KR20190092891A - Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same - Google Patents

Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same Download PDF

Info

Publication number
KR20190092891A
KR20190092891A KR1020180012173A KR20180012173A KR20190092891A KR 20190092891 A KR20190092891 A KR 20190092891A KR 1020180012173 A KR1020180012173 A KR 1020180012173A KR 20180012173 A KR20180012173 A KR 20180012173A KR 20190092891 A KR20190092891 A KR 20190092891A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
pressure sensing
graphene oxide
composite membrane
composite
Prior art date
Application number
KR1020180012173A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102027052B1 (en
Inventor
이성의
김용우
이지선
노경재
Original Assignee
한국산업기술대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국산업기술대학교산학협력단 filed Critical 한국산업기술대학교산학협력단
Priority to KR1020180012173A priority Critical patent/KR102027052B1/en
Publication of KR20190092891A publication Critical patent/KR20190092891A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102027052B1 publication Critical patent/KR102027052B1/en

Links

Images

Classifications

    • H01L41/193
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857Macromolecular compositions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • H01L41/187
    • H01L41/317
    • H01L41/37
    • H01L41/39
    • H01L41/45
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/07Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/077Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/09Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/092Forming composite materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/09Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/093Forming inorganic materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/09Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/098Forming organic materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853Ceramic compositions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

A composite film for sensing pressure and a pressure sensitive device including the same are disclosed. The composite film for sensing pressure includes a composite including graphene oxide and a dielectric polymer, and includes micropores of 10 nm to 100 nm. The composite film has good transparency and flexibility. So, the composite film can be applied to various devices which use pressure sensing.

Description

압력 센싱을 위한 복합막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 감압소자{COMPOSITE FILM FOR SENSING PRESSURE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND PRESSURE SENSITIVE DEVICE HAVING THE SAME}Composite membrane for pressure sensing, a method of manufacturing the same, and a pressure-sensitive device including the same {COMPOSITE FILM FOR SENSING PRESSURE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND PRESSURE SENSITIVE DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 압력 센싱을 위한 복합막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 감압소자에 관한 것이다. The present invention relates to a composite membrane for pressure sensing, a method for manufacturing the same, and a pressure reduction device including the same.

압전성이 큰 고분자 재료를 사용하는 압력 센서와 압력을 가함으로써 저항이 변화하는 감압 센서 등 압력을 이용한 압력 소자에 의한 센서 분야가 발전하고 있다. 감압에 따른 전기 특성 변화는 큰 범위의 진공도를 요하며, 압력 소자 재료에 따른 측정 압력의 범위가 달라지기 때문에 재료의 선정에 제한이 될 수 있다. The field of the sensor by the pressure element using pressure, such as the pressure sensor using a piezoelectric polymer material and the pressure sensor which changes a resistance by applying pressure, is developed. The change in electrical characteristics due to the decompression requires a large range of vacuum degree, and the range of the measured pressure depending on the pressure element material may be limited in the selection of the material.

압력 소자의 재료 중 고분자 재료를 이용한 압력 센서가 있으며, 압전 응력 상수가 요구되고, 압전 응력 상수는, 압력에 의해 외형이 변하여 내부의 배열이 바뀌거나 하여 전기적 특성이 변하는 것을 측정하는 방식을 확인할 수 있다. There is a pressure sensor using a polymer material among the materials of the pressure element, the piezoelectric stress constant is required, the piezoelectric stress constant can determine the way to measure the change in the electrical characteristics due to the appearance changes due to the change in the internal arrangement due to pressure. have.

고분자 재료를 제외한 압력 소자로는 가하는 압력에 의해 재료의 휨정도를 이용하여 전기적 특성이 변하는 것을 전기적 신호로 바꿔 측정하는 다이어프램, 벨로즈, 부르동관 등이 있다. 또한, 전기적 특성 변화는 전극거리변화와 용량변화를 측정하는 커패시터, 자력변화와 상호익덕턴스 변화를 가지는 차동 트랜스, 저항변화를 측정는 포텐셔미터, 빛의 반사 및 간섭을 측정하는 광섬유가 있다. Except for polymer materials, there are diaphragms, bellows, and Bourdon tubes, which measure and convert electrical properties into electrical signals by using the degree of warpage of the material. In addition, the electrical characteristics change is a capacitor for measuring electrode distance change and capacitance change, a differential transformer having a change in magnetic force and mutual ductance, a potentiometer for measuring resistance change, and an optical fiber for measuring reflection and interference of light.

이 밖에 다이어프램 캡슐이 있으며 이는 저항, 전압, 전압-전류, 지연시간, 색 동의 변화량을 측정하여 변형게이지, 반도체 변형 게이지, 압전소자, 압전 시트, MOS 트랜지스터, 홀 소자, 다이오드 트랜지스터, 표면파소자, 감압 필름 등에 쓰인다. In addition, there are diaphragm capsules, which measure resistance, voltage, voltage-current, delay time, and color change, which are strain gages, semiconductor strain gauges, piezoelectric elements, piezoelectric sheets, MOS transistors, Hall elements, diode transistors, surface wave elements, and reduced pressure. Used for film.

온도, 방전, 이온, 빛의 변화량에 따라 측정하는 경우도 있으며 이는 열전도율의 분자밀도(압력) 의존성의 특성인 열기전력을 이용한 열전대 진공계, 열전도율의 분자밀도(압력) 의존성의 특성에 저항 변화를 측정하는 피라니 게이지, 서미스터 진공계, 방전 개시전압의 압력 의존성 특성에 전압을 측정하는 가이슬러관, 기체의 전리현상, 전리현상 및 자계 현상으로 이온전류 변화를 측정하는 전리 진공계, 마그네트론형 전리진공계, 빛의 간섭으로 인한 위상을 측정하는 석영계 유리, 마이크로 밴드 손실로 인한 광강도를 측정하는 모드 스트리퍼가 있다. 상기 언급한 압력 소자에 적용 가능한 측정 특성이 있는 소자 재료들마다의 감압에 따른 변화량이 다르며, 범위 또한 한정적인 문제점이 있고, 다양한 압력 범위 및 용도에 따라서 용이하게 적용할 수 있는 압력 소자에 대한 새로운 소재가 필요하다. In some cases, the temperature, discharge, ions, and light are measured according to the change of the thermocouple vacuum system using thermoelectric power, which is a characteristic of the molecular density (pressure) dependence of the thermal conductivity, and the resistance change is measured in the characteristic of the molecular density (pressure) dependence of the thermal conductivity. Pirane gauge, thermistor vacuum gauge, Geissler tube for measuring voltage on the pressure dependence characteristic of discharge start voltage, ionization vacuum, magnetron type ionization vacuum system for measuring ion current change by gas ionization, ionization and magnetic field Quartz-based glass measures phase due to interference, and mode strippers measure light intensity due to microband loss. The change amount according to the decompression is different for each device material having the measurement characteristics applicable to the above-mentioned pressure device, there is a limited range, and a new pressure device that can be easily applied to various pressure ranges and applications. Material is needed.

