이루어진 제2 도전성 행을 구성할 수 있다. One of the one example, the first wire (1) from within a cell array (MA), the first wire 1 and second wire 2 is composed of interlocking loops on the first support (a ') configuring the first conductive line, and the first wire (1) and the second wire (2) of the other one, for example, the second wire (2) the first conductive line and a second support composed of a first wire (1) it is possible to configure the second conductive line formed between (a) engages with the loop thereof.

이러한 편물형 셀 어레이를 구성할 때, 제1 절연성 선형 구조체(3)를 편조하여 제1 지지체(a')를 형성하고, 제1 지지체(a')를 형성하는 절연성 선형 구조체(3)의 끝단와 제1 배선(1)의 일단을 매듭으로 연결한 후 제1 배선(1)을 제1 지지체(a')에 맞물리도록 편조하여 제1 도전성 행을 형성하고, 제1 도전성 행을 형성한 제1 배선(1)의 타단과 제2 배선(2)의 일단을 매듭으로 연결한 후 제2 배선(2)을 제1 도전성 행에 맞물리도록 편조하여 제2 도전성 행을 형성하고, 제2 도전성 행을 형성한 제2 배선(2)의 타단과 제2 절연성 선형 구조체(3)의 일단을 매듭으로 연결한 후 절연성 선형 구조체(3)를 제2 도전성 행에 맞물리도록 편조하여 제2 지지체(a)를 형성할 수 있다. When configuring these knitting type cell array, kkeutdanwa of a first substrate by braiding the insulation linear structure (3) (a '), to form a first support (a') an insulating linear structure (3) to form a the after connecting one end of the first wire (1) to knot the first wire (1) a first support (a ') which engage ridorok braided to form a first conductive lines, forming a first conductive line to a first wiring (1) the other end of the second wire (2) one end of the then connected to knot the second wire (2) the second conductive line the second conductive line, and forming the the ridorok braided matches a first conductive line of the forming a first, connect one end of the second wire (2), the other end of the second insulating linear structure (3) of the knot, braided so as to engage the insulative linear structure (3) to a second conductive line to the second support (a) It can be formed.

이와 같이, 제1 배선(1)과 제2 배선(2)은 편조될 수 있다. In this manner, the first wire 1 and second wire 2 can be braided. 구체적으로, 제1 배선(1)은 가로방향으로 진행하면서 거의 동일한 크기로 반복되는 루프들을 형성한다. Specifically, the first wire (1) forms a loop that is repeated in almost the same size, while proceeding in the lateral direction. 이 때, 각 루프는 위로 연장되는 부분(1a)과 다시 돌아서 아래로 연장되는 부분(1b)을 구비할 수 있다. At this time, each loop can be turned back and the part (1a) which extends above be provided with a part (1b) extending downward. 제2 배선(2)은 제1 배선(1)이 형성하는 제1 루프의 위로 연장되는 부분(1a)의 아래를 지난 후 다시 그의 위를 지나면서 위로 연장되고(2a) 다시 돌아서 아래로 연장되면서 제1 루프의 아래로 연장되는 부분(1b)의 위를 지난 후 다시 그의 아래를 지나면서(2b) 하나의 루프를 형성할 수 있다. The second wire (2) while extending downward around the first wire (1) is extended up over the second his upper again past the bottom of the first loop section (1a) extending over the forming (2a) back after passing the location of the part (1b) which extends to the bottom of the first loop can be formed in a single loop back over his bottom (2b). 이러한 방법으로 제1 배선(1)의 루프들과 제2 배선(2)의 루프들은 서로 맞물릴 수 있다. In this way, the loop of the loop and the second wire (2) of the first wire (1) are engageable with each other.

이러한 편조 과정에서 제1 배선(1)과 제2 배선(2)의 교차지점은 하나의 셀로 정의될 수 있고, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 저저항과 고저항을 나타낼 수 있으며, 또한 셀 어레이(MA)에 인가된 즉, 제1 배선(1) 또는 제2 배선(2)에 인가된 신축의 정도에 따라 고저항 상태의 저항값 또는 전류값, 나아가 on/off 비가 서로 달라질 수 있다. In this knitting process, the intersection point of the first wire 1 and the second wiring (2) may exhibit a low resistance to high resistance as described with reference to a single cell can be defined and, Figure 2, and the cell array that is applied in (MA), the first wire (1) or has a resistance value or current value of the high resistance state in accordance with the degree of stretching applied to the second wire (2), and further on / off ratio can vary from each other.

