KR20210003906A - 미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템 - Google Patents

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잉 첸
하오란 푸
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Abstract

미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템에 관한 것으로, 상기 제조방법은, S1, 요홈이 있는 금형을 제공하는 단계; S2, 요홈에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는 단계; S3, 고체상 금속을 금형에서 분리시키고 고체상 금속에 전극을 설치하는 단계; S4, 전극을 갖는 고체상 금속 표면에 피복층을 형성하되, 고체상 금속이 피복층 내에 감싸지도록 하고, 전극의 적어도 일부가 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는 단계; 및 S5, 예비성형 소자를 기재 내에 넣고 고체상 금속을 용융시키고 전극의 적어도 일부를 기재 밖으로 연장되어 나오도록 하여 미세유체 소자(a)를 얻는 단계를 포함하고, 당해 제조방법은 간단하고 패키징성이 좋으며 소자 일체화성이 높고 산업화가 용이하고 제조하여 얻은 미세유체 소자가 성형성이 좋고 성능이 우수하고 응용 분야가 광범위하고 전원, 신호 발신기, 신호 수신기와 집적시켜 미세유체 시스템을 형성할 수 있다.

Description

미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템
본 출원은 2018년 7월 13일에 출원한 출원번호가 201810771605.9이고 발명 명칭이 '미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템'인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 여기서 그 전체 내용은 참고로 원용된다.
본 발명은 미세유체 분야에 관한 것이며, 특히 미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템에 관한 것이다.
전통적인 미세유체 소자의 제조방법은 주로 3D 다이렉트 라이팅/프린팅 기술, 미세유로 주입 공정, 임프린트 기술 및 레이저 가공 기술 등이 있다. 그러나, 3D 다이렉트 라이팅/프린팅 기술은 우수한 수분/산소차단과 패키징을 달성할 수 없고 표면에 금속산화물층을 형성하기 쉬우며; 미세유로 주입 공정은 공정이 복잡하고 패터닝과 유로 구성에 제한이 보다 많으며; 임프린트 기술을 통해 얻은 소자는 일체화 성형이 좋지 않으며; 레이저 가공 기술은 과정이 복잡하고 가공 절차의 적응성이 좋지 않다. 따라서, 전통적인 미세유체 소자의 제조방법은 모두 각자 방법에 있어서 결함과 부족점이 존재하며 대규모 미세유체 소자의 산업화 생산에 적응할 수 없다.
이에 따르면, 미세유체 소자의 산업화 문제에 대해 미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템을 제공할 필요가 있으며, 당해 제조방법은 간단하고 패키징성이 좋으며 소자 일체화성이 높고 산업화가 용이하고 제조하여 얻은 미세유체 소자가 성형성이 좋고 성능이 우수하고 응용 분야가 광범위하고 전원, 신호 발신기, 신호 수신기와 집적시켜 미세유체 시스템을 형성할 수 있다.
미세유체 소자의 제조방법에 있어서,
요홈이 있는 금형을 제공하는 단계;
요홈이 있는 금형에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는 단계;
상기 고체상 금속을 상기 금형에서 분리시키고 상기 고체상 금속에 전극을 설치하는 단계;
전극을 갖는 고체상 금속 표면에 피복층을 형성하되, 상기 고체상 금속이 피복층 내에 감싸지도록 하고, 상기 전극의 적어도 일부가 상기 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는 단계; 및
상기 예비성형 소자를 기재 내에 고정하고 고체상 금속을 용융시키고, 전극의 적어도 일부가 상기 기재 밖으로 연장되어 나오도록 하여 미세유체 소자를 얻는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 예비성형 소자를 기재 내에 고정하는 단계는 구체적으로, 상기 예비성형 소자를 기재용액에 넣고 상기 기재용액을 경화시키되, 경화되는 과정에 상기 예비성형 소자 내의 고체상 금속을 융해시켜 미세유체 소자를 얻는다.
일 실시예에서, 상기 기재용액의 재료는 중합체, 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속 합금 중 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 중합체는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 액체상 금속의 재료는 갈륨 합금을 포함한다.
일 실시예에서, 요홈이 있는 금형에 액체상 금속을 주입하는 단계는 구체적으로, 불활성 분위기에서, 상기 요홈에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는다.
일 실시예에서, 상기 전극의 재료는 은나노 와이어를 포함하고, 또한 상기 전극의 도전율이 상기 액체상 금속의 도전율보다 크다.
일 실시예에서, 상기 피복층의 재료는 광경화 접착제를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광경화 접착제의 융점은 200℃보다 크거나 같다.
일 실시예에서, 상기 요홈에 액체상 금속을 주입하는 단계 전에, 상기 요홈의 표면에 윤활제를 도포하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제조방법은 하기의 유익한 효과를 가진다.
첫째, 우선 정형 금형을 이용하여 고체상 금속을 제조하여 얻고 피복층을 사용하여 고체상 금속에 대해 물 산소 패키징과 정형을 수행하고, 다음 기재의 피복을 수행하고, 고체상 금속을 다시 융해시켜 액체상 금속을 얻는바, 제조방법이 간단할 뿐만 아니라, 일체로 성형한 미세유체 소자를 얻을 수 있다.
둘째, 미세유체 소자에 대해 기재 피복 전에 피복층을 사용하여 물 산소 패키징을 수행함으로써 고체상 금속이 융해될 때 산화되지 않도록 하는바, 미세유체 소자의 사용 수명이 향상된다.
셋째, 본 발명은 정형 금형을 이용하여 복잡하고 중공 또는 3차원 구조를 갖는 미세유체 소자를 제조 가능하고 정형 금형을 반복적으로 여러회 사용할 수 있는바, 산업화 생산에 적합하다.
상술한 어느 한 제조방법으로 얻은 미세유체 소자에 있어서, 상기 미세유체 소자는 기재, 피복층, 액체상 금속 및 전극을 포함하고, 상기 기재는 일체로 성형되고, 상기 피복층은 상기 기재의 내부에 설치되고, 상기 액체상 금속은 피복층 내에 감싸지고, 상기 전극의 일부는 상기 액체상 금속에 접촉하고, 상기 전극의 다른 일부는 상기 기재 밖으로 연장되어 나온다.
본 발명의 미세유체 소자는 하기의 유익한 효과를 가진다.
첫째, 미세유체 소자가 일체로 성형되어 얻어지고 성형성이 좋으며 금속 형상과 기하학적 디자인에 있어서의 고체상 금속의 한계를 돌파한다.
둘째, 미세유체 소자의 굴곡, 연신 및 내충격 등 성능이 기재의 성능에 근접한바, 성능이 우수하다.
셋째, 미세유체 소자를 장기간 사용한 후, 액체상 금속 내에 응력 누적 및 금속 피로가 발생하지 않는바, 사용 효과가 좋고 수명이 길다.
넷째, 미세유체 소자 위의 전극은 외부 전극에 직접 연결될 수 있는바, 사용이 편리하고 응용 분야가 광범위하다.
미세유체 시스템에 있어서, 상기 미세유체 시스템은 상술한 미세유체 소자를 포함한다.
본 발명은 상기 미세유체 소자를 이용하여 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성할 수 있고 당해 미세유체 시스템은 웨어러블 기기, 회로, 통신 기기 등 분야에 적용 가능한 바, 효과가 현저하다.
도 1은 본 발명의 미세유체 소자 제조방법의 개략적인 흐름도이며, 도면에서 a는 미세유체 소자이다.
아래, 본 발명에 의해 제공되는 제공되는 미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템에 대해 나아가 더 설명하고자 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의해 제공되는 미세유체 소자의 제조방법은
S1, 요홈이 있는 정형 금형을 제공하는 단계;
S2, 요홈이 있는 금형에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는 단계;
S3, 상기 고체상 금속을 상기 금형에서 분리시키고 상기 고체상 금속에 전극을 설치하는 단계;
S4, 상기 전극을 갖는 상기 고체상 금속 표면에 피복층을 형성하되, 상기 고체상 금속이 피복층 내에 감싸지도록 하고, 상기 전극의 적어도 일부가 상기 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는 단계;
S5, 상기 예비성형 소자를 기재 내에 고정하고 전극의 적어도 일부가 상기 기재 밖으로 연장되어 나오도록 하여 미세유체 소자(a)를 얻는 단계를 포함하고, 상기 미세유체 소자(a)는 고체상 금속이 용융된 후 형성된 액체상 금속을 포함한다.
단계S1에서, 상기 금형의 요홈은 액체상 금속을 충전하고 특정된 형상으로 경화시키기 위한 것이다. 액체상 금속이 응고된 후 요홈에 붙어 이탈되지 않는 점을 고려하여, 바람직하게는, 상기 요홈에 액체상 금속을 주입하기 전에 상기 요홈의 표면에 윤활제를 도포한다. 상기 윤활제는 바람직하게 바세린, 파라핀 왁스 등과 같이 산소, 황 원자를 포함하지 않은 화합물로, 저온에서 겔 상태이고 액체상 금속과 반응하지 않으므로 액체상 금속이 응고된 후 정형 금형에서 분리되기 편리하고 분리된 후 상기 금형은 반복적인 사용이 가능한 바, 따라서 제조 비용이 절감될 수 있고 산업화에 적합하다.
여기서, 상기 금형의 재료는 강성 재료 또는 유연성 재료를 포함하며, 상기 강성 재료는 강철, 구리, 실리콘 등 재료를 포함하고, 상기 유연성 재료는 PDMS, PET, PI 등 고분자 중합체 재료 등을 포함한다. 상기 요홈은 3차원 재료의 어느 평면을 음각하여 얻는 요홈일 수도 있고 2개 및 그 이상의 3차원 모듈을 연접시켜 구현되는 3차원 구조의 요홈일 수도 있다. 따라서, 본 발명은 임의의 복잡한 구조의 3차원 구성을 구현할 수 있으며, 여기서, 중공 구조는 작은 브래킷으로 성형할 수 있으며, 그 후 유동성을 갖는 액체상 금속을 당해 중공 구조에 충전시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 요홈은 적어도 하나의 전극단 요홈 및 적어도 하나의 통로 요홈을 포함하여 구성될 수 있으며, 서로 다른 제조 소자에 따라 상응하게 증가 및 조정할 수 있다.
단계 S2에 있어서, 상기 액체상 금속의 재료는 한정되지 않으며, 수은, 갈륨 합금 등을 포함한다. 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻으며 상기 고체상 금속은 바로 경화 후의 액체상 금속이다.
갈륨 합금은 융점이 낮고 무독성이라는 점을 고려할 때, 상기 액체상 금속의 재료는 갈륨 합금이 바람직하다. 상기 갈륨 합금은 바람직하게는 Galinstan 갈륨 합금 (갈륨 인듐 주석 합금) 또는 EGaln 갈륨 합금 (공융 인듐 갈륨 합금) 중의 하나이다. 여기서, Galinstan 갈륨 합금은 주로 Ga, In, Sn 이 세가지 원소로 구성되며, 서로 다른 원소의 배합비는 Galinstan 갈륨 합금의 융점을 조정할 수 있다. 예를 들면, 배합비가 68.5wt％의 Ga, 21.5wt％의 In 및 10wt％의 Sn인 경우, Galinstan 갈륨 합금의 융점이 -19℃이며, 배합비가 62.5wt％의 Ga, 25wt％의 In 및 12.5wt％의 Sn인 경우, Galinstan 합금의 융점이 10℃이다. 따라서, Galinstan 갈륨 합금은 수은을 대체하여 체온계, 냉각제 및 MEMS 소자에 응용될 수 있다. EGaln 갈륨 합금은 공융 합금으로서, 주로 Ga과 In 이 두가지 원소로 구성되며, 일반적으로 배합비는 75.5wt％의 Ga과 24.5wt％의 In이고, 융점은 15.5℃이다. 물론, EGaln 갈륨 합금은 기타 금속을 도핑함으로써 융점을 58.3℃까지 높여 전자 소자와 회로에 사용될 수 있고; 또한, 소량의 산화 갈륨을 도핑함으로써 액체상 금속의 점도와 저항을 조절 제어하여 표면 장력을 효과적으로 줄일 수 있다.
그러나, 액체상 금속은 공기 중에서 산화되기 쉬우며, 따라서 본 출원에서 액체상 금속을 사용할 때, 패키징 공정이 액체상 금속의 작용, 효과의 구현에 있어 매우 중요하다. 바람직하게는, 액체상 금속 주입 방식은 푸어링(pouring)일 수도 있고 주사기를 통해 주사할 수도 있다. 나아가, 보다 좋은 수분/산소차단 효과를 갖기 위하여, 불활성 분위기에서, 예를 들면 글러브 박스 내에서 상기 요홈에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는다.
액체상 금속을 응고시키는 방법은 한정되지 않으며, 환경적인 온도강하를 통해 응고시킬 수도 있고 냉동기기를 통해 물리적인 온도강하를 가속시켜 응고시킬 수도 있다. 본 발명은 바람직하게는 정형 금형의 주변 또는 밑부분에 접촉식 냉동기기를 추가하는바, 냉동기기를 통해 액체상 금속 응고보다 낮은 온도를 제공하여 액체상 금속의 응고를 가속시킨다. 응고 후, 고체상 금속의 표면 활성이 저하되어 공기 중의 물, 산소와 쉽게 산화 반응을 일으키지 않으며 고체상 금속 표면의 산화물의 형성 속도를 저하시킨다.
액체상 금속이 고체상 금속으로 응고된 후, 변형과 파단이 쉽게 일어나지 않는다. 또한, 액체상 금속이 응고 과정에서 볼륨축소 현상이 발생하여 응고 후의 고체상 금속의 체적이 액체상 금속의 체적보다 작게 되고, 따라서 고체상 금속과 정형 금형의 요홈 사이에 박리 공간이 존재하게 된다. 더욱이, 요홈의 표면에 윤활제가 도포되어 있기에, 액체상 금속이 응고된 후 요홈 표면에 붙지 않게 된다. 따라서, 단계 S3을 통해 고체상 금속을 정형 금형으로부터 분리시킬 수 있다. 분리 후, 고체상 금속에 전극을 설치하여 소자화시키고, 나아가 기타 소자와의 집적을 편리하게 한다.
상기 전극의 재료는 한정되지 않으며, 금속 도전재료, 금속산화물 도전재료, 탄소계 도전재료 등을 포함한다. 바람직하게는, 상기 전극의 도전율이 상기 액체상 금속의 도전율보다 크다. 나아가, 상기 전극의 도전율은 상기 액체상 금속의 도전율보다 두 자릿수 이상 크며, 전극의 재료는 바람직하게는 은나노 와이어이다.
상기 전극의 제조방법은, 3D 프린팅, CVD, PVD, 졸겔 피복 또는 전사 등을 포함하며, 제조방법을 통해 전극의 도전율을 조절할 수 있다. 상기 전극의 도전율이 상기 액체상 금속의 도전율보다 두 자릿수 이상 커야 하는 점을 고려하면 상기 전극의 제조방법은 바람직하게는 3D 프린팅이다.
단계 S4에 있어서, 전극을 갖는 고체상 금속 표면에 피복층을 형성함으로써 양호한 수분/산소차단 효과를 발휘하고 소자의 사용 수명을 연장할 수 있다. 상기 피복층은 침지, 분무 피복 등 방법으로 고체상 금속 표면에 형성될 수 있고 두께는 고체상 금속 표면에 대한 피복층 재료의 접착성 및 피복층 재료의 수분/산소차단 효과에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게는, 양호한 수분/산소차단성에 도달된 조건 하에, 피복층은 두께가 작을수록 미세유체 소자의 변형 능력에 대한 영향이 더 작다.
상기 피복층의 재료는 광경화 접착제를 포함하며, 따라서 광경화 과정에 고체상 금속에 영향 주지 않는바, 즉 고체상 금속을 산화시키지 않는다. 기재용액의 경화 과정이 발열 과정이라는 점을 고려하면, 바람직하게, 상기 광경화 접착제의 융점은 200℃ 보다 크거나 같은바, 피복층이 기재용액 경화 과정에 융해되지 않도록 보장한다. 바람직하게, 상기 광경화 접착제는 자외선 경화 접착제를 포함한다.
단계 S5에 있어서, 상기 예비성형 소자를 기재용액에 넣고 상기 기재용액을 경화시키므로 용기의 형상에 따라 상응하는 형상의 기재를 경화 성형하여 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 용기의 형상을 사전에 설정함으로써 상기 피복층 표면에 피복되는 기재가 연접 없이 일체로 성형되도록 할 수 있고, 나아가 미세유체 소자의 전반적인 성형성을 좋게 할 수 있다.
또한, 기재용액의 경화 과정이 발열 과정이고, 고체상 금속의 융점이 아주 낮으므로 기재용액 경화 과정에서 방출되는 열량이 고체상 금속을 다시 융해시켜 액체상 금속을 얻게 할 수 있고, 나아가 미세유체 소자를 얻을 수 있다. 이 과정에서 피복층은 수분/산소차단 작용을 할 뿐만 아니라, 액체상 금속에 대한 성형 작용도 있다.
바람직하게는, 상기 기재용액의 재료는 중합체, 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속 합금 중 하나를 포함한다.
여기서, 상기 중합체는 한정되지 않으며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리디메틸실록산 등을 포함한다. 중합체를 기재 재료로 사용하면, 경화 후 얻은 미세유체 소자가 유연성을 가지며, 연신 등 성능이 우수하다. 폴리디메틸실록산 (PDMS)이 연신 성능 조절이 용이하고 탄성 변형 능력이 강한 특점을 가지는 점을 고려하면 상기 중합체는 바람직하게는 폴리디메틸실록산이다.
금속 및 금속 합금의 융점이 지나치게 높으므로 그 용액은 피복층에 불리한 영향을 미치는바, 따라서 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속 합금이 바람직하다. 여기서, 융점이 300℃ 이하인 금속은 비스무트, 카드뮴, 주석, 납, 디스프로슘, 인듐 등을 포함하고, 융점이 300℃ 이하인 금속 합금은 비스무트 합금, 카드뮴 합금, 주석 합금, 납 합금, 디스프로슘 합금, 인듐 합금 등을 포함한다. 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속 합금을 기재 재료로 사용하면 경화 후 얻은 미세유체 소자가 강성을 갖게 되고 내충격 등 성능이 우수하다.
본 발명의 제조방법은 하기의 유익한 효과를 가진다. 첫째, 우선 정형 금형을 이용하여 고체상 금속을 제조하여 얻고 피복층을 사용하여 고체상 금속에 대해 물 산소 패키징과 정형을 수행하고, 다음 기재의 피복을 수행하고, 기재 경화 과정의 열방출을 이용하여 고체상 금속을 다시 융해시켜 액체상 금속을 얻는바, 제조방법이 간단할 뿐만 아니라, 일체로 성형한 미세유체 소자를 얻을 수 있다. 둘째, 미세유체 소자에 대해 기재 피복 전에 피복층을 사용하여 물 산소 패키징을 수행함으로써 고체상 금속이 융해될 때 산화되지 않도록 하는바, 미세유체 소자의 사용 수명이 향상된다. 셋째, 본 발명은 정형 금형을 이용하여 복잡하고 중공 또는 3차원 구조를 갖는 미세유체 소자를 제조 가능하고 정형 금형을 반복적으로 여러회 사용할 수 있는바, 산업화 생산에 적합하다.
본 발명은 상술한 제조방법을 통해 얻은 미세유체 소자를 더 제공하는 바, 상기 미세유체 소자는 일체로 성형된 기재, 피복층, 액체상 금속 및 전극을 포함하고 상기 피복층은 상기 기재의 내부에 설치되고 상기 피복층은 상기 액체상 금속을 감싸며, 상기 전극의 일부는 상기 액체상 금속에 접촉하고 상기 전극의 다른 일부는 상기 기재 밖으로 연장되어 나온다.
본 발명의 미세유체 소자는 하기의 유익한 효과를 가진다. 첫째, 미세유체 소자가 일체로 성형되어 얻어지고 성형성이 좋으며 금속 형상과 기하학적 디자인에 있어서의 고체상 금속의 한계를 돌파한다. 둘째, 미세유체 소자의 굴곡, 연신 및 내충격 등 성능이 기재의 성능에 근접한바, 성능이 우수하다. 셋째, 미세유체 소자를 장기간 사용한 후, 액체상 금속 내에 응력 누적 및 금속 피로가 발생하지 않는바, 사용 효과가 좋고 수명이 길다. 넷째, 미세유체 소자 위의 전극은 외부 전극에 직접 연결될 수 있는바, 사용이 편리하고 응용 분야가 광범위하다.
본 발명은 미세유체 시스템을 더 제공하는 바, 상기 미세유체 시스템은 상술한 미세유체 소자를 포함한다.
본 발명은 상기 미세유체 소자를 이용하여 전원, 신호 수신기 및 신호 발신기 등에 집적시켜 유체 시스템을 형성할 수 있고 당해 미세유체 시스템은 웨어러블 기기, 회로, 통신 기기 등 분야에 적용 가능한바, 효과가 현저하다.
아래, 하기의 구체적인 실시예를 통해 상기 미세유체 소자 및 그 제조방법, 미세유체 시스템에 대해 나아가 더 설명하고자 한다.
실시예 1:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 사행형 굴곡 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 강판에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 2개의 사행형 원기둥 통도이다. 비(非)음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 바세린를 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 배합비가 Ga 62.5wt％, In 25wt％, Sn 12.5wt％인 Galinstan 갈륨 합금을 선택하여 실온에서 주입기를 통해 Galinstan 갈륨 합금을 금형의 요홈에 주입하고 Galinstan 갈륨 합금이 요홈 전체에 채워진 후 바세린으로 봉공한다.
금형을 냉동기기의 저온 냉동 부분에 넣고 접촉식 열교환을 수행한다. 냉동 온도는 -10℃로서 Galinstan 갈륨 합금의 응고를 가속시키고 금형 표면이 -10℃에 도달하면 온도를 1시간 안정화시킴으로써 Galinstan 갈륨 합금이 응고되도록 하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 얻는다.
2개의 금형을 바세린을 바른 부분에서 개형하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 꺼내어 -10℃의 냉동기기에 넣어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
3D 프린팅 기기를 이용하여 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 Galinstan 갈륨 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. 여기서, Galinstan 갈륨 합금의 도전율은 106S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 108S/m보다 크다.
고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면에 자외선 경화 접착제를 분무 피복하되, 분무 피복 두께는 10μm인바, 자외선 경화 접착제가 고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면을 효과적으로 피복하도록 보장한다. 자외선으로 30초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 피복하는바, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
중량비가 10≥1인 PDMS 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 PDMS 용액을 형성하고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣고 120→ 오븐 내에 넣어 40min 경화시키고 PDMS 용액의 경화 과정에 열이 방출되어 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 융해시켜 최종적으로 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 PDMS 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, Galinstan 갈륨 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 PDMS 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 Galinstan 갈륨 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 Galinstan 갈륨 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 PDMS 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 역학적 연신 성능이 50％보다 크고 연신 횟수가 4000회보다 커도 성능은 여전히 온전히 유지되며 최대 굽힘 가능 각도가 60°보다 크고 굽힘 횟수가 1000회 이상이어도 성능은 여전히 온전히 유지된다. 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 웨어러블 기기, 유연성 회로, 통신 기기 등 분야에 응용될 수 있다.
실시예 2:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 사행형 굴곡 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 강판에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 2개의 사행형 원기둥 통도이다. 비음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 바세린를 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 배합비가 Ga 62.5wt％, In 25wt％, Sn 12.5wt％인 Galinstan 갈륨 합금을 선택하여 실온에서 주입기를 통해 Galinstan 갈륨 합금을 금형의 요홈에 주입하고 Galinstan 갈륨 합금이 요홈 전체에 채워진 후 바세린으로 봉공한다.
금형을 냉동기기의 저온 냉동 부분에 넣고 접촉식 열교환을 수행한다. 냉동 온도는 -10℃로서 Galinstan 갈륨 합금의 응고를 가속시키고 금형 표면이 -10℃에 도달하면 온도를 1시간 안정화시킴으로써 Galinstan 갈륨 합금이 응고되도록 하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 얻는다.
2개의 금형을 바세린을 바른 부분에서 개형하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 꺼내어 -10℃의 냉동기기에 넣어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
3D 프린팅 기기를 이용하여 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 Galinstan 갈륨 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. 여기서, Galinstan 갈륨 합금의 도전율은 106S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 108S/m보다 크다.
고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면에 자외선 경화 접착제를 분무 피복하되, 분무 피복 두께는 10μm인바, 자외선 경화 접착제가 고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면을 효과적으로 피복하도록 보장한다. 자외선으로 30초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 피복하는바, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
중량비가 10≥1인 PDMS 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 PDMS 용액을 형성하고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣고 90℃ 오븐 내에 넣어 40min 경화시키고 PDMS 용액의 경화 과정에 열이 방출되어 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 융해시켜 최종적으로 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 PDMS 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, Galinstan 갈륨 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 PDMS 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 Galinstan 갈륨 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 Galinstan 갈륨 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 PDMS 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 역학적 연신 성능이 100％보다 크고 연신 횟수가 5000회보다 커도 성능은 여전히 온전히 유지되며 최대 굽힘 가능 각도가 90°보다 크고 굽힘 횟수가 2000회 이상이어도 성능은 여전히 온전히 유지되었다. 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 스마트 의료, 생물 의학, 인체 웨어러블 기기 등 분야에 응용될 수 있다.
실시예 3:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 사행형 굴곡 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 강판에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 2개의 사행형 원기둥 통도이다. 비음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 바세린를 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 배합비가 Ga 62.5wt％, In 25wt％, Sn 12.5wt％인 Galinstan 갈륨 합금을 선택하여 실온에서 주입기를 통해 Galinstan 갈륨 합금을 금형의 요홈에 주입하고 Galinstan 갈륨 합금이 요홈 전체에 채워진 후 바세린으로 봉공한다.
금형을 냉동기기의 저온 냉동 부분에 넣고 접촉식 열교환을 수행한다. 냉동 온도는 -10℃로서 Galinstan 갈륨 합금의 응고를 가속시키고 금형 표면이 -10℃에 도달하면 온도를 1시간 안정화시킴으로써 Galinstan 갈륨 합금이 응고되도록 하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 얻는다.
2개의 금형을 바세린을 바른 부분에서 개형하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 꺼내어 -10℃의 냉동기기에 넣어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
3D 프린팅 기기를 이용하여 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 Galinstan 갈륨 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. 여기서, Galinstan 갈륨 합금의 도전율은 106S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 108S/m보다 크다.
고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면에 자외선 경화 접착제를 분무 피복하되, 분무 피복 두께는 10μm인바, 자외선 경화 접착제가 고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면을 효과적으로 피복하도록 보장한다. 자외선으로 30초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 피복하는바, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
중량비가 10≥1인 PDMS 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 PDMS 용액을 형성하고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣고 60℃ 오븐 내에 넣어 40min 경화시키고 PDMS 용액의 경화 과정에 열이 방출되어 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 융해시켜 최종적으로 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 PDMS 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, Galinstan 갈륨 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 PDMS 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 Galinstan 갈륨 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 Galinstan 갈륨 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 PDMS 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 역학적 연신 성능이 200％보다 크고 연신 횟수가 6000회보다 커도 성능은 여전히 온전히 유지되며 최대 굽힘 가능 각도가 120°보다 크고 굽힘 횟수가 3000회 이상이어도 성능은 여전히 온전히 유지되었다. 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 스마트 의료, 생물 의학, 인체 웨어러블 기기 등 분야에 응용될 수 있다.
실시예 4:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 회로 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 고탄성률을 갖는 PDMS 고체 덩이에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 회로 원기둥 통로이다. 비음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 바세린를 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 Ga 75.5wt％ 및 In 24.5wt％이고 융점이 15.5℃인 EGaln 갈륨 합금을 선택하여 실온에서 주입기를 통해 EGaln 갈륨 합금을 금형의 요홈에 주입하고 EGaln 갈륨 합금이 요홈 전체에 채워진 후 바세린으로 봉공한다.
금형을 냉동기기의 저온 냉동 부분에 넣고 접촉식 열교환을 수행한다. 냉동 온도는 -15℃로서 EGaln 갈륨 합금의 응고를 가속시키고 금형 표면이 -15℃에 도달하면 온도를 0.5시간 안정화시킴으로써 EGaln 갈륨 합금이 응고되도록 하여 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 얻는다.
2개의 금형을 바세린 봉공 부분에서 개형하여 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 꺼내어 -15℃의 냉동기기에 넣어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
분무 기기로 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 EGaln 갈륨 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. EGaln 갈륨 합금의 도전율은 104S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 107S/m보다 크다.
고체상의 EGaln 갈륨 합금을 자외선 경화 접착제에 침지시키고 침지 후 건져내어 60초 방치함으로써 자외선 경화 접착제가 고체상의 EGaln 갈륨 합금 표면에 효과적으로 피복되도록 보장한다. 자외선으로 60초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 피복하되, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
중량비가 5≥1인 PDMS 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 PDMS 용액을 형성하고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣어 상온에 2일 두는바, PDMS 용액의 경화 과정에 열이 방출되어 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 융해시켜 최종적으로 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 PDMS 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, EGaln 갈륨 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 PDMS 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 EGaln 갈륨 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 EGaln 갈륨 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 PDMS 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 역학적 연신 성능이 400％보다 크고 연신 횟수가 8000회보다 커도 성능은 여전히 온전히 유지되며 최대 굽힘 가능 각도가 1500°보다 크고 굽힘 횟수가 6000회 이상이어도 성능은 여전히 온전히 유지되었다. 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 피부 유사 전자(Skin-like Electronics) 등 분야에 응용될 수 있다.
실시예 5:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 회로 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 고탄성률을 갖는 PDMS 고체 덩이에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 회로 원기둥 통로이다. 비음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 바세린를 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 비스무트, 인듐, 주석 및 아연을 선택하여 중량비 35≥48.316≥0.4의 비율에 따라 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 액체상 금속을 합성하였다. 이러한 액체상 금속의 융점은 58.3℃ 이고, 60℃ 조건에서 주입기를 통해 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금을 금형의 요홈에 주입하고, Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금이 요홈 전체에 채워진 후 바세린으로 봉공한다.
금형을 실온 조건에 두어 접촉식 열교환시키고 온도를 2시간 안정화시킴으로써 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금이 응고되도록 하여 고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금을 얻는다.
2개의 금형을 바세린 봉공 부분에서 개형하여 고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금을 꺼내어 실온 조건에 두어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
분무 기기로 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금의 도전율은 105S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 108S/m보다 크다.
고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금을 자외선 경화 접착제에 침지시키고 침지 후 건져내어 60초 방치함으로써 자외선 경화 접착제가 고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금 표면에 효과적으로 피복되도록 보장한다. 자외선으로 60초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금을 피복하되, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
중량비가 5≥1량비가 10≥1인 PDMS 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 PDMS 용액을 형성하고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣고 상온에 두어 경화시키는바, PDMS 용액 경화 과정에 열이 방출되어 용액 온도가 80℃ 이상으로 상승됨으로써 고체상의 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금을 융해시켜 최종적으로 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 PDMS 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 PDMS 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 Bi35In48.6Sn16Zn0.4 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 PDMS 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 역학적 연신 성능이 400％보다 크고 연신 횟수가 8000회보다 커도 성능은 여전히 온전히 유지되며 최대 굽힘 가능 각도가 1500°보다 크고 굽힘 횟수가 6000회 이상이어도 성능은 여전히 온전히 유지되었다. 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 특수 회로 등 분야에 응용될 수 있다.
실시예 6:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 회로 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 강판에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 회로 원기둥 통로이다. 비음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 실리콘 오일을 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 배합비가 Ga 68.5wt％, In 21.5wt％, Sn 10wt％인 Galinstan 갈륨 합금을 선택하여 실온에서 주입기를 통해 Galinstan 갈륨 합금을 금형의 요홈에 주입하고 Galinstan 갈륨 합금이 요홈 전체에 채워진 후 금속으로 플랜지를 밀봉하여 봉공한다.
금형을 냉동기기의 저온 냉동 부분에 넣고 접촉식 열교환을 수행한다. 냉동 온도는 -30℃로서 Galinstan 갈륨 합금 응고를 가속시킨다. 금형 표면이 -30℃에 도달하면 온도를 2시간 안정화시킴으로써 Galinstan 갈륨 합금이 응고되도록 하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 얻는다.
2개의 금형을 플랜지 부분에서 개형하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 꺼내어 -30℃의 냉동기기에 넣어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
분무 기기로 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 Galinstan 갈륨 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. Galinstan 갈륨 합금의 도전율은 104S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 107S/m보다 크다.
고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 자외선 경화 접착제에 침지시키고 침지 후 건져내어 30초 방치함으로써 자외선 경화 접착제가 고체상의 Galinstan 갈륨 합금 표면에 효과적으로 피복되도록 보장한다. 자외선으로 60초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 피복하되, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
중량비가 8≥1인 PET 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 PET용액을 형성하고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣고 110℃ 오븐 내에 넣어 60min 경화시키는바, PET용액의 경화 과정에 열이 방출되어 고체상의 Galinstan 갈륨 합금을 융해시켜 최종적으로 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 PET 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, Galinstan 갈륨 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 PET 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 Galinstan 갈륨 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 Galinstan 갈륨 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 PET 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 역학적 연신 성능이 50％보다 크고 연신 횟수가 6000회보다 커도 성능은 여전히 온전히 유지되며 최대 굽힘 가능 각도가 60°보다 크고 굽힘 횟수가 2000회 이상이어도 성능은 여전히 온전히 유지되었다. 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 피부 유사 전자 등 분야에 응용될 수 있다.
실시예 7:
CAD를 이용하여 액체상 금속의 회로 형상을 제도하고 금형 기계를 통해 고탄성률을 갖는 PDMS 고체 덩이에 대응되는 사행형 굴곡 형상의 요홈을 음각한다. 거울 대칭되는 2개의 금형을 제조하는바, 2개의 금형이 합형된 후의 중공 구조는 전극 위치를 갖는 회로 원기둥 통로이다. 비음각 위치 및 요홈에 모두 밀봉 그리스인 바세린를 도포하고 2개의 금형이 합형된 후의 틈새를 충전하여 더 밀착되게 합형되도록 한다.
상기 금형을 불활성 가스가 채워진 환경의 글러브 박스에 넣고 Ga 75.5wt％ 및 In 24.5wt％이고 융점이 15.5℃인 EGaln 갈륨 합금을 선택하여 실온에서 주입기를 통해 EGaln 갈륨 합금을 금형의 요홈에 주입하고 EGaln 갈륨 합금이 요홈 전체에 채워진 후 바세린으로 봉공한다.
금형을 냉동기기의 저온 냉동 부분에 넣고 접촉식 열교환을 수행한다. 냉동 온도는 -15℃로서 EGaln 갈륨 합금의 응고를 가속시키고 금형 표면이 -15℃에 도달하면 온도를 0.5시간 안정화시킴으로써 EGaln 갈륨 합금이 응고되도록 하여 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 얻는다.
2개의 금형을 바세린 봉공 부분에서 개형하여 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 꺼내어 -15℃의 냉동기기에 넣어 온도를 융해점 이하로 유지한다.
분무 기기로 유연성 재료 표면에 은나노 와이어를 프린팅하고 전사 기술을 통해 은나노 와이어를 고체상의 EGaln 갈륨 합금에 직접 접착시켜 전극의 제조를 완성한다. EGaln 갈륨 합금의 도전율은 104S/m이고 은나노 와이어의 도전율은 107S/m보다 크다.
고체상의 EGaln 갈륨 합금을 자외선 경화 접착제에 침지시키고 침지 후 건져내어 60초 방치함으로써 자외선 경화 접착제가 고체상의 EGaln 갈륨 합금 표면에 효과적으로 피복되도록 보장한다. 자외선으로 60초 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시킴으로써 피복층을 형성하여 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 피복하되, 여기서 일부 나노 와이어 전극이 당해 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는다.
500g의 금속 주석을 250℃에서 금속 주석 용액으로 융해시키고 예비성형 소자를 당해 용액에 넣은 후 가열을 정지하고 상온 조건에서 신속히 냉각시킨다. 250℃는 고체상의 EGaln 갈륨 합금을 융해시키기에 충분하며 최종적으로 강성 미세유체 소자를 얻는다. 얻어진 미세유체 소자는 금속 주석 강성 기재, 자외선 경화 접착제 피복층, EGaln 갈륨 합금 및 은나노 와이어 전극을 포함하고, 여기서, 자외선 경화 접착제 피복층은 금속 주석 강성 기재의 내부에 설치되고 자외선 경화 접착제 피복층은 폐쇄 통로를 가지며 EGaln 갈륨 합금은 폐쇄 통로 내에 거치되고 은나노 와이어 전극의 일부는 폐쇄 통로 내에 위치하여 EGaln 갈륨 합금과 접촉하고 은나노 와이어 전극의 다른 일부는 금속 주석 강성 기재 밖으로 연장되어 나온다.
측정 결과, 당해 미세유체 소자의 내충격 성능, 내식 성능 및 인성 등 성능이 우수하고, 전원, 신호 수신기, 신호 발신기 등과 집적시켜 미세유체 시스템을 형성하는바, 고체 회로 분야에 응용될 수 있다.
상술한 실시예의 각 기술 특징은 임의로 조합될 수 있으나 설명을 간결하게 하고자 상기 실시예의 각 기술 특징의 모든 가능한 조합에 대해 전부 설명하지는 않았는바, 이러한 기술 특징의 조합에 모순이 존재하지 않은 한, 이는 모두 본 명세서가 기재한 범위로 간주되어야 한다.
상술한 실시예는 단지 본 발명의 몇몇 실시 방식만을 표현한 것인바, 그 설명이 보다 구체적이고 상세하나, 그렇다고 하여 이를 발명 특허 범위에 대한 한정으로 이해하여서는 안된다. 언급하고자 하는 바로는, 당업자라면 본 발명의 발상을 이탈하지 않으면서 여러 변형과 개선이 더 실현 가능하나, 이는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다는 것이다. 따라서, 본 발명 특허의 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 기준해야 한다.

Claims (12)

  1. 미세유체 소자의 제조방법에 있어서,
    요홈이 있는 금형을 제공하는 단계;
    요홈이 있는 금형에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는 단계;
    상기 고체상 금속을 상기 금형에서 분리시키고 상기 고체상 금속에 전극을 설치하는 단계;
    전극을 갖는 고체상 금속 표면에 피복층을 형성하되, 상기 고체상 금속이 피복층 내에 감싸지도록 하고, 상기 전극의 적어도 일부가 상기 피복층으로부터 연장되어 나오도록 하여 예비성형 소자를 얻는 단계; 및
    상기 예비성형 소자를 기재 내에 고정하고 고체상 금속을 용융시키고, 전극의 적어도 일부가 상기 기재 밖으로 연장되어 나오도록 하여 미세유체 소자를 얻는 단계;를 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예비성형 소자를 기재 내에 고정하는 단계는 구체적으로, 상기 예비성형 소자를 기재용액에 넣고 상기 기재용액을 경화시키되, 경화되는 과정에 상기 예비성형 소자 내의 고체상 금속을 융해시켜 미세유체 소자를 얻는 단계인
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기재용액의 재료는 중합체, 융점이 300℃ 이하인 금속 및 금속 합금 중 하나를 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중합체는 폴리디메틸실록산을 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액체상 금속의 재료는 갈륨 합금을 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    요홈이 있는 금형에 액체상 금속을 주입하는 단계는 구체적으로, 불활성 분위기에서, 상기 요홈에 액체상 금속을 주입하고 액체상 금속을 응고시켜 고체상 금속을 얻는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극의 재료는 은나노 와이어를 포함하고, 상기 전극의 도전율은 상기 액체상 금속의 도전율보다 큰
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피복층의 재료는 광경화 접착제를 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광경화 접착제의 융점은 200℃보다 크거나 같은
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 요홈에 액체상 금속을 주입하는 단계 전에, 상기 요홈의 표면에 윤활제를 도포하는 단계를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 제조방법으로 얻은 미세유체 소자에 있어서,
    상기 미세유체 소자는 기재, 피복층, 액체상 금속 및 전극을 포함하고, 상기 기재는 일체로 성형되고, 상기 피복층은 상기 기재의 내부에 설치되고, 상기 액체상 금속은 피복층 내에 감싸지고, 상기 전극의 일부는 상기 액체상 금속에 접촉하고, 상기 전극의 다른 일부는 상기 기재 밖으로 연장되어 나오는
    것을 특징으로 하는 미세유체 소자.
  12. 미세유체 시스템에 있어서,
    제11항의 미세유체 소자를 포함하는
    것을 특징으로 하는 미세유체 시스템.
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