압력에 따라 전기적 특성이 변하는 그래핀의 특성과 유전물질을 이용하여 감압에 따라 전기적 특성이 민감하게 반응하고, 투명 및 유연성이 좋아 압력 센싱을 이용하는 다양한 소자에 적용될 수 있는 압력 센싱을 위한 복합막, 이의 제조방법 및 이를 이용한 감압 소자에 관한 것이다. Composite film for pressure sensing that can be applied to various devices using pressure sensing because of the sensitive characteristics of graphene whose electrical properties change depending on pressure and dielectric materials, and the transparent and flexible response. It relates to a manufacturing method thereof and a pressure-sensitive device using the same.

일 실시예에 따르면, 산화 그래핀 및 유전성 폴리머를 포함하는 복합체;를 포함하고, 10 nm 내지 100 nm인 미세기공을 포함하는, 압력 센싱을 위한 복합막이 제공된다. According to an embodiment, a composite film including graphene oxide and a dielectric polymer is provided, and includes a micropore of 10 nm to 100 nm, and a composite membrane for pressure sensing is provided.

일 실시예에 따르면, 상기 복합체 100 중량부에 대해 산화 그래핀은, 25 내지 200 중량부로 포함된 것일 수 있다. According to an embodiment, the graphene oxide may be included in an amount of 25 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite.

일 실시예에 따르면, 상기 유전성 폴리머 대 상기 산화 그래핀은 1:0.20 내지 2(질량비)로 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the dielectric polymer to the graphene oxide may be included in 1: 0.20 to 2 (mass ratio).

일 실시예에 따르면, 상기 유전성 폴리머는, 불소 수지인 것일 수 있다. According to one embodiment, the dielectric polymer may be a fluororesin.

일 실시예에 따르면, 상기 복합체는, 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 아크릴트릴, 아크릴산 코폴리머, 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스테르 나프탈레이트(polyester naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐클로라이드(PVC : polyvinylchloride), 폴리아세테이트(polyacetate) 및 폴리노보넨(polynorbornene) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 수지를 더 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the composite, polymethacrylate (polymethacrylate), polyacrylate (polyacrylate), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), acryltrile, acrylic acid copolymer, polyvinyl alcohol, polyester at least one organic resin selected from the group consisting of polyester, polyester naphthalate, polycarbonate, polyvinylchloride (PVC), polyacetate and polynorbornene It may be to include more.

일 실시예에 따르면, 상기 유기 수지는, 상기 복합체 100 중량부에 대해 5 내지 50 중량부로 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment, the organic resin may be included in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 70 % 이상의 광 투과도를 가지며, 상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.According to an embodiment, the composite membrane for pressure sensing may have a light transmittance of 70% or more, and the composite membrane for pressure sensing may have a thickness of 5 μm to 100 μm.

일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 압력 센싱을 위한 복합막을 포함하는 감압 소자가 제공된다.According to one embodiment, a pressure reduction device including a composite membrane for pressure sensing according to the present invention is provided.

일 실시예에 따르면, 산화 그래핀 분산액을 준비하는 단계; 유전성 폴리머 용액을 준비하는 단계; 산화 그래핀 분산액과 유전성 폴리머 용액을 혼합하는 단계; 및 상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계;를 포함하는, 본 발명에 의한 감압 소자의 제조방법이 제공된다.According to one embodiment, preparing a graphene oxide dispersion; Preparing a dielectric polymer solution; Mixing the graphene oxide dispersion with the dielectric polymer solution; And coating the mixed solution on a substrate. Provided is a method of manufacturing a pressure-sensitive device according to the present invention.

일 실시예에 따르면, 상기 산화 그래핀의 함량에 따라 상기 복합막 중 미세 기공에 의한 기공율이 조절될 수 있다. According to one embodiment, the porosity due to the fine pores in the composite film may be adjusted according to the content of the graphene oxide.

일 실시예에 따라, 그래핀 특성과 유전물질을 이용하여 압력 변화에 따른 전기적 특성의 감도가 향상되어 다양한 범위의 압력을 센싱할 수 있고, 예를 들어, 감압에 따라 전기적 특성이 변화되는 감압 센서 및/또는 압전성에 의한 압력 센서에 적용될 수 있는 압력 센싱을 위한 복합막을 제공할 수 있다. According to one embodiment, the sensitivity of the electrical characteristics according to the pressure change is improved by using the graphene characteristics and dielectric materials can sense a wide range of pressure, for example, the pressure-sensitive sensor that changes the electrical characteristics according to the decompression And / or a composite membrane for pressure sensing that can be applied to a pressure sensor by piezoelectricity.

일 실시예에 따라, 투명성 및 유연성이 우수하여 플렉시블한 제품에 적용될 수 있는 압력 센싱을 위한 복합막을 제공할 수 있다. According to one embodiment, excellent transparency and flexibility can provide a composite membrane for pressure sensing that can be applied to a flexible product.

일 실시예에 따라, 그래핀과 유전물질의 첨가 비율에 따라 전기적 특성의 조절이 용이하고, 적용 분야에 따라 요구되는 전기적 특성을 제공할 수 있고, 다양한 압력 범위 내에서 작동이 가능하므로, 기존의 압력 센싱을 위한 소자, 예를 들어, 감압 센서 및 압력 센서에 한정적인 재료 선정의 문제점을 해결할 수 있고, 약한 물리적 압력, 예를 들어, 100 g의 압력에서 전기적 특성 변화를 제공할 수 있으므로, 압력 센싱에서 민감한 센싱 범위를 제공할 수 있다. According to one embodiment, it is easy to control the electrical properties according to the addition ratio of graphene and dielectric material, can provide the required electrical properties according to the application, and can operate within a variety of pressure range, It is possible to solve the problem of material selection limited to devices for pressure sensing, such as pressure-sensitive sensors and pressure sensors, and to provide electrical property changes at weak physical pressures, for example 100 g of pressure. Sensing can provide sensitive sensing ranges.

설명되는 실시예들을 통해 얻을 수 있는 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 아래에 기재된 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects obtainable through the described embodiments are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects inferred from the specific details for carrying out the invention described below or from the configuration of the invention described in the claims. .

도 1은, 본 발명의 실시예에서 제조된 투명 압전 소자의 구성을 예시적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에서 제조된 유전체 복합막의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a transparent piezoelectric element manufactured in an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an SEM image of the dielectric composite film prepared in the embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments so that the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It is to be understood that all changes, equivalents, and substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.The terminology used herein is for the purpose of description and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the embodiment, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 따르면, 압력 센싱을 위한 복합막이 제공되며, 상기 복합막은, 산화 그래핀 및 유전성 폴리머를 포함하는 복합체; 를 포함할 수 있다.According to one embodiment, there is provided a composite film for pressure sensing, the composite film, a composite comprising a graphene oxide and a dielectric polymer; It may include.

일 실시예에 따르면, 상기 산화 그래핀은, 전도성이 좋은 그래핀 보다는 상대적으로 낮은 산화 그래핀을 이용하여 그래핀의 본래 특성을 이용하여 압력 센싱성능 및 민감도를 향상시키기 위한 것이며, 또한, 상기 산화 그래핀은, 유전체의 역할도 수행할 수 있다. 예를 들어, 압력 센싱을 위한 소자에 상기 산화 그래핀과 같이 유전체로 유전율이 있는 절연체가 적용되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 압력 소자 내에서 유전체의 위 아래가 전극라인이므로, 전도성이 높은 경우에, 상부 전극과 하부 전극이 따로 전기신호를 가지며, 이에 터치된 부분을 확인하는데 통전에 의한 인식의 어려움이 발생하고, 전극까지 데미지를 받을 수 있다. According to one embodiment, the graphene oxide is to improve the pressure sensing performance and sensitivity by using the inherent characteristics of graphene by using a relatively low graphene oxide than graphene having a high conductivity, and also, the oxidation Graphene may also serve as a dielectric. For example, it may be desirable to apply an insulator having a dielectric constant such as graphene oxide to a device for pressure sensing. That is, since the top and bottom of the dielectric in the pressure element is an electrode line, when the conductivity is high, the upper electrode and the lower electrode has an electric signal separately, and the difficulty of recognition by energization occurs to check the touched part, You can take damage to the electrodes.

상기 산화 그래핀은, 단층, 다층 또는 이 둘을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 2차원적인 탄소 층이 겹겹이 쌓여 있는 단층 보다는 이러한 단층이 여러층으로 이루어져 있는 다층 그래핀을 이용할 수 있다. 즉, 이는 그래핀을 산화 시키면 그래핀층들이 산화되어 알콜기 등 작용기가 그래핀에 붙어서 그래핀층들이 벌어지는데 이 층들은 가해지는 압력에 따라 간격이 변하므로 그에 따라 달라지는 그래핀의 유전율 변화 및 전기적 특성이 변화하고, 이를 이용하여 압력 센서로의 적용이 유리할 수 있다. The graphene oxide may be a single layer, a multilayer, or both, and preferably, a multilayer graphene having a plurality of layers of such a single layer may be used rather than a single layer in which two-dimensional carbon layers are stacked. That is, when graphene is oxidized, graphene layers are oxidized, and functional groups such as alcohol groups are attached to graphene, and graphene layers are opened.These layers change intervals according to the applied pressure, so the change in dielectric constant and electrical characteristics of graphene are different. And using it, the application to the pressure sensor may be advantageous.

상기 산화 그래핀은, 상기 복합체 100 중량부에 대해 25 중량부 내지 200 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위 내에 포함되면 산화 그래핀에 의한 압력 센싱에 대한 민감도가 증가하고, 센싱 가능한 압력 범위의 조절이 용이할 수 있다.The graphene oxide may be included in an amount of 25 parts by weight to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite. When included in the content range is increased sensitivity to pressure sensing by the graphene oxide, it may be easy to adjust the pressure range that can be sensed.

일 실시예에 따르면, 상기 유전성 폴리머는, 상기 산화 그래핀의 낮은 전도성을 보완하기 위해서 유선 상수가 높은 유전성 폴리머이며, 예를 들어, 불소 수지 (Fluorine resin)일 수 있다. 예를 들어, 상기 불소 수지는, 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(TFP), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로부틸에틸렌, 퍼플루오로프로필비닐에테르(PPVE), 퍼플루오로에틸비닐에테르(PEVE), 퍼플루오로메틸비닐에테르(PMVE), 폴리플로오르알콕시(PFA), 에틸렌테트라플루오르에틸렌(ETFE), 에틸렌크로르테트라플루오르에틸렌(ECTFE), 플루오르에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것을 아니다. According to one embodiment, the dielectric polymer is a dielectric polymer having a high streamline constant to compensate for the low conductivity of the graphene oxide, for example, it may be a fluorine resin (Fluorine resin). For example, the fluororesin is tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (TFP), chlorotrifluoroethylene (CTFE), trifluoroethylene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutyl Ethylene, perfluoropropyl vinyl ether (PPVE), perfluoroethyl vinyl ether (PEVE), perfluoromethyl vinyl ether (PMVE), polyfluoroalkoxy (PFA), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene black Letetrafluoroethylene (ECTFE), fluoroethylenepropylene (FEP), perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-diosol (PDD) and perfluoro-2-methylene-4-methyl-1,3 -Dioxolane (PMD) may include one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

상기 유전성 폴리머는, 상기 복합체 100 중량부에 대해 30 내지 90 중량부; 또는 중량부 33 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위 내에 포함되면 복합막의 투명도 및 유연성을 제공하면서, 산화 그래핀과 조합되어 압력에 의한 유전율 변화 등에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다. The dielectric polymer may include 30 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite; Or it may be included in 33 parts by weight to 80 parts by weight. When included in the content range, while providing transparency and flexibility of the composite film, it may be combined with graphene oxide to increase sensitivity to changes in dielectric constant due to pressure.

일 실시예에 따르면, 상기 유전성 폴리머 대 상기 산화 그래핀은 1:0.20 내지 2(질량비); 로 포함할 수 있고, 상기 범위 내에 포함되면, 압력에 따라 전기적 특성 변화의 민감도가 우수하고, 투명 및 유연성을 나타낼 수 있다. According to one embodiment, the dielectric polymer to the graphene oxide is 1: 0.20 to 2 (mass ratio); When included, and within the above range, it is excellent in the sensitivity of the change in electrical properties according to the pressure, can exhibit transparency and flexibility.

일 실시예에 따르면, 상기 복합체는, 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 아크릴트릴, 아크릴산 코폴리머, 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스테르 나프탈레이트(polyester naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐클로라이드(PVC : polyvinylchloride), 폴리아세테이트(polyacetate) 및 폴리노보넨(polynorbornene) 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 수지를 더 포함하고, 상기 유기 수지는 친수기를 더 포함할 수 있다. 상기 유전성 폴리머와 상기 산화 그래핀의 복합체에 상기 유기수지를 첨가하여 산화 그래핀의 층을 더 벌어지게 하는데 도움이 되어 전기적 특성변화폭이 커져 압력에 따른 전기적 특성 평가하는데 이점을 제공할 수 있다. 바람직하게는 폴리불화비닐리덴(PVDF)이며, 상기 폴리불화비닐리덴(PVDF)는, 압전성이 큰 고분자이며, 투명도 및 유연성을 제공하면서 압전 특성을 이용한 압력 센싱을 위한 소자에 적용에 유리하고, 압력에 따른 전기적 특성 변화의 측정에 대한 감도를 향상시킬 수 있다. According to one embodiment, the composite, polymethacrylate (polymethacrylate), polyacrylate (polyacrylate), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), acryltrile, acrylic acid copolymer, polyvinyl alcohol, polyester at least one organic resin selected from the group consisting of polyester, polyester naphthalate, polycarbonate, polyvinylchloride (PVC), polyacetate and polynorbornene Further comprising, the organic resin may further comprise a hydrophilic group. The organic resin may be added to the dielectric polymer and the composite of the graphene oxide to help widen the layer of graphene oxide, thereby increasing the width of the electrical characteristics, thereby providing an advantage in evaluating the electrical characteristics according to the pressure. Preferably polyvinylidene fluoride (PVDF), the polyvinylidene fluoride (PVDF) is a high piezoelectric polymer, is advantageous for application to the device for pressure sensing using piezoelectric properties while providing transparency and flexibility, pressure It is possible to improve the sensitivity to the measurement of the change in electrical characteristics.

상기 유기수지는, 상기 복합체 100 중량부에 대해 5 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위 내에 포함되면 복합막의 압력에 의한 민감도를 증가시킬 수 있다. The organic resin may be included in 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the composite. If included in the content range it can increase the sensitivity by the pressure of the composite membrane.

일 실시예에 따르면, 상기 복합막은, 5 ㎛ 내지 100 ㎛인 미세기공을 포함할 수 있으며, 이는 산화 그래핀의 혼합비, 함량 등에 따라 조절될 수 있고, 미세 기공의 조절에 의해서 압력 센싱에 의한 민감도, 센싱 범위 등을 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 상기 복합막은, 20 % 이상; 30 % 이상; 또는 30 % 내지 70 %의 기공율을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the composite membrane, may include micropores of 5 ㎛ to 100 ㎛, which can be adjusted according to the mixing ratio, content, etc. of graphene oxide, sensitivity by pressure sensing by the control of the fine pores The sensing range can be easily adjusted. In addition, the composite film, 20% or more; More than 30%; Or 30% to 70% porosity.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 70 % 이상; 80 % 이상의 광 투과도(예를 들어, 가시광선 영역) 갖는 투명성 및 유연성을 갖는 것일 수 있으며, 플렉서블 소자, 터치 스크린, 투명 디스플레이 등에 압력 센싱을 이용한 소자에 적용될 수 있다.According to one embodiment, the composite membrane for pressure sensing, 70% or more; It may have transparency and flexibility having a light transmittance of 80% or more (eg, visible light region), and may be applied to a device using pressure sensing in a flexible device, a touch screen, a transparent display, and the like.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 것이며, 바람직하게는 30 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위 내에 포함되면 압력 소자에 따라 요구되는 두께 변화의 조절이 용이하고, 민감도를 높이기 위해서 두께가 높은 것이 유리할 수 있다.According to an embodiment, the composite membrane for pressure sensing may have a thickness of 5 μm to 100 μm, preferably 30 μm to 100 μm. When included in the thickness range it is easy to control the required thickness change according to the pressure element, it may be advantageous that the thickness is high to increase the sensitivity.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 두께, 기공율, 산화 그래핀 등의 함량 등을 조절하여 압력, 감압, 압전 등의 특성을 이용한 다양한 압력 소자에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 압력에 따라 변하는 전기적 특성을 이용하여 압력을 센싱할 수 있는 감압 소자에 적용될 수 있다. 상기 감압 소자는, 감압 센서로 적용되고, 상기 감압 소자의 구성은, 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 것이라면 제한 없이 적용될 수 있다. According to an embodiment, the composite membrane for pressure sensing may be applied to various pressure devices using characteristics such as pressure, pressure reduction, and piezoelectricity by adjusting thickness, porosity, graphene oxide, and the like, for example, It can be applied to the pressure-sensitive device that can sense the pressure by using the electrical characteristics that change with the pressure. The decompression element is applied as a decompression sensor, and the configuration of the decompression element may be applied without limitation as long as it is applied in the technical field of the present invention.

일 실시예에 따르면, 감압 소자의 제조방법이 제공되며, 산화 그래핀 분산액을 준비하는 단계; 유전성 폴리머 용액을 준비하는 단계; 산화 그래핀 분산액과 유전성 폴리머 용액을 혼합하는 단계; 및 상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계;를 포함할 수 있다. According to one embodiment, there is provided a method of manufacturing a pressure-sensitive device, preparing a graphene oxide dispersion; Preparing a dielectric polymer solution; Mixing the graphene oxide dispersion with the dielectric polymer solution; And coating the mixed solution on a substrate.

일 실시예에 따르면, 상기 산화 그래핀 분산액을 준비하는 단계 및 상기 유전성 폴리머 용액을 준비하는 단계는, 동일하거나 또는 상이한 유기 용매를 포함할 수 있으며, 상기 산화 그래핀의 분산성 및 유전성 폴리머 등의 첨가 성분의 용대도 및/또는 분산에 용이한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용매는, 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸아세토아마이드, 디메틸설폭사이드, N-메틸 피롤리돈, 이소포론(Isophorone), 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 메틸이소부틸케톤, 부틸아세테이트, 사이클로헥산원, 디아세톤 알콜, 디이소부틸 케톤, 에틸 아세토아세테이트, 부티로락톤, 프로필렌 카보네이트, 글리세릴 트리아세테이트 및 디메틸 프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.According to one embodiment, preparing the graphene oxide dispersion and preparing the dielectric polymer solution may include the same or different organic solvents, such as dispersible and dielectric polymer of the graphene oxide Any amount can be applied without limitation so long as it is easy to use and / or disperse the additive components. For example, the organic solvent is dimethylformamide (DMF), dimethylacetoamide, dimethylsulfoxide, N-methyl pyrrolidone, isophorone (Isophorone), methyl ethyl ketone (MEK), acetone, tetrahydrofuran, Methyl isobutyl ketone, butyl acetate, cyclohexane source, diacetone alcohol, diisobutyl ketone, ethyl acetoacetate, butyrolactone, propylene carbonate, glyceryl triacetate and dimethyl phthalate Can be.

상기 유전성 폴리머 용액을 준비하는 단계는, 필요에 따라 추가적인 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계는, 기판 상에 상기 혼합 용액을 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 스프레이코팅(spray coating), 닥터블레이드코팅(Dr. blade coating), 롤코팅(roll coating), 바코팅(bar coating), 잉크젯(ink jet) 코팅, 그래비에 코팅(gravier coating) 및 슬롯다이코팅(slot-die coating)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용할 수 있다. The preparing of the dielectric polymer solution may further include additional additives as necessary. The coating of the mixed solution on a substrate may include spin coating and dip coating the mixed solution on a substrate. (dip coating), spray coating, Dr. blade coating, roll coating, bar coating, ink jet coating, gravy coating And one or more selected from the group consisting of slot-die coating.

상기 기판은, 적용 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있고, 예를 들어, 인듐-주석 산화물(ITO), 불소-주석 산화물(FTO), 알루미늄-아연 산화물(AZO), 또는 갈륨-아연 산화물(GZO), Ag, Au, Pd, Al, Pt, Cu, Zn, Cd, In, Si, Zr, Mo, Ni, Cr, Mg, Mn, Co 및 Sn 중 1종 이상을 포함하는 투명 전극, 반도체 기판, 사파이어, 실리콘, 웨이퍼, 유리 등일 수 있다. The substrate may be appropriately selected depending on the application, and for example, indium-tin oxide (ITO), fluorine-tin oxide (FTO), aluminum-zinc oxide (AZO), or gallium-zinc oxide (GZO) ), Ag, Au, Pd, Al, Pt, Cu, Zn, Cd, In, Si, Zr, Mo, Ni, Cr, Mg, Mn, Co and a transparent electrode containing a semiconductor, Sapphire, silicon, wafer, glass, and the like.

제조예Production Example

산화 Oxidation 그래핀의Graphene 제조 Produce

산화 그래핀 제조방법은 Hemmer method의 응용하여 진행하였다. 삼각 플라스크에 그라파이트 2~4g과 황산 100mL을 교반하며, 이때 그라파이트는 합성 그라파이트를 사용했으며, 황산은 진한 황산으로 그 농도는 90 % 내지 99 %이다. 이 과정은 뭉쳐있는 그라파이트를 분산시키며 산화시키는 과정이며, 30 분가량 충분히 분산시킨 후 플라스크를 아이스 배스에 담궈 용액의 온도를 0 ℃로 맞추고, 과망간산칼륨 3~12g을 넣고 더 산화를 진행하였다. 이는 탄소층 사이에 여러 작용기를 붙여 탄소간의 반데르 발스 힘을 약하게 하여 층끼리 떨어지게 만드는 공정이다 과망간산칼륨을 환원시켜 황화망간염을 형성하였다. 다음으로, 원심분리기를 이용해 pH를 중성이 되도록 복수회 원심분리 및 세척하였다. pH가 중성이 되면 그때 용액을 음파처리 하여 뭉쳐있던 산화된 그래핀들을 분산시키고, 나머지 산화되지 않은 그라파이트와 산화 그래핀을 분리하기 위해 원심분리를 한번 더 한다. 회종적으로 획득한 그래핀은 FT-IR을 이용하여 C=C,C-O,-OH기의 피크르 확인하여 산화된 것을 확인하였다. Graphene oxide manufacturing method was carried out by the application of the Hemmer method. In a Erlenmeyer flask, 2-4 g of graphite and 100 mL of sulfuric acid were stirred. At this time, graphite was used as synthetic graphite, and sulfuric acid was concentrated sulfuric acid, and its concentration was 90% to 99%. This process is to oxidize the dispersed graphite and oxidize. After 30 minutes of sufficient dispersion, the flask is immersed in an ice bath to adjust the temperature of the solution to 0 ° C., potassium permanganate 3-12 g was further oxidized. It is a process that weakens the van der Waals forces between carbons by attaching several functional groups between the carbon layers so that the layers are separated from each other. Potassium permanganate is reduced to form manganese sulfide salts. Next, the centrifuge was centrifuged and washed several times to neutralize the pH. When the pH is neutral, the solution is sonicated to disperse the aggregated oxidized graphene and centrifugation once more to separate the remaining unoxidized graphite and graphene oxide. Graphene obtained repeatedly was confirmed to be oxidized by checking the peak of the C = C, C-O, -OH group using FT-IR.