나아가, 셀 어레이(MA)를 포함한 지지체(20)는 의복 또는 가방의 일부분이거나 이에 결합될 있고 이 경우, 제 1 배선 (1)과 제 2 배선(2)은 상기 의복 또는 가방에 일체화되어, 스마트 의복 또는 스마트 가방이 구현될 수 있다. In addition, to the extent this can be coupled to the support (20) including a cell array (MA) may be a part of a garment or a bag thereto, the first wire (1) and the second wire (2) is integrated in the garment or a bag, Smart there is a smart dress or bag can be implemented. 또 다른 예로서, 상기 셀 어레이(MA)를 포함한 지지체(20)는, 모자, 손목시계, 커튼, 침구류 중 적어도 어느 하나의 일부이거나 이에 결합될 수 있으며, 본 발명이 이들 예에 한정되는 것은 아니다. As yet another example, the cell array substrate 20 including the (MA), the hat, wrist watches, curtains, bedding of at least one of a part or this may be combined, but to which the present invention is limited to these examples no.

도 4a은 도 3에 도시된 편물형 셀 어레이를 배선들을 중심으로 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 셀 어레이를 나타낸 회로도이다. Figure 4a is a plan view showing, on an enlarged scale, a crocheted type cell array shown in Figure 3 as the center line, Figure 4b is a circuit diagram of the cell array shown in Figure 4a.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 배선(1)과 제2 배선(2)의 각 교차지점은 하나의 셀 즉, 하나의 가변저항(R1, R2, …, R6)을 구성할 수 있다. When FIG. 4a and FIG. 4b, each cross point of the first wire 1 and second wire 2 can be configured for a cell that is, a variable resistance (R1, R2, ..., R6) . 따라서, 제1 배선(1)과 제2 배선(2) 사이에 다수의 가변저항(R1, R2, …, R6)들이 배치될 수 있다. Accordingly, the first wire 1 and the second wiring (2) a plurality of variable resistors (R1, R2, ..., R6) between may be arranged to.

제1 배선(1)과 제2 배선(2) 중 어느 하나의 배선에 동작 전압이 가해지고, 다른 하나의 배선은 접지될 수 있다. First wire 1 and second wire 2, which is the operating voltage applied to a wiring of the other one of the wire can be grounded. 이 경우, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 제1 배선(1)과 제2 배선(2) 사이에 도전성 경로가 형성 또는 차단됨에 따라 저저항 상태와 고저항 상태가 나타날 수 있다. In this case, also there is a low resistance state and high resistance state, it will open the first wire 1 and the second wiring (2) and a conductive path formed or blocked between, as described with reference to FIG. 또한, 제1 배선(1)과 제2 배선(2)에 가해진 신축 정도에 따라 고저항 상태의 저항값이 서로 달라질 수 있다. Further, the resistance state of the resistance value and depending on the degree of stretch applied to the first wire (1) and the second wire (2) vary from each other.

제1 배선(1) 또는 제2 배선(2)을 통해 검출된 저항 또는 전류의 량을 통신 모듈(미도시)을 통해 외부 연산장치(미도시)로 송신할 수 있다. The amount of resistance or current is detected through the first wire (1) or the second wire (2) through a communication module (not shown) can be transmitted to an external computing device (not shown). 상기 외부 연산장치는 저항 또는 전류 값에 대응하는 신축의 크기가 저장된 데이터 베이스(미도시)를 포함하고, 송신된 저항 또는 전류의 량을 사용하여 상기 데이터 베이스를 통해 신축의 크기를 도출할 수 있다. The external operation device may comprise a database (not shown) the size of the new stored corresponding to the resistance or current values, and derives the amount of expansion and contraction through the database by using the amount of the transmitted resistance or current . 도출된 신축의 크기는 표시장치(미도시)에 의해 표시될 수 있다. The size of the obtained stretching may be displayed by the display device (not shown).

