KR20210117082A - 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치 - Google Patents
다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210117082A KR20210117082A KR1020200033451A KR20200033451A KR20210117082A KR 20210117082 A KR20210117082 A KR 20210117082A KR 1020200033451 A KR1020200033451 A KR 1020200033451A KR 20200033451 A KR20200033451 A KR 20200033451A KR 20210117082 A KR20210117082 A KR 20210117082A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- ferroelectric
- bto
- pvdf
- trfe
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 128
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 149
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 56
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 31
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 6
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000004872 arterial blood pressure Effects 0.000 description 3
- 210000001715 carotid artery Anatomy 0.000 description 3
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 210000002321 radial artery Anatomy 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000003205 diastolic effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000003334 potential effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
-
- H01L41/0805—
-
- H01L41/047—
-
- H01L41/193—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/04—Friction generators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
본 발명은 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름은 강유전성 유기 물질을 포함하는 유기 물질층; 및 상기 유기 물질층 상에 형성되고, 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 강유전성 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치에 관한 것이다.
석탄 및 석유 등 화석 에너지를 이용할 수 있게 된 이후, 기술의 개발에 의해 에너지 수요가 급증하게 되면서, 화석 에너지의 고갈에 대한 염려가 증가하고 있다. 더군다나 에너지 자립도가 낮은 나라들은 대부분의 화석 에너지를 수입에 의존하고 있어, 국가의 경제 발전에 저해요소로 작용하고 있다.
이에 따라서, 빛, 열, 진동 등의 주변 환경에서 버려지는 에너지를 수확하여 전기 에너지로 생산 및 이용하는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 온도, 빛, 전자기장, 마찰 등 다양한 형태로 소모되고 있는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 방식으로 연구되고 있다.
이 중, 기계적인 운동에서 버려지는 에너지를 마찰 대전 기반의 에너지 수확 원리를 이용하여 전기 에너지로 수확하는 기술 역시 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
마찰 대전 기술은 접촉에 의해 양전하 또는 음전하로 대전되는 물질들을 서로 마찰시킴으로써 변화되는 출력 값을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 방식으로 연구되어 왔다.
그러나, 이러한 마찰 대전 기술을 이용한 효율적인 센서 장치에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 교차 PVDF-TrFE 및 정렬된(aligned) BaTiO3(BTO) 나노 입자(nanoparticle, NP) 층으로 구성된 다층(multilayers) 강유전성 필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름은, 강유전성 유기 물질을 포함하는 유기 물질층; 및 상기 유기 물질층 상에 형성되고, 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층;을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 강유전성 유기 물질은, PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및 PVDF-TrFE(Polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 강유전성 무기 나노입자들은, BaTiO3를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 유기 물질층과 무기 물질층은 서로 교차 반복 적층될 수 있다.
실시예에서, 상기 강유전성 무기 나노입자들은 상기 무기 물질층에 특정 표면 밀도로 분포될 수 있다.
실시예에서, 상기 다층 구조의 강유전성 필름은, 상기 무기 물질층 상에 형성되고, 강유전성 유기 물질을 포함하는 다른 유기 물질층;을 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 마찰전기 센서는, 하부 전극; 상기 하부 전극 상에 형성되는 제1항에 따른 강유전성 필름; 및 상기 강유전성 필름 상에 형성되는 상부 전극;을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 마찰전기 센서의 출력은, 상기 강유전성 무기 나노입자들의 표면 밀도에 따라 결정될 수 있다.
실시예에서, 상기 마찰전기 센서의 출력은, 외부 압력에 따른 상기 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층과 상부 전극의 접촉에 의해 발생될 수 있다.
실시예에서, 상기 상부 전극은, 알루미늄(Al) 전극을 포함하고, 상기 하부 전극은, 구리(Cu) 전극을 포함할 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 다층 구조의 강유전성 필름을 통해 유기 물질과 무기 물질 사이의 효과적인 응력 유도 분극(stress-induced polarization) 및 계면 분극(interfacial polarization)을 증가시켜, 유전 상수(dielectric constant)를 향상시키고, 마찰전기(triboelectric) 출력 성능을 위한 표면 전위(surface potential)를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름을 포함하는 마찰전기 센서의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 XRD 그래프를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정방형(tetragonal) BTO 나노입자의 XRD 패턴을 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 FT-IR 스펙트럼 그래프를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 동작을 도시한 도면이다.
도 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 출력을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 분극을 도시한 도면이다.
도 6b 및 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 출력을 도시한 도면이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 표면 전위를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 BTO 중간층의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 다층 구조의 강유전성 필름의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 다층 구조의 강유전성 필름의 유전 상수 그래프를 도시한 도면이다.
도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 BTO 나노입자의 평균 크기 그래프를 도시한 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 8c 및 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 층수에 대한 강유전성 필름의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 출력 전류를 도시한 도면이다.
도 9b 및 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 열중량 그래프를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 유전 상수 그래프를 도시한 도면이다.
도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 유전 손실 그래프를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 압전 전류(Piezoelectric current) 그래프를 도시한 도면이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 연결에 대한 마찰전기 센서의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 연결에 대한 마찰전기 센서의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 압력에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 부하 저항에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 부하 저항에 대한 전력 밀도 그래프를 도시한 도면이다.
도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 위치에 부착된 마찰전기 센서의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서를 이용한 음파 검출 시스템을 도시한 도면이다.
도 15d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 출력 전압 그래프를 도시한 도면이다.
도 15e는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름을 포함하는 마찰전기 센서에 대한 STFT 신호 그래프를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 SPL에 대한 출력 전압 그래프를 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 XRD 그래프를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정방형(tetragonal) BTO 나노입자의 XRD 패턴을 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 FT-IR 스펙트럼 그래프를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 동작을 도시한 도면이다.
도 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 출력을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 분극을 도시한 도면이다.
도 6b 및 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 출력을 도시한 도면이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 표면 전위를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 BTO 중간층의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 다층 구조의 강유전성 필름의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 다층 구조의 강유전성 필름의 유전 상수 그래프를 도시한 도면이다.
