KR20200024504A - Room temperature operable gas sensor using hollow nanofibers and fabrication method thereof - Google Patents

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KR20200024504A
KR20200024504A KR1020180101267A KR20180101267A KR20200024504A KR 20200024504 A KR20200024504 A KR 20200024504A KR 1020180101267 A KR1020180101267 A KR 1020180101267A KR 20180101267 A KR20180101267 A KR 20180101267A KR 20200024504 A KR20200024504 A KR 20200024504A
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울산과학기술원
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Abstract

The present invention relates to a room temperature operable gas sensor including a hollow nanostructure, which has improved sensitivity, and a manufacturing method thereof. More specifically, the room temperature operable gas sensor comprises: a plurality of electrode frames arranged in parallel with each other to be separated from each other; and a sensing unit including a plurality of free-standing nanowire structures which are arranged between the plurality of electrode frames and electrically connect the plurality of electrode frames. The free-standing nanowire structures are hollow.

Description

중공형 나노구조체를 이용한 상온구동형 가스센서 및 이의 제조방법{ROOM TEMPERATURE OPERABLE GAS SENSOR USING HOLLOW NANOFIBERS AND FABRICATION METHOD THEREOF}Room temperature driven gas sensor using hollow nanostructures and its manufacturing method {ROOM TEMPERATURE OPERABLE GAS SENSOR USING HOLLOW NANOFIBERS AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은, 중공형 나노구조체를 이용한 상온구동형 가스센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a room temperature driven gas sensor using a hollow nanostructure and a method of manufacturing the same.

독성 가스, 폭발성 가스 및 환경 유해 가스 등을 감지하는 가스 센서(gas sensor)는 건강관리, 국방과 테러 및 환경 분야 등의 여러 관련 산업에서 중요성이 증가하고 있다. 현재, 이러한 가스 센서에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으며, 특히 가스 감응 물질로서 금속 산화물 박막을 사용하는 반도체식 가스 센서의 관심이 높아지고 있다. Gas sensors that detect toxic gases, explosive gases, and environmentally harmful gases are becoming increasingly important in many related industries, such as healthcare, defense, terrorism and the environment. At present, research on such a gas sensor is continuously conducted, and in particular, the interest of a semiconductor gas sensor using a metal oxide thin film as a gas sensitive material is increasing.

대부분의 가스 센서는 가스 분자가 낮은 활성화 에너지로 인해 실온(RT)에서 감지 물질에 반응하지 않기 때문에 ~ 300 ℃의 고온에서 작동된다. 고온에서 가스센서를 구동시키기 위해서는 히터를 회로 내부에 내장하는 등 복합하고 높은 제조비용이 요구되고 공정이 추가되어야 한다. 이러한 고온 작동에 따른 전력 소비의 증가는, 빈번한 배터리 교체를 유발하여 어플리케이션 및 IoT 적용을 어렵게 한다. Most gas sensors operate at high temperatures of ~ 300 ° C because gas molecules do not react to the sensing material at room temperature (RT) due to their low activation energy. In order to operate the gas sensor at high temperature, a complex and high manufacturing cost is required, such as a heater embedded in a circuit, and a process must be added. This increase in power consumption due to high temperature operation causes frequent battery replacement, making application and IoT applications difficult.

최근에 연구된 상온(RT)에서 작동하는 몇 가지 유형의 가스 센서는 전이 금속 TMDs(dichalcogenides), 그래핀 및 CNTs(carbon nanotubes)를 기반으로 개발되고 있지만, 이러한 가스 센서의 실제 적용은 열악한 가스 선택성, 짧은 수명, 느린 복구 특성, 대형 장치 제작의 어려움 및 신뢰할 수 없는 복구 동작 등과 같은 근본적인 문제로 인해 상용화하기에는 한계가 있다. Several types of gas sensors that have been recently studied at room temperature (RT) have been developed based on transition metal dichalcogenides (TPDs), graphene and carbon nanotubes (CNTs), but their practical application is poor gas selectivity. Due to fundamental problems such as short lifespan, slow recovery characteristics, difficulty in making large devices, and unreliable recovery behavior, there are limitations to commercialization.

본 발명은, 중공형 자가 지지형 나노선 구조체를 가스 센서에 적용하여 상온 구동이 가능하고, 감도가 향상된 상온 구동형 가스센서를 제공하는 것이다. The present invention is to provide a room temperature driving type gas sensor capable of driving at room temperature and improved sensitivity by applying the hollow self-supporting nanowire structure to the gas sensor.

본 발명은, 본 발명에 의한 상온 구동형 가스센서의 제조방법을 제공하는 것이다. The present invention provides a method for manufacturing a room temperature driving type gas sensor according to the present invention.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따라, 서로 평행하고 이격 되게 배치된 복수 개의 전극 프레임; 소정의 간격을 두고 상기 복수 개의 전극 프레임 사이로 배열되고, 상기 복수 개의 전극 프레임을 전기적으로 연결하는, 복수 개의 자가 지지형 (free-standing) 나노선 구조체를 포함하는 감지부; 를 포함하고, 상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 중공형인 것인, 상온구동형 가스센서에 관한 것이다. According to one embodiment of the present invention, a plurality of electrode frames disposed parallel and spaced apart from each other; A sensing unit arranged between the plurality of electrode frames at predetermined intervals and including a plurality of free-standing nanowire structures electrically connecting the plurality of electrode frames; It includes, the self-supporting nanowire structure, which is hollow, relates to a room temperature driven gas sensor.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극 프레임을 지지하는 지지체를 더 포함하고, 상기 지지체는, 유리, 실리콘, 사파이어 및 투명 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 절연성 물질을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the support may further include a support for supporting the electrode frame, and the support may include one or more insulating materials selected from the group consisting of glass, silicon, sapphire, and a transparent polymer.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 지지체는 복수 개이며, 상기 전극 프레임의 연장 방향과 수직을 형성하며 서로 평행하게 이격 배치된 것이고, 상기 전극 프레임은 상기 지지체 상부에 안착되어 복수 개의 지지체와 닿는 부분 외측으로 연장 형성된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the support is a plurality, and is formed to be perpendicular to the extending direction of the electrode frame spaced apart in parallel to each other, the electrode frame is seated on the support to contact the plurality of support It may be formed extending outward.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극 프레임은, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt), 납(Pb), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the electrode frame, silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), aluminum (Al), tungsten (W), zinc (Zn), nickel (Ni), iron (Fe), platinum (Pt), lead (Pb), magnesium (Mg), titanium (Ti), molybdenum (Mo), cobalt (Co), indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide ( IZO), Indium Zinc Tin Oxide (IZTO), Aluminum Zinc Oxide (AZO), Gallium Zinc Oxide (GZO), Florin Tin Oxide (FTO), Indium Tin Oxide-Silver-Indium Tin Oxide (ITO-Ag-ITO), Indium Zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO) It may be to include at least one selected from the group consisting of.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 상기 전극 프레임과 동일하거나 또는 상이한 전극물질을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the self-supporting nanowire structure may include the same or different electrode material as the electrode frame.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 1 nm 내지 500 nm의 외경 및 1 nm 내지 500 nm 의 내경을 가질 수 있고, 외경 대 내경은 1:1 내지 1:100의 직경비를 가질 수 있다. According to one embodiment of the invention, the self-supporting nanowire structure may have an outer diameter of 1 nm to 500 nm and an inner diameter of 1 nm to 500 nm, the outer diameter to inner diameter of 1: 1 to 1: 100 It may have a diameter ratio.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 제1 금속 산화물을 포함하는 내부층; 및 제2 금소 산화물을 포함하는 외부층을 포함하는 2중 층을 갖는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the self-supporting nanowire structure, the inner layer comprising a first metal oxide; And it may have a double layer comprising an outer layer comprising a second silicon oxide.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 라인, 격자 패턴 또는 랜덤한 형태로 배열된 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the self-supporting nanowire structure may be arranged in a line, a lattice pattern or a random form.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 서로 이격되게 배치되는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the self-supporting nanowire structure may be arranged to be spaced apart from each other.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상온구동형 가스센서는, 이산화황(SO2), 암모니아(NH3), 포름알데이드(HCHO), 염소(Cl2), 불산(HF), 히드라진(N2H4), 메틸아민(CH3NH2), 강산(HCl) 및 트리메틸아민((CH3)3N) 및 이산화질소(NO2) 중 적어도 하나를 감지하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the room temperature driven gas sensor, sulfur dioxide (SO 2 ), ammonia (NH 3 ), formaldehyde (HCHO), chlorine (Cl 2 ), hydrofluoric acid (HF), hydrazine (N 2 H 4 ), methylamine (CH 3 NH 2 ), strong acid (HCl) and trimethylamine ((CH 3 ) 3 N), and nitrogen dioxide (NO 2 ).

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 상온구동형 가스센서와 분석 대상을 접촉시키는 단계; 및 신호를 감지하여 분석하는 단계; 를 포함하는, 상온구동형 가스센서를 이용한 가스 감지 방법에 관한 것이다. According to one embodiment of the invention, the step of contacting the analysis object and the room temperature driven gas sensor according to the present invention; And detecting and analyzing the signal; It relates to a gas detection method using a room temperature driven gas sensor.

본 발명의 일 실시예에 따라, 서로 평행하고 이격되게 배열된 복수 개의 전극 프레임을 준비하는 단계; 방사 용액을 상기 복수 개의 전극 프레임 사이로 방사하여 폴리머 섬유를 배열하는 단계; 상기 폴리머 섬유를 전극 물질로 코팅하여 전극 물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 전극 물질-폴리머 섬유 복합체를 열처리하여 폴리머 섬유 중 적어도 일부분을 제거하는 단계; 를 포함하는, 상온구동형 가스센서의 제조방법에 관한 것이다. According to one embodiment of the invention, preparing a plurality of electrode frames arranged in parallel and spaced apart from each other; Spinning a spinning solution between the plurality of electrode frames to arrange polymer fibers; Coating the polymer fibers with an electrode material to form an electrode material-polymer fiber composite; And heat treating the electrode material-polymer fiber composite to remove at least a portion of the polymer fibers. It relates to a method of manufacturing a room temperature driven gas sensor.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극 물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계는, 전극물질을 증착하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the step of forming the electrode material-polymer fiber composite may be to deposit the electrode material.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 방사 용액은, 폴리머 물질, 또는 폴리머 물질 및 금속 산화물을 포함하고, 상기 폴리머 물질은, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸 렌옥사이드(PEO), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분(starch), 폴리아크릴산(PA), 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 및 PVC(폴리비닐클로라이드) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 금속 산화물은, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt), 납(Pb), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the spinning solution comprises a polymer material, or a polymer material and a metal oxide, the polymer material, polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethyl Ethylene oxide (PEO), carboxymethyl cellulose (CMC), starch, polyacrylic acid (PA), hyaluronic acid, polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylonitrile (PAN), polyvinyl At least one of acetate (PVAc) and PVC (polyvinyl chloride), the metal oxide is silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), aluminum (Al), tungsten ( At least one of W), zinc (Zn), nickel (Ni), iron (Fe), platinum (Pt), lead (Pb), magnesium (Mg), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and cobalt (Co) It may be to include at least one selected from the group consisting of an oxide containing.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폴리머 섬유를 배열하는 단계는, 폴리머 섬유를 상기 복수 개의 전극 프레임의 연장 방향과 수직으로 전기방사하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the step of arranging the polymer fibers, may be to electrospun the polymer fibers perpendicular to the extending direction of the plurality of electrode frames.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 폴리머 섬유를 제거하는 단계는, 200 ℃ 이상의 온도에서 열처리하는 것일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the step of removing the polymer fibers, may be a heat treatment at a temperature of 200 ℃ or more.

본 발명은, 상온에서 구동 가능하고, 고감도의 중공형 나노구조체를 적용하여 기존의 고온 작동에 따른 전력 소비의 증가 등에 따른 문제점을 해결하고, 센서의 성능이 향상된 상온구동형 가스 센서를 제공할 수 있다.The present invention can be driven at room temperature, by applying a high-sensitivity hollow nanostructure to solve the problems caused by the increase in power consumption according to the existing high-temperature operation, it is possible to provide a room temperature driven gas sensor with improved performance of the sensor. have.

본 발명은, 중공형 나노구조체를 자가 지지형태로 가스 센서에 적용함으로써, 감지 대상 가스와의 충돌 빈도를 극대화하여 낮은 가스 농도에서 우수한 감지 성능을 갖는 상온구동형 가스 센서를 제공할 수 있다. The present invention, by applying the hollow nanostructure to the gas sensor in a self-supporting form, it is possible to provide a room temperature driving type gas sensor having an excellent detection performance at a low gas concentration by maximizing the collision frequency with the gas to be detected.

본 발명은, 분석 대상 가스에 대한 선택도가 높고, 장기간 안정적으로 우수한 성능을 제공할 수 있는 상온구동형 가스 센서를 제공할 수 있다.The present invention can provide a room temperature driving type gas sensor which has high selectivity for an analysis target gas and can provide excellent performance stably for a long time.

본 발명은, 반도체 금속 산화물 기반의 가스 센서를 적용하여 제조비용을 낮추고, 긴 수명 및 높은 감도를 갖는 상온구동형 가스 센서를 제공할 수 있고, 상기 가스 센서는 다양한 어플리케이션 및 IoT 적용 가능한 웨어러블 가스 센서로 제조될 수 있다. The present invention, by applying a semiconductor metal oxide-based gas sensor can reduce the manufacturing cost, can provide a room temperature driven gas sensor having a long life and high sensitivity, the gas sensor is a wearable gas sensor that can be applied to various applications and IoT It can be prepared as.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 상온구동형 가스 센서의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 상온구동형 가스 센서의 제조방법의 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, (a) 각각, 300K, (b) 450K 및 (c) 600K에서 중공형 및 비중공형 섬유(filled fibers), (d) 중공형 섬유의 외부 및 내부 표면에 대한 충돌 주파수(Collision frequency) 대 온도 그래프, (e) 비중공형 섬유의 외부 표면 및 중공형 섬유의 내부 및 외부 표면과 가스 분자 간의 상호 작용에 대한 FDTD 시뮬레이션(Simulated collision frequency data)을 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 상온구동형 가스 센서의 제조방법의 공정을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에서 제조된 중공형 자가 지지형 AZO 나노선 구조체의 (a) SEM이미지, (b) XRD 패턴 및 (c) TEM 이미지를 나타낸 것이다. 이미지 내부에 관련 SAED 패턴을 삽입하고, 관련 가스 센서의 광학 이미지를 삽입하였다.
도 6은, 본 발명의 실시예에서 제조된 가스 센서에 관련해서, (a) 0.5 ppm NO2 가스에 대한 자가 중공형 자가 지지형 AZO 나노섬유 가스 센서 대 작동 온도의 가스 반응 커브, (b) 50 ℃ 및 상온에서 0.5 ppm NO2 가스에 대한 자가 중공형 자가 지지형 AZO 나노섬유의 센싱의 반응 및 회복 경향, (c) 250 ℃에서 다양한 NO2 농도(0.5-10 ppm)에 대한 중공형 자가 지지형 AZO 나노섬유의 가스 반응 커브, 및 (d) 250 ℃에서 0.5 ppm NO2 농도에 대한 중공형 자가 지지형 AZO 나노섬유의 가스 반응 커브를 나타낸 것이다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따라, (a) 250 ℃에서 상이한 농도를 갖는 여러 가스에 대한 중공형 자가 지지형AZO 나노섬유의 가스 선택도 커브, (b) RT에서 상이한 상대 습도 조건 (10-75%)에서 0.5 ppm NO2 가스에 따른 중공형 자가 지지형 AZO 나노섬유의 가스 반응 커브 및 (c) RT에서 30 사이클까지 0.5 ppm NO2 가스에 대한 중공형 자가 지지형 AZO 나노섬유의 사이클 안정성 커브 및 (d) RT에서 60일 동안 0.5 ppm NO2에 대한 가스 반응 유지 특성을 나타낸 것이다.
1 exemplarily shows a configuration of a room temperature driving type gas sensor according to the present invention according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a room temperature driving type gas sensor according to the present invention according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows hollow and non-holed fibers at (a) 300K, (b) 450K and (c) 600K, respectively, (d) the outside of the hollow fiber and in accordance with one embodiment of the present invention. Collision frequency versus temperature graph for the inner surface, (e) FDTD simulation (Simulated collision frequency data) for the interaction between the outer surface of the non-porous fiber and the inner and outer surfaces of the hollow fiber and gas molecules will be.
Figure 4 shows, by way of example, a process of the method for manufacturing a room temperature driving type gas sensor according to the present invention according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows the (a) SEM image, (b) XRD pattern and (c) TEM image of the hollow self-supporting AZO nanowire structure prepared in the embodiment of the present invention. The relevant SAED pattern was inserted inside the image and the optical image of the associated gas sensor was inserted.
FIG. 6 is a gas response curve of (a) self-hollow self-supporting AZO nanofiber gas sensor versus operating temperature for a 0.5 ppm NO 2 gas in relation to the gas sensor manufactured in the embodiment of the present invention, (b) For 0.5 ppm NO 2 gas at 50 ° C and room temperature Trends in the response and recovery of sensing of self-supporting self-supporting AZO nanofibers, (c) gas reaction curves of hollow self-supporting AZO nanofibers at various NO 2 concentrations (0.5-10 ppm) at 250 ° C., and ( d) Gas response curves of hollow self-supporting AZO nanofibers at 0.5 ppm NO 2 concentration at 250 ° C.
FIG. 7 shows (a) gas selectivity curves of hollow self-supporting AZO nanofibers for different gases having different concentrations at 250 ° C., according to embodiments of the invention, (b) different relative humidity conditions at RT ( 10-75%) gas reaction curves of hollow self-supporting AZO nanofibers with 0.5 ppm NO 2 gas and (c) hollow self-supporting AZO nanofibers for 0.5 ppm NO 2 gas up to 30 cycles at RT. Cycle stability curve and (d) gas reaction retention characteristics for 0.5 ppm NO 2 for 60 days at RT.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary according to a user, an operator's intention, or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.

본 발명은, 자가 지지형(free-standing) 나노선 구조체를 포함하는 상온구동형 가스센서에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 중공형 나노선 구조체를 자가 지지형으로 가스 센서에 적용하여 상온에서 유해 가스의 검출이 가능하고, 센서의 감도가 월등하게 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a room temperature driven gas sensor including a free-standing nanowire structure, and according to an embodiment of the present invention, a hollow nanowire structure is applied to a gas sensor as a self-supporting type. Therefore, it is possible to detect harmful gases at room temperature, and the sensitivity of the sensor can be significantly improved.

본 발명에 의한 상온구동형 가스 센서는 도 1을 참조하며 설명하며, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 상온구동형 가스센서의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 상기 상온구동형 가스 센서는, 지지 프레임(110); 전극 프레임(120); 및 감지부(130)를 포함할 수 있다.The room temperature driven gas sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, and FIG. 1 exemplarily shows the configuration of the room temperature driven gas sensor according to the present invention. The room temperature driven gas sensor in Figure 1, the support frame 110; Electrode frame 120; And a sensing unit 130.

지지체(110)는, 전극 프레임을 지지하거나 또는 적어도 일부분에 전극이 형성될 수 있다. 지지체(110)는 복수 개이며, 전극 프레임(120)의 연장 방향과 수직을 형성하며 서로 평행하게 이격 배치될 수 있다. 또는, 지지체(100)는, 개방형 프레임이며, 원, 타원형 또는 다각형 형상일 수 있다. 지지체(110)의 높이는 다양한 디바이스에 적절한 부착 및 호환이 가능하도록 조절될 수 있다. The support 110 may support the electrode frame or at least a portion of the electrode may be formed. The support 110 may be provided in plurality, and may be perpendicular to the extending direction of the electrode frame 120, and may be spaced apart in parallel to each other. Alternatively, the support 100 may be an open frame, and may have a circular, elliptical or polygonal shape. The height of the support 110 can be adjusted to enable proper attachment and compatibility to various devices.

지지체(110)는, 필름, 시트, 박막, 플레이트 등의 형태일 수 있다. The support 110 may be in the form of a film, sheet, thin film, plate, or the like.

지지체(110)는, 투명 재질을 포함하고, 예를 들어, 금속, 산화물, 폴리머 수지 등의 투명 절연성 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 유리; 실리콘; 사파이어; 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트 및 폴리비닐알코올의 투명 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 폴리머 수지의 경화, 성분 등을 조절하여 유연하고 투명한 특성을 나타낼 수 있다. The support 110 may include a transparent material and may include, for example, a transparent insulating material such as a metal, an oxide, or a polymer resin. More specifically, glass; silicon; Sapphire; It contains at least one selected from the group consisting of polyimide, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polycarbonate and polyvinyl alcohol transparent polymer, flexible by controlling the curing, components, etc. of the polymer resin It can exhibit transparent properties.

지지체(110)는, 상단의 적어도 일부분에 전도성 금속층을 더 포함할 수 있고, 예를 들어, (Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt) 및 납(Pb)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 전도성 금속층은, 1 nm 이상; 1 nm 내지 1000 nm; 또는 1 nm 내지 10 ㎛ 두께를 가질 수 있다.The support 110 may further include a conductive metal layer on at least a portion of the top, and for example, (Ag), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), aluminum (Al), tungsten ( W), zinc (Zn), nickel (Ni), iron (Fe), platinum (Pt) and lead (Pb) may include one or more selected from the group consisting of. The conductive metal layer is 1 nm or more; 1 nm to 1000 nm; Or 1 nm to 10 μm thick.

전극 프레임(120)은, 지지체 (110) 상부에 안착되어 복수 개의 지지체(110)와 닿는 부분 외측으로 연장 형성된 것일 수 있다. 전극 프레임(120)은, 서로 평행하고 이격되게 배치된 복수 개일 수 있다. 전극 프레임(120)은, 전극물질을 포함하고 상기 전극 물질 자체로 이루어지거나, 상기 전극물질의 증착층, 코팅층 또는 도금층을 포함하거나 필름, 시트 등이 부착될 수 있다. The electrode frame 120 may be formed on the upper part of the support 110 to extend outside the portion contacting the plurality of the support 110. The electrode frame 120 may be a plurality of parallel and spaced apart from each other. The electrode frame 120 may include an electrode material and may be made of the electrode material itself, or may include a deposition layer, a coating layer, or a plating layer of the electrode material, or a film, a sheet, or the like.

상기 전극 물질은, 금속, 금속 산화물 등을 포함할 수 있고, 예를 들어, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt), 납(Pb), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 전극물질은, 나노튜브(nanotube), 나노선(nanowire), 나노로드(nanorod), 나노니들(nanoneedle), 나노입자(nanoparticle) 등의 다양한 형상을 포함할 수 있다. The electrode material may include a metal, a metal oxide, or the like, and for example, silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), aluminum (Al), tungsten (W), Zinc (Zn), Nickel (Ni), Iron (Fe), Platinum (Pt), Lead (Pb), Magnesium (Mg), Titanium (Ti), Molybdenum (Mo), Cobalt (Co), Indium Tin Oxide (ITO) ), Indium zinc oxide (IZO), Indium zinc tin oxide (IZTO), Aluminum zinc oxide (AZO), Gallium zinc oxide (GZO), Florin tin oxide (FTO), Indium tin oxide-Silver-Indium tin oxide (ITO- Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide (IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-aluminum zinc oxide It may include at least one selected from the group consisting of (AZO-Ag-AZO). The electrode material may include various shapes such as nanotubes, nanowires, nanorods, nanoneedles, nanoparticles, and the like.

전극 프레임(120)은, 투명 전극일 수 있고, 1 nm 이상; 1 nm 내지 1000 nm; 10 nm 내지 500 ㎛ 또는 10 nm 내지 10 mm로 두께로 형성되고, 상기 두께 범위 내에 포함되면 자가 지지형 나노선 구조체를 안정적으로 안착시키고, 센서의 민감도를 개선시킬 수 있다.The electrode frame 120 may be a transparent electrode and includes 1 nm or more; 1 nm to 1000 nm; When formed to a thickness of 10 nm to 500 μm or 10 nm to 10 mm, and included within the thickness range, it is possible to stably seat the self-supporting nanowire structure and to improve the sensitivity of the sensor.

감지부(130)는, 가스 감지를 위한 활성 물질로 복수 개의 자가 지지형(free-standing) 나노선 구조체를 포함하고, 상기 나노선 구조체는 중공형 구조체이고, 서로 평행하도록 배치된 복수 개의 전극 프레임(120) 사이로 배치될 수 있다. 즉, 상기 나노선 구조체의 양단은 서로 평행하는 전극 프레임(120) 상에 각각 접촉하여 배치되므로, 전극 프레임(120)들을 전기적으로 연결할 수 있고, 서로 평행하는 전극 프레임(120) 사이의 개방된 영역에서 자가 지지형 나노선 구조체가 노출될 뿐만 아니라, 중공형 구조에 의한 자가 지지형 나노 구조체의 가스 접촉 및 충돌, 및 감지 가능한 면적이 증가되어 상온에서 가스 센서의 감도 및 성능을 향상시킬 수 있다. The sensing unit 130 includes a plurality of free-standing nanowire structures as active materials for gas detection, wherein the nanowire structures are hollow structures and are arranged in parallel with each other. May be disposed between 120. That is, since both ends of the nanowire structure are disposed in contact with each other on the electrode frames 120 parallel to each other, the electrode frames 120 may be electrically connected to each other, and open areas between the electrode frames 120 parallel to each other. In addition to exposing the self-supporting nanowire structure, the gas contact and collision, and the detectable area of the self-supporting nanostructure by the hollow structure is increased to improve the sensitivity and performance of the gas sensor at room temperature.

이는 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라 중공형 나노선 구조체의 NO2 가스의 접촉 빈도의 FDTD 시뮬레이션을 나타낸 것으로, 도 3을 살펴보면, NO2 가스는 중공형 나노구조체의 내부에서 접촉 빈도가 크고, 이는 상온에서 감도 향상에 기여할 수 있다.This will be described in detail with reference to FIG. 3. Figure 3 is, in accordance with an embodiment of the invention illustrates the FDTD simulation of the contact frequency of the NO 2 gas of the hollow nano structure, referring to Fig. 3, NO 2 gas is the contact frequency in the interior of the hollow nanostructures Large, which may contribute to sensitivity improvement at room temperature.

상기 자가 지지형(free-standing) 나노선 구조체는, 전극 프레임(120) 사이로 배열 시 배열 간격, 나노선 구조체의 직경, 나노선 구조체의 수 등에 따라 개수 밀도(number density)를 조절하여 가스 센서의 투명도 및 전기적 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 복수 개의 자가 지지형 나노선 구조체는, 라인, 격자 형태 또는 랜덤한 형상으로 배열될 수 있다. 또한, 소정의 간격으로 서로 이격되게 배열될 수 있다. 이러한 개수 밀도(number density)의 조절에 의해서 나노선 구조체의 수 증가에 의한 투명도 감소를 방지하고, 전기적 저항성 증가로 인한 전기적 특성 저하를 방지할 수 있다. The free-standing nanowire structure may be configured to adjust the number density of the gas sensor according to the arrangement interval, the diameter of the nanowire structure, the number of nanowire structures, and the like when arranged between the electrode frames 120. Transparency and electrical properties can be improved. For example, the plurality of self-supporting nanowire structures may be arranged in a line, lattice form or random shape. It may also be arranged spaced apart from each other at predetermined intervals. By controlling the number density, it is possible to prevent a decrease in transparency due to an increase in the number of nanowire structures, and to prevent a decrease in electrical characteristics due to an increase in electrical resistance.

상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 1 nm 내지 500 nm의 외경 및 1 nm 내지 500 nm의 내경(중경 직경)을 가질 수 있고, 외경 대 내경은 1:1 내지 1:100의 직경비를 가질 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 내경에 비하여 외경이 더 클 경우에 중공 내로 가스의 유입에 제한이 있고, 내부 표면에서 가스의 접촉 및 충돌 면적의 감소로 인한, 가스 센서의 상온 구동의 어려움과 감도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.The self-supporting nanowire structure may have an outer diameter of 1 nm to 500 nm and an inner diameter (medium diameter) of 1 nm to 500 nm, and an outer diameter to an inner diameter may have a diameter ratio of 1: 1 to 1: 100. have. If it is within the above range, there is a restriction on the inflow of gas into the hollow when the outer diameter is larger than the inner diameter, and the difficulty and sensitivity of the room temperature driving of the gas sensor is lowered due to the reduction of the contact and collision area of the gas on the inner surface. Can be prevented.

상기 자가 지지형 나노선 구조체는 다공성일 수 있고, 구조체 전체 면적의 10 % 이상; 30 % ; 또는 50 % 이상일 수 있다.  The self-supporting nanowire structure may be porous, at least 10% of the total area of the structure; 30%; Or 50% or more.

상기 자가 지지형 나노선 구조체에서 중공형 구조는 단일 또는 복수층의 쉘로 구성될 수 있다. 상기 복수층의 쉘은 동일하거나 또는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 쉘은, 제1 물질을 포함하는 내부층 및 제2 물질로 이루어진 외부층으로 이루어진 2중층으로 구성될 수 있다. 또한, 내부층은 소성 과정에서 폴리머의 제거로 인하여 외부층에 비하여 더 높은 다공도를 나타낼 수 있다. 상기 제1 물질 및 제2 물질은, 동일하거나 또는 상이할 수 있다.In the self-supporting nanowire structure, the hollow structure may consist of a single or multiple layers of shells. The plurality of layers of shells may comprise the same or different materials. For example, the plurality of shells may be composed of a double layer consisting of an inner layer comprising a first material and an outer layer consisting of a second material. In addition, the inner layer may exhibit higher porosity than the outer layer due to the removal of the polymer during the firing process. The first material and the second material may be the same or different.

상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 상기 투명전극과 동일하거나 또는 상이한 투명 전극물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 금속, 금속 산화물 등을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 코발트(Co), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt), 납(Pb), ZnO, SnO2, WO3, Fe2O3, Fe3O4, NiO, TiO2, CuO, In2O3, Zn2SnO4, Co3O4, PdO, LaCoO3, NiCo2O4, V2O5, RuO2, IrO2, MnO2, InTaO4, InTaO4, 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO),플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 전극물질은, 나노튜브(nanotube), 나노선(nanowire), 나노로드(nanorod), 나노니들(nanoneedle), 나노입자(nanoparticle) 등의 다양한 형상을 포함할 수 있다. The self-supporting nanowire structure may include a transparent electrode material that is the same as or different from that of the transparent electrode, and may include, for example, a metal, a metal oxide, and more specifically, silver (Ag), Copper (Cu), Gold (Au), Chromium (Cr), Aluminum (Al), Tungsten (W), Cobalt (Co), Zinc (Zn), Nickel (Ni), Iron (Fe), Platinum (Pt), Lead (Pb), ZnO, SnO 2 , WO 3 , Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , NiO, TiO 2 , CuO, In 2 O 3 , Zn 2 SnO 4 , Co 3 O 4 , PdO, LaCoO 3 , NiCo 2 O 4 , V 2 O 5 , RuO 2 , IrO 2 , MnO 2 , InTaO 4 , InTaO 4 , Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), Indium Zinc Tin Oxide (IZTO), Aluminum Zinc Oxide (AZO), Gallium Zinc Oxide (GZO), Florin Tin Oxide (FTO), Indium Tin Oxide-Silver-Indium Tin Oxide (ITO-Ag-ITO), Indium Zinc Oxide-Silver-Indium Zinc Oxide (IZO-Ag-IZO) ), Indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-al Minyum from the group consisting of zinc oxide (AZO-AZO-Ag) it may be one containing at least one selected. The electrode material may include various shapes such as nanotubes, nanowires, nanorods, nanoneedles, nanoparticles, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상온구동형 가스센서는, 300 nm 내지 1000 nm 파장 범위의 빛에 대하여 75 % 이상; 80 % 이상; 85 % 이상의 투과도(transmittance)를 나타낼 수 있다.According to one embodiment of the invention, the room temperature driven gas sensor, 75% or more for light in the wavelength range of 300 nm to 1000 nm; At least 80%; Transmittance of greater than or equal to 85%.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상온구동형 가스센서는, 상온 또는 상온 내지 100 ℃의 온도 및 0.5 ppm 이하의 저농도의 가스 농도에서 감지 대상에 대한 높은 선택도 및 고감도를 나타낼 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the room temperature driven gas sensor may exhibit high selectivity and high sensitivity for a sensing object at a temperature of room temperature or room temperature to 100 ° C. and a low concentration of gas at a concentration of 0.5 ppm or less.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상온구동형 가스센서는, 도 1에 제시한 바와 같이, 가스 감지 및 구동을 위한 구성을 더 포함할 수 있고, 다양한 기재, 케이스(150) 등과 함께 조립될 수 있다. 예를 들어, 전류 공급을 위한 구동부(140), 전류 신호 감지를 위한 분석부(미도시), 분석 시료가 주입 및 배출되는 입구 및 출구 등을 포함할 수 있고, 케이스는 용도에 따라 다양한 형상이 적용될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the room temperature driven gas sensor, as shown in Figure 1, may further include a configuration for gas detection and driving, and be assembled with a variety of substrate, case 150, etc. Can be. For example, the driving unit 140 for supplying current, an analysis unit (not shown) for detecting a current signal, and an inlet and an outlet through which analytical sample is injected and discharged may be included. Can be applied.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상온구동형 가스센서는, 유해 가스 감지를 위한 것이며, 예를 들어, 이산화황(SO2), 암모니아(NH3), 포름알데이드(HCHO), 염소(Cl2), 불산(HF), 히드라진(N2H4), 메틸아민(CH3NH2), 강산(HCl) 및 트리메틸아민((CH3)3N) 및 이산화질소(NO2) 중 적어도 하나를 감지하고, 바람직하게는 이산화질소(NO2)일 수 있다. According to one embodiment of the invention, the room temperature driven gas sensor is for detecting harmful gases, for example, sulfur dioxide (SO 2 ), ammonia (NH 3 ), formaldehyde (HCHO), chlorine (Cl 2 ), at least one of hydrofluoric acid (HF), hydrazine (N 2 H 4 ), methylamine (CH 3 NH 2 ), strong acid (HCl) and trimethylamine ((CH 3 ) 3 N), and nitrogen dioxide (NO 2 ) Sense, and may preferably be nitrogen dioxide (NO 2 ).

본 발명은, 본 발명에 의한 상온구동형 가스센스는, 투명한 전자 제품, 유리창, 창문 등에 다양한 기재 및 제품에 부착되어 가스 센서의 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명한 전자 제품은, 투명 디스플레이, 투명태양전지, 투명 휴대폰 및 스마트 워치 등일 수 있다. 예를 들어, 상온 구동에 의한 전력 소비를 낮추고 배터리 소비를 줄일 수 있으므로, IoT 센서 및 웨어러블 기기로 적용될 수 있다.According to the present invention, the room temperature driving type gas sense according to the present invention may be attached to various substrates and products such as transparent electronic products, windows, windows, etc. to provide a function of a gas sensor. For example, the transparent electronic product may be a transparent display, a transparent solar cell, a transparent mobile phone, a smart watch, or the like. For example, it is possible to reduce the power consumption by the room temperature driving and to reduce the battery consumption, it can be applied to IoT sensors and wearable devices.

본 발명은, 본 발명에 의한 상온구동형 가스센서를 이용한 가스 감지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상온구동형 가스센서와 분석 대상을 접촉시키는 단계; 및 신호를 감지하여 분석하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 가스 감지 방법은, 전기저항 변화 등과 같은 전기적 신호를 활용하여 원하는 가스의 정량 및 정성 분석이 이루어질 수 있다. 상기 감지 대상은, 상기 언급한 바와 같다. The present invention relates to a gas sensing method using a room temperature driven gas sensor according to the present invention. According to an embodiment of the present invention, the method comprises contacting a room temperature driven gas sensor and an analyte; And detecting and analyzing the signal. In the gas sensing method, a quantitative and qualitative analysis of a desired gas may be performed by using an electrical signal such as an electrical resistance change. The sensing object is as mentioned above.

본 발명은, 본 발명에 의한 투명가스센서의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 지지체를 준비하는 단계(210); 전극 프레임을 형성하는 단계(220); 폴리머 섬유를 배열하는 단계(230); 전극물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계(240); 및 열처리하여 폴리머 섬유를 제거하는 단계(250);를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a transparent gas sensor according to the present invention. According to one embodiment of the present invention, the method includes preparing a support (210); Forming an electrode frame (220); Arranging 230 the polymer fibers; Forming an electrode material-polymer fiber composite (240); And removing the polymer fiber by heat treatment (250).

지지체를 준비하는 단계(220)는, 센서의 용도에 따라 상기 언급한 지지 프레임을 준비하는 단계이다.The step 220 of preparing the support is to prepare the above-mentioned support frame according to the use of the sensor.

전극 프레임을 형성하는 단계(230)는, 지지체의 상부에 안착되고, 서로 평행하고 이격되게 배열된 복수 개의 전극 프레임을 형성하는 단계이다. 전극 프레임 형태로 안착하거나 또는 프레임 형태의 기재 상에 전극시트, 필름, 박막 등을 부착하거나 기재 상에 코팅 또는 증착하여 형성할 수 있다. 상기 코팅은, 딥 코팅(Dip coating), 스핀 코팅(Spin coating), 롤 코팅(Roll coating), 바 코팅(Bar coating) 및 스프레이 코팅(Spray coating)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있다.Forming the electrode frame 230 is a step of forming a plurality of electrode frames that are seated on the top of the support, arranged in parallel and spaced apart from each other. It may be formed by seating in the form of an electrode frame or by attaching an electrode sheet, a film, a thin film, or the like on a base of the frame, or coating or depositing on the base. The coating may use at least one selected from the group consisting of dip coating, spin coating, roll coating, bar coating, and spray coating.

상기 증착은, 스퍼터링, 펄스 레이저 증착(PLD, Pulsed Laser Deposition), 열 증발법 (Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(E-beam Evaporation), 기상화학증착법 (Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition), 유도결합플라즈마 화학기상증착(Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition) 및 플라즈마 강화 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)으로 이루어지 군에서 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 증착은, 상온 이상의 온도에서 실시될 수 있다. The deposition is sputtering, pulsed laser deposition (PLD), thermal evaporation (Thermal Evaporation), electron beam evaporation (E-beam Evaporation), chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition), atomic layer deposition (Atomic Layer) Deposition), at least one selected from the group consisting of Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition and Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition may be used. The deposition may be carried out at a temperature above room temperature.

폴리머 섬유를 배열하는 단계(230)는, 폴리머 섬유를 방사하여 상기 복수 개의 전극 프레임 사이로 배열된 폴리머 섬유를 배열하는 단계이다. 상기 폴리머 섬유를 배열하는 단계는, 폴리머 수지의 용융물 또는 폴리머 수지 및 용매를 포함하는 방사 용액을 이용하고, 상기 방사 용액은, 전극물질 및/또는 전극물질의 전구체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리머 수지 및 용매를 포함하는 제1 방사 용액 및 폴리머 수지, 전극물질 및/또는 전극물질의 전구체 및 용매를 포함하는 제2 방사 용액을 각각, 동시 또는 교대로 방사할 수 있다. Arranging 230 the polymer fibers, spinning the polymer fibers to arrange the polymer fibers arranged between the plurality of electrode frames. Arranging the polymer fibers, using a spinning solution comprising a melt of a polymer resin or a polymer resin and a solvent, the spinning solution may further include an electrode material and / or a precursor of the electrode material. For example, the first spinning solution including the polymer resin and the solvent and the second spinning solution including the polymer resin, the electrode material and / or the precursor and the solvent of the electrode material may be spun simultaneously or alternately.

상기 전극물질은, 상기 언급한 바와 같고, 0.1 nm 이상; 1 nm 이상; 10 nm 이상; 300 nm 이상; 500 nm 이상의 입자 크기(또는, 형태에 따라 직경, 길이 또는 두께)를 갖고, 나노튜브(nanotube), 나노선(nanowire), 나노로드(nanorod), 나노니들(nanoneedle), 나노입자(nanoparticle) 등의 형태를 가질 수 있다. 상기 전구체는, 상기 전극물질을 형성하기 위한 금속산화물, 아세테이트(acetate), 카르보닐(carbonyl), 금속 탄산염(carbonate), 질산염(nitrate), 황산염(sulfate), 인산염(phosphate) 및 염화염(halide) 등일 수 있다.The electrode material is, as mentioned above, 0.1 nm or more; 1 nm or more; 10 nm or more; 300 nm or more; It has a particle size of 500 nm or more (or diameter, length or thickness depending on shape), nanotubes, nanowires, nanorods, nanoneedles, nanoparticles, etc. It may have a form. The precursor may be a metal oxide, acetate, carbonyl, metal carbonate, nitrate, sulfate, phosphate, and chloride to form the electrode material. ) And the like.

상기 폴리머 물질은, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸 렌옥사이드(PEO), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분(starch), 폴리아크릴산(PA), 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 및 PVC(폴리비닐클로라이드), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 설폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀고분자(COP), 사이클로올레핀코고분자(COC), 디시클로펜타디엔고분자(DCPD), 시클로펜타디엔고분자(CPD), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리다이메틸실론세인(PDMS), 실리콘수지, 불소수지 및 변성에폭시수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The polymer material may be polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), carboxymethyl cellulose (CMC), starch, polyacrylic acid (PA), hyaluronic acid ( Hyaluronic acid), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylacetate (PVAc) and PVC (polyvinylchloride), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene sulfone (PES), polyethylene Phthalate (PEN), Polycarbonate (PC), Polyimide (PI), Ethylene Vinyl Acetate (EVA), Amorphous Polyethylene Terephthalate (APET), Polypropylene Terephthalate (PPT), Polyethylene Terephthalate Glycerol (PETG), Poly Cyclohexylenedimethylene terephthalate (PCTG), modified triacetylcellulose (TAC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), dicyclopentadiene polymer (DCPD), cyclopentadiene polymer (CPD) , Polyarylate (PAR), polyetherimide (PEI), polydimethylsiloncene (PDMS), silicone resin, fluorine resin and modified epoxy resin may include at least one selected from the group consisting of.

상기 폴리머 수지 및/또는 전극물질 및 이의 전구체는, 상기 방사 용액 100 중량부에 대해 0.01 중량부 이상; 0.1 중량부 내지 60 중량부; 또는 1 중량부 내지 90 중량부;로 포함될 수 있다.The polymer resin and / or the electrode material and the precursor thereof, 0.01 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the spinning solution; 0.1 parts by weight to 60 parts by weight; Or 1 part by weight to 90 parts by weight.

상기 용매는, 폴리머 수지의 용해 및/또는 분산; 및 전극물질 및/또는 전구체의 용해 및/또는 분산시켜 방사 용액을 제조할 수 있는 것으로, 예를 들어, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메톡시프로필아세테이트, 유산에틸, 아세트산에틸, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란, 디메틸포름아미드, 클로로포름, 톨루엔 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 방사 용액은, 필요 시 분산제를 더 포함할 수 있다.The solvent may be dissolved and / or dispersed of a polymer resin; And dissolving and / or dispersing the electrode material and / or precursor to produce a spinning solution, for example, water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy -2-propyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methoxy propyl acetate, ethyl lactate, ethyl acetate, acetonitrile, tetrahydrofuran, dimethylformamide, chloroform, toluene, and the like, but are not limited thereto. . In addition, the spinning solution may further include a dispersant if necessary.

폴리머 섬유를 배열하는 단계(230)는 전기 방사(electro-spinning), 멜트 스피닝(melt spinning), 전기 블로윙(electro-blowing), 멜트-블로윙(melt-blowing)(복합방사, 분할사), 스펀-본디드(spun-bonded), 에어 레이드(air laid) 및 웨트 레이드(wet laid) 방법으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 이용할 수 있고, 바람직하게는 전기 방사(Electrospinning)일 수 있다. 상기 전기 방사는, 전계의 크기 및 방사 용액의 농도를 변화시켜 방사되는 섬유의 두께를 조절할 수 있다. Arranging polymer fibers 230 may include electrospinning, melt spinning, electro-blowing, melt-blowing (compound spinning, split yarn), spun At least one selected from the group consisting of a spun-bonded, air laid and wet laid method may be used, and preferably may be electrospinning. The electrospinning can control the thickness of the fiber being spun by varying the size of the electric field and the concentration of the spinning solution.

폴리머 섬유를 배열하는 단계(230) 이후에 건조하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상온 내지 200 ℃에서 1분 이상; 1 시간 내지 20 시간 동안 건조할 수 있다.After the step 230 of arranging the polymer fibers may further comprise the step of drying, at least one minute at room temperature to 200 ℃; It may be dried for 1 to 20 hours.

전극물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계(230)는, 상기 폴리머 섬유를 전극물질로 코팅하여 전극물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계이다. 상기 전극물질은, 상기 폴리머 섬유의 표면 상에 코팅하여 일정한 두께의 코팅층을 형성할 수 있다. Forming an electrode material-polymer fiber composite 230 is coating the polymer fiber with an electrode material to form an electrode material-polymer fiber composite. The electrode material may be coated on the surface of the polymer fiber to form a coating layer having a predetermined thickness.

전극물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계(230)는, 코팅법, 증착법 또는 이 둘을 이용할 수 있고, 바람직하게는 증착법을 이용할 수 있다. In step 230 of forming the electrode material-polymer fiber composite, a coating method, a deposition method, or both may be used, and preferably, a deposition method may be used.

열처리하여 폴리머 섬유를 제거하는 단계(240)는, 상기 전극물질-폴리머 섬유 복합체를 열처리하여 폴리머 섬유 중 적어도 일부분을 제거하는 단계일 수 있다. 즉, 폴리머 섬유는 중공형 나노선 구조체 형성을 위한 템플레이트로 적용하여, 90 % 이상; 또는 전체를 제거할 수 있다. 상기 폴리머 섬유를 제거하여 중공형의 자가 지지형 나노섬유 구조체를 형성할 수 있다. 상기 자가 지지형 나노섬유 구조체는, 서로 평행하게 배치된 전극 프레임 사이에 걸쳐서 배열되어, 상기 전극의 전기적 연결과 가스에 대한 우수한 감지 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 자가 지지형 나노섬유 구조체의 외부층(또는, 표면층)은 전극물질로 이루어지고, 중공을 감싸는 내부층은 기공이 외부층 보다 발달되어 높은 다공성을 가질 수 있다. The step 240 of removing the polymer fibers by heat treatment may include removing at least a portion of the polymer fibers by heat treating the electrode material-polymer fiber composite. That is, the polymer fiber is applied as a template for forming the hollow nanowire structure, 90% or more; Or the whole can be removed. The polymer fibers may be removed to form hollow self-supporting nanofiber structures. The self-supporting nanofiber structures may be arranged across electrode frames arranged in parallel to each other, to provide electrical connection of the electrodes and excellent sensing of gas. For example, the outer layer (or surface layer) of the self-supporting nanofiber structure may be made of an electrode material, and the inner layer surrounding the hollow may have higher porosity because pores are developed than the outer layer.

열처리하여 폴리머 섬유를 제거하는 단계(240)는, 공기, 산소 및 비활성 가스 중 적어도 하나의 분위기에서 실시되고, 200 ℃ 이상; 300 ℃ 이상; 또는 400 내지 1000 ℃에서 실시될 수 있다. 또한, 10 분 이상; 30 분 이상; 1 시간 이상; 또는 1 시간 내지 20 시간 동안 실시될 수 있다. Heat treatment step 240 of removing the polymer fibers is carried out in an atmosphere of at least one of air, oxygen and inert gas, 200 ℃ or more; 300 ° C. or higher; Or at 400 to 1000 ° C. More than 10 minutes; At least 30 minutes; At least 1 hour; Or 1 hour to 20 hours.

실시예Example

도 2의 공정에서 제시한 바와 같이, 구리 전극 프레임 상에 전기방사 용액(PVP(1.6g) 및 Propanol(25ml))을 40 ℃에서 1시간 동안 750 rpm으로 교반하여 제조한 이후, 전기방사(Electrospinning - 9.5 kV, Feeding rate= 0.8ml/h, distance 15 cm, 26-gauge needle)하여 나노섬유를 방사하였다. 방사된 나노섬유 상에 AZO(AZO (2 wt%, 99.999% pure), 50W RF power, distance 15 cm, 5 mTorr working pressure, RT.)를 스퍼터링 증착하여 코팅층을 형성하고, 튜브로에 넣어400 ℃에서 1시간 동안 열처리하여 폴리머를 제거하여 가스 센서를 제조하였다.As shown in the process of Figure 2, the electrospinning solution (PVP (1.6g) and Propanol (25ml)) on a copper electrode frame was prepared by stirring at 750 rpm for 1 hour at 40 ℃, then electrospinning (Electrospinning 9.5 kV, Feeding rate = 0.8ml / h, distance 15 cm, 26-gauge needle) to spin the nanofibers. Sputtering deposition of AZO (AZO (2 wt%, 99.999% pure), 50 W RF power, distance 15 cm, 5 mTorr working pressure, RT.) On the spun nanofibers to form a coating layer, put into a tube 400 ℃ Heat treatment for 1 hour at to remove the polymer to prepare a gas sensor.

상기 제조된 중공형(Hollow) AZO 나노섬유의 SEM 이미지, XRD 패턴 및 TEM 이미지를 측정하여 도 5에 나타내었다. 도 5에서 AZO 쉘을 갖는 중공형 나노구조체가 형성된 것을 확인할 수 있다.SEM images, XRD patterns, and TEM images of the hollow AZO nanofibers prepared above were measured and shown in FIG. 5. In FIG. 5, it can be seen that the hollow nanostructure having the AZO shell is formed.

제조된 가스 센서의 전기적 특성 및 감지 특성을 평가하여 도 6에 나타내었다. 도 6의 (a)에서 중공형 산화물 구조체 기반 센서는 0.5 ppm의 낮은 농도의 NO2 에서도 저항변화를 보이며, 상온 및 50 ℃의 구동온도에서도 확실하게 낮은 농도의 NO2 가 감지되는 것을 확인할 수 있다. The electrical and sensing characteristics of the manufactured gas sensor were evaluated and shown in FIG. 6. In (a) of FIG. 6, the hollow oxide structure-based sensor shows resistance change even at a low concentration of NO 2 of 0.5 ppm, and it can be confirmed that a low concentration of NO 2 is surely detected even at a driving temperature of 50 ° C. .

제조된 가스 센서의 선택도 및 센서 응답 특성을 평가하여 도 7에 나타내었다. 도 7을 살펴보면, 상기 가스 센서는 대한 다른 가스(CO, H2)에 대한 반응이 약한(Ra / Rg < 2.7) 하지만, NO2 가스에 대해 현저하게 높은 가스 반응(Rg / Ra ~ 13)을 나타내어 NO2에 대한 높은 선택성을 확인했습니다. 센서 응답은 75 % RH 조건에서 단 3 % 만 감소되어, 실제 생활환경에서도 무리 없이 작동할 수 있는 수준이며, 30 사이클 걸쳐 안정된 가스 반응을 나타내고, 센서의 감도는 60 일 동안 일정한 센서 신호 (96.3 % 변화)를 나타내어 센서의 장기 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있다. Selectivity and sensor response characteristics of the manufactured gas sensor were evaluated and shown in FIG. 7. Referring to FIG. 7, the gas sensor has a weak response (Ra / Rg <2.7) to other gases (CO, H 2 ), but has a significantly higher gas response (Rg / Ra to 13) for NO 2 gas. High selectivity for NO 2 . The sensor response is reduced by only 3% at 75% RH, which means that it can operate in the real world without any problems, and shows stable gas response over 30 cycles, and the sensitivity of the sensor is constant sensor signal (96.3% for 60 days). Change) to confirm that the sensor has long-term stability.

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 by substitution or replacement 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 (15)

서로 평행하고 이격 되게 배치된 복수 개의 전극 프레임;
소정의 간격을 두고 상기 복수 개의 전극 프레임 사이로 배열되고, 상기 복수 개의 전극 프레임을 전기적으로 연결하는, 복수 개의 자가 지지형 (free-standing) 나노선 구조체를 포함하는 감지부;
를 포함하고,
상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 중공형인 것인,
상온구동형 가스센서.
A plurality of electrode frames arranged in parallel and spaced apart from each other;
A detector including a plurality of free-standing nanowire structures arranged between the plurality of electrode frames at predetermined intervals and electrically connecting the plurality of electrode frames;
Including,
The self-supporting nanowire structure is hollow,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 전극 프레임을 지지하는 지지체를 더 포함하고,
상기 지지체는, 유리, 실리콘, 사파이어 및 투명 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 절연성 물질을 포함하는 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
Further comprising a support for supporting the electrode frame,
The support includes one or more insulating materials selected from the group consisting of glass, silicon, sapphire and transparent polymers,
Room temperature driven gas sensor.
제2항에 있어서,
상기 지지체는 복수 개이며, 상기 전극 프레임의 연장 방향과 수직을 형성하며 서로 평행하게 이격 배치된 것이고,
상기 전극 프레임은 상기 지지체 상부에 안착되어 복수 개의 지지체와 닿는 부분 외측으로 연장 형성된 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 2,
The support is a plurality of, is formed to be perpendicular to the extending direction of the electrode frame spaced apart in parallel to each other,
The electrode frame is seated on the upper support is formed to extend outside the portion in contact with the plurality of supports,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 전극 프레임은, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt), 납(Pb), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 갈륨징크옥사이드(GZO), 플로린틴옥사이드(FTO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 및 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
The electrode frame includes silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), aluminum (Al), tungsten (W), zinc (Zn), nickel (Ni), iron (Fe), Platinum (Pt), Lead (Pb), Magnesium (Mg), Titanium (Ti), Molybdenum (Mo), Cobalt (Co), Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), Indium Zinc Tin Oxide (IZTO) ), Aluminum zinc oxide (AZO), gallium zinc oxide (GZO), florin tin oxide (FTO), indium tin oxide-silver-indium tin oxide (ITO-Ag-ITO), indium zinc oxide-silver-indium zinc oxide ( IZO-Ag-IZO), indium zinc tin oxide-silver-indium zinc tin oxide (IZTO-Ag-IZTO) and aluminum zinc oxide-silver-aluminum zinc oxide (AZO-Ag-AZO) To include,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 상기 전극 프레임과 동일하거나 또는 상이한 전극물질을 포함하는 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
The self-supporting nanowire structure, the electrode frame comprises the same or different electrode material,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 제1 금속 산화물을 포함하는 내부층; 및 제2 금소 산화물을 포함하는 외부층을 포함하는 2중 층을 갖는 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
The self-supporting nanowire structure includes an inner layer including a first metal oxide; And a double layer comprising an outer layer comprising a second gold oxide,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 라인, 격자 패턴 또는 랜덤한 형태로 배열된 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
The self-supporting nanowire structure is arranged in a line, lattice pattern or random form,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 자가 지지형 나노선 구조체는, 서로 이격되게 배치되는 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
The self-supporting nanowire structure is to be spaced apart from each other,
Room temperature driven gas sensor.
제1항에 있어서,
상기 상온구동형 가스센서는, 이산화황(SO2), 암모니아(NH3), 포름알데이드(HCHO), 염소(Cl2), 불산(HF), 히드라진(N2H4), 메틸아민(CH3NH2), 강산(HCl) 및 트리메틸아민((CH3)3N) 및 이산화질소(NO2) 중 적어도 하나를 감지하는 것인,
상온구동형 가스센서.
The method of claim 1,
The room temperature driven gas sensor is sulfur dioxide (SO 2 ), ammonia (NH 3 ), formaldehyde (HCHO), chlorine (Cl 2 ), hydrofluoric acid (HF), hydrazine (N 2 H 4 ), methylamine (CH 3 NH 2 ), strong acid (HCl) and trimethylamine ((CH 3 ) 3 N) and at least one of nitrogen dioxide (NO 2 ),
Room temperature driven gas sensor.
제1항의 상온구동형 가스센서와 분석 대상을 접촉시키는 단계; 및
신호를 감지하여 분석하는 단계;
를 포함하는,
상온구동형 가스센서를 이용한 가스 감지 방법.
Contacting the analysis object with a room temperature driven gas sensor of claim 1; And
Detecting and analyzing the signal;
Containing,
Gas detection method using room temperature driven gas sensor.
서로 평행하고 이격되게 배열된 복수 개의 전극 프레임을 준비하는 단계;
방사 용액을 상기 복수 개의 전극 프레임 사이로 방사하여 폴리머 섬유를 배열하는 단계;
상기 폴리머 섬유를 전극 물질로 코팅하여 전극 물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계; 및
상기 전극 물질-폴리머 섬유 복합체를 열처리하여 폴리머 섬유를 제거하는 단계;
를 포함하는,
상온구동형 가스센서의 제조방법.
Preparing a plurality of electrode frames arranged in parallel and spaced apart from each other;
Spinning a spinning solution between the plurality of electrode frames to arrange polymer fibers;
Coating the polymer fibers with an electrode material to form an electrode material-polymer fiber composite; And
Heat treating the electrode material-polymer fiber composite to remove polymer fibers;
Containing,
Method for manufacturing a room temperature driven gas sensor.
제11항에 있어서,
상기 전극 물질-폴리머 섬유 복합체를 형성하는 단계는, 전극물질을 증착하는 것인,
상온구동형 가스센서의 제조방법.
The method of claim 11,
Forming the electrode material-polymer fiber composite is to deposit the electrode material,
Method for manufacturing a room temperature driven gas sensor.
제11항에 있어서,
상기 방사 용액은, 폴리머 물질, 또는 폴리머 물질 및 금속 산화물을 포함하고,
상기 폴리머 물질은, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸 렌옥사이드(PEO), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분(starch), 폴리아크릴산(PA), 히알루론산(Hyaluronic acid), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐아세테이트(PVAc) 및 PVC(폴리비닐클로라이드) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 금속 산화물은, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 백금(Pt), 납(Pb), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
상온구동형 가스센서의 제조방법.
The method of claim 11,
The spinning solution comprises a polymer material or a polymer material and a metal oxide,
The polymer material may be polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), carboxymethyl cellulose (CMC), starch, polyacrylic acid (PA), hyaluronic acid ( Hyaluronic acid), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylacetate (PVAc) and PVC (polyvinylchloride),
The metal oxide may be silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), chromium (Cr), aluminum (Al), tungsten (W), zinc (Zn), nickel (Ni), iron (Fe), At least one selected from the group consisting of oxides including at least one of platinum (Pt), lead (Pb), magnesium (Mg), titanium (Ti), molybdenum (Mo), cobalt (Co),
Method for manufacturing a room temperature driven gas sensor.
제11항에 있어서,
상기 폴리머 섬유를 배열하는 단계는, 폴리머 섬유를 상기 복수 개의 전극 프레임의 연장 방향과 수직으로 전기방사하는 것인,
상온구동형 가스센서의 제조방법.
The method of claim 11,
Arranging the polymer fibers, the polymer fibers are electrospun perpendicular to the extending direction of the plurality of electrode frames,
Method for manufacturing a room temperature driven gas sensor.
제11항에 있어서,
상기 폴리머 섬유를 제거하는 단계는, 200 ℃ 이상의 온도에서 열처리하는 것인,
상온구동형 가스센서의 제조방법.
The method of claim 11,
Removing the polymer fibers, the heat treatment at a temperature of 200 ℃ or more,
Method for manufacturing a room temperature driven gas sensor.
KR1020180101267A 2018-08-28 2018-08-28 Room temperature operable gas sensor using hollow nanofibers and fabrication method thereof KR102126282B1 (en)

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