상기 외부 연산장치와 표시장치는 관련 프로그램 또는 앱이 설치된 스마트폰 등의 휴대용 컴퓨터일 수 있고, 상기 데이터 베이스는 네트워크를 통해 접속 가능한 데이터 베이스일 수 있다. The external computing device and the display device may be a portable computer such as a smart phone is installed, the associated program or application, the database may be a database accessible via the network.

도 5는 실물로 구현한 편물형 셀 어레이 사진(a), 이의 처음 상태(normal state, b), 이에 가로방향으로 힘을 가하여 신축시킨 상태(stretch, c), 그리고 힘을 제거한 상태(recovery, d)에서의 전류-전압 그래프이다. 5 is to remove the knitted fabric type cell array Photo (a), its first state (normal state, b), this new construction a state by applying a force in the transverse direction (stretch, c), and the power implemented in the real state (recovery, current in the d) - a voltage graph.

도 5(a)를 참조하면, 제1 배선은 알루미늄 코팅된 탄소 섬유를 사용하였고, 제2 배선은 코팅되지 않은 탄소 섬유를 사용하여 도 4에서 설명한 방법 대로 편조하였다. Referring to Figure 5 (a), the first wiring was used a carbon fiber-aluminum coating, the second wire was braided in the way described in Figure 4 using the non-coated carbon fibers. 제1 배선은 공기 중에 노출됨에 따라 알루미늄층 상에 알루미늄 자연산화막이 매우 얇게 형성된 것으로 추정되었다. The first wiring has been estimated to be formed with a natural oxide film of aluminum on the aluminum layer in accordance with the exposure in the air very thin.

도 5(b)를 참조하면, 제 1 배선(1)를 접지하고 제 2 배선(2)에 음의 전압을 음의 방향으로 스윕하는 동안(S1), 소자는 약 -2.5V에서 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화된다(set). Referring to Figure 5 (b), the first wiring for grounding the (1) to sweep the negative voltage of the second wire (2) in the negative direction (S1), the device has a high-resistance state at about -2.5V It is changed to the low resistance state (set) in the. 이후, 음의 전압을 양의 방향으로 스윕하는 동안(S2)과 양의 전압을 양의 방향으로 스윕하는 동안(S3) 소자는 저저항 상태(LRS)를 유지한다. Since, (S3) element during the sweep (S2) and a positive voltage during the sweep a negative voltage in a positive direction in the positive direction is maintained at the low resistance state (LRS). 이 후, 소자는 양의 전압인 약 3.5 V에서 저저항 상태에서 고저항 상태로 변화된다(reset). Thereafter, the element is changed into high-resistance state in the low resistance state of about 3.5 V is a positive voltage (reset). 다시, 전압을 음의 방향으로 스윕하는 동안(S4) 소자는 고저항 상태(HRS)를 유지한다. Again, (S4) element during the sweep voltage in a negative direction, maintains the high resistance state (HRS).

제 1 배선(1)과 제 2 배선(2) 사이에 인가되는 적절한 전압 신호에 의해 얻어지는 상기 셋 동작과 리셋 동작을 이용하여 소자의 프로그래밍 및 소거 동작이 수행될 수 있다. A first wire 1 and second wire 2, the set operation is obtained by an appropriate voltage signal is applied between the reset operation, the programming and erasing operations of the device can be carried out using. 상기 셋 동작에 의한 저저항 상태와 리셋 동작에 의한 고저항 상태는 적절한 읽기 전압을 제 1 배선(1)과 제 2 배선(2) 사이에 인가하여 흐르는 전류의 크기를 감지하여 판별될 수 있을 것이다. Low resistance state and high resistance state by a reset operation by the set of operations could be determined by sensing the magnitude of current flowing by applying an appropriate read voltage is applied between the first wire 1 and the second wiring (2) .

도 5(c)를 참조하면, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 편물형 셀 어레이를 가로 방향으로 힘을 가하여 약 112% 신축시킨 상태에서 도 5(b)를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법으로 셋 동작과 리셋 동작을 수행하였다. The method described by applying a force to the knitted fabric type cell array in the lateral direction refer to about 112% stretch 5 in a state (b) as shown in Figure 5 (c), Figure 5 (a) Referring to the same procedure the operation was carried out in three and a reset operation.