도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 BTO 나노입자의 평균 크기 그래프를 도시한 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 8c 및 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 층수에 대한 강유전성 필름의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 출력 전류를 도시한 도면이다.
도 9b 및 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 열중량 그래프를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 유전 상수 그래프를 도시한 도면이다.
도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 유전 손실 그래프를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 압전 전류(Piezoelectric current) 그래프를 도시한 도면이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 연결에 대한 마찰전기 센서의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 연결에 대한 마찰전기 센서의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 압력에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 부하 저항에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 부하 저항에 대한 전력 밀도 그래프를 도시한 도면이다.
도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 위치에 부착된 마찰전기 센서의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서를 이용한 음파 검출 시스템을 도시한 도면이다.
도 15d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 출력 전압 그래프를 도시한 도면이다.
도 15e는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름을 포함하는 마찰전기 센서에 대한 STFT 신호 그래프를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 SPL에 대한 출력 전압 그래프를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름을 포함하는 마찰전기 센서(100)의 기능적 구성을 도시한 도면이다. 도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 마찰전기 센서(100)는 하부 전극(110), 다층 구조의 강유전성 필름 및 상부 전극(150)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 다층 구조의 강유전성 필름은 강유전성 유기 물질을 포함하는 유기 물질층(120) 및 유기 물질층(120) 상에 형성되고, 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층(130)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 강유전성 유기 물질은, PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및 PVDF-TrFE(Polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 강유전성 무기 나노입자들은 BaTiO3를 포함할 수 있다. 예를 들어, BaTiO3를 포함하는 무기 물질층(130)은 'BTO 중간층‘또는 이와 동등한 기술적 의미를 갖는 용어로 지칭될 수 있다.
일 실시예에서, 설명의 편의를 위하여, 본 발명에 따른 다층 구조의 강유전성 필름은 ‘다층 PVDF-TrFE/BTO 필름’또는 이와 동등한 기술적 의미를 갖는 용어로 지칭될 수 있으나, 유기 물질층(120) 및 무기 물질층(130)의 물질이 한정되는 것은 아니며, 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 2a를 참고하면, BTO 중간층을 갖는 4층(4-layer) PVDF-TrFE 필름의 두께(~50
)의 단면 SEM 이미지를 확인할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 각 PVDF-TrFE 층의 두께는 약 10
입니다.
또한, 예를 들어, 도 2b를 참고하면, 본 발명에 따른 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 높은 유연성(flexibility)을 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 유기 물질층(120)과 무기 물질층(130)은 서로 교차 반복되어 적층될 수 있다. 예를 들어, 유기 물질층(120)와 무기 물질층(130)은 서로 4회 교차 적층되어, 각각 4층으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 강유전성 무기 나노입자들은, 무기 물질층(130)에 특정 표면 밀도로 고르게 분포될 수 있다.
일 실시예에서, 다층 구조의 강유전성 필름은 하부 전극(110) 상에 형성될 수 있다. 또한, 상부 전극(140)은 다층 구조의 강유전성 필름 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 마찰전기 센서(100)의 출력은, 강유전성 무기 나노입자들의 표면 밀도에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 마찰전기 센서(100)의 출력은, 외부 압력에 따른 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층(130)과 상부 전극(140)의 접촉에 의해 발생될 수 있다.
일 실시예에서, 상부 전극(140)은 알루미늄(Al) 전극을 포함하고, 하부 전극(110)은 구리(Cu) 전극을 포함할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 XRD 그래프를 도시한 도면이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정방형(tetragonal) BTO 나노입자의 XRD 패턴을 도시한 도면이다. 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 FT-IR 스펙트럼 그래프를 도시한 도면이다.
도 3a를 참고하면, 강유전체 PVDF-TrFE 중합체 및 BTO 나노입자의 결정 구조 및 상(crystalline structures and phases)을 XRD 및 FT-IR 측정에 의해 분석할 수 있다. PVDF-TrFE 필름의 강유전체 
-상에 해당하는 19.8
에서 단일 피크를 갖는 PVDF-TrFE 필름의 XRD 패턴을 확인할 수 있다.
도 3b를 참고하면, PVP 코팅된 BTO 나노입자의 XRD 결과를 보여 주며, 이는 강유전성 정방 정상을 갖는 우수한 결정 구조를 나타낼 수 있다.
도 3c를 참고하면, PVDF-TrFE 필름 및 본 발명에 따른 PVDF-TrFE/BTO 필름의 FT-IR 분석을 확인할 수 있다. 여기서, PVDF-TrFE 필름은 BTO 중간층을 포함하지 않을 수 있다.
850 및 1288cm-1(CF2 대칭 연신(stretching)) 및 1400cm-1(CH2 흔들림 진동)에서 3개의 강한 피크를 관찰하여, 어닐링 공정 후에 두 필름이 강한 
-상 결정을 가짐을 확인할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 동작(400)을 도시한 도면이다. 도 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 출력을 도시한 도면이다.
도 4a를 참고하면, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름을 기반으로 한 마찰전기 센서(Flexible triboelectric sensors, TES)의 동작(400)은 마찰전기화(triboelectrification) 및 정전기 유도 효과(electrostatic induction effects)의 결합을 기반으로 수행될 수 있다.
프레스(pressed) 과정(410)에서, 상부 전극 및 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름이 외부 압력 하에서 접촉할 때(pressed), 상부 전극의 표면은 양(positive)으로 하전(charge)되고, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 마찰 제거 효과로 인해 음(negative)으로 하전될 수 있다.
릴리스(releasing) 과정(420)에서, 외부 압력이 풀리면, 상부 전극 및 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름 사이에 전위차가 나타낼 수 있다. 정전기 유도 효과로 인해, 하부 전극의 자유 전자는 외부 회로를 통해 상부 전극으로 흘러 이 전위차를 보상하여 출력 펄스를 생성할 수 있다.
이러한 흐름은 중화(neutralized)될 때까지 계속될 수 있다.
프레스 과정(430)에서, 상부 전극 및 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름이 다시 접촉하면, 마찰 전위차가 사라지고, 자유 전자가 회로로 다시 유입되어, 반대의 출력 펄스를 생성할 수 있다.
도 4b 및 4c를 참고하면, 4층(layered)으로 구성된 마찰전기 센서의 일반적인 출력 전압(~45.7V) 및 출력 전류(~1.92
) 신호를 나타냅니다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 제조 방법(500)을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 일 실시예에서, 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 코팅된 BTO 나노입자는 EtOH에서 나노 입자의 균일한 분산을 얻기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, PVDF-TrFE 분말(2 g)을 N, N-디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF) 용매(8g)에 용해시켜 20중량% 용액을 제조할 수 있다.
일 실시예에서, PVDF-TrFE 용액을 균일하게 분포시키기 위해 40
에서 가열 하에 2시간 동안 교반할 수 있다. 일 실시예에서, PVP 코팅된 BTO 나노입자 분말을 EtOH에 분산시켜 1시간 동안 배스-소닉화를 사용하여 3중량% 용액을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름을 제조하기 위하여,
510 단계에서, 하부 전극 상에 강유전성 유기 물질 용액을 도포할 수 있다. 예를 들어, PVDF-TrFE/DMF(20wt%) 용액을 6mm/sec의 코팅 속도를 갖는 바 코터(bar coater)를 사용하여 Cu 전극 상에 코팅할 수 있다.
일 실시예에서, 76
의 직경을 갖는 표준 메이어로드(Meyer rod)를 사용할 수 있다. PVDF-TrFE 필름의 두께를 제어하기 위해, PI 테이프를 메이어로드 상에 감을 수 있다. PVDF-TrFE 필름의 제어된 두께는 약 10
로 측정될 수 있다.
520 단계에서, 강유전성 유기 물질 용액을 건조시켜 강유전성 유기 물질층을 하부 전극 상에 코팅할 수 있다. 예를 들어, PVDF-TrFE 필름을 35
에서 30분 동안 건조시켜 표면 거칠기를 감소시킨 다음, 60
에서 30분 동안 건조시켜 잔류 PVDF-TrFE/DMF 용액을 용매로서 제거할 수 있다.
530 단계에서, 강유전성 유기 물질층 상에 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 용액을 도포할 수 있다. 예를 들어, BTO-PVP/EtOH 현탁액(suspension)을 동일한 코팅 속도를 갖는 바 코터를 사용하여 PVDF-TrFE 필름이 코팅된 하부 전극 상에 도포할 수 있다. 일 실시예에서, 51
의 직경을 갖는 마이어로드를 사용할 수 있다.
540 단계에서, 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 용액을 건조시켜 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층을 강유전성 유기 물질층 상에 코팅할 수 있다.
예를 들어, 강유전성 무기 나노입자(예: 크기 200nm)는 4.3%의 표면 밀도로 강유전성 유기 물질층의 표면에 코팅될 수 있다.
550 단계에서, 무기 물질층 상에 강유전성 유기 물질 용액을 도포할 수 있다.
560 단계에서, 강유전성 유기 물질 용액을 건조시켜 강유전성 유기 물질층을 무기 물질층 상에 코팅할 수 있다.
이를 통해, 샌드위치 구조화된 PVDF-TrFE/BTO 필름을 제조할 수 있다. 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름을 만들기 위해 도 5의 각 단계가 반복적으로 수행될 수 있다.
일 실시예에서, PVDF-TrFE/BTO 필름을 140
에서 2시간 동안 어닐링할 수 있다. 강유전성 물질의 쌍극자를 정렬시키기 위해, 30MV/m의 전기장이 PVDF-TrFE/BTO 필름에 80
에서 적용될 수 있다.
여기에서, 상부 전극으로 사용된 Al 포일(foil)은 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름과의 마찰 동안 전자를 쉽게 잃기 때문에, Al포일은 상부 전극(top electrode) 및 양의 마찰전기 물질(positive triboelectric material) 둘 다로서 작용할 수 있다.
다층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 음의 마찰전기 물질(negative triboelectric material)로 사용되며, 이 재료는 하부 전극으로 사용된 Cu 전극과 어닐링 공정에서 PVDF-TrFE 용액과 BTO 나노입자 용액을 반복적으로 바-코팅(bar-coating)하여 제작될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 분극을 도시한 도면이다. 도 6b 및 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 출력을 도시한 도면이다. 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 표면 전위를 도시한 도면이다.
도 6a를 참고하면, 전기 폴링 공정 후 잔류 유전 분극(residual dielectric polarization)을 갖는 PVDF-TrFE와 같은 강유전성 물질은 마찰 분극화 동안 잔류 유전 분극과 표면 분극의 결합을 통해 표면의 마찰 전하량을 향상시킴으로써 마찰전기 출력 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 유전율이 높은 BTO 나노입자는 PVDF-TrFE/BTO 중합체의 강유전체 분극을 추가로 향상시키고, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다.
분극의 영향과 고유전성 BTO 나노입자의 첨가 효과를 조사하기 위해, 1)비-분극(non-poled) PVDF-TrFE, 2)분극(poled) PVDF-TrFE, 3)분극(poled) PVDF-TrFE/BTO의 세 가지 다른 유형의 다층 필름에 대한 마찰전기 성능을 측정할 수 있다.
이 경우, 분극 PVDF-TrFE/BTO 필름의 강유전성 물질의 분극화는 강유전성 물질의 정렬된 쌍극자(dipoles)로 인해 높은 표면 전위를 생성할 수 있다. 또한, 2개의 마찰층 사이의 표면 전위의 큰 차이는 평형을 위해 반대 대전 표면으로부터 표면 상의 더 많은 양의 전달된 전하를 끌어 당겨서 표면 전하 밀도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 강유전체 분극을 제어하는 것은 마찰전기 출력 성능을 향상시키는 효과적인 방법일 수 있다.
PVDF 및 PVDF-TrFE와 같은 강유전성 유기 재료를 가진 마찰전기 센서는 높은 유연성, 제어 가능한 강유전체 분극 및 높은 유전 상수의 장점을 가지므로 표면 전하 밀도가 높아지고 마찰전기 출력을 향상시킬 수 있다.
전계-유도 분극(electric field-induced polarization)에 부가하여, 강유전성 재료로의 인가된 기계적 응력의 효과적인 전달을 제어하는 것은 강유전성 재료의 분극을 향상시킬 수 있다.
도 6b 및 6c를 참고하면, 분극 PVDF-TrFE 필름의 전류 및 전압은 강유전체 분극의 영향으로 인해 비-분극 PVDF-TrFE 필름에 비해 약 4.5배 및 4배 향상됨을 확인할 수 있다.
비분극 PVDF-TrFE 필름의 쌍극자는 임의적으로 배향(orientated)되므로, 모든 쌍극자 모멘트의 합은 크지 않을 수 있다. 반면, 폴링 공정 동안 분극 PVDF-TrFE 상에 30MV/m의 전기장이 인가될 때, 쌍극자는 인가된 전기장의 방향에 따라 정렬될 수 있다.
정렬된 쌍극자의 증가된 합은 분극 PVDF-TrFE 필름에서 높은 표면 전위를 제공하고 새로운 평형을 유지하기 위해 더 많은 표면 전하를 끌어 당겨 표면 전하 밀도를 향상시킬 수 있다.
교차 PVDF-TrFE 및 BTO 나노입자 층이 다층으로 형성될 때, BTO 중간층(interlayer)을 갖는 4-층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 고유전성 BTO 나노입자에 의해 유도된 높은 강유전체 분극으로 인해 BTO 중간층이 없는 필름과 비교하여 2.3 및 1.8배 증가된 마찰 전류 및 전압을 나타냄을 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 교차(alternating) 유기 PVDF-TrFE와 무기 BTO 나노입자 층으로 구성된 다층 구조의 강유전성 필름을 기반으로 한 고성능 마찰전기 센서의 경우, 종래의 랜덤 복합 마찰전기 센서와 비교할 때, 교차하는 연질/경질(soft/hard) 층을 갖는 유기/무기 다층 구조는 인가된 수직 응력을 무기 나노 입자에 효과적으로 전달할 수 있어, 크게 개선된 마찰전기 출력을 생성 할 수 있다.
더욱이, 다층 구조는 임의의 복합재에 비해 우수한 계면 분극(interfacial polarization)을 제공하며, 무기 BTO 나노입자 층 사이의 PVDF-TrFE 장벽층에 의해 유도된 누설 전류가 감소될 수 있다. 또한, 폴링 공정(poling process)을 도입하면, 다층 강유전성 필름에서 쌍극자의 정렬 및 큰 표면 전위가 유도되어 마찰전기 출력이 추가로 증가할 수 있다.
도 6d를 참고하면, 마찰전기 성능은 표면 전위 분석과 일치함을 확인할 수 있다. 여기서 분극 PVDF-TrFE 필름은 비분극 PVDF-TrFE 필름(-0.65V)보다 높은 표면 전위(-2.85V)를 나타낼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 분극 PVDF-TrFE/BTO 필름의 표면 전위(-5.15V)는 분극 PVDF-TrFE 필름(-2.85V)보다 높음을 확인할 수 있다. PVDF-TrFE와 BTO 사이의 유전율(permittivity)의 큰 차이로 인해, 로컬 전기장은 PVDF-TrFE에 집중되어 강유전체 분극이 향상될 수 있다.
또한, BTO 나노입자의 높은 유전율은 분극 PVDF-TrFE/BTO 필름의 커패시턴스 증가로 인해 전하를 끌어당기는 능력을 증가시켜, 마찰전기 출력 성능을 향상시킬 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 BTO 중간층의 SEM 이미지를 도시한 도면이다. 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 다층 구조의 강유전성 필름의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다. 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 다층 구조의 강유전성 필름의 유전 상수 그래프를 도시한 도면이다. 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 BTO 나노입자의 표면 밀도에 대한 BTO 나노입자의 평균 크기 그래프를 도시한 도면이다.
도 7a를 참고하면, 마찰전기 특성은 BTO 나노입자의 표면 밀도(surface density)에 의존할 수 있다. BTO 나노입자의 표면 밀도는 BTO/EtOH 용액의 농도(예: 1, 3, 5 및 7 wt%)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 분극 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 BTO 나노입자의 다른 표면 밀도를 나타내는 BTO 나노입자 중간막의 SEM 이미지와 해당 표면 밀도 분석을 확인할 수 있다.
도 7b를 참고하면, BTO 나노입자의 표면 밀도가 다른 BTO 중간층을 갖는 다층 PVDF-TrFE 필름의 평균 출력 전류를 확인할 수 있다. 출력 전류는 BTO 나노입자의 표면 밀도가 최대 4.3% 증가함에 따라 증가한 다음, 최대 11.5%까지 감소할 수 있다.
도 7c를 참고하면, 유전율은 출력 성능과 동일한 경향을 가짐을 확인할 수 있다. 4.3%에서의 임계점의 이러한 행동은 표면 밀도의 증가와 함께 BTO 나노입자의 응집에 기인할 수 있다.
도 7d를 참고하면, BTO 나노입자의 평균 크기는 나노입자의 응집 정도를 제공하며, BTO 나노입자의 표면 밀도에 따라 증가할 수 있다. BTO 나노입자의 더 큰 응집은 유전 파괴 강도를 감소시키고 결함을 증가시켜 낮은 계면 상호 작용(interfacial interaction)을 야기하여 유전 상수를 감소시킬 수 있다.
따라서, 응집이 거의 없는 균질하게 분산된 BTO 나노입자와 표면 밀도가 최적화된 높은 유전 상수는 마찰전기 출력 성능을 향상시킨다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조의 강유전성 필름의 출력 그래프를 도시한 도면이다. 도 8c 및 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 층수에 대한 강유전성 필름의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 8a 및 8b를 참고하면, 다층 구조에서 적층된 유기 물질층과 무기 물질층의 층의 수는 마찰전기 특성에 영향을 미칠 수 있다. 1에서 7층까지 서로 다른 수의 적층 층에 따라 BTO 중간층이 있거나 없는 다층 PVDF-TrFE 필름의 출력 전류와 전압을 확인할 수 있다.
BTO 중간층이 있는 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름의 출력 성능은 4층 필름까지 증가한 다음 약간 감소할 수 있다. 이 결과는 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 정전 유도와 정전 용량 사이의 두께 의존성 트레이드오프 특성에 기인할 수 있다.
박막은 전자가 막을 통해 표면에서 전극으로 흐르도록 하여 누설 전류를 유발한다. 누설 전류 감소로 인해 필름 두께가 증가함에 따라 출력이 증가하는 반면, 4층 이상의 두께를 갖는 출력은 필름의 커패시턴스 감소로 인해 오히려 감소될 수 있다.
BTO 중간막이 없는 다층 PVDF-TrFE 필름은 유사한 동작을 나타냅니다. 이러한 결과는 PVDF-TrFE/BTO 필름의 출력 성능이 PVDF-TrFE 필름의 두께에 크게 좌우됨을 나타낼 수 있다.
또한, BTO 중간층이 있는 모든 다층 PVDF-TrFE 필름의 출력 성능은 높은 유전체 BTO 나노입자로 인해 BTO가 없는 것보다 높을 수 있다.
도 8c 및 8d를 참고하면, 4층 PVDF-TrFE/BTO 필름의 최대 출력 전류(1.92
) 및 전압(45.7V)은 1 층 필름(0.65A, 15V)보다 최대 3배 높음을 확인할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 출력 전류를 도시한 도면이다. 도 9b 및 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름의 열중량 그래프를 도시한 도면이다.
도 9a를 참고하면, 마찰전기 특성에 대한 BTO 나노입자 중간층의 영향을 조사하기 위해, 단일 PVDF-TrFE, 단일 PVDF-TrFE/BTO 복합재(composite) 및 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름과 같은 세 가지 다른 유형의 필름의 마찰전기 성능을 비교할 수 있다.
도 9b 및 9c를 참고하면, 모든 필름의 두께는 4층 다층 필름(~50
)과 동일할 수 있다. 단일 PVDF-TrFE/BTO 복합재의 BTO 농도는 다층 PVDF-TrFE/BTO의 BTO 농도와 동일하며, BTO의 농도는 열중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA)으로 측정할 때 6.5wt%일 수 있다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다. 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 유전 상수 그래프를 도시한 도면이다. 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 유전 손실 그래프를 도시한 도면이다.
도 10a 및 10b를 참고하면, 단일 복합체 및 다층 구조의 PVDF-TrFE 및 PVDF-TrFE/BTO 필름의 평균 출력 전류 및 전압을 보여줍니다. 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 1.77μ의 출력 전류와 44.5V의 전압을 나타내며(파란색 막대), 이는 단일 복합체 필름의 출력 전류 및 출력 전압(1.2μ및 35.4V)보다 높음을 확인할 수 있다(붉은색 막대).
단일 복합체 필름과 비교하여 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름의 증가된 출력 성능은 교차된 PVDF-TrFE/BTO 층의 다층 구조에 기인할 수 있다.
또한, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 효과적인 계면 분극에 의해 유도된 향상된 로컬 필드는 출력 성능을 향상시킬 수 있다.
high-k BTO와 low-k PVDF-TrFE 폴리머 사이의 유전 상수의 큰 차이가 BTO와 PVDF-TrFE 사이의 계면에서 계면 분극을 유도하기 때문에, 마찰전기장 하에서 BTO 근처의 PVDF-TrFE에서 로컬 필드(local filed)의 농도를 초래할 수 있다. 여기서, 로컬 필드는 국소장 또는 이와 동등한 기술적 의미를 갖는 용어로 지칭될 수 있다.
또한, 중합체와 입자 사이의 계면 분극은 전기장 방향을 따라 중합체의 로컬 필드를 강화시켜, PVDF-TrFE 중합체의 강유전 분극을 증가시킬 수 있다.
동일하게 분산된 BTO 나노입자를 갖는 단일 복합체와 비교하여, 동일 평면층 상에 정렬된 BTO 나노입자를 갖는 다층은 더 근접한 거리로 계면 전하를 더욱 효율적으로 연결하여, 근거리 장이 크게 향상되어, 중합체의 강유전체 분극을 증가시킬 수 있다. 따라서, 강화된 분극은 다층 필름의 유전 상수를 증가시킬 수 있다.
도 10c를 참고하면, 각 필름에 대한 유전 상수 대 주파수를 확인할 수 있다. 분극 필름에서, 단일 PVDF-TrFE/BTO 필름은 high-k BTO 나노입자로 인해 PVDF-TrFE 필름(10kHz에서 13.9) 보다 높은 유전 상수(10kHz에서 15.9)를 나타내지만, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 최대 유전 상수 (10kHz에서 17.06)를 나타냄을 확인할 수 있다.
다층 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 유전 상수의 이러한 향상은 다층 구조에서 동일 평면 층상의 BTO 나노입자의 정렬 및 더 가까운 거리에 기인할 수 있다.
또한, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 무기 나노입자 층 사이의 중합체 중간층(polymer interlayers)은 절연성 중합체 층(insulating polymer layers)에 의한 누설 전류 감소로 인한 항복 강도(breakdown strength)가 향상되어 단일 복합재보다 유전 특성이 높아짐을 확인할 수 있다.
도 10d를 참고하면, 단일 복합체는 누설 전류가 감소된 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름에 비해 유전 손실이 더 높음을 확인할 수 있다.
단일 복합체와 비교하여 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름의 증가된 출력 성능은 다층 구조에서 BTO 나노입자의 수평 정렬(horizontal alignment)에 기인할 수 있다.
폴리머와 세라믹 재료 사이의 영률(Young 's modulus)의 큰 대비로 인해, 국소 응력(localized stress)은 두 가지 이질적인 재료 사이의 계면에 집중되어 효과적인 응력-유도 분극을 유도할 수 있습니다.
다층 구조에서, 수직 응력은 수평으로 정렬된 구조로 인해 BTO 나노입자 공면층(coplanar layers)으로 효과적으로 전달되어, 응력-유도 분극(stress-induced polarization)을 효율적으로 향상시켜, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 표면 전위가 증가할 수 있다.
다층 구조에서 강화된 응력-유도 분극은 압전 특성을 비교함으로써 확인할 수 있으며, 이는 응력-유도 분극에 의해 주로 영향을 받을 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 압전 전류(Piezoelectric current) 그래프를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 압전 소자의 경우, 강유전성 필름의 하부표면이 하부 전극(예: Cu 전극)에 부착되고, 강유전성 필름의 상부 표면은 상부 전극(예: Pt 전극)으로 증착될 수 있다.
방향성 쌍극자(oriented dipoles)를 갖는 강유전성 필름은 외부 압력 하에서 압전 전위를 생성하여, 두 전극 사이에서 전자 흐름을 유도하여 압전 전위차의 균형을 유지할 수 있다.
이 경우, 각 필름에 대한 세 가지 다른 필름의 압전 출력 전류를 확인할 수 있다. BTO 나노입자를 포함하는 PVDF-TrFE 복합체는 BTO 나노입자의 높은 유전 상수로 인해 BTO 나노입자를 포함하지 않는 PVDF-TrFE 필름보다 높은 출력 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.
한편, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름은 단일 PVDF-TrFE/BTO 필름의 출력(1nA)보다 높은 출력 전류(8nA)를 나타냄을 확인할 수 있다.
이러한 결과는 수평으로 정렬된 BTO 나노입자가 동일한 외력 하에서 무작위로 분산된 BTO 나노입자에 비해 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름에서 압전 전위를 향상시켜 필름에서 더 높은 압전 전위를 생성한다는 것을 나타낼 수 있다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 순방향 연결에 대한 마찰전기 센서의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다. 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 역방향 연결에 대한 마찰전기 센서의 출력 전류 그래프를 도시한 도면이다.
도 12a 및 12b를 참고하면, 마찰전기 신호가 마찰전기화에 의해 유도되는지 검증하기 위해, 순방향(forward) 및 역방향(reverse) 연결 모드에 따라 마찰전기 전류를 측정하여, 동일한 강도를 가진 TES의 순방향 및 역방향 연결 모드의 반대 피크 신호가 발생함을 확인할 수 있다.
이 결과는 측정된 전류가 재료의 마찰전기 효과에서 비롯된 것임을 나타낼 수 있다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 압력에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 13a 및 13b를 참고하면, 기계적 압력에 따른 발전 능력을 평가하기 위해, 상이한 부하 압력 하에서 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름의 출력 전압 및 전류를 측정할 수 있다.
2Hz의 일정한 주파수로 기계 압력을 가하면 48.7nA/kPa(<9.8kPa) 및 10.1nA/kPa(>9.8kPa)의 압력 감도로 출력 전류 및 전압이 증가할 수 있다.
또한 출력 전압은 0.94V/kPa(<9.8kPa) 및 0.22V/kPa(>9.8 kPa)의 압력 감도로 점차 증가함을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 마찰전기 센서 장치는 다른 박막 기반 마찰전기 센서 중에서 경쟁력 있는 압력 감도를 가질 수 있다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 부하 저항에 대한 출력 그래프를 도시한 도면이다. 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 부하 저항에 대한 전력 밀도 그래프를 도시한 도면이다. 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서의 출력 그래프를 도시한 도면이다.
도 14a를 참고하면, 마찰전기 센서의 에너지 수확 성능을 조사할 수 있다. 1K
에서 750M
까지 서로 다른 부하 저항의 경우, 부하 저항이 증가함에 따라 전류 신호가 감소하고 전압이 증가함을 확인할 수 있다.
도 14b를 참고하면, 결과적으로 출력 전력 밀도는 100M
의 부하 저항에서 최대 29.4
Wcm-2에 도달할 수 있다.
도 14c를 참고하면, 마찰전기 센서의 실제 응용을 위해, 상용 정류기를 마찰전기 센서에 연결하여 AC 전압을 DC 전압 출력으로 변환하고 상용 녹색 방출 LED를 정류기에 연결할 수 있다.
이 경우, 정류된 전기를 사용하여 주기적인 수직 힘이 녹색 LED 표시등을 활성화(On)할 수 있다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서(1500)의 기능적 구성을 도시한 도면이다.
도 15a를 참고하면, 마찰전기 센서(1500)는 Pt 전극(1510)으로 스퍼터링된 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름(1520)과 Al 코팅 PET 필름(1530) 및 PI 테이프(1540)를 포함할 수 있다. 여기서 마찰전기 출력은 Al 코팅 PET 필름(1530)과 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름(1520) 사이의 접촉 및 분리에 의해 달성될 수 있다.
스페이서로서의 PI 테이프(1540)는 필름의 각 측면에 부착되어 2개의 접촉 표면을 분리시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고감도 및 유연성을 갖춘 다층 마찰전기 센서(1500)는 경동맥 및 요골 동맥 맥박 압력, 사람의 호흡 및 음파와 같은 생체 신호를 감지하는 자가 구동식(self-powered) 및 피부 부착식 의료 기기 응용 분야에 적용할 수 있다.
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 위치에 부착된 마찰전기 센서의 출력 그래프를 도시한 도면이다. 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 센서를 이용한 음파 검출 시스템을 도시한 도면이다. 도 15d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름에 대한 출력 전압 그래프를 도시한 도면이다. 도 15e는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 필름을 포함하는 마찰전기 센서에 대한 STFT 신호 그래프를 도시한 도면이다.
도 15b를 참고하면, 본 발명에 다른 마찰전기 센서를 이용하여 손목의 요골 동맥 압력, 목의 경동맥 압력 및 콧구멍의 사람의 호흡 압력을 측정할 수 있다.
주기적 전기 신호는 80 비트/분의 심박수를 나타낼 수 있다. 또한, P1, P2 및 P3의 3개의 별개의 피크가 도시되며, 여기서 P1은 펄 스파이고, P2 및 P3은 각각 손 및 하체로부터 반사된 파동을 나타낸다.
이들 파라미터로부터, 우리는 25세 여성에 해당하는 0.4의 동맥 확대 지수(AIr=P2/P1) 및 0.2의 요골 이완기 확대 지수(DAI=P3/P1)를 획득할 수 있다.
또한, 마찰전기 센서는 경동맥 압력과 사람의 호흡을 정확하게 인식할 수 있다. P1 및 P2의 별개의 피크는 압력 증강 지수(PAI=(P2-P1)/(P2-P0))를 제공할 수 있다. PAI는 심혈관 상태에 대한 정보를 제공하면서 연령에 따라 선형적으로 증가할 수 있다.
예를 들어, PAI 값은 25세의 건강한 여성을 나타낼 수 있다 (PAI = -2). 따라서, 본 발명의 마찰전기 센서는 사람의 호흡을 반복하기 위해, 흡기 및 호기를 나타내는 주기적인 반대 방향 피크를 관찰하여 건강 상태 모니터링 장치에 적용할 수 있다.
도 15c 및 15d를 참고하면, 본 발명에 따른 마찰전기 센서는 유연한 음향 센서에 사용될 수 있다. 출력 전압을 100Hz~8kHz의 주파수 범위에서 센서의 세 가지 유형(비분극 PVDF-TrFE, 분극 PVDF-TrFE, 분극 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름)과 비교할 수 있다.
모든 센서는 400Hz의 공진 주파수에서 최대 출력 전압을 가질 수 있다. 마찰전기 출력 성능과 유사하게, 분극 다층 PVDF-TrFE/BTO 센서는 비분극 및 분극 PVDF-TrFE 센서보다 높은 출력 전압을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 15e를 참고하면, 마찰전기 센서의 사운드 소스가 센서에 적용될 때, 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름을 포함하는 마찰전기 센서의 사운드 파형 및 단시간 푸리에 변환(short-time Fourier transform, STFT) 신호는 다른 비분극 및 분극 PVDF-TrFE 센서와 비교하여 원래 소스의 신호와 일치할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 SPL에 대한 출력 전압 그래프를 도시한 도면이다.
도 16을 참고하면, 고정 주파수 400Hz에서 서로 다른 음압 레벨(sound pressure level, SPL)에 따른 출력 전압을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 마찰전기 센서의 출력 전압은 SPL의 증가에 따라 점차 증가함을 확인할 수 있다. 이 결과는 마찰전기 센서가 자체 전원 마이크 및 음성 보안 시스템에서 다양한 응용 프로그램으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 PVDF-TrFE의 구조 설계와 정렬된 BTO 중간층으로 고성능 마찰전기 센서의 경우, 강유전체 PVDF-TrFE의 높은 분극 및 전기 폴링 공정에 의해 유도된 높은 유전 상수 BTO 나노입자로 인한 큰 표면 전위에 의해 TES의 출력 성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마찰전기 센서는 출력 성능을 더욱 향상시키기 위해, 서로 다른 수의 적층 레이어로 다층 구조로 제작될 수 있다.
예를 들어, 98kPa의 압력을 가한 상태에서 1.7μ의 출력 전류와 43.2V의 전압을 나타내는 4-중 다층 필름에서 최상의 출력 성능을 찾을 수 있다.
이러한 출력 값은 무작위로 분산된 BTO 나노입자가 있는 단일 PVDF-TrFE에 비해 ~47% 더 높은 출력 성능을 나타낼 수 있다.
이 결과는 다층 구조에 의해 정렬된 BTO 나노입자에 대한 보다 효율적인 응력 전달 및 계면 분극에 기인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 마찰전기 센서는 자체 구동 센서 및 웨어러블 장치를 위한 다양한 응용 분야에서 적용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
100: 마찰전기 센서
110: 하부 전극
120: 유기 물질층
130: 무기 물질층
140: 상부 전극
400: 마찰전기 센서의 동작
410: 프레스 과정
420: 릴리스 과정
430: 프레스 과정
1500: 마찰전기 센서
1510: Pt 전극
1520: 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름
1530: Al 코팅 PET 필름
1540: PI 테이프
110: 하부 전극
120: 유기 물질층
130: 무기 물질층
140: 상부 전극
400: 마찰전기 센서의 동작
410: 프레스 과정
420: 릴리스 과정
430: 프레스 과정
1500: 마찰전기 센서
1510: Pt 전극
1520: 다층 PVDF-TrFE/BTO 필름
1530: Al 코팅 PET 필름
1540: PI 테이프
Claims (9)
- 강유전성 유기 물질을 포함하는 유기 물질층; 및
상기 유기 물질층 상에 형성되고, 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층;
을 포함하는,
다층 구조의 강유전성 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 강유전성 유기 물질은, PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및 PVDF-TrFE(Polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 강유전성 무기 나노입자들은, BaTiO3를 포함하는,
다층 구조의 강유전성 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 유기 물질층과 무기 물질층은 서로 교차 반복 적층되는,
다층 구조의 강유전성 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 강유전성 무기 나노입자들은 상기 무기 물질층에 특정 표면 밀도로 분포되어 있는,
다층 구조의 강유전성 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 무기 물질층 상에 형성되고, 강유전성 유기 물질을 포함하는 다른 유기 물질층;
을 더 포함하는,
다층 구조의 강유전성 필름.
- 하부 전극;
상기 하부 전극 상에 형성되는 제1항에 따른 강유전성 필름; 및
상기 강유전성 필름 상에 형성되는 상부 전극;
을 포함하는,
마찰전기 센서.
- 제6항에 있어서,
상기 마찰전기 센서의 출력은, 상기 강유전성 무기 나노입자들의 표면 밀도에 따라 결정되는,
마찰전기 센서.
- 제6항에 있어서,
상기 마찰전기 센서의 출력은, 외부 압력에 따른 상기 강유전성 무기 나노입자들을 포함하는 무기 물질층과 상부 전극의 접촉에 의해 발생되는,
마찰전기 센서.
- 제6항에 있어서,
상기 상부 전극은, 알루미늄(Al) 전극을 포함하고,
상기 하부 전극은, 구리(Cu) 전극을 포함하는,
마찰전기 센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200033451A KR102388277B1 (ko) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200033451A KR102388277B1 (ko) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210117082A true KR20210117082A (ko) | 2021-09-28 |
| KR102388277B1 KR102388277B1 (ko) | 2022-04-18 |
Family
ID=77923281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200033451A KR102388277B1 (ko) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102388277B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230038674A (ko) * | 2020-03-09 | 2023-03-21 | (주)선영시스텍 | 마찰 발전기 및 이를 활용한 센서 |
| KR20230065414A (ko) | 2021-11-04 | 2023-05-12 | 한석길 | 전기적 촉각 센서와 엑츄에이터를 결합한 딥러닝 기반 화장품 질감 소재 인공지능 분류 시스템 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101518416B1 (ko) * | 2014-03-12 | 2015-05-08 | 고려대학교 산학협력단 | 카르복실기 함유 고분자의 리간드 흡착법을 기반으로 하는 층상 자기조립법을 이용한 페로브스카이트 타입의 나노입자 기반 나노복합체 필름 |
| KR20160066938A (ko) * | 2014-12-03 | 2016-06-13 | 삼성전자주식회사 | 마찰대전 발전소자 |
| KR20200007362A (ko) | 2018-07-13 | 2020-01-22 | 한국생산기술연구원 | 일체형 전극구조체가 구비된 마찰대전 발전기 |
-
2020
- 2020-03-18 KR KR1020200033451A patent/KR102388277B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101518416B1 (ko) * | 2014-03-12 | 2015-05-08 | 고려대학교 산학협력단 | 카르복실기 함유 고분자의 리간드 흡착법을 기반으로 하는 층상 자기조립법을 이용한 페로브스카이트 타입의 나노입자 기반 나노복합체 필름 |
| KR20160066938A (ko) * | 2014-12-03 | 2016-06-13 | 삼성전자주식회사 | 마찰대전 발전소자 |
| KR20200007362A (ko) | 2018-07-13 | 2020-01-22 | 한국생산기술연구원 | 일체형 전극구조체가 구비된 마찰대전 발전기 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230038674A (ko) * | 2020-03-09 | 2023-03-21 | (주)선영시스텍 | 마찰 발전기 및 이를 활용한 센서 |
| KR20230065414A (ko) | 2021-11-04 | 2023-05-12 | 한석길 | 전기적 촉각 센서와 엑츄에이터를 결합한 딥러닝 기반 화장품 질감 소재 인공지능 분류 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102388277B1 (ko) | 2022-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102388277B1 (ko) | 다층 구조의 강유전성 필름 및 이를 구비하는 마찰전기 센서 장치 | |
| Park et al. | Ferroelectric multilayer nanocomposites with polarization and stress concentration structures for enhanced triboelectric performances | |
| Adhikary et al. | The co-operative performance of a hydrated salt assisted sponge like P (VDF-HFP) piezoelectric generator: an effective piezoelectric based energy harvester | |
| Tayyab et al. | Enhanced output in polyvinylidene fluoride nanofibers based triboelectric nanogenerator by using printer ink as nano-fillers | |
| CA2777666C (en) | Energy conversion materials fabricated with boron nitride nanotubes (bnnts) and bnnt polymer composites | |
| WO2016089046A1 (ko) | 마찰대전 발전소자 | |
| JP6510148B2 (ja) | ピックアップセンサおよび生体センサ | |
| CN106813812B (zh) | 一种高压电活性柔性复合膜压电传感器及其制备方法 | |
| US10622918B2 (en) | Cellulose composite-structured triboelectric generator and method | |
| WO2016117285A1 (en) | Element and electric generator | |
| Adhikary et al. | Improved sensitivity of wearable nanogenerators made of electrospun Eu3+ doped P (VDF-HFP)/graphene composite nanofibers for self-powered voice recognition | |
| JP5119176B2 (ja) | 誘電材料の製造方法およびそれにより製造された誘電膜 | |
| Yun et al. | Piezo-triboelectric hybridized nanogenerator embedding MXene based bifunctional conductive filler in polymer matrix for boosting electrical power | |
| Shi et al. | An easy to assemble ferroelectret for human body energy harvesting | |
| CN113029398B (zh) | 一种用于检测心音信号的高灵敏度柔性压力传感器 | |
| Li et al. | Multi-layered BTO/PVDF nanogenerator with highly enhanced performance induced by interlaminar electric field | |
| Jian et al. | Hybrid PDMS-TiO2-stainless steel textiles for triboelectric nanogenerators | |
| JP6770589B2 (ja) | 電気活性ポリマーアクチュエータを組み込んだアクチュエータ装置および駆動方法 | |
| TW200828374A (en) | Flexible supercapacitor and method for electrode fabrcation thereof | |
| Shi et al. | The effect of fabric properties on the performance of a textile based ferroelectret generator toward human body energy harvesting | |
| TW200422160A (en) | Roll of laminate for capacitor layer for withstand voltage inspection and method of withstand voltage measurement using this roll of laminate for capacitor layer for withstand voltage inspection | |
| Zhang et al. | Piezoelectricity and dynamic characteristics of laminated fluorocarbon films | |
| Cao et al. | Ultrahigh sensitive and rapid-response self-powered flexible pressure sensor based on sandwiched piezoelectric composites | |
| Huang et al. | A wearable synergistic enhanced self-charging power module for efficient capture of energy from human movement | |
| Wang et al. | Airflow-Induced Flexoelectric Bending Sensors for Human Breath Detection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |