KR20200071964A - 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유형 전극의 표면 상에 PVDF 또는 그 중합체를 나노선으로 방사하여 섬유형 전극 표면에 PVDF 또는 그 중합체가 일정 두께로 코팅된 형태를 구현함으로써 압전물질과 전극을 용이하게 일체화시킬 수 있음과 함께 압전물질의 반복적인 휨 동작에 의해 전극이 손상되는 것을 방지하고 압전효율을 향상시킬 수 있는 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재는 섬유형 전극; 및 상기 섬유형 전극의 표면에 피복된 압전물질;을 포함하여 이루어지며, 상기 압전물질은 전기방사(electrospinning)에 의해 섬유형 전극 표면 상에 적층된 것이며, 상기 섬유형 전극과 압전물질은 동심원 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유형 전극의 표면 상에 PVDF 또는 그 중합체를 나노선으로 방사하여 섬유형 전극 표면에 PVDF 또는 그 중합체가 일정 두께로 코팅된 형태를 구현함으로써 압전물질과 전극을 용이하게 일체화시킬 수 있음과 함께 압전물질의 반복적인 휨 동작에 의해 전극이 손상되는 것을 방지하고 압전효율을 향상시킬 수 있는 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치에 관한 것이다.
에너지 하베스팅(energy harvesting)은 태양, 압전, 풍력, 열에너지나 인체의 운동에너지 등 외부의 에너지를 수집하여 전기에너지로 변환시키는 기술을 말한다. 에너지 하베스팅은 자연환경이나 인체의 움직임으로부터 직접 전기에너지를 얻을 수 있기 때문에 에너지 공급의 안정성, 보안성 및 지속성을 유지할 수 있고, 환경 공해를 줄일 수 있는 친환경 에너지 활용기술로 각광받고 있다.
에너지 하베스팅을 구현하는 원리는 다양한데 그 중 하나인 압전방식의 에너지 하베스팅은 가하는 에너지에 비하여 수확할 수 있는 에너지 효율이 높은 방식으로, 전력밀도는 0.001∼100 mW/cm3, 효율은 25∼60%로 알려져 있다. 압전 효과란 PZT나 BaTiO3 와 같은 물질 내에서 분자의 구조 내에 비대칭적인 전하 분포로 인해 전기 쌍극자 모멘트가 발생하거나, 분자 자체가 이동하여 전기 쌍극자 모멘트가 발생하는 물질에 압력 즉 물리적인 비틀림이나 일그러짐으로 인하여 전기 쌍극자 모멘트가 재배열이 되고 이렇게 배열된 방향에 의해서 전기가 발생을 하는 현상으로, 압전의 크기는 물질 내에 존재하는 편극의 방향, 결정의 대칭성, 그리고 가해준 기계적 압력에 의존하게 된다.
압전 에너지 하베스팅 소재의 가장 대표적인 물질로 PZT(lead zirconate titanate), ZnO, BaTiO3와 같은 물질들이 있다. 상기 압전물질들은 높은 압전상수를 가지는 대신에 잘 휘어지지 않는 단점을 가지고 있다. 이러한 취성이 낮은 기계적 특성 때문에 압전 에너지 하베스팅으로 사용을 하기 위해서는 고정되어 있거나 움직임이 필요하지 않는 곳에서 사용이 되고 있으며 유동인구가 많은 바닥의 타일 밑이나 차가 지나가는 도로의 밑에 사용이 되고 있다.
상기의 압전물질이 취성이 낮은 반면 PVDF(polyvinylene difluoride) 및 그 중합체인 PVDF-TrFE(trifluoroethylene), PVDF-TrFE-CFE(chlorofluoroethylene) 등은 유연한 물리적 특성을 갖는다. 이러한 PVDF 및 그 중합체는 상술한 PZT, ZnO, BaTiO3에 비해 압전특성은 작지만 유연하고 휘어짐이 가능하기 때문에 여러 분야에 응용될 수 있다.
PVDF 또는 그 중합체의 압전특성을 개선하는 방법으로 PVDF(또는 그 중합체)를 박막 형태로 제작하거나 PVDF(또는 그 중합체)를 나노선(nanowire)으로 방사하여 그물망(또는 매트) 형태로 제작하는 방법이 제시된 바 있다. 박막 형태 또는 그물망 형태로 제작함으로써 압전효율을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다. 압전특성 측면에서, 나노선 방사를 통해 그물망 형태로 제작한 PVDF(또는 그 중합체) 소재가 박막 형태보다 결정성이 우수하여 상대적으로 압전특성이 우수하다. 참고로, PVDF(또는 그 중합체)를 나노선으로 방사하는 방법으로는 용융방사(melting spinning)와 전기방사(electrospinning)가 있으며, 용융방사는 방사하고자 하는 물질을 용융시킨 후 마이크로크기의 좁은 구멍을 통해 방사시키는 방법이며, 전기방사는 전계를 인가하여 나노선을 제작하는 방식이다.
한편, 압전방식의 에너지 하베스팅을 구현하기 위해서는 압전물질의 양단에 전극이 구비되어야 한다. PVDF 또는 그 중합체를 이용함과 함께 박막 형태 또는 그물망 형태로 제작한 경우, 압전물질의 상면과 하면 각각에 전극이 구비되어야 한다.
이와 같이 PVDF 또는 그 중합체가 박막 형태 또는 그물망 형태로 제작되고, 그 상면 및 하면 상에 전극이 구비되는 경우, 압전소재가 여러 번 휘어지게 되면 전극에 균열(crack)이 발생하거나, 단락되는 특성을 보이게 되어 전극의 전도성이 떨어지게 되고 그 결과로 인하여 에너지의 효율이 점차적으로 줄어들게 된다. 또한, 나노선이 중첩된 그물망 형태(또는 매트 형태)는 나노선의 두께가 수백 나노미터의 크기로 여러 겹으로 쌓여있는 구조를 가지고 있기 때문에 표면거칠기가 커, 이러한 구조에서는 모든 나노선에 직접 접촉하는 전극을 형성하기가 어렵기 때문에 표면 평탄화 작업을 하여 전극을 형성을 하거나 표면이 평탄한 전극을 나노선의 그물망 위에 올려서 전압과 전력을 얻을 수 있도록 제작해야 하는 불편이 뒤따른다.
Y R Wang et al. Smart Mater. Struct. 20 (2011) 045009
Jian Fang et al. Energy Environ. Sci., 2013, 6, 2196-2202
Wu, D et al. Int. J. Nanomanuf. 2015, 11, 297-310
Edmondson, D. et al. J. Mater. Chem. 2012, 22, 18646-18652
Yu, H et al. Nanotechnology 2013, 24, 405401
Hosseini, S.M. et al. Org. Electron. 2017, 50, 121-129
Navneet Soin. et al. Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1670-1679
Persano, L. et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1633
Park, S.-H. et al. ACS Appl. Mat. Interfaces 2016, 8, 24773-24781
Ren, G. et al. Macromol. Mater. Eng. 2013, 298, 541-546
Mandal, D. et al. Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, 831-837
Wang, X. et al. Sci. Rep. 2016, 6, 36409
Tushar Sharma. et al. Transducers 2013, Barcelona, SPAIN, 16-20 June 2013
Han Bit Lee. et al. Smart Mater. Struct. 26 2017 045032
M.B. Kechiche et al. Sensors and Actuators A 2013 204 122- 130
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 섬유형 전극의 표면 상에 PVDF 또는 그 중합체를 나노선으로 방사하여 섬유형 전극 표면에 PVDF 또는 그 중합체가 일정 두께로 코팅된 형태를 구현함으로써 압전물질과 전극을 용이하게 일체화시킬 수 있음과 함께 압전물질의 반복적인 휨 동작에 의해 전극이 손상되는 것을 방지하고 압전효율을 향상시킬 수 있는 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재는 섬유형 전극; 및 상기 섬유형 전극의 표면에 피복된 압전물질;을 포함하여 이루어지며, 상기 압전물질은 전기방사(electrospinning)에 의해 섬유형 전극 표면 상에 적층된 것이며, 상기 섬유형 전극과 압전물질은 동심원 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 압전물질은 유연성을 갖는 압전물질이다. 상기 압전물질은 PVDF(polyvinylene difluoride) 또는 그 중합체이며, 상기 중합체는 PVDF-TrFE 또는 PVDF-TrFE-CFE이다.
상기 섬유형 플렉서블 압전소재는 30kPa∼500kPa의 압력에 대해 전압 측정이 가능하다.
본 발명에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치는 동일선 상에 이격되어 배치되는 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축; 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축을 회전시키는 이송회전축 구동모터; 권선된 섬유형 전극을 제 1 이송회전축으로 공급하며, 제 1 이송회전축의 자체 회전시 제 1 이송회전축에 연동되어 자체 회전함과 함께 제 1 이송회전축을 선회하는 제 1 권선축; 제 2 이송회전축을 통해 이송되는 압전소재를 권선하며, 제 2 이송회전축의 자체 회전시 제 2 이송회전축에 연동되어 차제 회전함과 함께 제 2 이송회전축을 선회하는 제 2 권선축; 및 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축이 구비된 선상에서 상부로 이격된 위치에 구비되어, 압전물질을 나노선 형태로 방사하여 섬유형 전극의 표면 상에 압전물질 나노선을 적층시키는 전기방사장치;를 포함하여 이루어지며, 섬유형 전극은 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축 사이에서 자체 회전함과 동시에 전진 이동하며, 이 과정에서 전기방사장치를 통해 섬유형 전극 상에 압전물질 나노선이 적층되는 것을 특징으로 한다.
제 1 이송회전축과 제 1 권선축, 제 2 이송회전축과 제 2 권선축은 각각 이송회전축-권선축 구동기어를 매개로 연동되며, 제 1 이송회전축이 자체 회전하면 이송회전축-권선축 구동기어의 동작에 의해 제 1 권선축이 연동되어 자체 회전하며, 제 2 이송회전축이 자체 회전하면 이송회전축-권선축 구동기어의 동작에 의해 제 2 권선축이 연동되어 자체 회전한다.
상기 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축에 각각 이송회전축 기어가 구비되고, 상기 제 1 권선축과 제 2 권선축에 각각 권선축 구동기어가 구비되며, 이송회전축 기어와 권선축 구동기어가 이송회전축-권선축 구동기어를 매개로 연결되며, 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축이 자체 회전되면 이송회전축 기어의 구동력이 이송회전축-권선축 구동기어를 거쳐 권선축 구동기어에 전달되어 제 1 권선축 또는 제 2 권선축이 자체 회전된다.
상기 이송회전축 기어, 권선축 구동기어 및 이송회전축-권선축 구동기어는 상기 구동기어 박스 내에 장착되며, 상기 제 1 권선축 또는 제 2 권선축은 구동기어 박스의 일측에 구비되며, 상기 구동기어 박스는 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축과 결합되어 일체형을 이루며, 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축이 자체 회전하면 구동기어 박스는 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축을 중심축으로 하여 선회 운동을 한다.
제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축 그리고 제 1 권선축과 제 2 권선축이 모두 자체 회전함과 제 1 권선축이 제 1 이송회전축을 선회하고 제 2 권선축이 제 2 이송회전축을 선회하는 과정에서, 제 1 권선축에 권선되어 있는 섬유형 전극은 제 1 이송회전축으로 공급되며, 제 1 이송회전축측의 섬유형 전극은 자체 회전하면서 제 2 이송회전축측으로 이동되며, 최종적으로 제 2 이송회전축측으로 이동된 섬유형 전극은 제 2 권선축에 권선되며, 섬유형 전극이 자체 회전하면서 제 1 이송회전축에서 제 2 이송회전축으로 이동하는 과정에서 섬유형 전극 표면 상에는 전기방사장치에 의해 생성된 압전물질 나노선이 적층되며, 제 2 권선축에는 압전물질 나노선이 중첩되어 피복된 섬유형 전극이 권선된다.
제 1 이송회전축과 제 1 권선축의 자체 회전 속도비 및 제 2 이송회전축과 제 2 권선축의 자체 회전 속도비는 20∼30 : 1로 설정된다.
섬유형 전극의 안정적인 이동을 위해 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축 각각에 가이드 롤러가 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치는 다음과 같은 효과가 있다.
섬유형 플렉서블 압전소재가 유연성을 갖춤에 따라 휨 동작을 반복하여도 압전물질 뿐만 아니라 전극이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 섬유상 전극이 중심부에 배치되고, 섬유상 전극의 표면 상에 압전물질이 코팅되는 형태로 구비되는 구조임에 따라, 전극과 압전물질의 접촉면적을 최대화함과 함께 접촉하지 않는 압전물질과 전극 사이의 거리가 최소화됨으로 인해 압전효율을 향상시킬 수 있다.
이와 함께, 섬유상 전극의 표면 상에 압전물질을 코팅함에 있어서, 전기방사(electrospinning)에 의해 생성된 압전물질 나노선이 섬유상 전극의 표면 상에 중첩되어 코팅되도록 함으로써 용융방사에 의해 생성되는 박막형 압전물질에 대비하여 압전특성이 향상된다. 이에 덧붙여, 30∼500kpa의 넓은 압력범위에서 전압 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재의 단면도.
도 2a는 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 단면 SEM 사진.
도 2b는 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 측면 SEM 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치의 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 제작된 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치의 사진.
도 5는 유리기판과 PDMS 코팅 사이에 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 샘플의 사진.
도 6a 내지 도 6d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 60rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 7a∼도 7d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 80rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 8a∼도 8d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 120rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 9a 내지 도 9c는 도 6(a∼d) 내지 도 8(a∼d)에서 보여준 전압특성 그래프의 압력을 가하였을 때 나온 양전압의 값을 평균한 값을 나타낸 것.
도 10a 및 도 10b는 실험예 1에 따라 섬유형 플렉서블 압전소재의 손가락 터치에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 11은 PVDF-TrFE 함량에 따른 나노선의 형태 변화를 나타낸 SEM 사진.
도 12는 실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 및 종래 기술에 따른 PVDF 기반 압전소재의 압전특성을 취합한 결과.
도 13a 및 도 13b는 실험예 1에 따라 구리선 회전속도 90rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 1개에 직경이 1cm인 원형에 압력을 각각 0.3 kgf, 5.1 kgf 의 힘을 주기적으로 눌렀을 때의 전압-전류 특성 그래프.
도 14a 및 도 14b는 실험예 1에 따라 구리선 회전속도 90rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 3개에 2cm x 2cm인 정사각형 압력지그에 각각 0.4 kgf, 5.4 kgf 의 힘을 주기적으로 눌렀을 때의 전압-전류 특성 그래프.
도 15a 및 도 15b는 실험예 1에 따라 구리선 회전 속도 60rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 10와 20의 실제 사진.
도 16a 및 도 16b는 도 15a와 도 15b의 소재에 압력 인가에 따른 전압특성 그래프.
도 17은 100 kpa을 도 15a 및 도 15b에 연속적으로 펄스를 가해줄때의 압력 변화 그래프.
도 18a 및 도 18b는 도 16a 와 도 16b를 도 17에 따라 압력을 변화시켰을 의 전압특성 그래프.
도 2a는 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 단면 SEM 사진.
도 2b는 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 측면 SEM 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치의 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 제작된 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치의 사진.
도 5는 유리기판과 PDMS 코팅 사이에 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 샘플의 사진.
도 6a 내지 도 6d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 60rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 7a∼도 7d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 80rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 8a∼도 8d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 120rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 9a 내지 도 9c는 도 6(a∼d) 내지 도 8(a∼d)에서 보여준 전압특성 그래프의 압력을 가하였을 때 나온 양전압의 값을 평균한 값을 나타낸 것.
도 10a 및 도 10b는 실험예 1에 따라 섬유형 플렉서블 압전소재의 손가락 터치에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과.
도 11은 PVDF-TrFE 함량에 따른 나노선의 형태 변화를 나타낸 SEM 사진.
도 12는 실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 및 종래 기술에 따른 PVDF 기반 압전소재의 압전특성을 취합한 결과.
도 13a 및 도 13b는 실험예 1에 따라 구리선 회전속도 90rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 1개에 직경이 1cm인 원형에 압력을 각각 0.3 kgf, 5.1 kgf 의 힘을 주기적으로 눌렀을 때의 전압-전류 특성 그래프.
도 14a 및 도 14b는 실험예 1에 따라 구리선 회전속도 90rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 3개에 2cm x 2cm인 정사각형 압력지그에 각각 0.4 kgf, 5.4 kgf 의 힘을 주기적으로 눌렀을 때의 전압-전류 특성 그래프.
도 15a 및 도 15b는 실험예 1에 따라 구리선 회전 속도 60rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 10와 20의 실제 사진.
도 16a 및 도 16b는 도 15a와 도 15b의 소재에 압력 인가에 따른 전압특성 그래프.
도 17은 100 kpa을 도 15a 및 도 15b에 연속적으로 펄스를 가해줄때의 압력 변화 그래프.
도 18a 및 도 18b는 도 16a 와 도 16b를 도 17에 따라 압력을 변화시켰을 의 전압특성 그래프.
본 발명은 전극과 압전물질이 동심원을 이루도록 결합된 섬유형 플렉서블 압전소재를 제시한다. 전극은 섬유 형태를 이루며, 압전물질은 전극의 둘레를 따라 전극의 표면 상에 구비된다. 달리 표현하여, 본 발명에 따른 섬유상 플렉서블 압전소재는 섬유상 압전물질의 중심부에 섬유상 압전물질의 길이 방향을 따라 섬유상 전극이 배치되는 구조이며, 이에 따라 전극과 압전물질은 동심원 형태를 이룬다 할 수 있다.
본 발명에 따른 섬유상 플렉서블 압전소재를 구성하는 전극과 압전물질은 유연성(flexible)을 갖는 물질로 이루어진다. 전극은 유연성과 전기전도도가 높은 금속선 예를 들어, 구리선(Cu wire)로 구성할 수 있고, 압전물질은 압전특성 및 유연성을 구비한 PVDF(polyvinylene difluoride) 또는 PVDF 중합체인 PVDF-TrFE, PVDF-TrFE-CFE로 구성할 수 있다.
본 발명은 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재를 통해 다음의 현저한 효과를 얻을 수 있다. 섬유형 플렉서블 압전소재가 유연성을 갖춤에 따라 휨 동작을 반복하여도 압전물질 뿐만 아니라 전극이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 섬유상 전극이 중심부에 배치되고, 섬유상 전극의 표면 상에 압전물질이 코팅되는 형태로 구비되는 구조임에 따라, 전극과 압전물질의 접촉면적을 최대화함과 함께 접촉하지 않는 압전물질과 전극 사이의 거리가 최소화됨으로 인해 압전효율을 향상시킬 수 있다. 이와 함께, 섬유상 전극의 표면 상에 압전물질을 코팅함에 있어서, 전기방사(electrospinning)에 의해 생성된 압전물질 나노선이 섬유상 전극의 표면 상에 중첩되어 코팅되도록 함으로써 용융방사에 의해 생성되는 박막형 압전물질에 대비하여 압전특성이 향상된다.
앞서 ‘발명의 배경이 되는 기술’에서 언급한 바와 같이, PVDF 또는 그 중합체로 압전소재를 제작하는 경우, 용융방사에 의한 박막형 또는 전기방사에 의한 그물망형(매트형)으로 제작할 수 있는데 박막형 및 그물망형 모두 상면과 하면에 각각 전극을 배치해야 하며, 이에 따라 박막형 압전소재, 그물망형 압전소재의 휨 동작 반복시 전극의 균열이 야기된다. 또한, 용융방사를 통해 제작되는 박막형의 경우, 전기방사 방식에 대비하여 결정성이 떨어져 압전특성이 저하되는 단점도 있다.
이에 반해, 본 발명에 따른 섬유상 플렉서블 압전소재는 상술한 바와 같이, 섬유상 전극이 중심부에 배치되고, 섬유상 전극의 표면 상에 압전물질이 코팅되는 형태로 구비되는 구조에 기반함과 함께 압전물질이 전기방사 방식을 통해 형성된 이른 바 나노선이 중첩된 그물망 형태(또는 매트 형태)임에 따라, 압전소재의 반복적인 휨 동작에 대한 내구성이 담보되고, 전극과 압전물질의 접촉면적 최대화를 통한 압전효율의 향상 그리고 전기방사 방식을 적용함에 따른 압전특성 향상을 기대할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전물질과 전극이 동심형태를 이루는 섬유형 플렉서블 압전소재는 섬유형 전극과 압전물질을 포함하여 이루어진다.
상기 섬유형 전극은 실(wire) 형태의 도전성 물질이며, 일 실시예로 구리선(Cu wire), 알루미늄선(Al wire) 등으로 구성할 수 있다. 상기 섬유형 전극은 실 형태의 도전성 물질로 구성됨에 따라, 유연성을 구비하며 반복적인 휨 동작에 의해 손상될 우려가 없다.
상기 압전물질은 유연성을 갖는 압전물질로 이루어지며, 상기 섬유형 전극을 피복하는 형태로 구비된다. 섬유형 전극을 피복하는 형태로 압전물질이 구비됨에 따라, 섬유형 전극과 압전물질은 동심원 형태로 배치된다. 상기 압전물질은 전술한 바와 같이 유연성을 갖는 압전물질로 이루어지는데, 일 실시예로 PVDF(polyvinylene difluoride) 또는 PVDF 중합체인 PVDF-TrFE, PVDF-TrFE-CFE 등으로 구성될 수 있다.
상기 압전물질이 상기 섬유형 전극을 피복하는 형태로 구비되어 섬유형 전극과 압전물질이 동심원 형태를 이룸에 따라, 섬유형 전극의 표면은 압전물질과 접촉하게 되어 압전물질에 의해 생성되는 전기에너지의 전극으로의 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 섬유형 전극의 표면에 피복되는 압전물질은 전기방사(electrospinning) 방법에 의해 피복된다. 구체적으로, 직선으로 배치된 섬유형 전극을 회전시킴과 동시에 전기방사를 통해 압전물질을 나노선(nanowire)으로 방사시켜 섬유형 전극의 표면 상에 나노선이 적층되도록 한다. 섬유형 전극이 회전하는 과정에서 섬유형 전극 상에 나노선이 적층됨에 따라, 섬유형 전극의 모든 표면 상에 압전물질 나노선이 균일하게 적층되며, 이와 같은 과정을 반복함으로써 여러 겹의 나노선이 적층된 그물망 또는 매트 형태의 압전물질이 섬유형 전극의 표면 상에 피복된다. 참고로, 도 2a 및 도 2b는 후술하는 실험예 1에 따라 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 단면도 및 측면도이다.
섬유형 전극 상에 적층되는 압전물질 나노선의 균일한 적층 및 적층된 나노선의 물성을 위해 섬유형 전극의 회전속도 및 기타 공정조건이 최적화되어야 되는데 이에 대해서는 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치의 설명에서 상세히 살펴보기로 한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재에 대해 설명하였다. 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치는 제 1 이송회전축(11), 제 2 이송회전축(12), 제 1 권선축(21), 제 2 권선축(22), 이송회전축 구동모터, 구동기어 박스(30) 및 전기방사장치(40)를 포함하여 이루어진다. 참고로, 도 4는 본 발명에 따라 제작된 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치의 사진이다.
상기 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)은 섬유형 전극을 자체 회전시켜 섬유형 전극의 표면 상에 압전물질 나노선이 균일하게 적층되도록 유도함과 함께 섬유형 전극의 제 1 이송회전축(11)에서 제 2 이송회전축(12) 방향으로의 이동을 가이드하는 역할을 한다.
이를 위해, 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)은 동일선 상에 이격되어 배치되고, 상기 제 1 이송회전축(11)의 일단과 제 2 이송회전축(12)의 일단에는 각각 이송회전축 구동모터가 구비되며, 이송회전축 구동모터의 동작에 의해 제 1 이송회전축(11), 제 2 이송회전축(12)의 회전이 가능하게 된다.
상기 제 1 권선축(21)은 권선된 섬유형 전극을 제 1 이송회전축(11)으로 공급하는 역할을 하며, 상기 제 2 권선축(22)은 제 2 이송회전축(12)을 통해 공급되는 압전물질이 피복된 섬유형 전극을 권선하는 역할을 한다.
제 1 권선축(21)과 제 2 권선축(22)은 제 1 이송회전축(11), 제 2 이송회전축(12)과 마찬가지로 자체 회전이 가능하며, 제 1 권선축(21)과 제 2 권선축(22)의 자체 회전은 제 1 이송회전축(11), 제 2 이송회전축(12)의 자체 회전에 연동된다. 구체적으로, 제 1 이송회전축(11)과 제 1 권선축(21), 제 2 이송회전축(12)과 제 2 권선축(22)은 이송회전축-권선축 구동기어(31)를 매개로 연동된다. 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))이 자체 회전하면 이송회전축-권선축 구동기어(31)의 동작에 의해 제 1 권선축(21)(또는 제 2 권선축(22))이 연동되어 자체 회전한다.
보다 구체적인 실시예로, 상기 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)에 각각 이송회전축 기어(32)를 구비시키고, 상기 제 1 권선축(21)과 제 2 권선축(22)에 각각 권선축 구동기어(33)를 구비시킬 수 있다. 또한, 이송회전축 기어(32)와 권선축 구동기어(33)를 이송회전축-권선축 구동기어(31)를 매개로 연결시켜, 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))을 자체 회전시킴으로써 이송회전축 기어(32)의 구동력을 이송회전축-권선축 구동기어(31)를 거쳐 권선축 구동기어(33)에 전달하여 제 1 권선축(21)(또는 제 2 권선축(22))의 자체 회전을 유도할 수 있다.
상기 이송회전축-권선축 구동기어(31) 더 정확히는, 이송회전축 기어(32), 권선축 구동기어(33) 및 이송회전축-권선축 구동기어(31)는 모두 상기 구동기어 박스(30) 내에 장착되며, 상기 제 1 권선축(21)(또는 제 2 권선축(22))은 구동기어 박스(30)의 일측에 구비된다. 또한, 구동기어 박스(30)는 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))과 결합되어 일체형을 이룬다. 따라서, 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))이 자체 회전하면 구동기어 박스(30)는 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))을 중심축으로 하여 선회 운동을 한다.
제 1 이송회전축(11)을 기준으로 하여 각 축의 동작관계를 정리하면 다음과 같다. 제 1 이송회전축(11)이 자체 회전하면 이송회전축-구동기어를 매개로 제 1 이송회전축(11)에 연결된 제 1 권선축(21)이 자체 회전하게 되며, 이와 함께 제 1 이송회전축(11)에 구동기어 박스(30)가 결합되어 있음에 따라 제 1 이송회전축(11)의 자체 회전시 제 1 권선축(21)이 구비된 구동기어 박스(30)가 제 1 이송회전축(11)을 선회하게 된다. 제 2 이송회전축(12)의 동작관계 역시 제 1 이송회전축(11)의 동작관계와 동일하다.
상기 전기방사장치(40)는 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)이 구비된 선상에서 상부로 이격된 위치에 구비되어, 압전물질을 노즐(41)을 통해 나노선 형태로 방사하여 섬유형 전극의 표면 상에 압전물질 나노선을 적층시키는 역할을 한다. 섬유형 전극은 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12) 사이에서 자체 회전함과 동시에 전진 이동하며, 이 과정에서 전기방사장치(40)를 통해 섬유형 전극 상에 압전물질 나노선이 적층됨에 따라 섬유형 전극 표면 상에 균일하게 압전물질 나노선이 적층된다.
이와 같은 구성 하에, 이송회전축 구동모터를 동작시키면 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)이 각각 자체 회전하며, 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)이 자체 회전함에 따라 이송회전축-권선축 구동기어(31)를 매개로 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12)에 각각 연결된 제 1 권선축(21)과 제 2 권선축(22) 또한 자체 회전하게 된다. 또한, 제 1 권선축(21)(또는 제 2 권선축(22))이 구비된 구동기어 박스(30)가 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))에 결합되어 있음에 따라, 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))의 자체 회전시 구동기어 박스(30)가 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))을 선회한다.
이와 같이, 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12) 그리고 제 1 권선축(21)과 제 2 권선축(22)이 모두 자체 회전함과 구동기어 박스(30)가 제 1 이송회전축(11) 및 제 2 이송회전축(12)을 선회하는 과정에서, 제 1 권선축(21)에 권선되어 있는 섬유형 전극은 제 1 이송회전축(11)으로 공급되며, 제 1 이송회전축(11)측의 섬유형 전극은 자체 회전하면서 제 2 이송회전축(12)측으로 이동되며, 최종적으로 제 2 이송회전축(12)측으로 이동된 섬유형 전극은 제 2 권선축(22)에 권선된다. 섬유형 전극이 자체 회전하면서 제 1 이송회전축(11)에서 제 2 이송회전축(12)으로 이동하는 과정에서 섬유형 전극 표면 상에는 전기방사장치(40)에 의해 생성된 압전물질 나노선이 적층된다. 따라서, 제 2 권선축(22)에는 압전물질 나노선이 중첩되어 피복된 섬유형 전극이 권선된다. 섬유형 전극 표면 상에 압전물질이 균일하게 피복되도록 하기 위해 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))과 제 1 권선축(21)(또는 제 2 권선축(22))의 자체 회전 속도비는 20∼30 : 1로 설정되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 25 : 1로 설정될 필요가 있다. 즉, 제 1 이송회전축(11)(또는 제 2 이송회전축(12))이 20∼30의 속도로 자체 회전할 때 제 1 권선축(21)(또는 제 2 권선축(22))은 1의 속도 자체 회전하도록 설정된다.
또한, 섬유형 전극의 안정적인 이동을 위해 제 1 이송회전축(11)과 제 2 이송회전축(12) 각각에 가이드 롤러(51)가 구비될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 및 그 제조장치에 대해 설명하였다. 이하에서는, 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<실험예 1 : 섬유형 플렉서블 압전소재 제조>
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치를 도 4와 같이 미리 제작하고 이를 이용하여 섬유형 플렉서블 압전소재를 제조하였다.
2.8g PVDF-TrFE 분말과 10ml DMF를 혼합한 후, 50℃ 온도 하에서 자석막대를 이용하여 100rpm의 속도로 12시간 교반하여 PVDF-TrFE 용액을 준비하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치를 도 4와 같이 제작하였다. 섬유형 전극으로 직경 200㎛의 구리선을 적용하였고, 제 1 이송회전축(또는 제 2 이송회전축)과 제 1 권선축(또는 제 2 권선축)의 자체 회전 속도비는 25 : 1로 설정하였다. 전기방사장치의 노즐과 구리선의 거리는 12cm, 구리선의 회전속도는 60∼120rpm로 설정하였으며, 제 2 권선축에 구리선이 1∼2rpm의 속도로 권선되도록 하였다. 전기방사장치의 노즐 직경은 290㎛(25게이지)이다.
PVDF-TrFE 용액을 분당 5μl의 속도로 전기방사장치의 노즐에 공급하여 PVDF-TrFE 나노선을 구리선의 표면 상에 피복시켰으며, 구리선 표면 상에 분당 11.3cm씩 PVDF-TrFE가 적층되었다. 5m 길이의 구리선에 PVDF-TrFE를 적층시켰다.
압전물질로 PVDF-TrFE를 이용하는 경우, PVDF-TrFE 용액 내의 PVDF-TrFE 함량에 따라 나노선에 비드(bead)가 생성될 수 있다. PVDF-TrFE 함량이 20w/v% 이하이면 나노선에 물방울 모양의 비드가 존재하고, 22∼26w/v%이면 나노선 표면에 작은 비드들이 잔존한다(도 11 참조). 이에, 실험예 1에서는 PVDF-TrFE 함량을 28w/v%로 설정하였다.
<실험예 2 : 섬유형 플렉서블 압전소재의 전기적 특성>
실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 전기적 특성을 살펴보았다.
15cm 두께의 유리기판을 준비하고, 실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재를 유리기판 상에 2mm 간격으로 배치한 후, 섬유형 플렉서블 압전소재가 배치된 유리기판 상에 PDMS를 코팅하였다. PDMS는 다우코닝의 sylgard184A와 sylgard184B가 10 : 1의 비율로 혼합된 용액을 닥터블레이드 방법을 이용하여 코팅하였으며, 코팅 후 상온에서 24시간 동안 건조시켰다. 실험예 1을 통해 섬유형 플렉서블 압전소재를 제조함에 있어서, 구리선의 회전속도를 60rpm, 80rpm, 120rpm로 달리 적용하여 섬유형 플렉서블 압전소재를 제조하였으며, 제조된 각 압전소재를 상술한 바와 같이 유리기판에 배치하고 PDMS로 코팅하였다(도 5 참조).
PDMS로 코팅된 각 압전소재에 대해 30, 50, 80, 100, 200, 300, 400, 500 kpa의 압력을 가하여 압전소재의 전압특성을 측정하였다. 도 6a 내지 도 6d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 60rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과이며, 도 6a는 1개의 압전소재에 대한 압력 인가에 따른 전압특성, 도 6b는 2개의 압전소재에 대한 압력 인가에 따른 전압특성, 도 6c는 3개의 압전소재에 대한 압력 인가에 따른 전압특성, 도 6d는 4개의 압전소재에 대한 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 것이다. 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 압전소재의 개수가 증가함에 따라 전압이 증가하며, 4개의 압전소재의 경우 최대 4V의 전압이 측정되었다.
도 7a∼도 7d 및 도 8a∼도 8d는 실험예 1에 따라 구리선의 회전속도 80rpm, 120rpm으로 각각 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재의 압력 인가에 따른 전압특성을 나타낸 실험결과이며, 도 7(a∼d)와 도 8(a∼d)에서 (a), (b), (c), (d)는 도 6a∼6d와 마찬가지로 압전소재가 1개, 2개, 3개, 4개인 경우에 해당된다. 도 7a∼도 7d 및 도 8a∼도 8d을 참조하면, 압전소재의 개수가 증가함에 따라 전압이 증가하였으며, 도 7(a∼d)의 경우 4개의 압전소재에서 최대 1.2V의 전압이 측정되었고 도 8(a∼d)의 경우 4개의 압전소재에서 최대 0.3V의 전압이 측정되었다.
도 9a 내지 도 9c는 도 6(a∼d) 내지 도 8(a∼d)에서 보여준 전압특성 그래프의 압력을 가하였을 때 나온 양전압의 값을 평균한 값을 나타낸 것이다(표 2 내지 표 4 참조). 도 9a 및 표 2는 도 6(a∼d)의 결과(구리선 회전속도 60rpm)에 해당되고, 도 9b 및 표 3은 도 7(a∼d)의 결과(구리선 회전속도 80rpm)에 해당되며, 도 9c 및 표 4는 도 8(a∼d)의 결과(구리선 회전속도 120rpm)에 해당된다. 참고로, 도 9a∼9c에서 그래프 안의 숫자는 구리선 회전속도 rpm과 압전소재의 개수를 의미한다.
| 인가 압력 | 압전소재 1개 | 압전소재 2개 | 압전소재 3개 | 압전소재 4개 |
| 30 kpa | 0.335 V | 0.5912 V | 0.6474 V | 0.72345 V |
| 50 kpa | 0.42285 V | 0.772 V | 0.8645 V | 0.95625 V |
| 80 kpa | 0.49875 V | 1.0349 V | 1.06585 V | 1.2136 V |
| 100 kpa | 0.52825 V | 1.2153 V | 1.42575 V | 1.6732 V |
| 200 kpa | 0.6841 V | 1.777 V | 2.1903 V | 2.55115 V |
| 300 kpa | 0.87615 V | 2.2764 V | 2.9119 V | 3.2013 V |
| 400 kpa | 1.00205 V | 2.3983 V | 3.42315 V | 3.47555 V |
| 500 kpa | 1.05475 V | 2.5327 V | 3.6456 V | 4.02 V |
| 인가 압력 | 압전소재 1개 | 압전소재 2개 | 압전소재 3개 | 압전소재 4개 |
| 30 kpa | 0.0441 V | 0.09365 V | 0.15415 V | 0.15535 V |
| 50 kpa | 0.0671 V | 0.15405 V | 0.21315 V | 0.25755 V |
| 80 kpa | 0.11285 V | 0.27745 V | 0.41485 V | 0.4731 V |
| 100 kpa | 0.15085 V | 0.35165 V | 0.59085 V | 0.59395 V |
| 200 kpa | 0.19825 V | 0.42845 V | 0.7134 V | 0.7498 V |
| 300 kpa | 0.2348 V | 0.4847 V | 0.8825 V | 0.95705 V |
| 400 kpa | 0.2739 V | 0.5321 V | 1.0513 V | 1.1613 V |
| 500 kpa | 0.3061 V | 0.5961 V | 1.16275 V | 1.2769 V |
| 인가 압력 | 압전소재 1개 | 압전소재 2개 | 압전소재 3개 | 압전소재 4개 |
| 30 kpa | 0.07465 V | 0.09375 V | 0.0904 V | 0.0811 V |
| 50 kpa | 0.0976 V | 0.1274 V | 0.12375 V | 0.12445 V |
| 80 kpa | 0.1163 V | 0.14895 V | 0.14435 V | 0.14185 V |
| 100 kpa | 0.16465 V | 0.203 V | 0.1956 V | 0.1906 V |
| 200 kpa | 0.22025 V | 0.2333 V | 0.2602 V | 0.2602 V |
| 300 kpa | 0.24385 V | 0.2936 V | 0.29645 V | 0.28375 V |
| 400 kpa | 0.25765 V | 0.29965 V | 0.3009 V | 0.2776 V |
| 500 kpa | 0.25485 V | 0.31545 V | 0.30595 V | 0.27485 V |
도 12는 실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 및 종래 기술에 따른 PVDF 기반 압전소재의 압전특성을 취합한 결과이다. 도 12의 종래 기술에 따른 PVDF 기반 압전소재의 상세 압전특성은 아래의 표 4에 나타낸 바와 같다.
|
|
압전소재 | 출력전압 | 출력전류 | pressure/ bending | 면적 | 두께 |
| [1] | PVDF nanofabrics | 140 mV | 4.44N | 19.6mm2 | - | |
| [2] | PVDF nanofibers webs | 1 ~ 2.6 V | 1.4 ~ 4.5 μA | 10N/5Hz | 16cm2 | 100 μm (spacer) |
| [3] | PVDF nanofibers mats /PET and PDMS |
100 mV | 25kpa | - | - | |
| [4] | aligned PVDF nanofibers mats | 3 mV | 0.1%strain/ cantilever | - | - | |
| [5] | PVDF/MWCNT nanofiber webs | 6 V (w MWCNT 5%) 2V (w/o MWCNT) |
81.8 nW (w MWCNT 5%) 56.5 nW (w/o MWCNT) |
0.8 Hz | - | - |
| [6] | PVDF-0.05MWCNT- 0.1OMMT fiber mat |
58 ± 2.5 mV 48 ± 4.7 mV (pure PVDF) |
5 N | 16cm2 | 약 70μm | |
| [7] | PVDF / fiber type (mesting spinning) |
14V | 30 μA | 106 kpa | 15X5.3cm2 | 3.5mm |
| [8] | P(VDF-TrFE) nanofibers layer /PI substrate |
0.5 ~ 1.5 V | 6 ~ 40 nA | 2 Hz | 9∼18 mm2 | 10∼40μm |
| [9] | P(VDF-TrFE) nanofibers layer /PDMS substrate |
~ 2000 mV | - | *displace mode (250 μm) | - | 16.8μm |
| [10] | PVDF-TrFE nanofibers | 5 mV | 0.05N | 20mm2 | ||
| [11] | PVDF-TrFE nanofibers | 0.7 V | 200kpa | Φ:1.2 cm | 43μm | |
| [12] | P(VDF-TrFE) nanofibers film /PDMS-MWCNT membrane |
25V, 2.5V | 6.5μA, 2.3μA | 3Hz | 0.64cm2 | 85 and 45 μm |
| [13] | alinged P(VDF-TrFE) nanofibers | 300 ± 5 mV | cantilever | 10X4mm2 | 1.45±0.18 μm | |
| [14] | P(VDF-TrFE) nanofibers(3D sensor) /PDMS |
1200 mV, 1000 mV, 500 mV |
- | similar to displace mode | - | - |
| [15] | PVDF-TrFE /core shell filament |
400 mV | 2 kpa | - | Φ:200~400 μm |
<표 4의 인용문헌 색인>
[1] Y R Wang et al. Smart Mater. Struct. 20 (2011) 045009
[2] Jian Fang et al. Energy Environ. Sci., 2013, 6, 2196-2202
[3] Wu, D et al. Int. J. Nanomanuf. 2015, 11, 297-310
[4] Edmondson, D. et al. J. Mater. Chem. 2012, 22, 18646-18652
[5] Yu, H et al. Nanotechnology 2013, 24, 405401
[6] Hosseini, S.M. et al. Org. Electron. 2017, 50, 121-129
[8] Navneet Soin. et al. Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1670-1679
[8] Persano, L. et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1633
[9] Park, S.-H. et al. ACS Appl. Mat. Interfaces 2016, 8, 24773-24781
[10] Ren, G. et al. Macromol. Mater. Eng. 2013, 298, 541-546
[11] Mandal, D. et al. Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, 831-837
[12] Wang, X. et al. Sci. Rep. 2016, 6, 36409
[13] Tushar Sharma. et al. Transducers 2013, Barcelona, SPAIN, 16-20 June 2013
[14] Han Bit Lee. et al. Smart Mater. Struct. 26 2017 045032
[15]M.B. Kechiche et al. Sensors and Actuators A 2013 204 122- 130
도 12 및 표 4를 참조하면, 종래 기술에 따른 PVDF 기반 압전소재([1]∼[15])의 경우 전압 측정이 가능한 압력범위가 협소함에 반해, 실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재는 도 6(a∼d) 내지 도 8(a∼d)의 실험결과를 통해서 확인할 수 있는 바와 같이 30∼500kpa의 넓은 압력범위에서 전압 측정이 가능함을 알 수 있다. 이와 같이 넓은 압력범위에서 전압 측정이 가능한 이유는 섬유형 전극의 모든 표면을 압전물질이 피복하는 구조임에 따라 압전변환효율이 우수하여 상대적으로 낮은 압력에도 전압 측정이 가능함과 함께 섬유형 전극과 압전물질의 조합인 압전소재가 유연성을 갖고 있어 상대적으로 높은 압력이 인가하더라도 전극의 손상없이 전압 측정이 가능하기 때문이며, 전기방사를 통해 압전물질을 형성함으로써 용융방사 방식에 대비하여 압전특성을 개선할 수 있기 때문이다.
또한, 도 12를 참조하면 실험예 1을 통해 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재는 통상의 압전소재와 같이 압력 증가에 따른 전압이 선형적으로 증가(식 2 참조)하지 않고 지수함수적으로 증가함을 확인할 수 있으며, 이와 같은 결과는 아래의 식 1과 같이 정리할 수 있다. 통상의 압전소재는 식 2에 나타낸 바와 같이 압전소재의 두께와 압력 증가에 따라 전압이 선형적으로 증가한다.
(식 1)
(여기서, V는 전압, P는 압력(kpa), T는 압전소개의 두께(㎛), α는 압전소재의 개수와 압력에 대한 계수)
(식 2)
도 13a 및 도 13b는 실험예 1에 따라 구리선 회전속도 90rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 1개에 직경이 1cm인 원형에 압력을 각각 0.3 kgf, 5.1 kgf 의 힘을 주기적으로 눌렀을 때의 전압-전류 특성 그래프이다. 도 13a를 참조하면, 압력은 38.2kpa으로 환산이 가능하고 이 때 측정된 전압은 약 300 mV, 전류는 3 nA 정도였다. 도 13b를 참조하면, 압력은 659kpa으로 환산이 가능하고, 이 때 나오는 전압은 약 1 V, 전류는 13 nA 정도로 측정되었다.
도 14a 및 도 14b는 실험예 1에 따라 구리선 회전속도 90rpm으로 제조된 섬유형 플렉서블 압전소재 3개에 2cm x 2cm인 정사각형 압력지그에 각각 0.4 kgf, 5.4 kgf 의 힘을 주기적으로 눌렀을 때의 전압-전류 특성 그래프이다. 도 14a를 참조하면, 압력은 10kpa으로 환산이 가능하고 이 때 나오는 전압은 약 240mV, 전류는 4nA 수준으로 나오게 된다. 도 14b를 참조하면, 압력은 135kpa으로 환산이 가능하고 이때 나오는 전압은 약 1.8V 전류는 33nA 수준으로 나오게 된다.
아래의 표 5와 표 6은 각각 도 13(a, b), 도 14(a, b)의 그래프에 근거하여 전압, 전류 및 전류밀도를 구한 결과이다. 전류밀도는 각각의 활성 면적으로 나누어 주었으며 압전소재가 하나인 경우는 전류에 0.025를, 세 개의 압전소재인 경우에는 0.15의 면적을 나누어 주었다.
| 직경 1cm 원형지그 |
전압(V) | 전류 및 전류밀도(nA, nA/cm2) | 전력밀도 (nW/cm2) |
||||
| Positive peak | Negative peak | Positive peak & current density | Negative peak & current density | ||||
| 38.2 kpa | 0.308 | 0.238 | 3 | 120 | 2 | 80 | 40.6 |
| 0.306 | 0.215 | 4 | 160 | 2 | 80 | ||
| 0.299 | 0.218 | 3 | 120 | 2 | 80 | ||
| 649 kpa | 0.904 | 0.008 | 12 | 480 | 4 | 160 | 471.6 |
| 0.961 | 0.009 | 13 | 520 | 4 | 160 | ||
| 1.003 | 0.008 | 12 | 480 | 4 | 160 | ||
| 2cm x 2cm 지그 | 전압(V) | 전류 및 전류밀도(nA, nA/cm2) | 전력밀도 (nW/cm2) |
||||
| Positive peak | Negative peak | Positive peak & current density | Negative peak & current density |
||||
| 10 kpa | 0.237 | 0.196 | 4 | 26.7 | 3 | 20 | 6.96 |
| 0.245 | 0.198 | 4 | 26.7 | 4 | 26.7 | ||
| 0.241 | 0.194 | 5 | 33.3 | 4 | 26.7 | ||
| 135 kpa | 1.78 | 0.380 | 33 | 220 | 9 | 60 | 410.5 |
| 1.82 | 0.363 | 32 | 223.3 | 9 | 60 | ||
| 1.86 | 0.381 | 35 | 233.3 | 9 | 60 | ||
표 5와 표 6 에 대해서 전류밀도의 값을 피팅을 하였을 때 압력에 따른 전류 밀도가 
에 비례하는 특성을 보이고 있다. 이것을 앞의 압력에 대한 전압과 같이 계산을 해보면 
이 된다. 그래서 출력 밀도는 압력에 거의 비례하여 증가하는 특성을 보인다.
10 : 이송회전축 구동모터 11 : 제 1 이송회전축
12 : 제 2 이송회전축 21 : 제 1 권선축
22 : 제 2 권선축 30 : 구동기어 박스
31 : 이송회전축-권선축 구동기어 32 : 이송회전축 기어
33 : 권선축 구동기어 40 : 전기방사장치
41 : 노즐 50 : 가이드 롤러
12 : 제 2 이송회전축 21 : 제 1 권선축
22 : 제 2 권선축 30 : 구동기어 박스
31 : 이송회전축-권선축 구동기어 32 : 이송회전축 기어
33 : 권선축 구동기어 40 : 전기방사장치
41 : 노즐 50 : 가이드 롤러
Claims (11)
- 섬유형 전극; 및
상기 섬유형 전극의 표면에 피복된 압전물질;을 포함하여 이루어지며,
상기 압전물질은 전기방사(electrospinning)에 의해 섬유형 전극 표면 상에 적층된 것이며,
상기 섬유형 전극과 압전물질은 동심원 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 유연성을 갖는 압전물질인 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 PVDF(polyvinylene difluoride) 또는 그 중합체이며, 상기 중합체는 PVDF-TrFE 또는 PVDF-TrFE-CFE인 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재.
- 제 1 항에 있어서, 상기 섬유형 플렉서블 압전소재는 30kpa∼500kpa의 압력에 대해 전압 측정이 가능한 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재.
- 동일선 상에 이격되어 배치되는 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축;
제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축을 회전시키는 이송회전축 구동모터;
권선된 섬유형 전극을 제 1 이송회전축으로 공급하며, 제 1 이송회전축의 자체 회전시 제 1 이송회전축에 연동되어 자체 회전함과 함께 제 1 이송회전축을 선회하는 제 1 권선축;
제 2 이송회전축을 통해 이송되는 압전소재를 권선하며, 제 2 이송회전축의 자체 회전시 제 2 이송회전축에 연동되어 차제 회전함과 함께 제 2 이송회전축을 선회하는 제 2 권선축; 및
제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축이 구비된 선상에서 상부로 이격된 위치에 구비되어, 압전물질을 나노선 형태로 방사하여 섬유형 전극의 표면 상에 압전물질 나노선을 적층시키는 전기방사장치;를 포함하여 이루어지며,
섬유형 전극은 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축 사이에서 자체 회전함과 동시에 전진 이동하며, 이 과정에서 전기방사장치를 통해 섬유형 전극 상에 압전물질 나노선이 적층되는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
- 제 5 항에 있어서, 제 1 이송회전축과 제 1 권선축, 제 2 이송회전축과 제 2 권선축은 각각 이송회전축-권선축 구동기어를 매개로 연동되며,
제 1 이송회전축이 자체 회전하면 이송회전축-권선축 구동기어의 동작에 의해 제 1 권선축이 연동되어 자체 회전하며, 제 2 이송회전축이 자체 회전하면 이송회전축-권선축 구동기어의 동작에 의해 제 2 권선축이 연동되어 자체 회전하는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축에 각각 이송회전축 기어가 구비되고, 상기 제 1 권선축과 제 2 권선축에 각각 권선축 구동기어가 구비되며,
이송회전축 기어와 권선축 구동기어가 이송회전축-권선축 구동기어를 매개로 연결되며, 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축이 자체 회전되면 이송회전축 기어의 구동력이 이송회전축-권선축 구동기어를 거쳐 권선축 구동기어에 전달되어 제 1 권선축 또는 제 2 권선축이 자체 회전되는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 이송회전축 기어, 권선축 구동기어 및 이송회전축-권선축 구동기어는 상기 구동기어 박스 내에 장착되며, 상기 제 1 권선축 또는 제 2 권선축은 구동기어 박스의 일측에 구비되며,
상기 구동기어 박스는 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축과 결합되어 일체형을 이루며, 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축이 자체 회전하면 구동기어 박스는 제 1 이송회전축 또는 제 2 이송회전축을 중심축으로 하여 선회 운동을 하는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
- 제 5 항에 있어서, 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축 그리고 제 1 권선축과 제 2 권선축이 모두 자체 회전함과 제 1 권선축이 제 1 이송회전축을 선회하고 제 2 권선축이 제 2 이송회전축을 선회하는 과정에서,
제 1 권선축에 권선되어 있는 섬유형 전극은 제 1 이송회전축으로 공급되며, 제 1 이송회전축측의 섬유형 전극은 자체 회전하면서 제 2 이송회전축측으로 이동되며, 최종적으로 제 2 이송회전축측으로 이동된 섬유형 전극은 제 2 권선축에 권선되며,
섬유형 전극이 자체 회전하면서 제 1 이송회전축에서 제 2 이송회전축으로 이동하는 과정에서 섬유형 전극 표면 상에는 전기방사장치에 의해 생성된 압전물질 나노선이 적층되며, 제 2 권선축에는 압전물질 나노선이 중첩되어 피복된 섬유형 전극이 권선되는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
- 제 5 항에 있어서, 제 1 이송회전축과 제 1 권선축의 자체 회전 속도비 및 제 2 이송회전축과 제 2 권선축의 자체 회전 속도비는 20∼30 : 1로 설정되는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
- 제 5 항에 있어서, 섬유형 전극의 안정적인 이동을 위해 제 1 이송회전축과 제 2 이송회전축 각각에 가이드 롤러가 구비되는 것을 특징으로 하는 섬유형 플렉서블 압전소재 제조장치.
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Citations (2)
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| KR20160066298A (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-10 | 한양대학교 산학협력단 | 유연성 및 신축성이 우수한 압전 섬유 및 이의 제조방법 |
-
2018
- 2018-12-12 KR KR1020180159615A patent/KR102263808B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160053079A (ko) * | 2014-10-30 | 2016-05-13 | 한국생산기술연구원 | 압전성 섬유사, 이의 제조방법 및 이를 이용한 직물, 의류 제품 및 피복형 압전 센서 |
| KR20160066298A (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-10 | 한양대학교 산학협력단 | 유연성 및 신축성이 우수한 압전 섬유 및 이의 제조방법 |
Non-Patent Citations (16)
| Title |
|---|
| Edmondson, D. et al. J. Mater. Chem. 2012, 22, 18646-18652 |
| Han Bit Lee. et al. Smart Mater. Struct. 26 2017 045032 |
| Hosseini, S.M. et al. Org. Electron. 2017, 50, 121-129 |
| Jian Fang et al. Energy Environ. Sci., 2013, 6, 2196-2202 |
| M.B. Kechiche et al. Sensors and Actuators A 2013 204 122- 130 |
| Mandal, D. et al. Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, 831-837 |
| Navneet Soin. et al. Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1670-1679 |
| Park, S.-H. et al. ACS Appl. Mat. Interfaces 2016, 8, 24773-24781 |
| Persano, L. et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1633 |
| Ren, G. et al. Macromol. Mater. Eng. 2013, 298, 541-546 |
| Tushar Sharma. et al. Transducers 2013, Barcelona, SPAIN, 16-20 June 2013 |
| Wang, X. et al. Sci. Rep. 2016, 6, 36409 |
| Wu, D et al. Int. J. Nanomanuf. 2015, 11, 297-310 |
| Y R Wang et al. Smart Mater. Struct. 20 (2011) 045009 |
| Yu, H et al. Nanotechnology 2013, 24, 405401 |
| 인용발명: Huipu Gao et al., ‘High-performance flexible yarn for wearable piezoelectric nanogenerators’, Smart Materials and Structures, 27(2018.08.10.) 1부.* * |
Also Published As
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| KR102263808B1 (ko) | 2021-06-14 |
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