도 5(d)를 참조하면, 상기 편물형 셀 어레이에 가해졌던 힘을 제거한 상태에서 도 5(b)를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법으로 셋 동작과 리셋 동작을 수행하였다. Referring to Figure 5 (d), was carried out the three operations and reset operations according to the same method as described in the state removing the force that was applied to the knit fabric type cell array, see 5 (b) Fig.

이 때, 편물형 셀 어레이에 힘을 가하지 않은 상태 즉, 처음 상태(b)와 힘을 가하여 112% 신축시킨 상태(c)에서는 서로 다른 고저항 상태의 전류값들을 나타나는 것을 알 수 있다. At this time, that apply pressure to the knitted fabric type cell array state, that is, it can be seen that the first condition (b) and applying a force state (c) in which 112% expansion different and the current value that appears in the resistive state. 또한, 가해진 힘을 제거한 상태(d)에서는 처음 상태(b)와 유사한 고저항 상태 전류값을 나타낸다. In the state (d) removal of the applied force and it is similar to the first condition (b) indicates the resistance state current value. 구체적으로, 처음 상태(b)에서는 약 65.77μA (@0.3V), 112% 신축시킨 상태(c)에서는 약 194.03μA (@0.3V), 그리고 힘을 제거한 상태(d) 에서는 약 72.8μA (@0.3V)의 고저항 상태 전류값들을 나타내었다. Specifically, in the first condition (b) is approximately 65.77μA (@ 0.3V), the condition (c) was about 112% stretch 194.03μA (@ 0.3V), and the state (d) removing the force from about 72.8μA (@ It exhibited a high resistance state, the current value of 0.3V).

또한, 편물형 셀 어레이에 힘을 가하지 않은 상태 즉, 처음 상태(b)와 힘을 가하여 112% 신축시킨 상태(c)에서는 서로 다른 on/off 비들을 나타나는 것을 알 수 있다. In addition, that apply pressure to the knitted fabric type cell array state, that is, it can be seen that the first condition (b) and applying a force state (c) in which 112% expansion appears different on / off ratio. 또한, 가해진 힘을 제거한 상태(d)에서는 처음 상태(b)와 유사한 on/off 비를 나타낸다. In the state (d) removing the applied force indicates the on / off ratio is similar to the first condition (b). 구체적으로, 처음 상태(b)에서는 약 16.1 (@0.3V), 112% 신축시킨 상태(c)에서는 약 4.5 (@0.3V), 그리고 힘을 제거한 상태(d) 에서는 약 12.5 (@0.3V)의 on/off 비들을 나타내었다. Specifically, in the first condition (b) of about 12.5 (@ 0.3V) is approximately 16.1 (@ 0.3V), about 4.5 (@ 0.3V), and the state (d) removal of the force in the state (c) in which 112% expansion of them it is shown on / off ratio.

도 6은 실물로 구현한 편물형 셀 어레이 사진(a), 이의 처음 상태(normal state, b), 이에 세로방향으로 힘을 가하여 신축시킨 상태(stretch, c), 그리고 힘을 제거한 상태(recovery, d)에서의 전류-전압 그래프이다. 6 is removed, the knitted fabric type cell array Photo (a), its first state (normal state, b), this was new vertical applying a force in the direction condition (stretch, c), and the power implemented in the real state (recovery, current in the d) - a voltage graph.

도 6(a)를 참조하면, 제1 배선은 알루미늄 코팅된 탄소 섬유를 사용하였고, 제2 배선은 코팅되지 않은 탄소 섬유를 사용하여 도 4에서 설명한 방법 대로 편조하였다. Referring to Figure 6 (a), the first wiring was used a carbon fiber-aluminum coating, the second wire was braided in the way described in Figure 4 using the non-coated carbon fibers. 제1 배선은 공기 중에 노출됨에 따라 알루미늄층 상에 알루미늄 자연산화막이 매우 얇게 형성된 것으로 추정되었다. The first wiring has been estimated to be formed with a natural oxide film of aluminum on the aluminum layer in accordance with the exposure in the air very thin.

도 6(b)를 참조하면, 도 5(b)를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법으로 셋 동작과 리셋 동작을 수행하였다. Referring to Figure 6 (b), the set operation and the reset operation carried out by the method described with reference to FIG. 5 (b) in the same manner.

도 6(c)를 참조하면, 편물형 셀 어레이를 가로 방향으로 힘을 가하여 약 117.5% 신축시킨 상태에서 도 5(b)를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법으로 셋 동작과 리셋 동작을 수행하였다. Referring to Figure 6 (c), to about 117.5% stretch that even in a state, see 5 (b) to set operation in the same manner as in the method described and the reset operation carried out by applying a force to the knitted fabric type cell array in the horizontal direction.

도 6(d)를 참조하면, 상기 편물형 셀 어레이에 가해졌던 힘을 제거한 상태에서 도 5(b)를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법으로 셋 동작과 리셋 동작을 수행하였다. Referring to Figure 6 (d), it was carried out while removing the power to FIG. 5 (b) to set operation in the same manner as in the method described with the reset operation that was applied to the knit fabric type cell array.

이 때, 편물형 셀 어레이에 힘을 가하지 않은 상태 즉, 처음 상태(b)와 힘을 세로 방향으로 가하여 117.5% 신축시킨 상태(c)에서는 서로 다른 고저항 상태의 전류값들을 나타나는 것을 알 수 있다. At this time, that apply pressure to the knitted fabric type cell array state, that is, it can be seen that the first condition (b) and the force in the vertical direction as 117.5% stretch a state (c) by adding different and represented the current value of the resistance state . 또한, 가해진 힘을 제거한 상태(d)에서는 처음 상태(b)와 유사한 고저항 상태 전류값을 나타낸다. In the state (d) removal of the applied force and it is similar to the first condition (b) indicates the resistance state current value. 구체적으로, 처음 상태(b)에서는 약 165.4μA (@0.3V), 112% 신축시킨 상태(c)에서는 43μA (@0.3V), 그리고 힘을 제거한 상태(d) 에서는 145.33μA (@0.3V)의 고저항 상태 전류값들을 나타내었다. Specifically, in the first condition (b) is approximately 165.4μA (@ 0.3V), the state (c) in which 112% expansion 43μA (@ 0.3V), and the state (d) removing the force 145.33μA (@ 0.3V) the it indicated a high resistance state current value.

또한, 편물형 셀 어레이에 힘을 가하지 않은 상태 즉, 처음 상태(b)와 힘을 가하여 117.5% 신축시킨 상태(c)에서는 서로 다른 on/off 비들을 나타나는 것을 알 수 있다. In addition, that apply pressure to the knitted fabric type cell array state, that is, it can be seen that the first condition (b) and the force was 117.5% new state (c) is added appears different on / off ratio. 또한, 가해진 힘을 제거한 상태(d)에서는 처음 상태(b)와 유사한 on/off 비를 나타낸다. In the state (d) removing the applied force indicates the on / off ratio is similar to the first condition (b). 구체적으로, 처음 상태(b)에서는 약 5.4 (@0.3V), 117.5% 신축시킨 상태(c)에서는 약 14.1 (@0.3V), 그리고 힘을 제거한 상태(d) 에서는 약 9.17 (@0.3V)의 on/off 비들을 나타내었다. Specifically, in the first condition (b) from about 9.17 (@ 0.3V) is approximately 5.4 (@ 0.3V), 117.5% in a state of expansion and contraction (c) about 14.1 (@ 0.3V), and the state (d) removing the force of them it is shown on / off ratio.

도 7은 저항 변화 소자의 구동 과정에서 알루미늄 와이어인 제 1 배선과 탄소 섬유인 제 2 배선의 접촉 계면의 조성 변화를 도시하는 그래프이다. 7 is a graph showing the aluminum wire of the first wire and the carbon fiber composition changes in the contact interface of the second wiring in the driving process of resistance-variable elements. 조성 분석은 EDS(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy)를 이용하여 수행되었다. Composition analysis was performed using an EDS (Energy Dispersive x-ray Spectroscopy).

도 7을 참조하면, 알루미늄 필름(Al ref), 알루미늄 와이어와 탄소 섬유를 접촉만 한 상태(Initial), 그리고 동작 중 셋 상태(SET)와 리셋 상태(RESET)에서 탄소 및 산소의 원자분율이 도시된다. 7, an aluminum film (Al ref), the only contact with the aluminum wire and the carbon fiber state (Initial), and the atomic fraction of the carbon and oxygen shown in the set state (SET) and a reset state (RESET) of the operation do. 전압에 의해 구동되는 과정인 셋 상태와 리셋 상태에서 탄소 및 산소의 조성 변화가 일어나는데, 알루미늄 와이어와 탄소 섬유를 접촉만 한 상태(Initial) 대비 셋 상태는 탄소의 함량이 증가하고 산소의 함량이 감소한다. Three state process that is driven by the voltage and ileonaneunde the composition change of the carbon and oxygen in the reset state, the aluminum wire and the carbon fibers compared to the state (Initial) only contact three of the conditions are increasing the amount of carbon and the content of oxygen reducing do. 또한, 셋 상태 대비 리셋 상태에서는 탄소의 함량이 감소하고 산소의 함량이 증가한다. In the set state against the reset state decreases the amount of the carbon and increasing the amount of oxygen.

알루미늄과 탄소의 접촉 계면에서 일어나는 현상을 이해하기 위해 두 물질간의 조성에 따른 상변화 다이아그램을 참조한 결과, 알루미늄 와이어 상에 형성된 알루미늄 자연 산화물과 탄소의 반응에 의해 알루미늄탄소산화물(aluminum carbon oxide)가 아래 반응식과 같이 형성될 수 있고, 알루미늄탄소산화물과 함께 산소 공공이 생성될 수 있을 것이다. To understand the phenomena occurring at the contact interface between the aluminum and the carbon taken in conjunction with the phase-change diagram in accordance with the composition between the two materials results, aluminum natural oxide and aluminum carbon oxides by the carbon reaction formed on the aluminum wire (aluminum carbon oxide) is may be formed as shown in the following reaction schemes, the aluminum will be the oxygen vacancies generated with the carbon oxides.

[식 1] [Equation 1]

2Al 2 O 3 + 3C → Al 4 O 4 C + 2CO(g) 2Al 2 O 3 + 3C → Al 4 O 4 C + 2CO (g)

알루미늄 자연 산화물과 탄소간 반응 생성물의 상온에서의 자유 에너지 변화를 계산하면 Al 4 O 4 C < Al 2 O 3 < Al 2 OC < Al 4 C 3 로 화합물 Al 4 O 4 C의 형성이 산소 공공의 생성과 관련이 있으며, 저항 값의 변화를 초래하는 것으로 파악된다. Of aluminum natural oxide and when calculating the free energy change in the ambient temperature of the carbon between the reaction product Al 4 O 4 C <Al 2 O 3 <Al 2 OC <Al 4 The formation of a C 3 compound Al 4 O 4 C oxygen vacancies It is associated with the generation, and is found to result in a change in the resistance value. 다시 말해서, 셋 구동에서 화합물 Al 4 O 4 C가 형성되면서 이와 함께 생성된 산소 공공에 의해 알루미늄 자연 산화물의 전도성이 증가되어 저저항 상태(LRS)가 유도되고, 리셋 구동에서는 반대로 아래 반응식과 같이 알루미늄 산화물이 재생성되면서 산소 공공이 소멸되어 고저항 상태(HRS)가 유도될 수 있다. In other words, three as in the driving form the compound Al 4 O 4 C this is by the oxygen vacancies generated with the increase in the conductivity of the aluminum natural oxide is derived the low resistance state (LRS), aluminum, such as schemes below contrast, the reset actuation this oxide has high resistance state is the oxygen vacancies destroyed (HRS) can be derived as regeneration.

[식 2] [Formula 2]

Al 4 O 4 C + O 2 (g) → 2Al 2 O 3 + C Al 4 O 4 C + O 2 (g) → 2Al 2 O 3 + C

도 8은 저항 변화 소자의 구동 과정에서 알루미늄 와이어인 제 1 배선과 탄소 섬유인 제 2 배선의 접촉 계면의 조성 변화를 나타낸 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 그래프들이다. Figure 8 is showing an aluminum wire of the first wire and the carbon fiber composition changes in the contact interface of the second wiring in the driving process of resistance-X-ray photoelectron spectroscopy (X-ray Photoelectron Spectroscopy) are graphs. 구체적으로, (a1)과 (a2)는 알루미늄 필름(Al ref)의 Al2p 피크와 C1s 피크를 각각 나타내고, (b1)와 (b2)는 저항 변화 소자의 동작 중 셋 상태(SET)에서 접촉 계면의 Al2p 피크와 C1s 피크를 각각 나타내고, (c1)와 (c2)는 저항 변화 소자의 동작 중 리셋 상태(RESET)에서 접촉 계면의 Al2p 피크와 C1s 피크를 각각 나타낸다. Specifically, (a1) and (a2) is in the contact interface on the aluminum film represents the Al2p peak and the C1s peak of the (Al ref), respectively, (b1) and (b2) are three state (SET) of the operation of the resistance-variable elements represents the peak Al2p and C1s peak, respectively, (c1) and (c2) represent respectively the peak Al2p and C1s peak of the contact interface in the reset state (rESET) of the operation of the resistance-variable elements.

도 8을 참조하면, 리셋 상태의 Al2p 피크(c1)에서 Al-O 본드를 나타내는 피크의 강도가 증가한 것으로 보아, 리셋 상태에서는 알루미늄 산화물이 형성되는 것으로 추론할 수 있다. Referring to Figure 8, seen that the intensity of the peak indicating Al-O bond in the reset state Al2p peak (c1) increase, it can be inferred to be an aluminum oxide formed in the reset state. 한편, 셋 상태의 C1s 피크(b2)에서 CO-Al 본드를 나타내는 피크의 강도가 증가한 것으로 보아, 셋 상태에서는 알루미늄탄소산화물이 형성되는 것으로 추론할 수 있다. On the other hand, when viewed from the set state C1s peak (b2) to increase the intensity of the peak indicating the CO-Al bond, the three states may be inferred to be a carbon-aluminum oxide formation. 이 결과를 통해 탄소 섬유와 알루미늄 와이어의 접촉 계면 즉, 알루미늄 자연 산화물막 내에서 셋 바이어스에 의해 알루미늄탄소산화물 즉, 알루미늄 옥시카바이드(Aluminum As a result the contact interface between the carbon fibers and the aluminum wire that is over, aluminum oxides of carbon by the set bias in the natural aluminum oxide film that is, oxy-carbide (Aluminum oxycarbide, Al 4 O 4 C) 의 형성으로 산소 공공이 생성되어 이를 통하여 전류가 흐르게 되어 저항이 감소되고, 리셋 바이어스의 경우에는 이의 역반응에 의해 저항이 증가하는 것이 뒷받침될 수 있다. oxycarbide, Al 4 O 4 C) current flows through the resistance is reduced in the oxygen vacancy is generated in this form, in the case of the reset bias, it can be supported to the resistance by its reverse reaction increases.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서가 부착된 의복을 도시한 개략도이다. Figure 9 is a schematic view showing the sensor attached to clothing according to one embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 도 3, 도 4a, 및 도 4b를 참조하여 설명한 편물형 셀 어레이를 구비하는 신축 센서(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 의복의 적어도 일부에 직조(weaving), 편조(knitting), 혹은 바느질(stiching)에 의해 결합될 수 있다. 9, the weave (weaving) to at least a portion of the garment elastic sensors (200a, 200b, 200c, 200d, 200e) having a knitting type cell array described with reference to FIGS. 3, 4a, and 4b, It may be combined by braiding (knitting), or sewing (stiching).

이 신축센서(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)가 결합된 의복은 신축성이 매우 뛰어난 섬유로 짜여진 것일 수 있다. The new sensors (200a, 200b, 200c, 200d, 200e) is a combination clothing may be written in a very good stretch fabric. 한편, 상기 신축 센서는 가슴 둘레 측정 센서(200a), 배 둘레 측정 센서(200b), 엉덩이 둘레 측정 센서(200b), 허벅지 둘레 측정 센서(200d), 또는 종아리 둘레 측정 센서(200d)일 수 있다. On the other hand, the new sensor can be a chest measuring sensor (200a), times the circumference measuring sensor (200b), hip sensor (200b), thigh measurement sensor (200d), or the calf circumference measuring sensor (200d). 이러한 신축 센서는 의복 가상 착장 시스템에서 이용할 수 있다. These sensors can be used in the construction chakjang virtual clothing system. 한편, 이러한 신축 센서는 센서가 부착된 인체의 모션을 감지할 수 있는, 다시 말해서 인체 관절 부분에서 스트레치 정도를 감지하는 모션 감지 센서로도 이용할 수 있다. On the other hand, this new sensor may also be used as a motion detection sensor which is, again, capable of sensing the motion of the human body sensor is attached to detect the degree of stretch in the human body joints.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. Performed by the present invention above described above is not limited to the examples and the accompanying drawings, it is possible various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention, conventional in the art it will be clear to those with knowledge.

Claims (9)

  1. 제1 절연 지지체; A first insulating support;
    상기 제1 절연 지지체에 맞물려 편조된 알루미늄 산화물 표면층을 구비하는 제1 배선; First wire having a braided aluminum oxide surface layer in engagement with the first insulating substrate;
    상기 제1 배선에 맞물려 편조되고 상기 알루미늄 산화물 표면층에 접촉하는 탄소 함유 표면층을 구비하는 제2 배선; Wherein the braid is engaged with the first wire the second wires having a carbon-containing surface layer in contact with the aluminum oxide surface layer; And
    상기 제2 배선에 맞물려 편조된 제2 절연 지지체를 포함하는 신축 센서. New sensor comprising a second insulating supporter knitted meshes with the second wiring.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 배선은 상기 알루미늄 산화물 표면층 하부에 알루미늄층을 갖고, 상기 알루미늄 산화물 표면층은 상기 알루미늄층의 자연 산화막인 신축 센서. The first wiring has a layer of aluminum on the lower the aluminum oxide surface layer, the aluminum oxide surface layer is a new native oxide film sensor of the aluminum layer.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 제1 배선은 상기 알루미늄층 하부에 베이스층을 더 포함하는 신축 센서. The first wiring is new sensor further comprises a base layer on the lower aluminum layer.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제2 배선은 탄소섬유인 신축 센서. The second wiring is a carbon fiber of new sensors.
  5. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 접촉 계면에는 알루미늄카본산화물이 위치하는 신축 센서. New sensor that is aluminum oxide-carbon position, the contact interface between the first wiring and the second wiring.
  6. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선에 인가되는 전압 또는 전류에 따라 상기 알루미늄 산화물 표면층과 상기 탄소 함유 표면층의 접촉 계면에 알루미늄 산화물과 탄소의 반응에 따른 전기화학적 반응 생성물이 생성 또는 소멸되고, The first wiring and the second electrochemical reaction product in accordance with the voltage or current applied to the second wiring in the contact interface of the aluminum oxide surface layer and the carbon-containing layer according to the reaction of the aluminum oxide and carbon is created or destroyed,
    상기 전기화학적 반응 생성물이 생성 또는 소멸에 따라 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 저저항 상태와 고저항 상태가 제공되는 신축 센서. New sensor according to the electrochemical reaction products produced or destroyed is the low resistance state and high resistance state is provided between the first wiring and the second wiring.
  7. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 제1 배선 또는 상기 제2 배선에 가해진 신축 정도에 따라, Wherein in accordance with the degree of stretching applied to the first wiring or the second wiring,
    상기 고저항 상태에서 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 저항값 혹은 전류값은 서로 다른 값을 나타내는 신축 센서. It said high stretch sensor indicating a resistance value or a current value between the first wiring and the second wiring has a different value in the high resistance state.
  8. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 제1 배선 또는 상기 제2 배선에 가해진 신축 정도에 따라, Wherein in accordance with the degree of stretching applied to the first wiring or the second wiring,
    상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 고저항 상태의 저항값에 대한 저저항 상태 저항값의 비는 서로 다른 값을 나타내는 신축 센서. New sensors representing the first wiring and the second ratio, different values ​​of the low-resistance state, the resistance value for the resistance value of the high-resistance state between the two wires.
  9. 제1항의 신축 센서가 결합된 의복. New claim 1 the sensor is a combined clothes.
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