KR20230067038A - Nanofluid sensor - Google Patents

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KR20230067038A
KR20230067038A KR1020210152684A KR20210152684A KR20230067038A KR 20230067038 A KR20230067038 A KR 20230067038A KR 1020210152684 A KR1020210152684 A KR 1020210152684A KR 20210152684 A KR20210152684 A KR 20210152684A KR 20230067038 A KR20230067038 A KR 20230067038A
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nanofluid
deformation
sensor
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김승한
이종석
김성재
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 나노 유체 센서에 관한 것이다. 본 발명에 의한 나노 유체 센서는 유체를 활용하여 사용자의 동작 또는 외부 자극에 의한 변형을 민감하게 감지할 수 있게 하는 것으로, 웨어러블 디바이스나 사용자의 신체와 같은 변형거동을 하는 대상체에 결합되어서 그 대상체의 거동에 따른 변형이 이루어지는 것으로, 변형 후 원래의 형상으로 복원될 수 있도록 변형 및 형상복원이 가능한 재질로 형성되는 유연 기판부; 상기 유연 기판부의 내부에, 전도성 나노 입자를 함유한 나노유체 수용이 가능한 채널 형태로 형성되는 유체 수용부; 및 각각 일측은 상기 채널에 삽입되어서 나노유체와 전기적으로 연결되고 타측은 상기 유연 기판부 외측으로 노출되어서 외부 장치와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to nanofluidic sensors. The nanofluidic sensor according to the present invention utilizes a fluid to sensitively detect deformation caused by a user's motion or an external stimulus, and is coupled to a wearable device or an object that undergoes a deformable behavior such as the user's body to detect the object's deformation. A flexible board part formed of a material capable of deformation and shape restoration so that it is transformed according to the behavior and can be restored to its original shape after deformation; a fluid accommodating part formed in the form of a channel capable of accommodating nanofluids containing conductive nanoparticles inside the flexible substrate part; and a pair of electrodes, each of one side of which is inserted into the channel and electrically connected to the nanofluid, and the other side is exposed to the outside of the flexible substrate and is electrically connected to an external device.

Description

나노 유체 센서{Nanofluid sensor}Nanofluid sensor {Nanofluid sensor}

본 발명은 나노 유체 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노유체를 활용하여 사용자의 동작 또는 외부 자극에 의한 변형을 민감하게 감지할 수 있게 하고 반복적 변형에 의해서도 쉽게 파손이나 손상되지 않는 기계적 물성을 가질 수 있도록, 구조가 개선된 나노 유체 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a nanofluid sensor, and more particularly, to utilize nanofluid to sensitively detect deformation caused by a user's motion or an external stimulus, and to provide mechanical properties that are not easily damaged or damaged even by repeated deformation. It relates to a nanofluid sensor having an improved structure so as to be able to have.

기계는 인간의 삶을 이롭게 하는 도구로서 발전해왔으며 오늘날에는 4차 산업혁명과 함께 더 나아가 인간과의 상호작용을 하는 기계로서 패러다임 전환을 마주하고 있다. 로봇은 이러한 흐름 속에서 가장 직접적이고 대표적으로 제시되는 예이다. 기존의 로봇은 상호작용이 없이 동일 작업을 반복 수행한다는 것에 그쳤지만, 최근에는 관련 기초 기술의 발전과 함께 인간-로봇 간의 상호작용을 통해 협력하고 공존할 수 있는 방향으로 많은 로봇공학 연구들과 제품들이 제시되고 있다. 웨어러블 로봇은 사용자가 직접 착용하는 형태로 인간의 동작을 인지하고, 동시에 보조하거나 외부 자극을 감지한다는 점에서 상호작용 로봇으로 가장 주목받는 형태이다. 이를 뒷받침하기 위해서는 신뢰성 있는 동작 인지와 외부 자극 감지를 위한 센서 시스템이 구축되어야 하며 더불어 원활한 인간-로봇 간 협력을 위해 비선형의 신체에 부착 가능한 유연성이 확보되어야 한다. 관련하여 유연 기판 위에 직접 회로 설계하는 방법 뿐만 아니라 전도성 유연 폴리머 (Polymer) 및 하이드로젤 (Hydrogel) 제작 등 많은 웨어러블 센서 개발이 이루어지고 있다.Machines have developed as tools that benefit human life, and today, along with the Fourth Industrial Revolution, they are facing a paradigm shift as machines interacting with humans. Robots are the most direct and representative examples in this flow. Existing robots were limited to repeatedly performing the same task without interaction, but recently, with the development of related basic technologies, many robotics studies and products have been conducted in the direction of cooperation and coexistence through human-robot interaction. are being presented. Wearable robots are the most popular type of interactive robots in that they recognize human motions and assist or sense external stimuli at the same time. To support this, a sensor system for reliable motion recognition and external stimulus detection must be established, and flexibility that can be attached to the nonlinear body must be secured for smooth human-robot cooperation. In relation to this, many wearable sensors are being developed, such as the direct circuit design method on a flexible substrate, as well as the production of conductive flexible polymers and hydrogels.

유연 기판에 센서를 위한 회로를 설계하는 방법은 가장 간단하지만 회로를 이루는 재료가 고체라는 점에서 동작 인지 및 감지를 위한 신축성 확보에 제한이 있다.The method of designing a circuit for a sensor on a flexible board is the simplest, but there is a limit to securing elasticity for motion recognition and detection in that the material constituting the circuit is solid.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2292220호Korean Registered Patent Registration No. 10-2292220 일본 등록특허공보 등록번호 제6618546호Japanese Registered Patent Publication No. 6618546

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 동작 또는 외부 자극에 의한 변형에 대하여 반응성이 뛰어나고, 반복적인 변형에 의해서도 쉽게 파손되지 않는 강건한 물성을 가지는 나노 유체 센서를 제공하고자 하는 것이다. Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to have robust physical properties that are highly responsive to deformation caused by a user's motion or external stimulus and are not easily damaged even by repeated deformation. It is intended to provide a nanofluid sensor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노 유체 센서는 유체를 활용하여 사용자의 동작 또는 외부 자극에 의한 변형을 민감하게 감지할 수 있게 하는 것으로, 웨어러블 디바이스나 사용자의 신체와 같은 변형거동을 하는 대상체에 결합되어서 그 대상체의 거동에 따른 변형이 이루어지는 것으로, 변형 후 원래의 형상으로 복원될 수 있도록 변형 및 형상복원이 가능한 재질로 형성되는 유연 기판부; 상기 유연 기판부의 내부에, 전도성 나노 입자를 함유한 나노유체 수용이 가능한 채널 형태로 형성되는 유체 수용부; 및 각각 일측은 상기 채널에 삽입되어서 나노유체와 전기적으로 연결되고 타측은 상기 유연 기판부 외측으로 노출되어서 외부 장치와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the nanofluidic sensor according to the present invention utilizes a fluid to sensitively detect deformation caused by a user's motion or an external stimulus. A flexible board part formed of a material capable of being deformed and restored to its original shape after being coupled to being deformed according to the behavior of the target object, so that it can be restored to its original shape; a fluid accommodating part formed in the form of a channel capable of accommodating nanofluids containing conductive nanoparticles inside the flexible substrate part; and a pair of electrodes, each of one side of which is inserted into the channel and electrically connected to the nanofluid, and the other side is exposed to the outside of the flexible substrate and is electrically connected to an external device.

상기 유체 수용부의 채널은 상기 유연 기판부의 중심을 관통하는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 각 전극은 상기 채널의 양측 가장자리에 삽입되어서 그 채널에 수용된 나노유체와 전기적으로 연결됨과 동시에 채널의 개방된 부분을 폐쇄하도록 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the channel of the fluid accommodating unit has a shape penetrating the center of the flexible substrate unit, and each electrode is inserted into both edges of the channel to be electrically connected to the nanofluid accommodated in the channel and at the same time open part of the channel. It is preferable to be configured to close.

상기 유체 수용부에 수용된 나노유체는 전도성 입자를 초음파 분산 처리에 의해 형성되는 것이 바람직하다. Preferably, the nanofluid accommodated in the fluid accommodating part is formed by ultrasonic dispersion treatment of conductive particles.

상기 전도성 입자는 그래핀, 산화 그래핀, 탄소 나노 튜브 계열의 탄소기반 나노입자와 산화철, 산화 구리, 산화 알루미늄 계열의 자성 나노입자와 같이, 유체에 나노 스케일로 분산 가능한 전도성 또는 극성 및 자성 나노입자들 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. The conductive particles are conductive or polar and magnetic nanoparticles dispersible in a fluid on a nanoscale, such as graphene, graphene oxide, and carbon-based nanoparticles based on carbon nanotubes and magnetic nanoparticles based on iron oxide, copper oxide, and aluminum oxide. It may be any one of them or a combination thereof .

본 발명은 상기 변형거동을 하는 대상체의 변형 범위에 따라 상기 초음파 분산 에너지를 상기 전도성 입자에 서로 다르게 인가시킴으로써, 서로 다른 교질 구조를 가지면서 동시에 변형 범위에 따른 민감성을 가지는 나노 유체를 획득해 센서로 활용 가능하다. 예들 들어, 본 발명은 평면에 관한 제1면적을 가지는 박리 상태(Delaminated state)의 교질 구조와 상기 제1면적보다 작은 제2면적을 가지는 독립적 입자 분산 상태(In-plane cut state)의 교질 구조 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.The present invention obtains nanofluids having different colloidal structures and sensitivity according to the deformation range by applying the ultrasonic dispersion energy differently to the conductive particles according to the deformation range of the object undergoing the deformation behavior, and as a sensor. can be utilized For example, the present invention is a colloidal structure in a delaminated state having a first area with respect to the plane and a colloidal structure in an in-plane cut state having a second area smaller than the first area. It can be configured so that any one can be selected and used.

상기 유연 기판부는 상기 유체 수용부가 위치되고 제1폭을 가지는 중심 변형부와 상기 중심 변형부의 양측 가장자리로부터 각각 연장 형성되고 그 중심 변형부의 폭보다 더 큰 제2폭을 가지는 한 쌍의 전극 연결부들을 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. The flexible substrate includes a central deformable part having a first width and a pair of electrode connecting parts each extending from both side edges of the central deformable part and having a second width greater than the width of the central deformable part. It is also possible to do so.

상기 유연 기판부는, 상기 중심 변형부와 각 전극 연결부 사이에 점진적으로 폭이 커지는 형상으로 개재되는 테이퍼부를 더 포함하여 이루어지고, 상기 나노 유체는 상기 중심 변형부와 테이퍼부에만 수용되도록 구성될 수 있다. The flexible substrate part may further include a tapered part interposed between the central deformable part and each electrode connection part in a gradually increasing width, and the nanofluid may be configured to be accommodated only in the central deformable part and the taper part. .

본 발명은 상기 각 전극 연결부에 결합되는 것으로, 상기 각 전극이 통과되는 관통공이 형성되어 있고 열경화성 수지 재질로 형성되어서 변형이 억제되는 경화성 폴리머를 더 포함하여 이루어질 수 있음은 물론이다. Of course, the present invention is coupled to each of the electrode connection parts, and may further include a curable polymer in which a through hole through which each electrode passes is formed and formed of a thermosetting resin material to suppress deformation.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 나노 유체 센서는 외부 자극이 가해지는 유연 기판부 내에, 전도성 나노입자를 함유한 나노유체가 수용되는 유체 수용부가 형성되도록 구성됨으로써, 외부 자극에 의한 유체 수용부의 변형시에 나노입자의 분산 상태에 따른 저항 변화에 의해 그 물리적 자극을 민감하게 감지할 수 있게 하고, 고체가 아닌 유체의 유연성에 의해 반복적인 변형에 의해서도 쉽게 파손되지 않는 효과를 가진다. The nanofluid sensor according to the present invention having the configuration as described above is configured such that a fluid receiving portion accommodating nanofluid containing conductive nanoparticles is formed in the flexible substrate portion to which external stimulation is applied, thereby receiving fluid by external stimulation. During negative deformation, the resistance change according to the dispersion state of the nanoparticles makes it possible to sensitively detect the physical stimulus, and has the effect of not being easily damaged even by repeated deformation due to the flexibility of a fluid rather than a solid.

그리고, 유체 수용부에 수용되는 나노유체를 초음파 분산 처리 방법을 이용하여 나노입자를 분산시켜 형성시키는 실시예에 의하면, 유체 수용부에 초음파 분산 처리가 가능한 나노입자를 함유한 나노유체가 수용되도록 구성됨으로써, 동일 재료 및 농도의 나노 유체이더라도 제작 과정에서 유체에 가해진 초음파 에너지에 따라 입자의 분산 상태 및 교질 구조를 변화시킬 수 있음에 따라, 이로부터 나노 유체 센서의 민감도를 사용 환경에 따라 최적화할 수 있는 장점이 기대된다. In addition, according to an embodiment in which the nanofluid accommodated in the fluid accommodating unit is formed by dispersing nanoparticles using an ultrasonic dispersion treatment method, the nanofluid containing nanoparticles capable of ultrasonic dispersion treatment is accommodated in the fluid accommodating unit. As a result, the dispersion state and colloidal structure of particles can be changed according to the ultrasonic energy applied to the fluid during the fabrication process, even if it is a nanofluid of the same material and concentration, and thus the sensitivity of the nanofluid sensor can be optimized according to the use environment. Advantages are expected.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 유체 센서의 성형과정 및 구조를 보인 도면.
도 2는 본 발명 일실시예에 의한 센싱 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명 일실시예의 일부 구성인 유체 수용부에 수용되는 나노입자들 간의 교질구조 및 이의 형성과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명 일실시예의 초음파 분산 에너지에 따른 Stretching mode에 대한 민감도 측정 결과를 보인 그래프.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 유체 센서의 사시도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 유체 센서의 사시도.
1 is a view showing a molding process and structure of a nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a sensing principle according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining a colloidal structure between nanoparticles accommodated in a fluid accommodating unit, which is a part of an embodiment of the present invention, and a formation process thereof.
Figure 4 is a graph showing the sensitivity measurement results for the stretching mode according to the ultrasonic dispersion energy of an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a nanofluid sensor according to another embodiment of the present invention
5 is a perspective view of a nanofluid sensor according to another embodiment of the present invention.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.In order to clarify the understanding of the present invention in the following description, descriptions of known techniques for the features of the present invention will be omitted. The following examples are detailed descriptions to aid understanding of the present invention, and it will be natural that they do not limit the scope of the present invention. Therefore, equivalent inventions that perform the same functions as the present invention will also fall within the scope of the present invention.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.And, in the following description, the same identification symbol means the same configuration, and unnecessary redundant descriptions and descriptions of known technologies will be omitted. In addition, the description of each embodiment of the present invention below, which overlaps with the description of the background technology of the present invention, will also be omitted.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 유체 센서를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 유체 센서의 성형과정 및 구조를 보인 도면이고, 도 2는 본 발명 일실시예에 의한 센싱 원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명 일실시예의 일부 구성인 유체 수용부에 수용되는 나노입자들 간의 교질구조 및 이의 형성과정을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view showing the forming process and structure of a nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view for explaining the sensing principle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention It is a diagram for explaining the colloidal structure between nanoparticles accommodated in the fluid accommodating unit, which is a part of the example, and the formation process thereof.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 나노 유체 센서는 유체를 활용하여 사용자의 동작 또는 외부 자극에 의한 변형을 민감하게 감지할 수 있게 하는 것으로, 유연 기판부(1)와 유체 수용부(2)와 한 쌍의 전극(3)들을 포함하여 이루어진다. As shown in FIGS. 1 and 2, the nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention utilizes fluid to sensitively detect deformation caused by a user's motion or an external stimulus, and a flexible substrate ( 1), a fluid accommodating part 2, and a pair of electrodes 3.

상기 유연 기판부(1)는 웨어러블 디바이스나 사용자의 신체와 같은 변형거동을 하는 대상체에 결합되어서 그 대상체의 거동에 따른 변형이 이루어지는 것으로, 예컨대 실리콘이나 폴리우레탄 등의 고분자 폴리머와 같이, 변형 후 원래의 형상으로 복원될 수 있도록 변형 및 형상복원이 가능한 재질로 형성된다. The flexible substrate unit 1 is coupled to an object that undergoes a deformable behavior such as a wearable device or a user's body and is deformed according to the behavior of the object. It is formed of a material capable of deformation and shape restoration so that it can be restored to its shape.

상기 유체 수용부(2)는 상기 유연 기판부(1)의 내부에, 전도성 나노 입자를 함유한 나노유체(A) 수용이 가능한 채널 형태로 형성된다. The fluid accommodating part 2 is formed in the form of a channel capable of accommodating the nanofluid A containing conductive nanoparticles inside the flexible substrate part 1 .

여기서, 상기 나노유체(A)는 기존의 유체(물 또는 오일 등)에 나노 스케일의 고체 입자를 분산시킨 유체를 의미하고, 활용될 수 있는 입자로서는 전도성 나노 입자와 극성 및 자성 나노 입자가 있으며 대표적으로 탄소 기반 나노입자 (그래핀, 산화 그래핀, 탄소 나노 튜브), 산화 철, 산화 구리, 산화 알루미늄 등이 있다Here, the nanofluid (A) means a fluid in which nanoscale solid particles are dispersed in an existing fluid (water or oil, etc.), and examples of particles that can be utilized include conductive nanoparticles and polar and magnetic nanoparticles. Examples include carbon-based nanoparticles (graphene, graphene oxide, and carbon nanotubes), iron oxide, copper oxide, and aluminum oxide.

상기 한 쌍의 전극(3)들은 각각 일측이 상기 채널에 삽입되어 나노유체(A)와 전기적으로 연결되고 타측이 상기 유연 기판부(1) 외측으로 노출되어 외부 장치와 전기적으로 연결된다.One side of the pair of electrodes 3 is inserted into the channel and electrically connected to the nanofluid A, and the other side is exposed to the outside of the flexible substrate 1 and electrically connected to an external device.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 유체 센서의 작동 원리는 다음과 같다. The operating principle of the nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention having such a configuration is as follows.

본 실시예는 외부 자극에 의한 유연 기판부(1)의 변형에 따라 나노유체(A)가 수용된 유체 수용부(2)가 함께 변형된다. 본 발명의 일실시예에 의한 나노 유체 센서의 구동 원리는 상기 유체 수용부(2)의 변형에 따른 나노유체(A) 내 입자의 Conducting path 변화를 기반으로 한다. 즉, 분산된 전도성 나노 입자 또는 이온화 나노 입자가 유체 수용부(2) 내에서 입자 간 접촉을 통한 Conducting path 또는 이온 전달을 위한 Conducting path를 확보한 정도에 따라 유체의 저항이 변화한다.In this embodiment, according to the deformation of the flexible substrate part 1 by an external stimulus, the fluid accommodation part 2 in which the nanofluid A is accommodated is deformed together. The driving principle of the nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention is based on the change in the conducting path of particles in the nanofluid (A) according to the deformation of the fluid accommodating part (2). That is, the resistance of the fluid changes according to the degree to which the dispersed conductive nanoparticles or ionized nanoparticles secure a conducting path through interparticle contact or a conducting path for ion transfer in the fluid accommodating part 2 .

도 2에는 본 실시예에 따른 나노 유체 센서의 제작 예시와 다양한 감지 모드에 따른 유체 내 나노 입자의 개략적인 분산 상태가 잘 도시되어 있다. 감지 모드는 Touching, Stretching, 그리고 Widening으로 분류할 수 있고, 각각의 상황에 따른 상기 유체 수용부(2)의 변형에 의해 유체 단위 체적 내 나노 입자의 분산 상태가 변화하며, 이로 인한 전체 나노유체(A)의 Conducting path가 증가 또는 감소한다. 2 shows an example of fabrication of the nanofluid sensor according to the present embodiment and a schematic dispersion state of nanoparticles in a fluid according to various sensing modes. Sensing modes can be classified into Touching, Stretching, and Widening, and the dispersion state of nanoparticles in the unit volume of the fluid is changed by the deformation of the fluid accommodating part 2 according to each situation, resulting in the entire nanofluid ( The conducting path of A) increases or decreases.

대표적으로 도 2의 (a)와 같은 상태에서 도 2의 (b)와 같이 Touching mode를 실행하게 되면, 상기 유체 수용부(2)가 국부적으로 압축됨에 따라 압축부의 나노 입자는 유동 흐름에 따라 주변으로 이동(Squeezing) 한다. 이에 따라 국부적 Conducting path의 감소와 함께 센서의 저항은 증가한다. 같은 원리로 도 2의 (c)와 같은 Stretching mode에서는 유관이 길이 방향으로 늘어나는 동시에 단면이 수축하면서 단위 면적 당 입자의 수가 감소하고, 입자 간 거리가 멀어지며, 더불어 Conducting path가 감소함에 따라 저항이 증가한다. 반대로 도 2의 (d)와 같은 Widening mode에서는 유관이 길이 방향으로는 소폭 수축하는 동시에 단면은 크게 증가하고, 이에 따라 단위 면적 당 입자의 수가 증가하고 Conducting path를 구축함과 동시에 센서의 저항은 감소한다. Representatively, when the Touching mode is executed as shown in (b) of FIG. 2 in the state of (a) of FIG. 2, as the fluid accommodating part 2 is locally compressed, the nanoparticles of the compressed part follow the flow of the surroundings. Move to (Squeezing). Accordingly, the resistance of the sensor increases along with the reduction of the local conducting path. In the same principle, in the stretching mode as shown in (c) of FIG. 2, the pipe is stretched in the longitudinal direction and the cross section is contracted at the same time, the number of particles per unit area decreases, the distance between particles increases, and the resistance increases as the conducting path decreases. It increases. Conversely, in the widening mode as shown in (d) of FIG. 2, the pipe contracts slightly in the longitudinal direction while the cross section greatly increases. Accordingly, the number of particles per unit area increases, the conducting path is established, and the resistance of the sensor decreases. .

이와 같이, 본 실시예에 따른 나노 유체 센서는 상기 유연 기판부(1)에 가해지는 외력이나 자극에 의해 상기 유체 수용부(2)의 변형이 발생하고, 이에 따라 상기 유체 수용부(2)에 수용된 나노입자의 분산 상태 변화에 의해 나노유체(A)의 저항이 변화되는 것에 의해 상기 유연 기판부(1)의 동작이나 외부의 물리적 자극을 감지할 수 있는 것이다. In this way, in the nanofluid sensor according to the present embodiment, the fluid accommodating part 2 is deformed by an external force or stimulus applied to the flexible substrate part 1, and accordingly, the fluid accommodating part 2 By changing the resistance of the nanofluid (A) by the change in the dispersion state of the accommodated nanoparticles, it is possible to sense the operation of the flexible substrate part (1) or an external physical stimulus.

이러한 작동원리를 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 유체 센서는 외부 자극이 가해지는 유연 기판부(1) 내에, 전도성 나노입자를 함유한 나노유체(A)가 수용되는 유체 수용부(2)가 형성되도록 구성됨으로써, 외부 자극에 의한 유체 수용부(2)의 변형시에 나노입자의 분산 상태에 따른 저항 변화에 의해 그 물리적 자극을 민감하게 감지할 수 있게 하고, 고체가 아닌 유체의 유연성에 의해 반복적인 변형에 의해서도 쉽게 파손되지 않는 장점을 기대할 수 있게 한다. A nanofluid sensor according to an embodiment of the present invention having such an operating principle has a fluid accommodating part 2 in which a nanofluid A containing conductive nanoparticles is accommodated in a flexible substrate part 1 to which external stimuli are applied. By being configured to be formed, it is possible to sensitively detect the physical stimulus by the change in resistance according to the dispersion state of the nanoparticles when the fluid receiving part 2 is deformed by the external stimulus, and to the flexibility of the non-solid fluid Therefore, it is possible to expect the advantage of not being easily damaged even by repeated deformation.

그리고, 도 1의 (b)와 (d)에 잘 도시된 바와 같이, 상기 유체 수용부(2)의 채널은 상기 유연 기판부(1)의 중심을 관통하는 형상으로 이루어지고, 상기 각 전극(3)은 상기 채널의 양측 가장자리에 삽입되어서 그 채널에 수용된 나노유체(A)와 전기적으로 연결됨과 동시에 채널의 개방된 부분을 폐쇄하도록 구성되어서, 전극(3) 연결 과정과 유체 수용부(2) 폐쇄 과정의 효율을 향상시킬 수 있게 된다. And, as well shown in (b) and (d) of FIG. 1, the channel of the fluid accommodating portion 2 is formed in a shape penetrating the center of the flexible substrate portion 1, and each electrode ( 3) is inserted into both edges of the channel to be electrically connected to the nanofluid (A) accommodated in the channel and to close the open portion of the channel, so that the electrode 3 connection process and the fluid receiving portion 2 It is possible to improve the efficiency of the closing process.

이러한 구조를 가지는 본 실시예는 도 1의 (a)에 잘 도시된 바와 같이, 상기 유연 기판부(1) 성형을 위한 기판용 몰드(M1)에, 상기 유체 수용부(2) 성형을 위한 유관용 몰드(M2)를 인서트시킨 상태에서 사출성형하는 것에 의해 구현할 수 있다. As well shown in FIG. It can be implemented by injection molding in a state in which the dragon mold M2 is inserted.

상기 나노유체(A)를 구성하는 전도성 나노입자는 그래핀, 산화 그래핀, 탄소 나노 튜브 계열의 탄소기반 나노입자와 산화철, 산화 구리, 산화 알루미늄 계열의 자성 나노입자 등 전도성 또는 극성 및 자성 나노입자들 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. The conductive nanoparticles constituting the nanofluid (A) include conductive or polar and magnetic nanoparticles such as graphene, graphene oxide, and carbon nanotube-based carbon nanoparticles and iron oxide, copper oxide, and aluminum oxide-based magnetic nanoparticles. It may be any one of them or a combination thereof.

한편, 상기 유체 수용부(2)에 수용되는 나노유체(A)는 다양한 방법에 의해 구현할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시예에서는 초음파 분산 처리 방법을 이용하여 나노 입자를 분산시켜 형성하였다. On the other hand, the nanofluid (A) accommodated in the fluid accommodating unit (2) can be implemented by various methods, but in one embodiment of the present invention, nanoparticles are dispersed and formed using an ultrasonic dispersion treatment method. .

상기 초음파 분산 처리는 나노유체(A) 제작에 있어서 가장 활발히 활용되는 방법이며, 유체에 초음파 에너지를 전달하여 공동현상으로 생성되는 진동과 Shock wave를 통해 입자를 분산시킨다. 유체에 전달되는 초음파 에너지의 정도에 따라 나노 입자의 분산 상태는 변화되며 이로 인해 유체 내 교질 구조가 결정된다. The ultrasonic dispersion treatment is the most actively used method in manufacturing the nanofluid (A), and transmits ultrasonic energy to the fluid to disperse the particles through vibration and shock waves generated by cavitation. Depending on the degree of ultrasonic energy delivered to the fluid, the dispersion state of the nanoparticles changes, which determines the colloidal structure in the fluid.

밀집 상태의 나노 입자는 전달되는 초음파 에너지의 증가와 함께 입자 간 분리를 하며 분산되지만, 에너지가 입자의 면상강도(In-plane strength)를 넘을 경우 입자의 Breakage를 유도할 수 있다. 각각의 분리 및 Breakage의 상황에서 교질 구조는 나노 입자의 형태 및 특성에 따라 독특히 형성될 수 있다. Nanoparticles in a dense state separate and disperse between particles with an increase in transmitted ultrasonic energy, but when the energy exceeds the in-plane strength of the particles, it can induce breakage of the particles. In each separation and breakage situation, the colloidal structure can be uniquely formed according to the shape and characteristics of nanoparticles.

도 3에는 상기 유체 수용부(2)에 수용되는 나노유체(A)에 조사되는 초음파 에너지에 따른 1차원 튜브 형태의 탄소나노튜브와 2차원 박막 형태의 그래핀 나노 입자의 교질 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 3 schematically shows a colloidal structure of carbon nanotubes in the form of one-dimensional tubes and graphene nanoparticles in the form of a two-dimensional thin film according to ultrasonic energy irradiated to the nanofluid A accommodated in the fluid accommodating part 2. has been

도 3의 (a)와 같이, 상기 1차원 튜브 형태의 탄소나노튜브는 높은 종횡비(Aspect ratio)와 유연한 특성으로 인해 밀집 상태에서 입자간 꼬임(Entangling state)이 크다. 이 경우 초음파 에너지를 전달하였을 때, 입자 간 분리가 시작되며 꼬임이 풀리는 상태(Debundling state)로 탄소나노튜브를 분산시킬 수 있다. 초음파 에너지를 탄소나노튜브의 면상강도(In-plane strength)보다 크게 전달할 경우 입자는 Breakage를 하며, 상대적으로 낮은 종횡비를 가진 독립적 입자 분산 상태(Nano-cutting state)를 얻을 수 있다. As shown in (a) of FIG. 3, the carbon nanotubes in the form of one-dimensional tubes have a large entangling state between particles in a dense state due to their high aspect ratio and flexible characteristics. In this case, when ultrasonic energy is transmitted, separation between particles starts and the carbon nanotubes can be dispersed in a debundling state. When ultrasonic energy is delivered to a greater extent than the in-plane strength of carbon nanotubes, the particles break, and a nano-cutting state with a relatively low aspect ratio can be obtained.

도 3의 (b)와 같이, 상기 2차원 박막 형태의 그래핀은 넓은 평면 면적을 갖는 대비 나노 스케일의 두께를 가지며 밀집 상태에서 면 방향으로 입자간 상호작용을 가지며 군집(Stacked state)을 이룬다. 초음파 에너지를 가함에 따라 밀집 상태의 그래핀은 입자간 분리를 이루며 박리(Delaminated state) 된다. 에너지가 그래핀의 In-plane strength 보다 크게 전달될 경우 입자는 Breakage를 하며 상대적으로 적은 평면 면적을 가진 독립적 입자 분산 상태(In-plane cut state)를 얻을 수 있다. As shown in (b) of FIG. 3, the graphene in the form of a two-dimensional thin film has a nanoscale thickness compared to a large planar area, has interactions between particles in a plane direction in a dense state, and forms a stacked state. As ultrasonic energy is applied, graphene in a dense state is separated from each other and becomes a delaminated state. When energy is transferred greater than the in-plane strength of graphene, the particles break and an independent particle dispersion state (in-plane cut state) with a relatively small plane area can be obtained.

결국, 본 실시예는 상기 유체 수용부(2)에 초음파 분산 처리가 가능한 나노입자를 함유한 나노유체(A)가 수용되도록 구성됨으로써, 동일 재료 및 농도의 나노유체(A)이더라도 제작 과정에서 유체에 가해진 초음파 에너지에 따라 입자의 분산 상태 및 교질 구조를, 도 3의 (a)와 같은 1차원 튜브 형태의 탄소 나노 튜브와 도 3의 (b)와 같은 2차원 박막 형태의 그래핀 나노 입자와 같이 다양한 교질 구조로 구성할 수 있게 됨에 따라, 나노 유체 센서의 민감도를 사용 환경에 따라 최적화할 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다. After all, the present embodiment is configured so that the nanofluid (A) containing nanoparticles capable of ultrasonic dispersion treatment is accommodated in the fluid accommodating part (2), so even if the nanofluid (A) of the same material and concentration is a fluid in the manufacturing process The dispersion state and colloidal structure of the particles according to the ultrasonic energy applied to the carbon nanotubes in the form of one-dimensional tubes as shown in (a) of FIG . 3 and graphene nanoparticles in the form of two-dimensional thin films as shown in (b) of FIG . As it can be composed of various colloidal structures , it is possible to expect the advantage of optimizing the sensitivity of the nanofluid sensor according to the use environment.

도 4는 본 발명 일실시예의 초음파 분산 에너지에 따른 Stretching mode에 대한 민감도 측정 결과를 보인 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the sensitivity measurement results for the stretching mode according to the ultrasonic dispersion energy of an embodiment of the present invention.

초음파 분산 에너지의 정도는 단위 부피당 에너지가 가해지는 일률(J/s*mL)로 표현하였으며, 각 나노유체(A)의 제작 부피의 차이를 주어 초음파 분산 에너지를 얻었다. 이후 초기 유관 길이를 이용하여 Stretching을 50, 100 150, 200%로 센서에 인가하였다. 변형 (Strain, ε) 조건에 따른 저항 변화 정도의 값을 민감도 (Gauge factor, GF)로 계산하여 각 센서의 Performance를 평가하였다. Strain과 Gauge factor의 계산식은 아래 수학식 1, 2와 같다. The degree of ultrasonic dispersion energy was expressed as the energy applied per unit volume (J/s*mL), and the ultrasonic dispersion energy was obtained by giving a difference in the fabrication volume of each nanofluid (A). Then, stretching was applied to the sensor at 50, 100, 150, and 200% using the initial canal length. The performance of each sensor was evaluated by calculating the value of the resistance change according to the strain (ε) condition as the sensitivity (Gauge factor, GF). The calculation formulas for strain and gauge factor are shown in Equations 1 and 2 below.

여기서,

Figure pat00001
,
Figure pat00002
는 각각 유관의 초기 길이와 길이 변화를 의미하며,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
는 각각 센서의 저항 변화와 초기 저항을 의미한다. Gauge factor의 기계적 의미는 Strain의 양과 저항 변화의 양에 관한 상대적 비율을 뜻한다. 따라서 동일 Strain 조건에서 높은 Gauge factor를 갖는다는 것은 해당 조건에서 Sensor가 보다 큰 저항 변화의 폭을 가지며 민감히 반응한다는 것이다. 이것은 실제 활용에서 양가적 의미를 가지는데, 해당 Strain이 감지하고자 하는 범위에서 벗어나는 경우 Gauge factor가 높을수록 센서가 민감히 반응하며 측정에 있어 오히려 Noise를 얻을 수 있다. 반대로 해당 Strain이 감지하고자 하는 범위일 경우 Gauge factor가 높을수록 센서가 민감히 반응하며 측정에 있어서 높은 해상도를 얻을 수 있다.here,
Figure pat00001
,
Figure pat00002
denotes the initial length and length change of the duct, respectively,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
denotes the resistance change and initial resistance of the sensor , respectively. The mechanical meaning of the gauge factor means the relative ratio between the amount of strain and the amount of resistance change. Therefore, having a high gauge factor under the same strain condition means that the sensor responds sensitively with a larger range of resistance change under that condition. This has ambivalent meaning in actual use. If the strain is out of the range to be detected, the higher the gauge factor, the more sensitively the sensor reacts, and rather noise can be obtained in measurement. Conversely, if the corresponding strain is within the range to be detected, the higher the gauge factor, the more sensitively the sensor responds and the higher resolution can be obtained in measurement.

수학식 1.

Figure pat00005
Equation 1.
Figure pat00005

수학식 2.

Figure pat00006
Equation 2.
Figure pat00006

앞서 언급된 원리와 같이 Stretching strain의 증가와 함께 입자 간 거리 또한 증가하며 동시에 Gauge factor가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 특히 150% 이상의 Stretching strain이 인가될 경우 상대적으로 높은 단면 감소와 길이 증가로 입자간 거리가 과도하게 멀어짐에 따라 0.1578, 0.2370, 0.4738 J/s*mL 분산 에너지의 산화 그래핀 기반 나노유체(A) 모두 입자 간 거리 증가에 민감하게 Gauge factor가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우 모든 산화 그래핀 기반 나노유체(A)의 Gauge factor는 서로 표준 편차 범위 내의 평균 값을 가진다. 반면에 100% 이하의 Stretching strain이 인가될 경우 초음파 분산 에너지 정도에 따라 산화 그래핀 기반 나노유체(A)는 서로 다른 Gauge factor를 가진다. 높은 초음파 분산 에너지를 가질 수록 In-plain cut state의 교질 구조를 얻으며 이 경우 나노 입자는 작은 입자 크기와 함께 유동 흐름에 따른 나노 입자의 동적 모션 자유도가 높아 유관 변형에 대해 상대적으로 높은 Gauge factor를 갖는다.As with the principle mentioned above, it can be confirmed that the distance between particles increases as the stretching strain increases, and the gauge factor increases at the same time. In particular, when a stretching strain of 150% or more is applied, the distance between particles becomes excessively large due to the relatively high cross-section reduction and length increase, resulting in graphene oxide-based nanofluids with dispersion energy of 0.1578, 0.2370, and 0.4738 J/s*mL (A) It can be seen that the Gauge factor increases sensitively to the increase in the inter-particle distance. In this case, the gauge factors of all graphene oxide-based nanofluids (A) have average values within a standard deviation range. On the other hand, when a stretching strain of 100% or less is applied, the graphene oxide-based nanofluids (A) have different Gauge factors depending on the degree of ultrasonic dispersion energy. The higher the ultrasonic dispersion energy, the more the colloidal structure in the in-plain cut state is obtained. In this case, the nanoparticles have a relatively high gauge factor for related pipe deformation due to the small particle size and high degree of freedom of dynamic motion of the nanoparticles along the flow. .

결국, 본 발명의 일실시예에 따른 웨어러블 센서에 의하면, 변형거동을 하는 대상체의 변형 범위에 따라 상기 초음파 분산 에너지를 상기 전도성 입자에 서로 다르게 인가시킴으로써, 평면에 관한 제1면적을 가지는 박리 상태(Delaminated state)의 교질 구조와 상기 제1면적보다 작은 제2면적을 가지는 독립적 입자 분산 상태(In-plane cut state)의 교질 구조 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있도록 구성된다. As a result, according to the wearable sensor according to an embodiment of the present invention, the ultrasonic dispersion energy is differently applied to the conductive particles according to the deformation range of the object undergoing deformation behavior, thereby resulting in a peeled state having a first area with respect to a plane ( It is configured to select and use any one of a colloidal structure in a delaminated state and a colloidal structure in an in-plane cut state having a second area smaller than the first area.

이러한 본 실시예는 변형범위가 큰 동작 및 외부 자극 환경에서는 낮은 초음파 분산 에너지와 함께 Delaminated state의 교질 구조(도 3의 b 중간 구조; 제1면적을 가진 교질 구조)를 이용하여 큰 변형에 대한 높은 민감도를 얻는 반면 작은 변형의 노이즈를 감소시킬 수 있고, 반대로 상대적으로 변형범위가 작은 동작 및 외부 자극 환경에서는 높은 초음파 분산 에너지와 함께 In-plane cut state의 교질 구조(도 3의 b 우측 구조; 제2면적을 가진 교질 구조)를 이용하여 목표 환경에 대한 높은 민감도를 가지도록 구성할 수 있는 장점을 가진다. In this embodiment, in an operation with a large deformation range and an external stimulation environment, a colloidal structure in a delaminated state (intermediate structure b in FIG. While gaining sensitivity, it is possible to reduce the noise of small deformation , and on the contrary, in an operation with a relatively small deformation range and an external stimulation environment, the colloidal structure in the in-plane cut state (right structure in FIG. It has the advantage of being able to be configured to have high sensitivity to the target environment by using a colloidal structure with two areas).

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 유체 센서의 사시도이다.Meanwhile, FIG. 5 is a perspective view of a nanofluid sensor according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 채용된 유연 기판부(100)는 중심 변형부(101)와 전극 연결부(102)와 테이퍼부(103)를 포함하여 이루어진다.The flexible substrate portion 100 employed in this embodiment includes a center deformable portion 101, an electrode connection portion 102, and a tapered portion 103.

상기 중심 변형부(101)는 유체 수용부가 중심에 위치되는 부분으로 제1폭으로 형성되고, 상기 전극 연결부(102)들은 상기 중심 변형부(101)의 양측 가장자리로부터 각각 연장 형성되고 그 중심 변형부(101)의 폭보다 더 큰 제2폭으로 형성되며, 상기 테이퍼부(103)는, 상기 중심 변형부(101)와 각 전극 연결부(102) 사이에 점진적으로 폭이 커지는 형상으로 개재되며, 상기 나노유체는 상기 중심 변형부(101)와 테이퍼부(103)에만 수용되도록 구성된다.The central deformable portion 101 is a portion at the center of the fluid accommodating portion and has a first width, and the electrode connection portions 102 extend from both side edges of the central deformable portion 101, respectively, and the central deformable portion It is formed with a second width greater than the width of (101), and the tapered portion 103 is interposed between the center deformable portion 101 and each electrode connection portion 102 in a shape in which the width gradually increases, The nanofluid is configured to be accommodated only in the central deformable portion 101 and the tapered portion 103 .

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 외부 자극으로 인한 유연 기판부(100)의 변형에 따른 응력이 유체 수용부에 집중되도록 유체 수용부와 전극 연결부의 두께를 서로 다르게 구성함으로써, 외부 자극을 민감하게 감지할 수 있음은 물론 구조적 안전성도 확보할 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다. In this embodiment having such a configuration, the fluid accommodating portion and the electrode connection portion are configured to have different thicknesses so that stress due to deformation of the flexible substrate 100 due to external stimulation is concentrated in the fluid accommodating portion, thereby sensitively detecting external stimuli. It is possible to expect the advantage of securing structural safety as well as being able to do so.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 유체 센서의 사시도이다. 6 is a perspective view of a nanofluid sensor according to another embodiment of the present invention.

-->다른 실시예의 경우는 특별히 추가할 필요가 없는 것으로 판단하였습니다.--> In the case of other embodiments, it was determined that there was no need to add anything in particular.

본 실시예는 앞에서 설명한 실시예들과는 달리, 각 전극 연결부(202)에 결합되는 것으로, 상기 각 전극이 통과되는 관통공이 형성되어 있고 열경화성 수지 재질로 형성되어서 변형이 억제되는 경화성 폴리머(300)를 더 포함하여서, 유연 기판부의 변형에 대한 응력이 유체 수용부에 더욱 집중되게 하여 결국 강건하고 최적의 민감도를 가질 수 있게 하는 장점을 도출한다. Unlike the previous embodiments, this embodiment is coupled to each electrode connection part 202, and a through hole through which each electrode passes is formed and a curable polymer 300 formed of a thermosetting resin material to suppress deformation is further added. Including, the stress for the deformation of the flexible board portion is more concentrated in the fluid receiving portion, resulting in the advantage of being robust and having optimal sensitivity.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. Although various embodiments of the present invention have been described above, this embodiment and the accompanying drawings only clearly show some of the technical ideas included in the present invention, and are included in the specification and drawings of the present invention. It will be apparent that all modified examples and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea are included in the scope of the present invention.

1:유연 기판부 2:유체 수용부
3:전극 A:나노유체
1: flexible board part 2: fluid accommodating part
3: Electrode A: Nanofluid

Claims (8)

유체를 활용하여 사용자의 동작 또는 외부 자극에 의한 변형을 민감하게 감지할 수 있게 하는 것으로,
웨어러블 디바이스나 사용자의 신체와 같은 변형거동을 하는 대상체에 결합되어서 그 대상체의 거동에 따른 변형이 이루어지는 것으로, 변형 후 원래의 형상으로 복원될 수 있도록 변형 및 형상복원이 가능한 재질로 형성되는 유연 기판부;
상기 유연 기판부의 내부에, 전도성 나노 입자를 함유한 나노유체 수용이 가능한 채널 형태로 형성되는 유체 수용부; 및
각각 일측은 상기 채널에 삽입되어서 나노유체와 전기적으로 연결되고 타측은 상기 유연 기판부 외측으로 노출되어서 외부 장치와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극들;을 포함하는 나노 유체 센서.
By utilizing fluid, it is possible to sensitively detect the user's motion or deformation caused by external stimuli.
It is coupled to a wearable device or an object that undergoes the same deformable behavior as the user's body and is deformed according to the object's behavior, and is formed of a material that can be deformed and restored to its original shape after deformation. ;
a fluid accommodating part formed in the form of a channel capable of accommodating nanofluids containing conductive nanoparticles inside the flexible substrate part; and
A pair of electrodes, one side of which is inserted into the channel and electrically connected to the nanofluid, and the other side is exposed to the outside of the flexible substrate and is electrically connected to an external device.
제1항에 있어서,
상기 유체 수용부의 채널은 상기 유연 기판부의 중심을 관통하는 형상으로 이루어지고,
상기 각 전극은 상기 채널의 양측 가장자리에 삽입되어서 그 채널에 수용된 나노유체와 전기적으로 연결됨과 동시에 채널의 개방된 부분을 폐쇄하도록 구성된 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 1,
The channel of the fluid receiving portion is formed in a shape penetrating the center of the flexible substrate portion,
The nanofluid sensor, characterized in that each of the electrodes is configured to be inserted into both edges of the channel to be electrically connected to the nanofluid accommodated in the channel and to close the open portion of the channel.
제1항에 있어서,
상기 유체 수용부에 수용된 나노유체는 전도성 입자를 초음파 분산 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 1,
The nanofluid sensor characterized in that the nanofluid accommodated in the fluid accommodating part is formed by ultrasonic dispersion treatment of conductive particles.
제3항에 있어서,
상기 전도성 입자는 그래핀, 산화 그래핀, 탄소 나노 튜브 계열의 탄소기반 나노입자와 산화철, 산화 구리, 산화 알루미늄 계열의 자성 나노입자들 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 3,
The conductive particle is a nanofluid sensor, characterized in that any one or a combination of carbon-based nanoparticles of graphene, graphene oxide, carbon nanotubes and magnetic nanoparticles of iron oxide, copper oxide, aluminum oxide series.
제3항에 있어서,
상기 변형거동을 하는 대상체의 변형 범위에 따라 상기 초음파 분산 에너지를 상기 전도성 입자에 서로 다르게 인가시킴으로써, 평면에 관한 제1면적을 가지는 박리 상태(Delaminated state)의 교질 구조와 상기 제1면적보다 작은 제2면적을 가지는 독립적 입자 분산 상태(In-plane cut state)의 교질 구조 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 3,
A colloidal structure in a delaminated state having a first area with respect to a plane and a second area smaller than the first area by applying the ultrasonic dispersion energy differently to the conductive particles according to the deformation range of the object undergoing the deformation behavior. A nanofluidic sensor characterized in that it is configured to select and use any one of the colloidal structures in an independent particle dispersion state (in-plane cut state) having two areas.
제1항에 있어서,
상기 유연 기판부는 상기 유체 수용부가 위치되고 제1폭을 가지는 중심 변형부와 상기 중심 변형부의 양측 가장자리로부터 각각 연장 형성되고 그 중심 변형부의 폭보다 더 큰 제2폭을 가지는 한 쌍의 전극 연결부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 1,
The flexible substrate includes a central deformable part having a first width and a pair of electrode connecting parts each extending from both side edges of the central deformable part and having a second width greater than the width of the central deformable part. A nanofluidic sensor characterized in that to do.
제6항에 있어서,
상기 유연 기판부는, 상기 중심 변형부와 각 전극 연결부 사이에 점진적으로 폭이 커지는 형상으로 개재되는 테이퍼부를 더 포함하여 이루어지고,
상기 나노 유체는 상기 중심 변형부와 테이퍼부에만 수용되도록 구성된 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 6,
The flexible substrate part further comprises a tapered part interposed between the central deformable part and each electrode connection part in a shape gradually increasing in width,
The nanofluid sensor, characterized in that configured to be accommodated only in the central deformation portion and the tapered portion.
제6항에 있어서,
상기 각 전극 연결부에 결합되는 것으로, 상기 각 전극이 통과되는 관통공이 형성되어 있고 열경화성 수지 재질로 형성되어서 변형이 억제되는 경화성 폴리머;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 유체 센서.
According to claim 6,
The nanofluid sensor further comprises a curable polymer coupled to each of the electrode connection parts, having through-holes through which each of the electrodes pass, and being formed of a thermosetting resin material to suppress deformation.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6618546B2 (en) 2015-03-09 2019-12-11 フォンダジオン イスティチュート イタリアーノ ディ テクノロジア Process for making conductive polymer free-standing film
KR102292220B1 (en) 2019-04-30 2021-08-24 한국과학기술원 Soft pressure sensor using multi-material 3D-printed microchannel molds and method for making the sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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