실시예Example

(1) 복합 유전체 조성물의 제조(1) Preparation of Composite Dielectric Composition

Isophorone에 GO를 2:1 비율 비커에 담아 Hot plate 100 ℃ 250 RPM으로 3시간 stirring하여 물을 증발시키고 GO를 Isophorone 내에 분산시켰다. 다음으로, Sonication을 이용하여 GO의 분산을 더 진행하여 GO 분산액을 제조하였다.GO in Isophorone was placed in a 2: 1 ratio beaker and stirred at a hot plate of 100 ° C. at 250 RPM for 3 hours to evaporate water and disperse GO in Isophorone. Next, GO dispersion was further performed using Sonication to prepare a GO dispersion.

불소 수지인 Fluorine resin 고체 상태이므로 액화하기 위해 용매인 Isophorone와 1:3로 비커에 혼합하여 Hot plate 130 ℃ 250RPM 5시간 stirring하여 수지 혼합액을 제조하였다.Fluorine resin, which is a fluorine resin, was mixed in a beaker with a solvent of Isophorone in a 1: 3 so as to be liquefied, and a resin mixture was prepared by stirring a hot plate at 130 ° C. and 250 RPM for 5 hours.

하기의 표 1에 따라 액상화된 불소계 수지와 GO의 비율을 형성하도록 GO 분산액의 GO첨가량을 달리하여 GO 분산액과 수지 혼합액을 혼합하여 GO-F 혼합액을 제조하였다.The GO-F mixture was prepared by mixing the GO dispersion and the resin mixture by varying the GO addition amount of the GO dispersion to form a ratio of the liquefied fluorinated resin and the GO according to Table 1 below.

(2) 소자 막의 제조(2) Preparation of Device Film

표 1에 따라 F:GO(1:0), (1:0.5), (1:1) 및 (1:2)인 GO-F 혼합액 각각을 ITO Glass 상에 500RPM 5초 동안 스핀 코팅을 1회 진행하고, 스핀 코팅 후 100℃ oven에서 20분간 건조시키고, 제작된 5 ㎛ 두께의 막의 윗면에 1x1cm의 패턴을 형성시켜 Sputtering 방식을 통해 Ag를 증착하였다. 증착 조건은 0.3A, Ar 10sccm 분위에서 4분으로 하여 위 전극을 형성시켜 도 1에 나타낸 투명 압전 소자를 제조하였다. Each spin-coating of GO-F mixtures of F: GO (1: 0), (1: 0.5), (1: 1) and (1: 2) was performed on ITO Glass for 500 RPM for 5 seconds according to Table 1. After the spin coating, the coating was dried for 20 minutes in an oven at 100 ° C., and Ag was deposited by sputtering by forming a pattern of 1 × 1 cm on the top surface of the fabricated 5 μm thick film. The above electrode was formed at 4 minutes at 0.3 A and 10 sccm of Ar to form a transparent piezoelectric element shown in FIG. 1.

Ag 증착 이전에 막의 SEM 이미지를 측정하여 도 2에 나타내었다. 도 1에서 GO의 함량이 증가할 수록 막의 표면 상에 미세 기공이 증가되는 것을 확인할 수 있다.SEM images of the films before Ag deposition were measured and shown in FIG. 2. In Figure 1 it can be seen that as the content of GO increases the fine pores on the surface of the membrane.

투명 압전 소자의 감압에 따른 유전율 변화 및 인가전압에 따른 감압에 의한 전류 변화를 측정하였다. 감압에 따른 유전율 변화를 보기 위해 RLC meter를 사용하였으며, GO 첨가량에 따라의 유전율 변화를 보기 위해 GO가 첨가되지 않은 F(즉, F:GO=1:0)를 reference로 하여 측정을 진행 하였다. 그 결과는, 표 1에 나타내었다.The change in dielectric constant due to the reduced pressure of the transparent piezoelectric element and the change in current due to the reduced pressure according to the applied voltage were measured. RLC meter was used to see the change of permittivity according to the decompression, and the measurement was performed with reference to F (that is, F: GO = 1: 0) without GO to see the change of permittivity according to the amount of GO added. The results are shown in Table 1.

또한, 인가전압에 따른 전류 신호 Delay Time을 측정하였다. 인가 전압은 100V를 기준으로 F-GO(1:n)의 압력 별 전류 응답 속도를 측정한 결과 유전율 값이 클수록 Delay time 역시 커지는 것을 확인하였다.In addition, the current signal delay time according to the applied voltage was measured. As a result of measuring the current response speed of each F-GO (1: n) by pressure based on the applied voltage of 100V, it was confirmed that the larger the dielectric constant value, the larger the delay time.

F:GO(질량비)F: GO (mass ratio) 유전율 변화Permittivity change Delay Time
(500g 가압시)
Delay Time
(At 500g pressurization)
압력 (100g)Pressure (100g) 압력 (300g)Pressure (300g) 압력 (500g)Pressure (500g) 1:01: 0 0.15nF0.15 nF 35nF35 nF 50nF50 nF 50us50us 1:0.51: 0.5 40nF40 nF 50nF50 nF 90nF90 nF 22us22us 1:11: 1 47nF47 nF 63nF63nF 110nF110 nF 36us36us 1:21: 2 60nF60 nF 75nF75 nF 170nF170 nF 68us68us

표 1에서 100g의 무게보다 500g의 무게를 가했을 시 유전율 변화 폭은 F:GO(1:0)보다 GO를 포함하는 F:GO(1:0.5), (1:1) 및 (1:2)이 더 크고, GO의 첨가량에 따른 유전율 변화폭이 큰 것을 확인할 수 있다. 또한, F:GO(1:2)는, 100g 무게를 가할 시 40nF, 300g 무게를 가할 시 50nF, 500g 무게를 가할 시 90nF의 유전율 변화를 확인하여 GO 첨가량이 증가할수록 감압에 따른 유전율 변화가 큰 것을 확인하였고, 이는 GO 첨가량에 따른 막의 표면에 미세 기공의 증가가 전기적 특성 변화에 영향을 주는 것을 예측할 수 있다.In Table 1, when the weight of 500g is applied to the weight of 100g, the change in permittivity is F: GO (1: 0.5), (1: 1), and (1: 2) including GO rather than F: GO (1: 0). It can be seen that the larger the dielectric constant change with the addition amount of GO. In addition, F: GO (1: 2) confirmed the change in permittivity of 40nF when 100g is applied, and 90nF when 300g is applied, and 50nF when 500g is applied. It was confirmed that this can be expected that the increase of micropores on the surface of the membrane according to the addition amount of GO affects the electrical property change.

이 결과를 토대로 인가전압에 따른 전류 신호 Delay Time을 측정하였고, 표 1에서 F-GO(1:n)의 압력 별 전류 응답 속도를 측정한 결과 유전율 값이 클수록 Delay time 역시 커지는 것을 확인하였다. Based on this result, the current signal delay time was measured according to the applied voltage. In Table 1, as a result of measuring the current response speed for each pressure of F-GO (1: n), the delay time was also increased as the dielectric constant value was increased.

즉, GO첨가 비율에 따른 유전율 조절을 하여 한 소재를 이용하여 다양한 범위를 측정할 수 있는 압력에 따른 전기적 특성 변화를 이용하는 감압 소자를 이용한 압력센서로 사용될 수 있음을 확인하였다.That is, it was confirmed that it can be used as a pressure sensor using a pressure-sensitive device using a change in electrical properties according to the pressure that can measure various ranges using one material by adjusting the dielectric constant according to the GO addition ratio.

표 2에 따라 F:GO(1:0) 및 F:GO (1:0.5)인 GO-F 혼합액을 각각 스핀 코팅법으로 ITO Glass 상에 500 RPM 5초로 설정하여 혼합액이 고루 퍼지게 해준 뒤 1500 RPM으로 30 초 동안 원하는 일정한 두께를 조절하였다. 스핀 코팅 1 회에서 5~6 ㎛의 막이 형성 되었으며, 막 형성 조건은 1~5회 spin coating하여 두께별의 소자 막을 제조하였다. 스핀 코팅 후 100 ℃ oven에서 20분간 건조시키고, 제작된 막의 윗면에 1x1 cm의 패턴을 형성시켜 Sputtering 방식을 통해 Ag를 증착하였다. 증착 조건은 0.3 A, Ar 10 sccm 분위에서 4 분으로 하여 위 전극을 형성시켜 투명 압전 소자를 제조하였다. 각 투명 압전 소자의 감압에 따른 유전율 변화 및 인가전압에 따른 감압에 의한 전류 변화를 측정하여 표 2에 나타내었다. 감압을 100에서 500 g까지 가할 경우에 유전율 변화를 나타내었다. According to Table 2, set the F-GO (1: 0) and the F-GO (1: 0.5) GO-F mixture solution at 500 RPM on the ITO Glass for 5 seconds by spin coating, respectively, and then distribute the mixture evenly. The desired constant thickness was adjusted for 30 seconds. A film of 5-6 μm was formed in one spin coating, and the film forming conditions were spin coated 1 to 5 times to fabricate a device film according to thickness. After spin coating, the substrate was dried in an oven at 100 ° C. for 20 minutes, and Ag was deposited by sputtering by forming a pattern of 1 × 1 cm on the top of the fabricated film. The deposition conditions were 0.3 A and 4 minutes at an Ar 10 sccm quantum to form an upper electrode to prepare a transparent piezoelectric element. Table 2 shows the change in dielectric constant according to the decompression of each transparent piezoelectric element and the change in current due to the decompression according to the applied voltage. The change in permittivity was shown when the decompression was applied from 100 to 500 g.

두께(㎛)Thickness (㎛) F:GO(1:0)F: GO (1: 0) F:GO (1:0.5)F: GO (1: 0.5) 유전율 변화Permittivity change 5 ㎛5 μm 0.15 nF0.15 nF 45 nF 45 nF 15 ㎛15 μm 0.33 nF0.33 nF 40 nF40 nF 30 ㎛30 μm 0.35 nF0.35 nF 25 nF 25 nF

표 2의 결과에서 F:GO(1:0)는 막 두께가 증가할수록 막의 변형이 커져 유전율의 변화가 커지는 것을 볼 수 있었으며, F:GO (1:0.5) 경우 막 두께가 증가할수록 유전율이 점차 감소하는 것으로 보아 막 두께가 증가할수록 GO의 영향에 의한 간섭이 있는 것을 확인할 수 있다. In the results of Table 2, the F: GO (1: 0) shows that the change of permittivity increases as the film thickness increases as the film thickness increases.In the case of F: GO (1: 0.5), the dielectric constant gradually increases as the film thickness increases. It can be seen that there is interference due to the effect of GO as the film thickness increases.

본 발명은, 가해주는 압력에 따라 전도도가 달라지는 그래핀의 기계적 성질과 유전물질에 첨가 비율에 따른 유전율 변화 특성을 이용하여 다양한 범위의 압력을 센싱할 수 있는 산화 그래핀 및 불소계 수지를 포함하는 압력 센싱을 위한 복합막을 제공할 수 있다. 또한, 압력, 감압, 압전 등 분야에 접목시켜 다양한 압력 소자로 활용할 수 있다. The present invention is a pressure including a graphene oxide and a fluorine-based resin capable of sensing a wide range of pressure by using the mechanical properties of the graphene, the conductivity varies depending on the pressure applied, and the dielectric constant change characteristics according to the ratio of addition to the dielectric material. A composite membrane for sensing can be provided. In addition, it can be utilized as various pressure elements by incorporating pressure, pressure reduction, and piezoelectric fields.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. Although the embodiments have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.

Claims (6)

산화 그래핀 및 유전성 폴리머를 포함하는 복합체;를 포함하고,
10 nm 내지 100 nm인 미세기공을 포함하는,
압력 센싱을 위한 복합막.
A composite comprising graphene oxide and a dielectric polymer;
Including micropores that are 10 nm to 100 nm,
Composite membrane for pressure sensing.
제1항에 있어서,
상기 유전성 폴리머 대 상기 산화 그래핀은 1:0.20 내지 2(질량비)를 포함하고,
상기 유전성 폴리머는, 불소 수지인 것인, 압력 센싱을 위한 복합막.
The method of claim 1,
The dielectric polymer to the graphene oxide include 1: 0.20 to 2 (mass ratio),
The dielectric polymer is a fluorine resin, composite film for pressure sensing.
제1항에 있어서,
상기 복합체는, 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 아크릴트릴, 아크릴산 코폴리머, 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol), 폴리에스테르(polyester), 폴리에스테르 나프탈레이트(polyester naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐클로라이드(PVC : polyvinylchloride), 폴리아세테이트(polyacetate) 및 폴리노보넨(polynorbornene)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 수지를 더 포함하는 것인, 압력 센싱을 위한 복합막.
The method of claim 1,
The composite is polymethacrylate (polymethacrylate), polyacrylate (polyacrylate), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), acryltrile, acrylic acid copolymer, polyvinyl alcohol, polyester (polyester), polyester Further comprising at least one organic resin selected from the group consisting of naphthalate (polyester naphthalate), polycarbonate, polyvinyl chloride (PVC: polyvinylchloride), polyacetate (polyacetate) and polynorbornene (polynorbornene) , Composite membrane for pressure sensing.
제1항에 있어서,
상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 80 % 이상의 광 투과도를 가지며,
상기 압력 센싱을 위한 복합막은, 5 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 것인, 압력 센싱을 위한 복합막.
The method of claim 1,
The composite membrane for pressure sensing has a light transmittance of 80% or more,
The composite membrane for pressure sensing is a composite membrane for pressure sensing, having a thickness of 5 ㎛ to 100 ㎛.
제1항의 압력 센싱을 위한 복합막;
을 포함하는,
감압 소자.
The composite membrane for pressure sensing of claim 1;
Including,
Decompression element.
산화 그래핀 분산액을 준비하는 단계;
유전성 폴리머 용액을 준비하는 단계;
산화 그래핀 분산액과 유전성 폴리머 용액을 혼합하는 단계; 및
상기 혼합 용액을 기판 상에 코팅하는 단계; 를 포함하고,
상기 산화 그래핀의 함량에 따라 상기 복합막 중 미세 기공에 의한 기공율이 조절되는 것인, 압력 센싱을 위한 복합막의 제조방법.
Preparing a graphene oxide dispersion;
Preparing a dielectric polymer solution;
Mixing the graphene oxide dispersion with the dielectric polymer solution; And
Coating the mixed solution onto a substrate; Including,
The porosity due to the fine pores of the composite membrane is controlled according to the content of the graphene oxide, a method for producing a composite membrane for pressure sensing.
KR1020180012173A 2018-01-31 2018-01-31 Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same KR102027052B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180012173A KR102027052B1 (en) 2018-01-31 2018-01-31 Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180012173A KR102027052B1 (en) 2018-01-31 2018-01-31 Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190092891A true KR20190092891A (en) 2019-08-08
KR102027052B1 KR102027052B1 (en) 2019-09-30

Family

ID=67613355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180012173A KR102027052B1 (en) 2018-01-31 2018-01-31 Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102027052B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230028957A (en) * 2021-08-23 2023-03-03 충북대학교 산학협력단 Transparent oxide memristor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110127363A (en) * 2010-05-19 2011-11-25 한국과학기술원 Porous graphene film and method for preparing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110127363A (en) * 2010-05-19 2011-11-25 한국과학기술원 Porous graphene film and method for preparing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230028957A (en) * 2021-08-23 2023-03-03 충북대학교 산학협력단 Transparent oxide memristor

Also Published As

Publication number Publication date
KR102027052B1 (en) 2019-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Large‐area ultrathin graphene films by single‐step marangoni self‐assembly for highly sensitive strain sensing application
US7378040B2 (en) Method of forming fluoropolymer binders for carbon nanotube-based transparent conductive coatings
TWI545593B (en) Transparent conductive film and its manufacturing method
KR101285415B1 (en) Piezoelectric composite material
US10626285B2 (en) Composition based on electroactive terpolymer
FR2977713A1 (en) MULTILAYER CONDUCTIVE TRANSPARENT ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP7050469B2 (en) Piezoelectric film and piezo sensor
KR102027052B1 (en) Composite film for sensing pressure, method for producing the same and pressure sensitive device having the same
CN108367556A (en) Metal layer is laminated transparent conducting film and uses its touch sensor
KR20190015188A (en) Piezoelectric film
WO2019029975A1 (en) Formulations based on electroactive fluoropolymers for actuators
KR20150063508A (en) Transparent conductive electrode and associated production method
KR20150066552A (en) Transparent electrode and associated production method
TW201842035A (en) Fluororesin film
WO2020255920A1 (en) Tactile sensor formed on polyimide thin film having high total light transmittance, and switching device using same
CN116348285A (en) Transparent conductive voltage film and touch panel
TW201910416A (en) Field effect organic transistor containing a dielectric layer with high dielectric constant and temperature stability
WO2017209080A1 (en) Piezoelectric film
JP5472091B2 (en) COATING COMPOSITION FOR FORMING HIGH DIELECTRIC FILM AND HIGH DIELECTRIC FILM
US11333560B2 (en) Temperature sensor with heat-sensitive paste
KR102030339B1 (en) Antistatic transparent protection film and preparation method thereof
CN114755273A (en) Graphene humidity sensor and preparation method thereof
TWI836655B (en) Transparent conductive piezoelectric film, device and method for manufacturing transparent conductive piezoelectric film
KR20160120106A (en) Piezoelectric sensor using PVDF film bonded with azobenzene, manufacturing method thereof
CN114486006A (en) Flexible tactile sensor suitable for robot hand and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant