KR20220041418A - 직물형 pH 센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

직물형 pH 센서 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

직물형 pH 센서 및 그의 제조방법을 개시한다. 상기 직물형 pH 센서는 직물기재; 상기 직물기재 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층; 상기 고분자층 상에 형성된 작업전극; 상기 고분자층 상에 형성되고, 상기 작업전극과 이격된 기준전극; 및 상기 작업전극 상에 형성되고 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층 및 상기 기준전극 상에 형성되고 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층을 포함하는 절연층;을 포함할 수 있다. 본 발명의 직물형 pH 센서는 유연성이 좋아 반복 굽힘 시험 후에도 pH에 따른 전기적 신호의 선형적 변화를 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명의 직물형 pH 센서는 투습성 및 통기성이 우수하고, 피부 자극이 적은 효과가 있다. 또한 본 발명의 직물형 pH 센서는 다양한 pH에서 전극의 물리적 내구성이 유지되며 안정적인 전기적 신호를 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

직물형 pH 센서 및 그의 제조방법{TEXTILE pH SENSOR AND METHOD OF PREPARING SAME}
본 발명은 pH 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직물형 pH 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 소면적의 얕은 상처의 경우 피부의 자가치유기능으로 지혈, 증식, 성숙의 과정을 거치며 약 2주 내에 점차 치료가 되지만, 만성 상처의 경우 염증 반응이 지속적으로 일어나며 자가치유가 되지 않기 때문에 지속적인 관찰과 적극적 관리가 필요하다.
일반적인 피부는 약간의 산성 (pH 5-5.5)을 띄지만 상처가 발생하면 중성 또는 약간의 염기성 (pH 7-8.5)을 띄게 된다. 또한 상처나 궤양 등 피부 장벽에 손상이 생기면 피부 전기 활동에 변화가 일어나 피부전도도가 증가한다. 따라서 환자 피부의 pH 및 전기전도도 등을 모니터링 하는 것은 피부의 급·만성 상처 및 염증 관리와 치료에 중요한 정보가 된다.
현재 연구되고 있는 피부 센서의 경우 국소 부위를 측정하는 데 한정되어 있으며, 대개 제한적인 유연성을 가지는 필름 기재를 사용하고 있어 피부 밀착력이 우수하지 않은 문제점이 있었다. 또한 필름 기재의 경우 유연성 및 반복적인 물리적 변형에 대한 내구성이 좋지 않고, 투습성, 통기성 등이 낮아 장기적으로 사용할 때 피부에 추가적인 질환과 불편감을 야기하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 유연성이 좋아 반복 굽힘 시험 후에도 pH에 따른 전기적 신호의 선형적 변화를 유지할 수 있는 직물형 pH 센서를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 투습성 및 통기성이 우수하고, 피부 자극이 적은 직물형 pH 센서를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 다양한 pH에서 전극의 물리적 내구성이 유지되며 안정적인 전기적 신호를 검출할 수 있는 직물형 pH 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 직물기재(100); 상기 직물기재(100) 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200); 상기 고분자층(200) 상에 형성된 작업전극(300); 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 상기 작업전극(300)과 이격된 기준전극(400); 및 상기 작업전극(300) 상에 형성되고 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층(510) 및 상기 기준전극(400) 상에 형성되고 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층(520)을 포함하는 절연층(500);을 포함하는 직물형 pH 센서(10)가 제공된다.
또한 상기 직물기재(100)가 폴리에스터 직물, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 직물, 케블라(Kevlar) 직물, 폴리아미드 직물, 폴리우레탄 직물, 레이온 직물, 비스코스 직물, 아세테이트 직물, 아크릴 직물, 면 직물, 울 직물, 마 직물, 실크 직물, 레이온 직물 및 그들의 방수 처리된 직물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 작업전극(300)이 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 제1 금속을 포함하는 제1 전극층(310); 및 상기 제1 전극층(310) 상에 형성되고, 전도성 고분자를 포함하는 전도층(320);을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 금속이 은, 금, 구리, 백금, 팔라듐, 니켈, 인듐, 알루미늄, 철, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 몰리브덴, 아연, 바나듐, 텅스텐, 티탄, 망간, 크롬, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 전극층(310)의 두께가 50 내지 200μm일 수 있다.
또한 상기 전도성 고분자가 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤(poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜)(poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜(poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌)(poly(p-phenylenevinylene); PPV), 폴리퓨란(polyfuran) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 전도층(320)이 매트릭스 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 매트릭스가 아가로스(agarose), 알지네이트(alginate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate), 폴리아크릴 산(polyacrylic acid) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 도전재가 탄소나노튜브, 탄소섬유, 흑연, 그래핀, 플러렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 전도층(320)의 두께가 100 내지 300μm일 수 있다.
또한 상기 기준전극(400)이 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층(410); 및 상기 제2 전극층(410) 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(420);을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2 금속이 은(Ag)을 포함하고, 상기 제2 금속의 염이 염화은(AgCl)을 포함할 수 있다.
또한 상기 고체 전해질이 염화칼륨(potassium chloride, KCl) 및 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 고체 전해질층(420)이 고분자 탄성체를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 고분자 탄성체가 실리콘(silicone), 에코플렉스(ecoflex), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르우레탄(polyether urethane), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR), 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber), 네오프렌 (neoprene, polychloroprene), 폴리디메틸실록산(PDMS), 플루오로 실리콘 러버(fluoro silicone rubber) 및 비닐메틸실리콘 러버(vinyl methyl silicone rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2 전극층(410)의 두께가 100 내지 500μm일 수 있다.
또한 상기 고체 전해질층(420)의 두께가 200 내지 800μm일 수 있다.
또한 상기 열가소성 고분자가 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에테르우레탄 러버(polyether urethane rubber), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR) 및 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 고분자층(200)의 두께가 30 내지 150μm일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 직물기재(100) 상에 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200)을 형성하는 단계; (b) 상기 고분자층(200) 상에 작업전극(300) 및 상기 작업전극(300)과 이격된 기준전극(400)을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 작업전극(300) 상에 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층(510)을 형성하고, 상기 기준전극(400) 상에 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층(520)을 형성하여, 상기 제1 절연층(510)과 상기 제2 절연층(520)을 포함하는 절연층(500)을 형성하는 단계;를 포함하는 직물형 pH 센서(10)의 제조방법이 제공된다.
또한 단계 (b)가 (b-1) 상기 고분자층(200) 상에 제1 금속을 포함하는 제1 전극층(310) 및 상기 제1 전극층(310)과 이격되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층(410)을 형성하는 단계; (b-2) 상기 제2 전극층(410) 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(420)을 형성하는 단계; 및 (b-3) 상기 제1 전극층(310) 상에 전도성 고분자를 포함하는 전도층(320)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 단계 (b-1)이 (b-1-1) 상기 고분자층(200) 상에 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; (b-1-2) 상기 고분자층(200) 상에 단계 (b-1-1)의 상기 코팅된 페이스트와 이격하여 제1 금속을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; 및 (b-1-3) 단계 (b-1-1)의 상기 코팅된 페이스트와 단계 (b-1-2)의 상기 코팅된 페이스트를 건조 및 경화시켜 상기 고분자층(200) 상에 제1 금속을 포함하는 제1 전극층(310) 및 상기 제1 전극층(310)과 이격되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층(410)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 단계 (b-2)가 (b-2-1) 상기 제2 전극층(410) 상에 고체 전해질을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; 및 (b-2-2) 단계 (b-2-1)의 상기 코팅된 페이스트를 건조시켜 상기 제2 전극층(410) 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(420)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 단계 (b-3)이 (b-3-1) 상기 제1 전극층(310) 상에 전도성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하는 단계; 및 (b-3-2) 단계 (b-3-1)의 상기 코팅된 용액을 건조시켜 상기 제1 전극층(310) 상에 전도성 고분자를 포함하는 전도층(320)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한 단계 (b-3-1)의 상기 용액이 매트릭스 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 직물형 pH 센서는 유연성이 좋아 반복 굽힘 시험 후에도 pH에 따른 전기적 신호의 선형적 변화를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 직물형 pH 센서는 투습성 및 통기성이 우수하고, 피부 자극이 적은 효과가 있다.
또한 본 발명의 직물형 pH 센서는 다양한 pH에서 전극의 물리적 내구성이 유지되며 안정적인 전기적 신호를 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 도 5의 A-A' 선을 따라 절단하고 아래쪽에서 본 단면도이다.
도 2는 도 5의 B-B' 선을 따라 절단하고 오른쪽에서 본 단면도이다.
도 3은 도 5의 C-C' 선을 따라 절단하고 오른쪽에서 본 단면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 직물형 pH 센서의 구조를 나타낸 개략도이고, (b)는 본 발명의 직물형 pH 센서를 핀셋으로 잡고 굽혔을 때의 이미지이다.
도 5는 본 발명의 직물형 pH 센서를 위에서 본 상면도(Top view)이다.
도 6은 본 발명의 직물형 pH 센서의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 7은 Electrochemical Impedance Spectrometer를 이용한 전위차(Potentiometric) 측정 방법을 나타낸 개략도이다.
도 8은 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과로, 이때 기준전극으로 상용 기준전극(commercial reference electrode)을 사용하고, 작업전극으로 본 발명의 직물형 pH 센서의 작업전극을 사용하였다.
도 9는 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과로, 이때 기준전극으로 본 발명의 직물형 pH 센서의 기준전극을 사용하고, 작업전극으로 본 발명의 직물형 pH 센서의 작업전극을 사용하였다.
도 10은 실시예 1에 따라 제조된 직물형 pH 센서의 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과이다.
도 11의 (a)는 실시예 1의 고체 전해질의 KCl 결정의 SEM 이미지이고, (b)는 실시예 1의 고체 전해질의 에너지 분산형 X-선 분석(EDS) 결과이다.
도 12는 실시예 1에 따라 제조된 직물형 pH 센서의 1,000회 반복 굽힘 시험 전후 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 “다른 구성요소 상에,” "다른 구성요소 상에 형성되어," "다른 구성요소 상에 위치하여," 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어, 위치하여 있거나 또는 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 도 5의 A-A' 선을 따라 절단하고 아래쪽에서 본 단면도이다. 도 4의 (a)는 본 발명의 직물형 pH 센서의 구조를 나타낸 개략도이고, (b)는 본 발명의 직물형 pH 센서를 핀셋으로 잡고 굽혔을 때의 이미지이다. 도 5는 본 발명의 직물형 pH 센서를 위에서 본 상면도(Top view)이다.
이하, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 직물형 pH 센서에 대해 설명하도록 한다.
본 발명은 직물기재(100); 고분자층(200); 작업전극(300); 기준전극(400); 및 절연층(500);을 포함하는 직물형 pH 센서(10)를 제공한다.
직물기재(100)
본 발명의 직물형 pH 센서(10)는 직물기재(100)를 포함할 수 있다.
상기 직물기재(100)는 폴리에스터 직물, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 직물, 케블라(Kevlar) 직물, 폴리아미드 직물, 폴리우레탄 직물, 레이온 직물, 비스코스 직물, 아세테이트 직물, 아크릴 직물, 면 직물, 울 직물, 마 직물, 실크 직물, 레이온 직물 및 그들의 방수 처리된 직물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
고분자층(200)
본 발명의 직물형 pH 센서(10)는 상기 직물기재(100) 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200)을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에테르우레탄 러버(polyether urethane rubber), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR) 및 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
상기 고분자층(200)의 두께는 30 내지 150μm일 수 있다. 상기 두께가 30μm 미만이면, 고분자층이 얇아 직물기재 상에 부착하는 과정에서 고분자층 상에 문제가 생길 수 있어 바람직하지 않고, 150μm를 초과하면 고분자층이 두꺼워 열 압착 과정에도 불구하고 직물기재 상에 전면 부착이 원활히 되지 않아 바람직하지 않다.
작업전극(300)
본 발명의 직물형 pH 센서(10)는 상기 고분자층(200) 상에 형성된 작업전극(300)을 포함할 수 있다.
도 2는 도 5의 B-B' 선을 따라 절단하고 오른쪽에서 본 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 작업전극(300)은 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 제1 금속을 포함하는 제1 전극층(310); 및 상기 제1 전극층(310) 상에 형성되고, 전도성 고분자를 포함하는 전도층(320);을 포함할 수 있다.
상기 제1 금속은 은, 금, 구리, 백금, 팔라듐, 니켈, 인듐, 알루미늄, 철, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 몰리브덴, 아연, 바나듐, 텅스텐, 티탄, 망간, 크롬, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 은을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층(310)의 두께는 50 내지 200μm일 수 있다. 상기 두께가 50μm 미만이면 제1 전극층이 너무 얇아 pH 전위차 측정 실험 과정에서 손실될 가능성이 있어 바람직하지 않고, 200μm를 초과하면 페이스트를 건조하는데 요구되는 불필요한 시간이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 전극층(310) 상에 구리 테이프(Cu tape, 미도시)가 형성될 수 있다. 상기 구리 테이프(Cu tape, 미도시)는 작업전극(300)과 전기화학 측정 장비 사이에서 전위차 측정 시 발생할 수 있는 노이즈를 감소시키는 역할을 한다.
상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤(poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜)(poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜(poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌)(poly(p-phenylenevinylene); PPV), 폴리퓨란(polyfuran) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아닐린을 포함할 수 있다.
상기 전도층(320)은 매트릭스 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 매트릭스는 친수성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 매트릭스는 아가로스(agarose), 알지네이트(alginate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate), 폴리아크릴 산(polyacrylic acid) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 아가로스를 포함할 수 있다.
상기 도전재는 탄소나노튜브, 탄소섬유, 흑연, 그래핀, 플러렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
상기 전도층(320)의 두께는 100 내지 300μm일 수 있다. 상기 두께가 100μm 미만이면 pH 센싱 실험시 전위차 측정 과정에서 손실될 위험이 높아 바람직하지 않고, 300μm를 초과하면 전도층이 상온에서 건조되는 과정에서 crack을 발생시키기 때문에 바람직하지 않다.
기준전극(400)
본 발명의 직물형 pH 센서(10)는 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 상기 작업전극(300)과 이격된 기준전극(400)을 포함할 수 있다.
도 3은 도 5의 C-C' 선을 따라 절단하고 오른쪽에서 본 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 기준전극(400)은 상기 고분자층(200) 상에 형성되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층(410); 및 상기 제2 전극층(410) 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(420);을 포함할 수 있다.
상기 제2 금속은 은(Ag)을 포함하고, 상기 제2 금속의 염은 염화은(AgCl)을 포함할 수 있다.
상기 고체 전해질은 염화칼륨(potassium chloride, KCl) 및 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 염화칼륨을 포함할 수 있다.
상기 고체 전해질층(420)은 고분자 탄성체를 추가로 포함할 수 있다.
상기 고분자 탄성체는 실리콘(silicone), 에코플렉스(ecoflex), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르우레탄(polyether urethane), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR), 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber), 네오프렌 (neoprene, polychloroprene), 폴리디메틸실록산(PDMS), 플루오로 실리콘 러버(fluoro silicone rubber) 및 비닐메틸실리콘 러버(vinyl methyl silicone rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 에코플렉스를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층(410)의 두께는 100 내지 500μm일 수 있다. 상기 두께가 100μm 미만이면, 두께가 얇아 전극 증착(electrode deposition)이 되지 않는 경우가 발생하여 바람직하지 않고, 500μm를 초과하면 두꺼운 전극층으로 인해 유연성이 감소하여 바람직하지 않다.
상기 고체 전해질층(420)의 두께는 200 내지 800μm일 수 있다. 상기 두께가 200μm 미만이면, 고체 전해질층이 손상될 가능성이 높아 바람직하지 않고, 800μm를 초과하면 두꺼운 전해질층으로 인해 membrane 역할을 제대로 수행하지 못해 바람직하지 않다.
절연층(500)
본 발명의 직물형 pH 센서(10)는 상기 작업전극(300) 상에 형성되고 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층(510) 및 상기 기준전극(400) 상에 형성되고 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층(520)을 포함하는 절연층(500)을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 직물형 pH 센서(10)의 제조방법을 나타낸 개략도이다. 이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 직물형 pH 센서(10)의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 직물기재(100) 상에 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층(200)을 형성한다(단계 a).
다음으로, 상기 고분자층(200) 상에 작업전극(300) 및 상기 작업전극(300)과 이격된 기준전극(400)을 형성한다(단계 b).
단계 (b)는 (b-1) 상기 고분자층(200) 상에 제1 금속을 포함하는 제1 전극층(310) 및 상기 제1 전극층(310)과 이격되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층(410)을 형성하는 단계; (b-2) 상기 제2 전극층(410) 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(420)을 형성하는 단계; 및 (b-3) 상기 제1 전극층(310) 상에 전도성 고분자를 포함하는 전도층(320)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b-1)은 (b-1-1) 상기 고분자층(200) 상에 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; (b-1-2) 상기 고분자층(200) 상에 단계 (b-1-1)의 상기 코팅된 페이스트와 이격하여 제1 금속을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; 및 (b-1-3) 단계 (b-1-1)의 상기 코팅된 페이스트와 단계 (b-1-2)의 상기 코팅된 페이스트를 건조 및 경화시켜 상기 고분자층(200) 상에 제1 금속을 포함하는 제1 전극층(310) 및 상기 제1 전극층(310)과 이격되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층(410)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b-2)는 (b-2-1) 상기 제2 전극층(410) 상에 고체 전해질을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; 및 (b-2-2) 단계 (b-2-1)의 상기 코팅된 페이스트를 건조시켜 상기 제2 전극층(410) 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층(420)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b-3)은 (b-3-1) 상기 제1 전극층(310) 상에 전도성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하는 단계; 및 (b-3-2) 단계 (b-3-1)의 상기 코팅된 용액을 건조시켜 상기 제1 전극층(310) 상에 전도성 고분자를 포함하는 전도층(320)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (b-3-1)의 상기 용액은 매트릭스 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 작업전극(300) 상에 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층(510)을 형성하고, 상기 기준전극(400) 상에 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층(520)을 형성하여, 상기 제1 절연층(510)과 상기 제2 절연층(520)을 포함하는 절연층(500) 을 형성한다(단계 c).
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 직물형 pH 센서의 제조
한 면에 기준전극과 작업전극이 함께 올라간 형태인 직물형 pH 센서를 제조하였다. 먼저, 100-125℃의 열을 가하여 80 μm 두께의 Thermoplastic poly urethane(TPU) 필름(3080w, Sealon)을 방수처리된 폴리에스터 직물의 한 면에 부착하였다.
기준전극 영역에 테이프(3M® Magic Tape TM)를 이용하여 300 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 Ag/AgCl 페이스트(01146 Ag/AgCl inks, BAS lnc)를 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. 또한 작업전극 영역에 테이프를 이용하여 100 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 silver 페이스트(Loctite® EDAG 479SS E&C, Hankel)를 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. 이어서 Ag/AgCl과 silver가 한 면에 도포된 폴리에스터 직물을 60℃에서 1시간 동안 건조 및 경화시켰다. 경화 후, 테이프를 제거하였다.
KCl(99.0%, Samchun)과 Ecoflex(ecoflexTM 00-30, Smooth-on)를 1:1 질량비로 혼합하여 균질한 페이스트를 형성함으로써 기준전극의 고체 전해질(solid electrolyte)을 제조하였다. 기준전극 영역의 경화된 Ag/AgCl 층 위에 테이프를 이용하여 500 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 고체 전해질을 닥터 블레이드 방식으로 도포하고, 상온에서 2시간 동안 건조하여 투명한 고체 전해질을 형성하였다. 이후 테이프를 제거하여 기준전극을 제조하였다.
작업전극 영역의 경화된 silver 층 위에 테이프를 이용하여 200 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 CNT/Agarose/PANI 혼합액을 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. 그리고 상온에서 건조시키고 테이프를 제거하여 작업전극을 제조하였다.
추가로 고체 전해질을 보호하고, 전해질 내 KCl 물질이 완충 용액(buffer solution)으로 빠르게 누출되는 것을 방지하기 위해 폴리에스터 직물의 한 면에 함께 제작된 기준전극과 작업전극 위에 DM-ENC-2500(Dycotec materials)을 30 μm 이하 두께로 닥터 블레이드 방식으로 얇게 도포한 후 120℃에서 10분 동안 건조시켜 절연층(insulative layer)을 형성하여 한 면에 기준전극과 작업전극이 함께 있는 직물형 pH 센서를 제조하였다.
[시험예]
시험예 1: 다양한 pH 범위에서의 전위차(Potentiometric) 측정
pH 센서의 기준전극과 작업전극의 성능을 확인하기 위해 전위차 측정을 통해 평가하였다. 도 7은 Electrochemical Impedance Spectrometer를 이용한 전위차(Potentiometric) 측정 방법을 나타낸 개략도이다. 도 7을 참조하면, Electrochemical Impedance Spectrometer (SP-200, BioLogic)를 이용하여 EC-Lab software를 통해 데이터를 수집하였다. 각 실험의 경우, 제작한 pH 센서를 완충 용액에 침지시켜 기준전극과 작업전극 사이의 전위를 기록했다. 본 실험은 pH 5, 6, 7, 8, 9(Buffer solution, pH 5-9±0.02(25℃), Samchun)의 다양한 범위에서 진행되었다. 또한 교차 오염을 방지하기 위해 측정 이후 센서를 증류수로 세척한 뒤 질소 가스를 이용하여 건조시켰다.
도 8은 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과로, 이때 기준전극으로 상용 기준전극(commercial reference electrode)을 사용하고, 작업전극으로 본 발명의 직물형 pH 센서의 작업전극을 사용하였다.
도 8에 사용된 상용 기준전극은 Qrins사의 Ag/AgCl 기준전극(CHI111)을 구입하여 사용하였다.
도 8에 사용된 작업전극의 제조방법은 다음과 같다. 100-125℃의 열을 가하여 Thermoplastic poly urethane(TPU) 필름(3080w, Sealon)을 방수처리된 폴리에스터 직물의 한 면에 부착하였다. 이후 테이프(3M® Magic Tape TM)를 이용하여 100 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 silver 페이스트(Loctite® EDAG 479SS E&C, Hankel)를 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. 이어서 silver가 도포된 폴리에스터 직물을 60℃에서 1시간 동안 건조 및 경화시켰다. 경화 후, 테이프를 제거하였다. 이후 경화된 silver 층 위에 테이프를 이용하여 200 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 CNT/Agarose/PANI 혼합액을 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. 그리고 상온에서 건조시키고 테이프를 제거하여 작업전극을 제조하였다. 추가로 건조된 CNT/Agarose/PANI 혼합액 위에 DM-ENC-2500(Dycotec materials)을 30 μm 이하 두께로 닥터 블레이드 방식으로 얇게 도포한 후 120℃에서 10분 동안 건조시켜 절연층(insulative layer)을 형성하여 직물형 작업전극을 제조하였다.
도 8을 참조하면, 상용 기준전극을 통해 직물 위에 형성된 작업전극이 pH에 따른 전위차를 감지함으로써 작업전극의 역할을 안정적으로 수행하는 것을 확인할 수 있었다.
도 9는 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과로, 이때 기준전극으로 본 발명의 직물형 pH 센서의 기준전극을 사용하고, 작업전극으로 본 발명의 직물형 pH 센서의 작업전극을 사용하였다.
도 9의 기준전극과 작업전극을 제작하는 방법은 본 발명의 직물형 pH 센서의 기준전극과 작업전극을 만드는 과정과 동일하며, 단지 두 전극이 분리되도록 기준전극과 작업전극을 각각 제조하였다.
도 9에 사용된 기준전극과 작업전극의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 기준전극의 경우 100-125℃의 열을 가하여 Thermoplastic poly urethane(TPU) 필름(3080w, Sealon)을 방수처리된 폴리에스터 직물의 한 면에 부착하였다. 이후 테이프(3M® Magic Tape TM)를 이용하여 300 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 Ag/AgCl 페이스트(01146 Ag/AgCl inks, BAS lnc)를 닥터 블레이드 방식으로 도포하였다. Ag/AgCl이 도포된 폴리에스터 직물을 60℃에서 1시간 동안 건조 및 경화시켰다. 경화 후, 테이프를 제거하였다. KCl(99.0%, Samchun)과 Ecoflex(ecoflexTM 00-30, Smooth-on)를 1:1 질량비로 혼합하여 균질한 페이스트를 형성함으로써 기준전극의 고체 전해질(solid electrolyte)을 제조하였다. 경화된 Ag/AgCl 층 위에 테이프를 이용하여 500 μm 두께의 마스크를 제작한 뒤 고체 전해질을 닥터 블레이드 방식으로 도포하고, 상온에서 2시간 동안 건조하여 투명한 고체 전해질을 형성하였다. 이후 테이프를 제거하였다. 추가로 고체 전해질 위에 DM-ENC-2500(Dycotec materials)을 30 μm 이하 두께로 닥터 블레이드 방식으로 얇게 도포한 후 120℃에서 10분 동안 건조시켜 절연층(insulative layer)을 형성하여 직물형 기준전극을 제조하였다.
도 9에 사용된 작업전극의 경우, 상기 도 8에 사용된 작업전극의 제조방법과 동일한 방법으로 제조하였다.
도 9를 참조하면, 제작한 작업전극과 기준전극이 직물 기재 위에 제작된 경우에도 pH에 따른 전위차 변화를 감지함으로써 작업전극 및 기준전극이 직물기재 위에 형성되어 있더라도 안정적인 전극의 역할을 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 10은 실시예 1에 따라 제조된 직물형 pH 센서의 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과이다. 도 10을 참조하면, 한 직물 기재 위에 작업전극과 기준전극을 같이 제작한 경우에도 pH에 따른 전위차 변화를 감지함으로써 안정적인 직물형 pH 센서로서의 성능을 확인할 수 있었다.
시험예 2: 고체 전해질 분석
도 11의 (a)는 실시예 1의 고체 전해질의 KCl 결정의 SEM 이미지이고, (b)는 실시예 1의 고체 전해질의 에너지 분산형 X-선 분석(EDS) 결과이며, 각 성분의 Weight% 및 Atom%를 아래 표 1에 나타내었다.
O-K Si-K Cl-K K-K
Weight% 17.20 43.82 21.37 17.61
Atom% 29.14 42.30 16.35 12.21
도 11 및 상기 표 1을 참조하면, 고체 전해질의 매트릭스 역할을 하는 ecoflex 표면 위에 KCl 결정이 고르게 분산된 것을 확인할 수 있었다.
시험예 3: 반복 굽힘 시험
Bending & Stretchable Machine System(SnM 에스엔엠)과 Bending software(SnM 에스엔엠) 장비를 이용하여 pH 센서의 반복 굽힘 시험을 수행하였다. 두 개의 클램프가 있는 장치를 이용하여 샘플(pH 센서)을 고정시켰다. 왼쪽 클램프에 샘플의 한쪽 면을 고정시킨 뒤 오른쪽에 위치한 클램프를 이용하여 샘플을 좌-우로 움직이며 반복 굽힘(bending) 시험을 수행하였다. bending 전 길이는 28.83 mm였고, bending 후 길이는 17.76 mm였으며, radius of curvature(곡률반경)는 4 mm였다.
도 12는 실시예 1에 따라 제조된 직물형 pH 센서의 1,000회 반복 굽힘 시험 전후 다양한 pH 범위에서의 전위차 측정 결과이다. 도 12를 참조하면, 굽힘 전 pH에 따른 전위차 결과와 1,000회 굽힘 후의 전위차 결과가 서로 유사하게 선형적인 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 굽힘 시험 후에도 본 발명의 직물형 pH 센서가 pH에 따른 전위차 변화를 안정적으로 감지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 직물형 pH 센서
100: 직물기재
200: 고분자층
300: 작업전극
310: 제1 전극층
320: 전도층
400: 기준전극
410: 제2 전극층
420: 고체 전해질층
500: 절연층
510: 제1 절연층
520: 제2 절연층

Claims (20)

  1. 직물기재;
    상기 직물기재 상에 형성되고, 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층;
    상기 고분자층 상에 형성된 작업전극;
    상기 고분자층 상에 형성되고, 상기 작업전극과 이격된 기준전극; 및
    상기 작업전극 상에 형성되고 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층 및 상기 기준전극 상에 형성되고 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층을 포함하는 절연층;을
    포함하는 직물형 pH 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직물기재가 폴리에스터 직물, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 직물, 케블라(Kevlar) 직물, 폴리아미드 직물, 폴리우레탄 직물, 레이온 직물, 비스코스 직물, 아세테이트 직물, 아크릴 직물, 면 직물, 울 직물, 마 직물, 실크 직물, 레이온 직물 및 그들의 방수 처리된 직물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작업전극이
    상기 고분자층 상에 형성되고, 제1 금속을 포함하는 제1 전극층; 및
    상기 제1 전극층 상에 형성되고, 전도성 고분자를 포함하는 전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 금속이 은, 금, 구리, 백금, 팔라듐, 니켈, 인듐, 알루미늄, 철, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 몰리브덴, 아연, 바나듐, 텅스텐, 티탄, 망간, 크롬, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전도성 고분자가 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤(poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜)(poly(ethylenedioxythiophene)), 폴리-3-메틸티오펜(poly-3-methylthiophene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiphene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌)(poly(p-phenylenevinylene); PPV), 폴리퓨란(polyfuran) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전도층이 매트릭스 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 매트릭스가 아가로스(agarose), 알지네이트(alginate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트(polyhydroxyethylmethacrylate), 폴리아크릴 산(polyacrylic acid) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 도전재가 탄소나노튜브, 탄소섬유, 흑연, 그래핀, 플러렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기준전극이
    상기 고분자층 상에 형성되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층; 및
    상기 제2 전극층 상에 형성되고, 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 금속이 은(Ag)을 포함하고, 상기 제2 금속의 염이 염화은(AgCl)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 고체 전해질이 염화칼륨(potassium chloride, KCl) 및 염화나트륨(sodium chloride, NaCl)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 고체 전해질층이 고분자 탄성체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고분자 탄성체가 실리콘(silicone), 에코플렉스(ecoflex), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에테르우레탄(polyether urethane), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR), 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber), 네오프렌 (neoprene, polychloroprene), 폴리디메틸실록산(PDMS), 플루오로 실리콘 러버(fluoro silicone rubber) 및 비닐메틸실리콘 러버(vinyl methyl silicone rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 고분자가 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에테르우레탄 러버(polyether urethane rubber), 폴리에스터우레탄 (polyester urethane), 스티렌-부타디엔-스티렌 (styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 (styrene-ethylene-butylene-styrene, SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 러버(styrene-butadiene rubber, SBR), 부타디엔 러버(butadiene rubber, BR), 이소부틸렌-이소프렌 러버(isobutylene isoprene rubber, IIR), 에틸렌 프로필렌 러버(ethylene propylene rubber, EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 러버(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM), 이소프렌 러버(isoprene rubber, IR), 이소부틸렌 러버(isobutylene rubber, IR), 아크릴 러버(acryl rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber, ABR) 및 에피클로로히드린 러버(epichlorohydrin rubber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서.
  15. (a) 직물기재 상에 열가소성 고분자를 포함하는 고분자층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 고분자층 상에 작업전극 및 상기 작업전극과 이격된 기준전극을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 작업전극 상에 제1 절연체를 포함하는 제1 절연층을 형성하고, 상기 기준전극 상에 제2 절연체를 포함하는 제2 절연층을 형성하여, 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층을 포함하는 절연층을 형성하는 단계;를
    포함하는 제1항에 따른 직물형 pH 센서의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    단계 (b)가
    (b-1) 상기 고분자층 상에 제1 금속을 포함하는 제1 전극층 및 상기 제1 전극층과 이격되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층을 형성하는 단계;
    (b-2) 상기 제2 전극층 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 형성하는 단계; 및
    (b-3) 상기 제1 전극층 상에 전도성 고분자를 포함하는 전도층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    단계 (b-1)이
    (b-1-1) 상기 고분자층 상에 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계;
    (b-1-2) 상기 고분자층 상에 단계 (b-1-1)의 상기 코팅된 페이스트와 이격하여 제1 금속을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; 및
    (b-1-3) 단계 (b-1-1)의 상기 코팅된 페이스트와 단계 (b-1-2)의 상기 코팅된 페이스트를 건조 및 경화시켜 상기 고분자층 상에 제1 금속을 포함하는 제1 전극층 및 상기 제1 전극층과 이격되고, 제2 금속 및 상기 제2 금속의 염을 포함하는 제2 전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    단계 (b-2)가
    (b-2-1) 상기 제2 전극층 상에 고체 전해질을 포함하는 페이스트를 코팅하는 단계; 및
    (b-2-2) 단계 (b-2-1)의 상기 코팅된 페이스트를 건조시켜 상기 제2 전극층 상에 고체 전해질을 포함하는 고체 전해질층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    단계 (b-3)이
    (b-3-1) 상기 제1 전극층 상에 전도성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하는 단계; 및
    (b-3-2) 단계 (b-3-1)의 상기 코팅된 용액을 건조시켜 상기 제1 전극층 상에 전도성 고분자를 포함하는 전도층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    단계 (b-3-1)의 상기 용액이 매트릭스 및 도전재로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 직물형 pH 센서의 제조방법.
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