KR20220057247A - Manufacturing method of growth body and the growth body manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 성장체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 성장체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a growth body and to a growth body produced by the method.
비용매 유도 상분리법(Non-solvent induced phase separation)이란 고분자를 용해시킬 수 있는 적절한 용매에 고분자를 용해시키고, 비용매와 용액을 접촉시켜 용액 내 용매와 비용매의 교환을 유도하여 상분리를 이끌어내는 기술이다. 이 때, 용액은 고분자 농도가 높은 상과 농도가 낮은 상으로 상분리가 되며, 고분자 농도가 높은 상이 고체가 되며 고분자 농도가 낮은 상은 고체 내 포어를 형성하게 된다. Non-solvent induced phase separation is a method of dissolving a polymer in an appropriate solvent capable of dissolving the polymer, contacting a non-solvent and a solution to induce an exchange of the solvent and non-solvent in the solution to induce phase separation. it is technology At this time, the solution is phase-separated into a phase with a high polymer concentration and a phase with a low concentration, a phase with a high polymer concentration becomes a solid, and a phase with a low polymer concentration forms pores in the solid.
한편, 기상 유도 상분리법(Vapor induced phase separation)이란 고분자 용액과 기체를 접촉시켜 용액 내 용매와 기체의 교환을 유도하여 상분리를 이끌어내는 기술이다.On the other hand, vapor induced phase separation (Vapor induced phase separation) is a technology that induces phase separation by inducing exchange of a solvent and gas in the solution by contacting a polymer solution with a gas.
종래, 이러한 유도 상분리법을 이용한 대부분의 발명들은 고분자 용액을 판 위에 배치한 뒤 비용매와 접촉시켜 다공성 막을 제조하는 분야에 국한되었다. 이에, 본 발명자는 비용매 유도 상분리법 또는 기상 유도 상분리법에 따라 고분자 용액이 비용매 또는 기체와 접촉 시 용매가 비용매로 확산을 통해 빠져나가며 고분자의 농도가 올라가며 고화되는 특징을 이용하여 종횡비가 긴 고분자 성장체를 제조하여 관련 기술분야에서 새로운 지평을 개척하고자 한다.Conventionally, most of the inventions using the induced phase separation method were limited to the field of manufacturing a porous membrane by disposing a polymer solution on a plate and contacting it with a non-solvent. Accordingly, the present inventors have developed the aspect ratio using the characteristic that when a polymer solution comes into contact with a nonsolvent or gas according to a nonsolvent induced phase separation method or a gas phase induced phase separation method, the solvent escapes through diffusion into the nonsolvent and the concentration of the polymer increases and solidifies. We intend to open a new horizon in the related technology field by manufacturing a long polymer growth body.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 일 말단에서 성장이 진행되는 고분자 성장체를 제조하는 것이다.In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is to prepare a polymer growth body in which growth is carried out at one end.
또한, 본 발명은 즉각적으로 성장 방향 또는 굵기가 변화하는 성장체를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a growth body whose growth direction or thickness is immediately changed.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.
본 발명의 일 측면에 따른 성장체의 제조방법은, 토출부를 제1 유체 내에 위치시키는 단계; 및 상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것이다.A method of manufacturing a growth body according to an aspect of the present invention includes the steps of: locating a discharge unit in a first fluid; and discharging the polymer solution from the discharge unit to form a growth body, wherein the first fluid is a non-solvent or gas for the polymer solution.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 형성 과정 중 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단은 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태인 것일 수 있다.According to one embodiment, the growth body, the opposite end of one end connected to the discharge unit during the formation process may be surrounded by a solid thin film.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단에서 성장하여 연장 형성되는 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body may be formed to grow and extend from an end opposite to one end connected to the discharge unit.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리아마이드(Polyamide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the polymer solution may include one or more polymers selected from the group consisting of cellulose acetate, polysulfone, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, and polyamide. there is.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은, 아세톤, 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the polymer solution is acetone, dimethylacetamide (Dimethylacetamide), 2-pyrrolidone (2-Pyrrolidone) and N-methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl-2-pyrrolidone) It may include one or more selected from the group consisting of.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액의 농도는, 10 질량% 내지 30 질량%인 것일 수 있다.According to an embodiment, the concentration of the polymer solution may be 10% by mass to 30% by mass.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 유체는, 물 또는 공기인 것일 수 있다.According to an embodiment, the first fluid may be water or air.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액을 1 mL/h 내지 30 mL/h로 토출하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the polymer solution may be discharged at 1 mL/h to 30 mL/h.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체의 단면은, 직경 1 ㎜ 내지 1 ㎝의 원형인 것일 수 있다.According to one embodiment, the cross-section of the growth body may be a circular one with a diameter of 1 mm to 1 cm.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액의 토출 속도(u [㎜/s])와 상기 성장체의 반지름(R [㎜])은, 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the discharge speed (u [mm/s]) of the polymer solution and the radius (R [mm]) of the growth body may satisfy
[수학식 1][Equation 1]
R = kun R = ku n
(단, k는 150 내지 400의 상수, n은 2.5 내지 3.5의 수이다.)(However, k is a constant of 150 to 400, and n is a number of 2.5 to 3.5.)
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 성장 과정에 있어 자기장을 인가하여 성장 방향을 제어 가능한 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body may be one capable of controlling the growth direction by applying a magnetic field during the growth process.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는, 선(線)이거나 튜브인 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body may be a line or a tube.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체는 튜브이고, 상기 튜브는 그 내부에 중공이 형성되어 제2 유체 또는 액체금속을 전달 가능한 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body is a tube, and the tube may have a hollow formed therein to transmit the second fluid or liquid metal.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 유체는, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 액체금속은, EGaIn, 수은, 갈륨 및 전도성 고분자 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second fluid is to include at least one selected from the group consisting of acetone, methanol, ethanol and propanol, and the liquid metal is EGaIn, from the group consisting of mercury, gallium and a conductive polymer solution. It may include one or more selected.
본 발명의 다른 측면에 따른 성장체는, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 제조방법에 의해 제조된 것이다.A growth body according to another aspect of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a growth body according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 일 말단에서 성장이 진행되는 고분자 성장체를 제공할 수 있다.The present invention can provide a polymer growth body in which growth proceeds at one end.
또한, 본 발명은 즉각적으로 성장 방향 또는 굵기가 변화하는 성장체를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method of manufacturing a growth body that immediately changes the growth direction or thickness.
본 발명에 따른 성장체는, 유체 이송 튜브 또는 성장식 전선 등으로 다양한 활용이 가능한 것이다.The growth body according to the present invention can be used in various ways as a fluid transport tube or a growth type electric wire.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 제조 형상을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 3은 시간에 따른 셀룰로오스 아세테이트 성장체의 제조 과정을 촬영한 이미지이다.
도 4는 고분자 용액의 농도 및 토출 속도에 따른 성장체 단면적의 반지름을 측정한 것이다.
도 5는 토출 유량에 따른 성장체의 성장 시작 단계를 촬영한 이미지이다.
도 6은 성장 과정 중 토출 유량을 변화시킨 경우의 성장체의 성장 과정을 촬영한 이미지이다.
도 7은 고분자 용액을 토출시켜 성장체를 형성하는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 8은 성장체 내부로 유체를 전달하는 과정을 촬영한 이미지이다.
도 9는 성장체 내부의 액체금속 운반에 따른 LED 작동 여부를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing shape of a growth body according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing the appearance of a growth body according to an embodiment of the present invention.
3 is an image taken of the manufacturing process of the cellulose acetate growth body over time.
4 is a measurement of the radius of the cross-sectional area of the growth body according to the concentration and discharge rate of the polymer solution.
5 is an image of the growth start stage of the growth body according to the discharge flow rate.
6 is an image of the growth process of the growth body when the discharge flow rate is changed during the growth process.
7 is an image of a process of forming a growth body by discharging a polymer solution.
8 is an image of the process of transferring the fluid into the growth body.
9 is a conceptual diagram showing whether the LED operates according to the transport of liquid metal inside the growth body.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시예에 포함된 구성 요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.
본 발명의 일 측면에 따른 성장체의 제조방법은, 토출부를 제1 유체 내에 위치시키는 단계; 및 상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것일 수 있다. A method of manufacturing a growth body according to an aspect of the present invention includes the steps of: locating a discharge unit in a first fluid; and discharging the polymer solution from the discharge unit to form a growth body, wherein the first fluid may be a non-solvent or a gas for the polymer solution.
일 실시예에 따르면, 제1 유체는 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것으로서, 고분자 용액이 비용매 또는 기체와 접촉할 때 고분자 용액 내의 용매가 확산하면서 고분자가 석출된다. 고분자 용액 내 용해되어 있던 고분자가 석출됨에 따라 투명한 고분자 용액이 탁한 색깔로 변할 수 있다.According to an embodiment, the first fluid is a non-solvent or gas for the polymer solution, and when the polymer solution comes into contact with the non-solvent or gas, the polymer is precipitated while the solvent in the polymer solution is diffused. As the polymer dissolved in the polymer solution is precipitated, the transparent polymer solution may change to a cloudy color.
일 실시예에 따르면, 토출부는 토출 장치의 일 말단에 연결되는 것으로서 상기 토출 장치는 펌프를 포함하고, 상기 펌프를 이용하여 토출부에서 고분자 용액이 토출되는 것일 수 있다.According to an embodiment, the discharging unit is connected to one end of the discharging device, and the discharging device may include a pump, and the polymer solution may be discharged from the discharging unit using the pump.
일 실시예에 따르면, 토출부의 직경에 따라 성장체의 직경을 조절할 수 있는 것일 수 있다.According to an embodiment, the diameter of the growth body may be adjusted according to the diameter of the discharge part.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체는 성장 과정에서 단면적의 직경 및 성장 방향을 자유로이 바꿀 수 있는 것으로서 장애물이 있어도 이를 피해 성장체를 형성할 수 있는 장점이 있다.In addition, the growth body according to an embodiment of the present invention has the advantage of being able to freely change the diameter and growth direction of the cross-sectional area during the growth process, and can avoid obstacles to form the growth body.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 제1 유체 내에서의 부력에 의해 성장체는 위로 성장하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body may grow upward by the buoyancy force in the first fluid of the polymer solution.
다만, 고분자 용액이 제1 유체 내에서 가라앉는 특징을 가지는 경우 성장체는 아래로 성장하는 것일 수 있다.However, when the polymer solution has a characteristic of sinking in the first fluid, the growth body may grow downward.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 제조 형상을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing shape of a growth body according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체(100)는, 토출부(200)를 제1 유체내에 위치시킨 후 고분자 용액을 제1 유체 내로 토출하여 형성되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체의 모습을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing the appearance of a growth body according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장체는, 특히, 여러 장애물을 피하거나 슬릿 형태의 틈 사이로 단면의 면적을 조절하여 성장하는 것일 수 있고, 원하는 모양, 형태 및 크기로 조절할 수 있다는 장점이 있다.Referring to FIG. 2 , the growth body according to an embodiment of the present invention may be grown by avoiding various obstacles or controlling the cross-sectional area between slit-shaped gaps, and may be adjusted to a desired shape, shape and size. It has the advantage of being able to
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 형성 과정 중 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단은 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태인 것일 수 있다.According to one embodiment, the growth body, the opposite end of one end connected to the discharge unit during the formation process may be in a form surrounded by a solid thin film.
도 1을 참조하여 설명하도록 한다.It will be described with reference to FIG. 1 .
도 1을 참조하면, 성장체(100)의 형성 과정 중에는 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단(110)이 액체 상태인 것일 수 있다. 도 1에 따르면, 성장체(100)는 성장하면서 토출된 고분자 용액이 고분자로 굳어진 기성장부(120) 및 아직 고분자로 굳어지지 않은 반대쪽 말단(110)을 포함하는 것이다. 기성장부(120)는 토출된 고분자 용액 내의 용매가 제1 유체 내로 확산하면서 고분자가 석출되어 형성된다. 한편, 아직 고분자 용액과 제1 유체와의 접촉 시간이 길지 않은 성장체(100)의 반대쪽 말단(110)부는 용매의 확산이 아직 발생하지 않아 일부 액체 상태로 유지되며 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태로 형성되는 특징이 있다.Referring to FIG. 1 , during the formation process of the
상기 특징을 활용하면, 고분자 용액의 토출하는 양을 제어하는 등으로 성장체의 말단(110)에서의 단면적의 직경을 조절할 수 있다.By utilizing the above feature, it is possible to control the diameter of the cross-sectional area at the
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단에서 성장하여 연장 형성되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the growth body, one end connected to the discharge unit may be formed to grow and extend from the opposite end.
일 실시예에 따르면, 성장체(100)의 말단(110)에서 고분자가 석출되어 성장하는 것일 수 있다. According to an embodiment, the polymer may be deposited and grown at the
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액은, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리아마이드(Polyamide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the polymer solution may include one or more polymers selected from the group consisting of cellulose acetate, polysulfone, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, and polyamide. there is.
일 예시로서, 고분자 용액은 셀룰로오스 아세테이트를 고분자로서 포함하는 것일 수 있다.As an example, the polymer solution may include cellulose acetate as a polymer.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액은, 아세톤, 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the polymer solution is acetone, dimethylacetamide (Dimethylacetamide), 2-pyrrolidone (2-Pyrrolidone) and N-methyl-2-pyrrolidone (N-Methyl-2-pyrrolidone) It may include one or more selected from the group consisting of.
일 예시로서, 상기 고분자 용액은, 아세톤을 용매로서 포함하는 것으로서, 셀룰로오스 아세테이트가 용해된 아세톤 용액인 것일 수 있다.As an example, the polymer solution may include acetone as a solvent, and may be an acetone solution in which cellulose acetate is dissolved.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액의 농도는, 10 질량% 내지 30 질량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the concentration of the polymer solution may be 10% by mass to 30% by mass.
고분자 용액의 농도는 전체 용액 중 고분자의 질량 분율을 의미하는 것일 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 농도가 10 질량%보다 낮으면 용매의 제1 유체 내 확산 이후 석출되는 고분자의 양이 너무 적어 견고한 성장체를 만들 수 없고 크랙이 발생할 가능성이 있으며, 고분자 용액의 농도가 30 질량%보다 높으면 고분자 용액의 상분리가 너무 빨리 일어나 토출되는 즉시 굳어서 말단에서 성장이 일어날 수 없는 단점이 있다.The concentration of the polymer solution may mean the mass fraction of the polymer in the total solution, and according to one embodiment, when the concentration of the polymer solution is lower than 10 mass%, the amount of the polymer precipitated after diffusion of the solvent in the first fluid is If the concentration of the polymer solution is higher than 30% by mass, the polymer solution phase separation occurs too quickly and hardens immediately upon discharge, so there is a disadvantage that growth cannot occur at the end.
바람직하게는, 고분자 용액의 농도는, 15 질량% 내지 30 질량%, 10 질량% 내지 25 질량%인 것일 수 있고, 더 바람직하게는, 고분자 용액의 농도는, 15 질량% 내지 25 질량%인 것일 수 있다.Preferably, the concentration of the polymer solution may be 15 mass% to 30 mass%, 10 mass% to 25 mass%, more preferably, the concentration of the polymer solution is, 15 mass% to 25 mass% can
일 실시형태에 따르면, 상기 제1 유체는, 물 또는 공기인 것일 수 있다.According to an embodiment, the first fluid may be water or air.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액을 1 mL/h 내지 30 mL/h로 토출하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the polymer solution may be discharged at 1 mL/h to 30 mL/h.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 토출 유량은 성장체의 두께를 결정하는 중요한 요인일 수 있다.According to one embodiment, the discharge flow rate of the polymer solution may be an important factor determining the thickness of the growth body.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 토출 유량이 1 mL/h보다 낮으면 성장체의 말단의 크기가 너무 작아 토출 중에 말단이 굳어버려 성장이 원활하지 않은 단점이 있을 수 있고, 고분자 용액의 토출 유량이 30 mL/h보다 크면 성장체 내부의 압력이 너무 강해 말단이 견디지 못하고 터지는 문제점이 발생할 수 있다.According to one embodiment, when the discharge flow rate of the polymer solution is lower than 1 mL/h, the size of the end of the growth body is too small, and the end hardens during discharge, so there may be a disadvantage that growth is not smooth, and the discharge flow rate of the polymer solution If it is larger than 30 mL/h, the pressure inside the growth body is too strong, and the end can not withstand it and a problem may occur.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체의 단면은, 직경 1 ㎜ 내지 1 ㎝의 원형인 것일 수 있다.According to one embodiment, the cross-section of the growth body may be a circular one having a diameter of 1 mm to 1 cm.
일 실시예에 따르면, 성장체의 단면을 조절하여 좁은 틈을 지나갈 수 있는 성장체를 형성하거나 상대적으로 두꺼워 내부에 큰 중공을 통해 제2 유체를 단위 시간 당 많은 양을 전달할 수 있는 성장체를 형성할 수 있다.According to one embodiment, a growth body that can pass through a narrow gap is formed by adjusting the cross section of the growth body, or a growth body that is relatively thick and can deliver a large amount of the second fluid per unit time through a large hollow inside is formed can do.
일 실시예에 따르면, 상기 성장체의 단면 직경이 1 ㎜ 보다 작게 형성되면 성장체의 물리적 강성이 약해 크랙이 쉽게 발생할 수 있는 단점이 있으며, 상기 성장체의 단면 직경이 1 ㎝ 보다 크면 지나치게 많은 고분자 용액을 토출하여야 하여 성장체 내부의 압력이 너무 강해져 성장체 또는 성장체의 말단이 터지는 문제가 발생할 수 있다.According to one embodiment, when the cross-sectional diameter of the growth body is formed to be smaller than 1 mm, there is a disadvantage that cracks can easily occur due to the weak physical rigidity of the growth body. Since the solution has to be discharged, the pressure inside the growth body becomes too strong, which may cause a problem in which the growth body or the end of the growth body bursts.
일 실시형태에 따르면, 상기 고분자 용액의 토출 속도(u [㎜/s])와 상기 성장체의 반지름(R [㎜])은, 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the discharge speed (u [mm/s]) of the polymer solution and the radius (R [mm]) of the growth body may satisfy
[수학식 1][Equation 1]
R = kun R = ku n
(단, k는 150 내지 400의 상수, n은 2.5 내지 3.5의 수이다.)(However, k is a constant of 150 to 400, and n is a number of 2.5 to 3.5.)
일 실시예에 따르면, 성장체의 단면적 반지름은 고분자 용액의 토출부에서의 토출 속도의 세제곱에 비례하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the radius of the cross-sectional area of the growth body may be proportional to the cube of the discharge rate at the discharge portion of the polymer solution.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 성장 과정에 있어 자기장을 인가하여 성장 방향을 제어 가능한 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body may be one capable of controlling the growth direction by applying a magnetic field during the growth process.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 성장체는 성장 방향을 자기장에 의해 제어할 수 있는 것인데, 고분자 용액은 자기장에 민감한 물질을 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth direction of the growth body according to the present invention can be controlled by a magnetic field, and the polymer solution may additionally include a material sensitive to the magnetic field.
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는, 선(線)이거나 튜브인 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body may be a line or a tube.
일 실시예에 따르면, 고분자 용액의 토출 속도 및 토출부의 변경을 통해 성장체의 형태를 제어할 수 있다.According to an embodiment, the shape of the growth body may be controlled by changing the discharging speed of the polymer solution and the discharging part.
일 실시예에 따르면, 성장체는 내부의 중공을 가지는 튜브 형태인 것일 수 있고, 이를 통해 제1 유체에 용해되는 물질을 용이하게 전달시키는 것일 수 있다.According to one embodiment, the growth body may be in the form of a tube having a hollow inside, and through this, a material dissolved in the first fluid may be easily transferred.
기성장부(120)는, 토출부에서 고분자 용액이 토출될 때 상대적으로 제1 유체와 많이 접촉하는 표면에서의 고분자 석출 속도가 더 빠르고, 상대적으로 기성장부(120)의 내부는 제1 유체와 접촉이 원활하지 않아 용액 상태로 존재할 수 있다. 따라서, 성장체(100)의 반대쪽 말단(110) 및 기성장부(120)의 내부도 성장 과정에 있어서 용액 상태인 것일 수 있고, 고분자 용액의 토출을 멈추고 시간이 경과하면 고분자 용액의 용매가 확산하며 고분자가 석출하며 선형의 성장체(100)가 형성되는 것일 수 있다.The
한편, 성장체(100)의 성장 과정 중에 토출되는 물질을 고분자 용액에서 다른 물질로 변경함으로써 내부의 중공이 형성된 튜브 형태의 성장체(100)가 형성되는 것일 수 있다.Meanwhile, the
일 실시형태에 따르면, 상기 성장체는 튜브이고, 상기 튜브는 그 내부에 중공이 형성되어 제2 유체 또는 액체금속을 전달 가능한 것일 수 있다.According to an embodiment, the growth body is a tube, and the tube may have a hollow formed therein to transmit a second fluid or liquid metal.
일 실시예에 따르면, 제2 유체 또는 액체금속은 제1 유체에 용해 가능한 물질인 것으로서, 고분자를 포함하는 성장체가 제1 유체와 제2 유체의 접촉을 막아 제1 유체에 용해되지 않고 성장체를 따라 전달되는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second fluid or liquid metal is a material soluble in the first fluid, and the growth body including the polymer blocks the contact of the first fluid and the second fluid to prevent the growth body from being dissolved in the first fluid. It may be passed along.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 유체는, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 액체금속은, EGaIn, 수은, 갈륨 및 전도성 고분자 용액로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the second fluid is to include one or more selected from the group consisting of acetone, methanol, ethanol and propanol, the liquid metal is EGaIn, from the group consisting of mercury, gallium and a conductive polymer solution It may include one or more selected.
본 발명의 다른 측면에 따른 성장체는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 성장체의 제조방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.A growth body according to another aspect of the present invention may be manufactured by the method for manufacturing a growth body according to an embodiment of the present invention.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples and Comparative Examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
실험예 1Experimental Example 1
셀룰로오스 아세테이트를 아세톤에 첨가하여 20 질량% 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다. 토출 장치의 토출부를 물 내에 위치시킨 뒤 상기 셀룰로오스 아세테이트 용액을 토출부를 통해 토출하였다. 이 때, 토출 유량은 3 mL/h로 하였다.Cellulose acetate was added to acetone to prepare a 20% by mass cellulose acetate solution. After placing the discharging part of the discharging device in water, the cellulose acetate solution was discharged through the discharging part. At this time, the discharge flow rate was 3 mL/h.
도 3은 시간에 따른 셀룰로오스 아세테이트 성장체의 제조 과정을 촬영한 이미지이다.3 is an image taken of the manufacturing process of the cellulose acetate growth body over time.
도 3을 참조하면, 3분 동안 성장한 셀룰로오스 아세테이트 성장체의 성장 과정을 확인할 수 있으며, 성장 과정에 있어서 성장체의 토출부와 연결된 말단의 반대쪽 말단의 색이 투명한 것을 확인할 수 있다. 이는 성장체의 말단에서 고분자가 석출되어 성장하기 때문이다.Referring to FIG. 3 , the growth process of the cellulose acetate growth body grown for 3 minutes can be confirmed, and it can be seen that the color of the opposite end of the end connected to the discharge part of the growth body is transparent during the growth process. This is because the polymer is deposited and grown at the end of the growth body.
실험예 2Experimental Example 2
셀룰로오스 아세테이트 용액의 농도를 달리하여 토출 속도에 따른 단면적의 반지름을 측정하였다. 셀룰로오스 아세테이트 용액의 농도는 15 질량%, 20 질량% 및 25 질량%의 세 가지로 준비하였으며, 토출 속도는 0.1 ㎜/s 내지 0.25 ㎜/s의 범위에서 단면적의 반지름을 측정하였다.By varying the concentration of the cellulose acetate solution, the radius of the cross-sectional area according to the discharge rate was measured. The concentration of the cellulose acetate solution was 15% by mass, 20% by mass and 25% by mass, and the discharge rate was measured as the radius of the cross-sectional area in the range of 0.1 mm/s to 0.25 mm/s.
도 4는 고분자 용액의 농도 및 토출 속도에 따른 성장체 단면적의 반지름을 측정한 것이다.4 is a measurement of the radius of the cross-sectional area of the growth body according to the concentration and discharge rate of the polymer solution.
도 4를 참조하면, 고분자 용액의 농도가 높을수록 높은 토출 속도에서도 성장체가 잘 형성되는 것을 확인할 수 있고, 성장체 단면적의 반지름[㎜]은 토출 속도[㎜/s]의 세제곱에 비례하는 것을 확인할 수 있다.4, it can be seen that the higher the concentration of the polymer solution, the better the growth body is formed even at a high discharge rate, and it can be confirmed that the radius [mm] of the cross-sectional area of the growth body is proportional to the cube of the discharge speed [mm/s] can
실험예 3Experimental Example 3
20 질량% 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액을 준비하였다. 토출부를 물에 위치시킨 뒤 고분자 용액을 토출시키면서 단위시간 당 토출 유량에 따른 성장체 단면적의 직경 변화를 관찰하였다.A 20 mass % cellulose acetate/acetone solution was prepared. After discharging the discharging part in water, the diameter change of the cross-sectional area of the growth body according to the discharging flow rate per unit time was observed while discharging the polymer solution.
도 5는 토출 유량에 따른 성장체의 성장 시작 단계를 촬영한 이미지이다.5 is an image of the growth start stage of the growth body according to the discharge flow rate.
도 5를 참조하면, 단위시간 당 토출 유량이 커질수록 성장체 단면적의 직경이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 5 , it was confirmed that the diameter of the cross-sectional area of the growth body increased as the discharge flow rate per unit time increased.
도 6은 성장 과정 중 토출 유량을 변화시킨 경우의 성장체의 성장 과정을 촬영한 이미지이다.6 is an image of the growth process of the growth body when the discharge flow rate is changed during the growth process.
도 6을 참조하면, 단위시간 당 토출 유량을 순서대로 2 mL/h, 5 mL/h, 2 mL/h, 6 mL/h로 변화시키면서 셀룰로오스 아세테이트 용액을 토출시켰을 때 성장체가 즉각적으로 단면체의 직경 변화를 보이며 성장하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , when the cellulose acetate solution was discharged while changing the discharge flow rate per unit time to 2 mL/h, 5 mL/h, 2 mL/h, and 6 mL/h in order, the growth body was immediately removed from the cross-section. It can be seen that the diameter changes and it grows.
실험예 4Experimental Example 4
20 질량% 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액을 준비하였다. 토출부를 물에 위치시키고 물 밖으로 연결된 관을 배치하여 토출부에서 토출되어 성장된 고분자 성장체가 튜브 내로 관입되도록 성장체를 성장시켰다. 이후, 토출부로 아세톤을 토출하여 성장체 내로 아세톤을 흘려주었다.A 20 mass % cellulose acetate/acetone solution was prepared. The discharging part was placed in water and a tube connected out of the water was placed to grow the growth body so that the polymer grown by being discharged from the discharging part penetrated into the tube. Thereafter, acetone was discharged through the discharge unit to flow acetone into the growth body.
도 7은 고분자 용액을 토출시켜 성장체를 형성하는 과정을 촬영한 이미지이다.7 is an image of a process of forming a growth body by discharging a polymer solution.
도 8은 성장체 내부로 유체를 전달하는 과정을 촬영한 이미지이다.8 is an image of the process of transferring the fluid into the growth body.
도 7 및 도 8을 참조하면, 물 밖으로 연결된 관 내부로 관입된 성장체 내부로 아세톤을 이동시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 아세톤은 물에 용해되는 것으로서, 셀룰로오스 아세테이트로 형성된 고분자 성장체가 없었으면, 토출부에서 물 밖으로 연결된 관으로 아세톤을 운반할 수 없었을 것으로 보인다.Referring to FIGS. 7 and 8 , it can be confirmed that acetone can be moved into the growth body that has penetrated into the tube connected out of the water. Acetone is soluble in water, and it seems that acetone could not be transported from the discharge part to the pipe connected to the outside of the water without the growing polymer formed of cellulose acetate.
실험예 5Experimental Example 5
20 질량% 셀룰로오스 아세테이트/아세톤 용액을 준비하였다. 토출부를 물에 위치시키고 물 표면에 LED를 배치한 뒤 전선 중 한쪽은 물 내부로 배치하였다. 토출부에서 고분자 용액을 토출시켜 성장체를 형성하고 성장체가 상기 LED 전선의 높이까지 자라도록 하였다.A 20 mass % cellulose acetate/acetone solution was prepared. After placing the discharge part in the water and placing the LED on the surface of the water, one of the wires was placed inside the water. A polymer solution was discharged from the discharge unit to form a growth body, and the growth body was allowed to grow to the height of the LED wire.
이후, 토출부에서 액체금속으로서 EGaIn을 토출하여 LED 전선이 상기 액체금속에 잠기도록 하였다. 이후 액체금속에 전압을 인가하여 LED의 작동 여부를 확인하였다.Thereafter, EGaIn was discharged as liquid metal from the discharge unit so that the LED wire was immersed in the liquid metal. After that, voltage was applied to the liquid metal to check whether the LED worked.
도 9는 성장체 내부의 액체금속 운반에 따른 LED 작동 여부를 나타낸 개념도이다.9 is a conceptual diagram showing whether the LED operates according to the transport of liquid metal inside the growth body.
도 9를 참조하면, 성장체 내부로 액체금속을 토출하여 LED 전선이 상기 액체금속에 닿고, 액체금속에 전기가 통하면 회로가 연결되어 LED가 작동할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9 , it can be confirmed that the LED wire can be operated by discharging the liquid metal into the growth body so that the LED wire is in contact with the liquid metal, and when electricity passes through the liquid metal, the circuit is connected.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100: 성장체
110: 말단
120: 기성장부
200: 토출부100: growth body
110: end
120: ready-made part
200: discharge unit
Claims (15)
상기 토출부로부터 고분자 용액을 토출하여 성장체를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 유체는 상기 고분자 용액에 대한 비용매 또는 기체인 것인,
성장체의 제조방법.
locating the discharge unit in the first fluid; and
Including; discharging the polymer solution from the discharge unit to form a growth body;
The first fluid is a non-solvent or gas for the polymer solution,
Method for producing a growth body.
상기 성장체는, 형성 과정 중 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단은 고체 박막으로 둘러 쌓인 형태인 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The growth body, the opposite end of one end connected to the discharge unit during the formation process will be in a form surrounded by a solid thin film,
Method for producing a growth body.
상기 성장체는, 상기 토출부에 연결된 일 말단의 반대쪽 말단에서 성장하여 연장 형성되는 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The growth body, which is formed extending by growing from the opposite end of one end connected to the discharge unit,
Method for producing a growth body.
상기 고분자 용액은, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride) 및 폴리아마이드(Polyamide)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The polymer solution, cellulose acetate, polysulfone, polyether sulfone, polyvinylidene fluoride (Polyvinylidene fluoride) and polyamide (Polyamide) that contains one or more polymers selected from the group consisting of,
Method for producing a growth body.
상기 고분자 용액은, 아세톤, 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide), 2-피롤리돈(2-Pyrrolidone) 및 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The polymer solution is one selected from the group consisting of acetone, dimethylacetamide, 2-pyrrolidone, and N-methyl-2-pyrrolidone. which includes the above,
Method for producing a growth body.
상기 고분자 용액의 농도는, 10 질량% 내지 30 질량%인 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The concentration of the polymer solution will be 10% by mass to 30% by mass,
Method for producing a growth body.
상기 제1 유체는, 물 또는 공기인 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The first fluid will be water or air,
Method for producing a growth body.
상기 고분자 용액을 1 mL/h 내지 30 mL/h로 토출하는 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
Discharging the polymer solution at 1 mL/h to 30 mL/h,
Method for producing a growth body.
상기 성장체의 단면은, 직경 1 ㎜ 내지 1 ㎝의 원형인 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The cross-section of the growth body will have a circular shape of 1 mm to 1 cm in diameter,
Method for producing a growth body.
상기 고분자 용액의 토출 속도(u [㎜/s])와 상기 성장체의 반지름(R [㎜])은, 하기 수학식 1을 만족하는 것인,
성장체의 제조방법:
[수학식 1]
R = kun
(단, k는 150 내지 400의 상수, n은 2.5 내지 3.5의 수이다).
According to claim 1,
The discharge rate (u [mm / s]) of the polymer solution and the radius (R [mm]) of the growth body, which satisfies the following Equation 1,
Method for preparing the growth body:
[Equation 1]
R = ku n
(provided that k is a constant of 150 to 400, and n is a number of 2.5 to 3.5).
상기 성장체는, 성장 과정에 있어 자기장을 인가하여 성장 방향을 제어 가능한 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
The growth body, by applying a magnetic field in the growth process will control the growth direction,
Method for producing a growth body.
상기 성장체는, 선(線)이거나 튜브인 것인,
성장체의 제조방법.
According to claim 1,
Wherein the growth body is a line or a tube,
Method for producing a growth body.
상기 성장체는 튜브이고,
상기 튜브는 그 내부에 중공이 형성되어 제2 유체 또는 액체금속을 전달 가능한 것인,
성장체의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The growth body is a tube,
The tube is hollow formed therein to be capable of delivering a second fluid or liquid metal,
Method for producing a growth body.
상기 제2 유체는, 아세톤, 메탄올, 에탄올 및 프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 액체금속은, EGaIn, 수은, 갈륨 및 전도성 고분자 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
성장체의 제조방법.
14. The method of claim 13,
The second fluid is to include one or more selected from the group consisting of acetone, methanol, ethanol and propanol,
The liquid metal will include one or more selected from the group consisting of EGaIn, mercury, gallium and a conductive polymer solution,
Method for producing a growth body.
성장체.
15. The method of any one of claims 1 to 14 prepared by the method for producing a growth body,
growth body.
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- 2020-10-29 KR KR1020200142306A patent/KR102412426B1/en active IP Right Grant
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |