KR20240060105A - Colorimetric sensors with ruthenium compound anchored nanofibers and manufacturing mtehod thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 루테늄 화합물이 결착된 나노섬유를 이용한 색변화 가스센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노섬유 멤브레인을 형성하여 넓은 가스반응 표면적으로 센서의 반응성이 향상된 색변화 가스센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 색변화 가스센서는 루테늄 화합물이 결착된 나노섬유로 나노섬유 멤브레인을 형성하여 넓은 가스반응 표면적으로 센서의 반응성을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a color change gas sensor using nanofibers bound with a ruthenium compound and a method of manufacturing the same. More specifically, a color change gas sensor with improved sensor responsiveness due to a large gas reaction surface area by forming a nanofiber membrane and the same. It is about manufacturing method. The color change gas sensor of the present invention forms a nanofiber membrane with nanofibers bound to a ruthenium compound, thereby improving the responsiveness of the sensor with a large gas reaction surface area.
Description
본 발명은 루테늄 화합물이 결착된 나노섬유를 이용한 색변화 가스센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노섬유 멤브레인을 형성하여 넓은 가스반응 표면적으로 센서의 반응성이 향상된 색변화 가스센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a color change gas sensor using nanofibers bound with a ruthenium compound and a method of manufacturing the same. More specifically, a color change gas sensor with improved sensor responsiveness due to a large gas reaction surface area by forming a nanofiber membrane and the same. It is about manufacturing method.
가스센서는 사회전반에 걸쳐 사용되고 있으며, 산업체에서는 유해환경 가스 경보기를 통하여 유해가스의 누출을 조기에 판단하여 큰 사고나 인명피해를 예방할 수 있고 실생활과 가깝게는 대기오염도 측정기 혹은 실내 공기질 측정기로 사용되어 생활공간의 전반적인 공기질 모니터링을 통해 쾌적한 환경을 제공해 주는 역할을 한다.Gas sensors are used throughout society, and in industrial companies, they can prevent major accidents or casualties by early determining the leakage of harmful gases through hazardous environmental gas alarms. In close proximity to real life, they are used as air pollution level meters or indoor air quality meters. It serves to provide a comfortable environment by monitoring the overall air quality of the living space.
가스센서로서는 가스 크로마토그래피, 저항변화식 가스센서와 색변화 센서 등 가스감지 작동방식에 따라 다양한 가스센서들이 존재한다. 가스 크로마토그래피는 시료가 주입구에 주입되면서 기화가 일어나게 되며, 가스상의 물질은 가스 크로마토그래피 내의 컬럼들에 의해 분리가 된다. 분리된 가스상태의 화합물 성분은 탐지체에 검출되어 검출된 양에 비례한 전기적인 신호를 연결된 모니터를 통해 보여주게 된다. 가스 크로마토그래피는 다른 가스센서와 견주었을 때, 매우 정확한 가스 정량분석이 가능하지만 가격이 비싸고 장비의 크기가 커 휴대용 기기로서는 적합하지 않다. 또한, 시료가 주입됨과 동시에 기화되어야 하므로 시료는 휘발성 특성이 있어야 한다. 따라서 분석 가능한 시료의 분자량이 제한적이며, 열에 안정하지 못한 물질은 분석이 어렵다는 단점이 있다.There are various gas sensors depending on the gas detection operation method, such as gas chromatography, resistance change gas sensor, and color change sensor. In gas chromatography, vaporization occurs when a sample is injected into the inlet, and gaseous substances are separated by columns in the gas chromatography. The separated gaseous compound components are detected by the detector and an electrical signal proportional to the detected amount is displayed through a connected monitor. Compared to other gas sensors, gas chromatography is capable of very accurate quantitative gas analysis, but it is expensive and the size of the equipment is large, so it is not suitable as a portable device. Additionally, since the sample must be vaporized at the same time as it is injected, the sample must have volatile characteristics. Therefore, the molecular weight of the sample that can be analyzed is limited, and materials that are not stable to heat have the disadvantage of being difficult to analyze.
금속산화물 반도체 기반의 저항변화식 가스센서는 금속산화물 반도체의 표면에 특정가스가 흡착 및 탈착하는 과정에서 발생하는 전기저항 변화를 이용하여 관심대상가스(analyte)를 감지한다. 금속산화물 반도체 기반의 가스센서는 공기에서의 저항 대비 특정가스에서의 저항 비를 분석하여 특정 가스를 정량적으로 탐지할 수가 있다. 이러한, 저항변화식 가스센서의 경우 센서 시스템 구성이 쉽고 크기가 작아 휴대가 간편하다는 장점이 있다. 하지만 감도와 선택성 면에서 가스 크로마토그래피에 비해 많이 뒤쳐져있기 때문에 아직까지도 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 가스 크로마토그래피와 금속산화물 반도체 기반의 가스센서 외에 특정 가스와 반응하여 육안으로도 색변화를 관찰할 수 있는 색변화 가스센서(colorimetric sensor)의 연구 또한 활발히 진행되고 있다. A resistance change gas sensor based on a metal oxide semiconductor detects the gas of interest (analyte) using the change in electrical resistance that occurs during the process of adsorption and desorption of a specific gas on the surface of a metal oxide semiconductor. Gas sensors based on metal oxide semiconductors can quantitatively detect specific gases by analyzing the ratio of resistance in a specific gas to that in air. These resistance-variable gas sensors have the advantage of being easy to configure the sensor system and easy to carry due to their small size. However, because it lags far behind gas chromatography in terms of sensitivity and selectivity, much research is still being done. In addition to gas chromatography and metal oxide semiconductor-based gas sensors, research on colorimetric sensors, which can observe color changes with the naked eye by reacting with a specific gas, is also being actively conducted.
색변화 가스센서는 가스센서의 염료로 쓰이는 물질이 분석종 가스와 반응하여 전기적 성질인 밴드갭(band gap)에 영향을 받아 가시광선에 대한 흡수파장이 달라지면서 실제로 보여지는 흡수파장의 보색이 변하게 되어 육안으로도 판단할 수 있는 색전이가 일어나게 된다. 또는 특정가스가 염료와 접촉하면서 생기는 화학반응을 통해 원료의 색과는 다른 유색의 생성물이 형성되어 분석 가스의 존재 유무를 판단할 수 있게 된다. 색변화 물질을 이용한 가스센서는 육안으로 색전이를 구분할 수 있기 때문에 금속산화물 반도체 기반의 가스센서에 비해 추가적인 회로의 설계와 측정설비가 필요하지 않다는 장점이 있다. 또한 테스트지 형태로 간편하게 휴대하고 다닐 수 있기 때문에 때와 장소를 가리지 않고 실시간으로 가스를 모니터링 하거나 감지해낼 수 있다. 하지만 가스 감도특성과 선택성은 가스 크로마토그래피와 저항변화식 가스센서에 비해 현저히 뒤쳐져 있는 실정이다.In a color change gas sensor, the material used as a dye in the gas sensor reacts with the analyte gas, and the absorption wavelength for visible light changes due to the band gap, which is an electrical property. As a result, the complementary color of the actually visible absorption wavelength changes. This causes color transfer that can be seen with the naked eye. Alternatively, through a chemical reaction that occurs when a specific gas comes into contact with a dye, a colored product different from the color of the raw material is formed, making it possible to determine the presence or absence of the analyte gas. Gas sensors using color-changing materials have the advantage of not requiring additional circuit design and measurement equipment compared to gas sensors based on metal oxide semiconductors because color transitions can be distinguished with the naked eye. In addition, since it can be easily carried around in the form of a test strip, gas can be monitored or detected in real time regardless of time and place. However, gas sensitivity characteristics and selectivity are significantly inferior to gas chromatography and resistance change gas sensors.
고감도 성능의 색변화 센서제조를 위해서는 분석종의 가스와 만날 수 있는 반응 영역을 많이 제공할 수 있도록 넓은 표면적을 가진 색변화 센서 소재의 개발이 필요하다. 후막필름 형태의 색변화 센서의 경우 대부분의 반응이 필름의 표면에서 일어나며, 기공의 부재로 인해 가스 분자들이 감지소재 내부로 확산하지 못하기 때문에 상대적으로 제한된 반응이 일어나게 된다. 그러므로, 가스 분자들이 감지소재 내부로 확산하여 들어갈 수 있는 다공성 구조를 가진 색변화 센서 소재의 개발 또한 필요하다. 이에 더하여, 색변화 염료들이 나노구조체의 내부에 결착될 경우 반응가스가 나노구조체를 형성하는 물질 내부까지 확산하여 들어오는 것에는 한계가 있기 때문에 관심대상가스(analyte)와의 반응을 이끌어 낼 수가 없다. 그러므로, 나노구조체의 표면에서 반응가스와 만나 색전이를 일으키도록 염료를 표면에 분포시키는 것이 중요하다.In order to manufacture a color change sensor with high sensitivity performance, it is necessary to develop a color change sensor material with a large surface area to provide a large number of reaction areas where the analyte gas can meet. In the case of thick film type color change sensors, most reactions occur on the surface of the film, and the absence of pores prevents gas molecules from diffusing into the sensing material, resulting in relatively limited reactions. Therefore, the development of a color change sensor material with a porous structure that allows gas molecules to diffuse into the sensing material is also necessary. In addition, when color-changing dyes are bound to the inside of a nanostructure, there is a limit to the diffusion of the reaction gas into the material forming the nanostructure, so a reaction with the gas of interest (analyte) cannot be induced. Therefore, it is important to distribute the dye on the surface of the nanostructure so that it meets the reaction gas and causes color transfer.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 루테늄 화합물이 결착된 나노섬유로 나노섬유 멤브레인을 형성하여 넓은 가스반응 표면적으로 센서의 반응성이 향상된 색변화 가스센서에 관한 것이다. The present invention is intended to solve the above problems and relates to a color change gas sensor in which the reactivity of the sensor is improved by forming a nanofiber membrane with nanofibers bound with a ruthenium compound, thereby improving the sensor's responsiveness with a large gas reaction surface area.
또한, 전기방사법을 이용하여 나노섬유 멤브레인을 원하는 형상으로 간단하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a method for simply manufacturing a nanofiber membrane into a desired shape using electrospinning.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 루테늄 화합물이 나노미터 크기의 섬유 구조를 갖는 고분자에 결착된 나노섬유 멤브레인을 포함하고, 상기 루테늄 화합물이 일산화탄소(CO) 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것인, 나노섬유 멤브레인 색변화 센서가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a ruthenium compound represented by the following formula (1) includes a nanofiber membrane bound to a polymer having a nanometer-sized fiber structure, and the ruthenium compound reacts with carbon monoxide (CO) gas molecules. A nanofiber membrane color change sensor that changes color through exposure is provided.
[화학식 1][Formula 1]
여기서, R은 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 또는 -C6H5이다. Here, R is pyrenyl, phenanthrenyl, naphthyl, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4, or -C 6 H 5 .
상기 나노섬유 멤브레인은 상기 루테늄 화합물이 나노섬유의 내부 및 겉 표면에 노출되어, 일산화탄소(CO) 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것일 수 있다. The nanofiber membrane may change color through reaction with carbon monoxide (CO) gas molecules when the ruthenium compound is exposed to the inner and outer surfaces of the nanofiber.
상기 나노섬유 멤브레인은, 상기 루테늄 화합물이 나노섬유의 제조에 이용되는 용매에 용해되지 않은 상태로 상기 용매에 분산됨에 따라, 상기 루테늄 화합물이 상기 나노섬유를 제조하는 과정에서 상기 나노섬유의 내부 및 겉 표면에 노출되어, 상기 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것일 수 있다.The nanofiber membrane is dispersed in the solvent in a state in which the ruthenium compound is not dissolved in the solvent used in the production of nanofibers, so that the ruthenium compound penetrates the inside and outside of the nanofiber during the process of producing the nanofiber. When exposed to the surface, the color may change through reaction with the gas molecules.
일산화탄소 가스와 상기 루테늄 화합물의 반응에 따라 루테늄 화합물에 포함된 2,1,3-Benzothiadiazole(BTD) 리간드가 일산화탄소로 치환되면서 색상이 변하는 것 일 수 있다.Depending on the reaction between carbon monoxide gas and the ruthenium compound, the color may change as the 2,1,3-Benzothiadiazole (BTD) ligand contained in the ruthenium compound is replaced with carbon monoxide.
상기 루테늄 화합물의 탈리 없이 나노섬유 멤브레인을 형성하기 위해, 상기 루테늄 화합물이 전기방사를 거쳐 얻어진 고분자 나노섬유의 내부와 표면에 결착되는 것 일 수 있다.In order to form a nanofiber membrane without detachment of the ruthenium compound, the ruthenium compound may be bound to the interior and surface of the polymer nanofiber obtained through electrospinning.
상기 나노섬유 멤브레인이 포함하는 고분자 나노섬유의 직경은 50 nm 내지 5 μm 일 수 있다.The diameter of the polymer nanofibers included in the nanofiber membrane may be 50 nm to 5 μm.
상기 나노섬유 멤브레인에서 상기 루테늄 화합물의 중량비율은 상기 고분자 대비 1 내지 10 wt%일 수 있다. The weight ratio of the ruthenium compound in the nanofiber membrane may be 1 to 10 wt% relative to the polymer.
본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면, (a) 용매에 고분자를 용해시켜 고분자 용액을 제조하는 단계; (b) 상기 고분자 용액에 하기 화학식 1로 표시되는 루테늄 화합물을 분산시켜 전기방사 용액을 제조하는 단계; (c) 상기 전기방사 용액으로 전기방사법을 이용하여 고분자와 루테늄 화합물이 서로 결착하여, 상기 루테늄 화합물이 내부와 표면에 균일하게 잔류하는 나노섬유를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 전기방사법으로 형성된 나노섬유를 기판 위에 직접 방사하여 나노섬유 멤브레인을 형성하는 단계;를 포함하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) dissolving a polymer in a solvent to prepare a polymer solution; (b) preparing an electrospinning solution by dispersing a ruthenium compound represented by the following formula (1) in the polymer solution; (c) binding the polymer and the ruthenium compound to each other using the electrospinning method using the electrospinning solution, forming nanofibers in which the ruthenium compound remains uniformly inside and on the surface; and (d) forming a nanofiber membrane by directly spinning the nanofibers formed by the electrospinning method on a substrate.
[화학식 1][Formula 1]
여기서, R은 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 또는 -C6H5이다. Here, R is pyrenyl, phenanthrenyl, naphthyl, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4, or -C 6 H 5 .
상기 고분자는 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리메틸아크릴레이트(PMA, Polymethyl acrylate), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Polyvinyl acetate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Polymethyl methacrylate), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS, polystyrene), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone), 폴리스티렌 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 공중합체,폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리이미드(Polyimide), 스타이렌 아크릴로나이트릴(SAN, Styrene-acrylonitrile), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate) 및 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 중에서 선택된 1종 이상 일 수 있다.The polymer includes polycaprolactone (PCL), polymethyl acrylate (PMA), polyvinyl acetate (PVAc), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic copolymer, Polyvinyl acetate copolymer, polyfurfuryl alcohol (PPFA), polystyrene (PS, polystyrene), polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinylpyrrolidone), polystyrene copolymer, polyacrylonitrile (PAN, Polyacrylonitrile), polycarbonate ( PC), polyurethane, polyurethane copolymer, polyvinyl chloride (PVC), polycaprolactone (PCL), polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride copolymer, polyimide, styl At least one selected from styrene-acrylonitrile (SAN), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP) It can be.
상기 용매는 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 톨루엔(Toluene), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethylacetamide) 및 디메틸 술폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide) 중에서 선택된 1종 이상 일 수 있다.The solvent is chloroform, dimethylformamide (DMF), acetone, tetrahydrofuran, toluene, dimethylacetamide (DMAc), and dimethyl sulfoxide (DMSO, dimethyl It may be one or more types selected from sulfoxide).
상기 고분자 용액의 고분자 농도는 10 내지 20 wt% 일 수 있다.The polymer concentration of the polymer solution may be 10 to 20 wt%.
상기 고분자 용액에 대한 상기 루테늄 화합물의 중량 비율은 1 내지 10 wt% 일 수 있다.The weight ratio of the ruthenium compound to the polymer solution may be 1 to 10 wt%.
상기 전기방사법은 0.1 내지 1mL/hr 의 펌프 속도(Pump rate)로 수행되는 것 일 수 있다.The electrospinning method may be performed at a pump rate of 0.1 to 1 mL/hr.
상기 전기방사법은 5 내지 20kV 의 전압을 가하며 수행되는 것일 수 있다.The electrospinning method may be performed by applying a voltage of 5 to 20 kV.
상기 기판과 상기 나노섬유가 방사되는 니들의 거리는 10 내지 20cm 일 수 있다.The distance between the substrate and the needle from which the nanofibers are spun may be 10 to 20 cm.
상기 나노섬유 멤브레인의 두께는 10 μm 내지 200 μm 일 수 있다.The thickness of the nanofiber membrane may be 10 μm to 200 μm.
본 발명의 색변화 가스센서는 루테늄 화합물이 결착된 나노섬유로 나노섬유 멤브레인을 형성하여 넓은 가스반응 표면적으로 센서의 반응성을 향상시킬 수 있다. The color change gas sensor of the present invention forms a nanofiber membrane with nanofibers bound to a ruthenium compound, thereby improving the responsiveness of the sensor with a large gas reaction surface area.
본 발명의 색변화 가스센서의 제조방법은 전기방사법을 이용하여 나노섬유 멤브레인을 원하는 형상으로 간단하게 제조할 수 있다.The manufacturing method of the color change gas sensor of the present invention can simply manufacture a nanofiber membrane into a desired shape using an electrospinning method.
도 1은 실시예에 따라 제조된 색변화 가스센서가 CO에 반응하여 변색되는 것을 확인한 사진이다.
도 2는 실시예에 따라 제조된 색변화 가스센서의 CO와의 반응 시간에 따른 RGB 값의 변화를 측정한 것이다.Figure 1 is a photograph confirming that the color change gas sensor manufactured according to the example changes color in response to CO.
Figure 2 is a measurement of the change in RGB values according to the reaction time with CO of the color change gas sensor manufactured according to the example.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. In describing the present invention, detailed descriptions of related known structures or functions may be omitted.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Terms or words used in this specification and patent claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, but should be construed with meanings and concepts consistent with the technical details of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so various equivalents and modifications that can replace them at the time of filing the present application are available. There may be.
이하, 본 발명의 색변화 센서에 대해 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the color change sensor of the present invention will be described in detail.
본 발명의 나노섬유 멤브레인 색변화 센서는 하기 화학식 1로 표시되는 루테늄 화합물이 나노미터 크기의 섬유 구조를 갖는 고분자에 결착된 나노섬유 멤브레인을 포함하고, 상기 루테늄 화합물이 일산화탄소(CO) 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것이다.The nanofiber membrane color change sensor of the present invention includes a nanofiber membrane in which a ruthenium compound represented by the following formula (1) is bound to a polymer having a nanometer-sized fiber structure, and the ruthenium compound interacts with carbon monoxide (CO) gas molecules. The color changes through the reaction.
[화학식 1][Formula 1]
여기서, R은 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 또는 -C6H5이다. Here, R is pyrenyl, phenanthrenyl, naphthyl, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4, or -C 6 H 5 .
상기 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 및 -C6H5는 하기 화학식 2와 같이 표시될 수 있다. The pyrenyl group, phenanthrenyl group, naphthyl group, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4 and -C 6 H 5 are represented by the following formula (2) It can be.
[화학식 2][Formula 2]
상기 나노섬유 멤브레인은 상기 루테늄 화합물이 나노섬유의 내부 및 겉 표면에 노출되어, 일산화탄소(CO) 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것일 수 있다. The nanofiber membrane may change color through reaction with carbon monoxide (CO) gas molecules when the ruthenium compound is exposed to the inner and outer surfaces of the nanofiber.
상기 나노섬유 멤브레인은, 상기 루테늄 화합물이 나노섬유의 제조에 이용되는 용매에 용해되지 않은 상태로 상기 용매에 분산됨에 따라, 상기 루테늄 화합물이 상기 나노섬유를 제조하는 과정에서 상기 나노섬유의 내부 및 겉 표면에 노출되어, 상기 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것일 수 있다.The nanofiber membrane is dispersed in the solvent in a state in which the ruthenium compound is not dissolved in the solvent used in the production of nanofibers, so that the ruthenium compound penetrates the inside and outside of the nanofiber during the process of producing the nanofiber. When exposed to the surface, the color may change through reaction with the gas molecules.
일산화탄소 가스와 상기 루테늄 화합물의 반응에 따라 루테늄 화합물에 포함된 2,1,3-Benzothiadiazole(BTD) 리간드가 일산화탄소로 치환되면서 색상이 변하는 것 일 수 있다.Depending on the reaction between carbon monoxide gas and the ruthenium compound, the color may change as the 2,1,3-Benzothiadiazole (BTD) ligand contained in the ruthenium compound is replaced with carbon monoxide.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하기 화학식 3에 개시된 루테늄 화합물(1)와 일산화탄소 가스의 반응 메커니즘을 살펴보면, 상기 루테늄 화합물의 화학구조를 이루는 2,1,3-Benzothiadiazole(BTD) 리간드는 구조적으로 균형을 잘 이루고 있지만, 불안정성이 크기 때문에 더 나은 공여체에 의해 쉽게 대체될 수 있는 특성을 가진다. BTD 리간드는 일산화탄소 가스가 존재하는 환경 조건에서 일산화탄소 분자로 쉽게 치환되며, 이 때에 BTD의 작용에 의해 억제되었던 작용기(여기서, 피레닐기)의 발광이 회복되어 특유의 변색이 일어나게 된다.Specifically, looking at the reaction mechanism between the ruthenium compound (1) and carbon monoxide gas disclosed in Chemical Formula 3 below according to an embodiment of the present invention, the 2,1,3-Benzothiadiazole (BTD) ligand constituting the chemical structure of the ruthenium compound is Although it is structurally well balanced, it is highly unstable and can be easily replaced by a better donor. The BTD ligand is easily replaced by a carbon monoxide molecule in environmental conditions where carbon monoxide gas is present, and at this time, the luminescence of the functional group (here, pyrenyl group) suppressed by the action of BTD is restored, causing a unique discoloration.
[화학식 3][Formula 3]
상기 섬유 구조는 1차원 형상을 포함하는 것일 수 있다.The fiber structure may include a one-dimensional shape.
상기 루테늄 화합물의 탈리 없이 나노섬유 멤브레인을 형성하기 위해, 상기 루테늄 화합물이 전기방사를 거쳐 얻어진 고분자 나노섬유의 내부와 표면에 결착되는 것 일 수 있다.In order to form a nanofiber membrane without detachment of the ruthenium compound, the ruthenium compound may be bound to the interior and surface of the polymer nanofiber obtained through electrospinning.
상기 나노섬유 멤브레인이 포함하는 고분자 나노섬유의 직경은 50 nm 내지 5 μm 일 수 있다.The diameter of the polymer nanofibers included in the nanofiber membrane may be 50 nm to 5 μm.
상기 루테늄 화합물의 크기는 상기 고분자 나노섬유의 직경보다 작은 것이 바람직하다. 상기 루테늄 화합물의 평균 직경은 1 nm 내지 1 μm의 크기일 수 있다. The size of the ruthenium compound is preferably smaller than the diameter of the polymer nanofiber. The average diameter of the ruthenium compound may be in the range of 1 nm to 1 μm.
상기 나노섬유 멤브레인에서 상기 루테늄 화합물의 중량비율은 상기 고분자 대비 1 내지 10 wt% 일 수 있다. 상기 루테늄 화합물의 중량비율이 1 wt% 미만일 경우, 센서 반응도가 떨어지며, 10 wt%를 초과하는 경우 나노섬유 멤브레인의 형상이 유지되기 어렵다.The weight ratio of the ruthenium compound in the nanofiber membrane may be 1 to 10 wt% relative to the polymer. When the weight ratio of the ruthenium compound is less than 1 wt%, sensor responsiveness is reduced, and when it exceeds 10 wt%, it is difficult to maintain the shape of the nanofiber membrane.
이하, 본 발명의 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the manufacturing method of the nanofiber membrane color change sensor of the present invention will be described in detail.
먼저, 용매에 고분자를 용해시켜 고분자 용액을 제조한다(단계 a).First, prepare a polymer solution by dissolving the polymer in a solvent (step a).
상기 고분자는 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리메틸아크릴레이트(PMA, Polymethyl acrylate), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Polyvinyl acetate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Polymethyl methacrylate), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS, polystyrene), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone), 폴리스티렌 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 공중합체,폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리이미드(Polyimide), 스타이렌 아크릴로나이트릴(SAN, Styrene-acrylonitrile), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 등일 수 있다.The polymer includes polycaprolactone (PCL), polymethyl acrylate (PMA), polyvinyl acetate (PVAc), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic copolymer, Polyvinyl acetate copolymer, polyfurfuryl alcohol (PPFA), polystyrene (PS, polystyrene), polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinylpyrrolidone), polystyrene copolymer, polyacrylonitrile (PAN, Polyacrylonitrile), polycarbonate ( PC), polyurethane, polyurethane copolymer, polyvinyl chloride (PVC), polycaprolactone (PCL), polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride copolymer, polyimide, styl It may be styrene-acrylonitrile (SAN), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), etc.
상기 용매는 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 톨루엔(Toluene), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethylacetamide), 디메틸 술폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide) 등일 수 있다.The solvent is chloroform, dimethylformamide (DMF), acetone, tetrahydrofuran, toluene, dimethylacetamide (DMAc), and dimethyl sulfoxide (DMSO, dimethyl sulfoxide), etc.
상기 고분자 용액의 고분자 농도는 10 내지 20 wt% 일 수 있다. 상기 고분자 농도가 10wt% 미만인 경우, 고분자 용액이 물처럼 흘러 방사하기 어렵고, 20wt%를 초과하는 경우 점성이 너무 높아 니들을 거쳐 방사되기 어렵다.The polymer concentration of the polymer solution may be 10 to 20 wt%. If the polymer concentration is less than 10 wt%, the polymer solution flows like water and is difficult to spin, and if it exceeds 20 wt%, the viscosity is too high, making it difficult to spin through a needle.
다음으로, 상기 고분자 용액에 하기 화학식 1로 표시되는 루테늄 화합물을 분산시켜 전기방사 용액을 제조한다(단계 b).Next, an electrospinning solution is prepared by dispersing a ruthenium compound represented by the following formula (1) in the polymer solution (step b).
[화학식 1][Formula 1]
여기서, R은 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 또는 -C6H5이다. Here, R is pyrenyl, phenanthrenyl, naphthyl, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4, or -C 6 H 5 .
상기 고분자 용액에 대한 상기 루테늄 화합물의 중량 비율은 1 내지 10 wt% 일 수 있다. 상기 루테늄 화합물의 중량 비율이 1 wt% 미만일 경우, 센서 반응도가 떨어지며, 10 wt%를 초과하는 경우 나노섬유 멤브레인을 구성하는 나노섬유 형상이 유지되기 어렵다. 상기 루테늄 화합물이 완벽하게 용매에 희석되지 못하여 큰 입자로 잔류하게 되고, 이에 따라 전기방사시 니들이 막히거나 형성된 나노섬유 표면에 뭉쳐진 루테늄 화합물 입자가 점박 형태로 나타날 수 있다.The weight ratio of the ruthenium compound to the polymer solution may be 1 to 10 wt%. If the weight ratio of the ruthenium compound is less than 1 wt%, sensor responsiveness is reduced, and if it exceeds 10 wt%, it is difficult to maintain the shape of the nanofibers constituting the nanofiber membrane. Since the ruthenium compound is not completely diluted in the solvent, it remains as large particles, and as a result, the needle may be clogged during electrospinning or the ruthenium compound particles aggregated on the surface of the formed nanofiber may appear in the form of spots.
다음으로, 상기 전기방사 용액으로 전기방사법을 이용하여 고분자와 루테늄 화합물이 서로 결착하여, 상기 루테늄 화합물이 내부와 표면에 균일하게 잔류하는 나노섬유를 형성한다(단계 c).Next, the polymer and the ruthenium compound bind together using the electrospinning method using the electrospinning solution, forming nanofibers in which the ruthenium compound remains uniformly on the inside and surface (step c).
상기 전기방사법은 0.1 내지 1mL/hr 의 펌프 속도(Pump rate)로 수행되는 것 일 수 있다. 상기 펌프 속도가 0.1mL/hr 미만인 경우 상기 나노섬유의 두께가 너무 얇아질 수 있으며, 1mL/hr를 초과하는 경우 나노섬유가 두꺼워질 수 있다. The electrospinning method may be performed at a pump rate of 0.1 to 1 mL/hr. If the pump speed is less than 0.1 mL/hr, the thickness of the nanofiber may become too thin, and if it exceeds 1 mL/hr, the nanofiber may become thick.
상기 전기방사법은 5 내지 20kV 의 전압을 가하며 수행되는 것일 수 있다. 상기 전압이 5kV 미만인 경우, 후술하는 단계에서 기판으로 나노섬유의 방사가 제대로 수행될 수 없으며, 20kV를 초과하는 경우 분사 형태가 불안정해지고, 미세한 불꽃(스파크)이 일어날 수 있어 위험하다. The electrospinning method may be performed by applying a voltage of 5 to 20 kV. If the voltage is less than 5kV, the spinning of nanofibers to the substrate cannot be performed properly in the step described later, and if it exceeds 20kV, the spray shape becomes unstable and fine sparks may occur, which is dangerous.
마지막으로, 상기 전기방사법으로 형성된 나노섬유를 기판 위에 직접 방사하여 나노섬유 멤브레인을 형성한다(단계 d).Finally, the nanofibers formed by the electrospinning method are directly spun on the substrate to form a nanofiber membrane (step d).
상기 기판과 상기 나노섬유가 방사되는 니들의 거리는 10 내지 20cm 일 수 있다. 상기 기판과 니들 사이의 거리가 10cm 미만인 경우, 나노섬유의 두께가 더 두꺼워지고, 나노섬유와 나노섬유 사이의 공간이 더 가까워져서 나노섬유 멤브레인의 가스반응 표면적이 너무 적어질 수 있으며, 20cm를 초과하는 경우 방사 공정이 불안정해지기 때문에 원하는 형상으로 제어하기 어렵다.The distance between the substrate and the needle from which the nanofibers are spun may be 10 to 20 cm. If the distance between the substrate and the needle is less than 10 cm, the thickness of the nanofiber becomes thicker, and the space between the nanofibers becomes closer, so that the gas reaction surface area of the nanofiber membrane may become too small, and exceeds 20 cm. In this case, the spinning process becomes unstable, making it difficult to control it to the desired shape.
상기 나노섬유 멤브레인의 두께는 10 μm 내지 200 μm 일 수 있다. 상기 두께가 10 μm 미만인 경우, 제조 후 사람의 손으로 조작하기 어려우며, 200 μm를 초과하는 경우 센서의 크기가 너무 커질 수 있다.The thickness of the nanofiber membrane may be 10 μm to 200 μm. If the thickness is less than 10 μm, it is difficult to manipulate with human hands after manufacturing, and if it exceeds 200 μm, the size of the sensor may become too large.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments. However, this is for illustrative purposes only and does not limit the scope of the present invention.
실시예: 색변화 가스센서의 제조Example: Manufacturing of color change gas sensor
고분자 Polycaprolactone(PCL)을 클로로포름 용매에 용해시켜 13 wt%의 고분자 혼합용액을 제작하고, 여기에 Ruthenium(II) 복합체(STREM chemicals, INC 사, 2,1,3-benzothiadiazole-kN1)carbonylchloro[(1E)-2-(1-pyrenyl)ethenyl]bis(triphenylphosphine)ruthenium(Ⅱ))를 넣고, 충분히 혼합될 때까지 교반하여 전기방사용액을 준비하였다. The polymer Polycaprolactone (PCL) was dissolved in chloroform solvent to prepare a 13 wt% polymer mixed solution, and Ruthenium(II) complex (STREM chemicals, INC., 2,1,3-benzothiadiazole-kN1)carbonylchloro[(1E) was added to it. )-2-(1-pyrenyl)ethenyl]bis(triphenylphosphine)ruthenium(Ⅱ)) was added and stirred until sufficiently mixed to prepare an electrospinning solution.
준비된 전기방사용액을 전기방사장비에 장착하고, 섬유가 방사될 기판과 니들의 거리를 15 cm 로 조절하여 0.3 mL/hr의 Pump rate로 12 kV의 접압을 가하며 전기방사를 수행하였다. 구체적으로, 전기방사 장비의 철재 기판 위에 알루미늄 재질의 얇은 전도성 포장막을 위치시키고, 그 위에 전기방사용액을 분사시켜 3~4 시간 방사 후 분리하여 색변화 가스센서를 제조하였다.The prepared electrospinning solution was mounted on the electrospinning equipment, the distance between the needle and the substrate on which the fibers were to be spun was adjusted to 15 cm, and electrospinning was performed by applying a contact pressure of 12 kV at a pump rate of 0.3 mL/hr. Specifically, a thin conductive packaging film made of aluminum was placed on the steel substrate of the electrospinning equipment, and electrospinning liquid was sprayed on it and separated after spinning for 3 to 4 hours to produce a color change gas sensor.
[시험예][Test example]
시험예 1: 색변화 가스센서의 CO 반응에 의한 변색 확인Test Example 1: Confirmation of color change due to CO reaction of color change gas sensor
도 1은 실시예에 따라 제조된 색변화 가스센서가 CO에 반응하여 변색되는 것을 확인한 사진이다. 구체적으로, 투명 아크릴로 제작 된 챔버에 실시예에 따라 제조된 색변화 가스센서를 위치시켜 고정한 후, CO 봄베에서 채취한 600 ppm의 CO 가스를 진공 상태의 챔버 안에 주입하여 색변화 가스센서의 변색을 확인하였다.Figure 1 is a photograph confirming that the color change gas sensor manufactured according to the example changes color in response to CO. Specifically, after placing and fixing the color change gas sensor manufactured according to the example in a chamber made of transparent acrylic, 600 ppm CO gas collected from a CO cylinder was injected into the chamber in a vacuum to discolor the color change gas sensor. was confirmed.
도 1을 참고하면, CO와의 반응에 의해 밝은 갈색에서 밝은 노란색으로 색이 변화되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Figure 1, it was confirmed that the color changed from light brown to light yellow due to reaction with CO.
시험예 2: 색변화 가스센서의 CO 반응에 대한 RGB 값의 변화Test Example 2: Change in RGB values for CO response of color change gas sensor
도 2는 실시예에 따라 제조된 색변화 가스센서의 CO와의 반응 시간에 따른 RGB 값의 변화를 측정한 것이다. 구체적으로, 상기 색변화 가스센서가 고정된 투명 아크릴 진공 챔버 내에 600 ppm의 CO 가스를 주입하며, 실시간으로 변색 과정을 동영상으로 촬영하였다. 또한, 특정 시간 간격을 두고 영상 속 색변화 가스센서가 나타내는 색깔의 RGB 값을 추출하였다.Figure 2 is a measurement of the change in RGB values according to the reaction time with CO of the color change gas sensor manufactured according to the example. Specifically, 600 ppm of CO gas was injected into a transparent acrylic vacuum chamber where the color change gas sensor was fixed, and the color change process was filmed in real time. In addition, the RGB values of the color displayed by the color change gas sensor in the video were extracted at specific time intervals.
도 2를 참고하면, CO 가스와 반응 이후, 50초의 짧은 시간 내에 변색이 유도됨을 확인할 수 있었다.Referring to Figure 2, it was confirmed that discoloration was induced within a short time of 50 seconds after reaction with CO gas.
Claims (16)
상기 루테늄 화합물이 일산화탄소(CO) 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것인,
나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
[화학식 1]
여기서, R은 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 또는 -C6H5이다.
It includes a nanofiber membrane in which a ruthenium compound represented by the following formula (1) is bound to a polymer having a nanometer-sized fiber structure,
The color of the ruthenium compound changes through reaction with carbon monoxide (CO) gas molecules,
Nanofiber membrane color change sensor.
[Formula 1]
Here, R is pyrenyl, phenanthrenyl, naphthyl, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4, or -C 6 H 5 .
상기 나노섬유 멤브레인은 상기 루테늄 화합물이 나노섬유의 내부 및 겉 표면에 노출되어, 일산화탄소(CO) 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
According to paragraph 1,
The nanofiber membrane color change sensor is characterized in that the ruthenium compound is exposed to the inner and outer surfaces of the nanofiber and changes color through reaction with carbon monoxide (CO) gas molecules.
상기 나노섬유 멤브레인은, 상기 루테늄 화합물이 나노섬유의 제조에 이용되는 용매에 용해되지 않은 상태로 상기 용매에 분산됨에 따라, 상기 루테늄 화합물이 상기 나노섬유를 제조하는 과정에서 상기 나노섬유의 내부 및 겉 표면에 노출되어, 상기 가스 분자와의 반응을 통해 색상이 변하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
According to paragraph 1,
The nanofiber membrane is dispersed in the solvent in a state in which the ruthenium compound is not dissolved in the solvent used in the production of nanofibers, so that the ruthenium compound penetrates the inside and outside of the nanofiber during the process of producing the nanofiber. A nanofiber membrane color change sensor that is exposed to the surface and changes color through reaction with the gas molecules.
일산화탄소 가스와 상기 루테늄 화합물의 반응에 따라 루테늄 화합물에 포함된 2,1,3-Benzothiadiazole(BTD) 리간드가 일산화탄소로 치환되면서 색상이 변하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
According to paragraph 1,
A nanofiber membrane color change sensor characterized in that the color changes as the 2,1,3-Benzothiadiazole (BTD) ligand contained in the ruthenium compound is replaced with carbon monoxide according to the reaction between carbon monoxide gas and the ruthenium compound.
상기 루테늄 화합물의 탈리 없이 나노섬유 멤브레인을 형성하기 위해, 상기 루테늄 화합물이 전기방사를 거쳐 얻어진 고분자 나노섬유의 내부와 표면에 결착되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
According to paragraph 1,
A nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the ruthenium compound is bound to the interior and surface of a polymer nanofiber obtained through electrospinning in order to form a nanofiber membrane without desorption of the ruthenium compound.
상기 나노섬유 멤브레인이 포함하는 고분자 나노섬유의 직경은 50 nm 내지 5 μm인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
According to paragraph 1,
A nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the diameter of the polymer nanofibers included in the nanofiber membrane is 50 nm to 5 μm.
상기 나노섬유 멤브레인에서 상기 루테늄 화합물의 중량비율은 상기 고분자 대비 1 내지 10 wt%의 농도 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서.
According to paragraph 1,
A nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the weight ratio of the ruthenium compound in the nanofiber membrane is within a concentration range of 1 to 10 wt% relative to the polymer.
(b) 상기 고분자 용액에 하기 화학식 1로 표시되는 루테늄 화합물을 분산시켜 전기방사 용액을 제조하는 단계;
(c) 상기 전기방사 용액으로 전기방사법을 이용하여 고분자와 루테늄 화합물이 서로 결착하여, 상기 루테늄 화합물이 내부와 표면에 균일하게 잔류하는 나노섬유를 형성하는 단계;
(d) 상기 전기방사법으로 형성된 나노섬유를 기판 위에 직접 방사하여 나노섬유 멤브레인을 형성하는 단계;
를 포함하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
[화학식 1]
여기서, R은 피레닐기(pyrenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 나프틸기(naphthyl), -Nap-2-OMe-6, -C6H4Me-4 또는 -C6H5이다.
(a) preparing a polymer solution by dissolving the polymer in a solvent;
(b) preparing an electrospinning solution by dispersing a ruthenium compound represented by the following formula (1) in the polymer solution;
(c) binding the polymer and the ruthenium compound to each other using the electrospinning method using the electrospinning solution, forming nanofibers in which the ruthenium compound remains uniformly inside and on the surface;
(d) forming a nanofiber membrane by directly spinning the nanofibers formed by the electrospinning method onto a substrate;
Method for manufacturing a nanofiber membrane color change sensor comprising.
[Formula 1]
Here, R is pyrenyl, phenanthrenyl, naphthyl, -Nap-2-OMe-6, -C 6 H 4 Me-4, or -C 6 H 5 .
상기 고분자는 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone), 폴리메틸아크릴레이트(PMA, Polymethyl acrylate), 폴리비닐아세테이트(PVAc, Polyvinyl acetate), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Polymethyl methacrylate), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS, polystyrene), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone), 폴리스티렌 공중합체, 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리우레탄 공중합체,폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리이미드(Polyimide), 스타이렌 아크릴로나이트릴(SAN, Styrene-acrylonitrile), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene terephthalate) 및 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
According to clause 8,
The polymer includes polycaprolactone (PCL), polymethyl acrylate (PMA), polyvinyl acetate (PVAc), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylic copolymer, Polyvinyl acetate copolymer, polyfurfuryl alcohol (PPFA), polystyrene (PS, polystyrene), polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinylpyrrolidone), polystyrene copolymer, polyacrylonitrile (PAN, Polyacrylonitrile), polycarbonate ( PC), polyurethane, polyurethane copolymer, polyvinyl chloride (PVC), polycaprolactone (PCL), polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride copolymer, polyimide, stye At least one type selected from styrene-acrylonitrile (SAN), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP) A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that.
상기 용매는 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide), 아세톤(Acetone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 톨루엔(Toluene), 디메틸아세트아마이드(DMAc, Dimethylacetamide) 및 디메틸 술폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
According to clause 8,
The solvent is chloroform, dimethylformamide (DMF), acetone, tetrahydrofuran, toluene, dimethylacetamide (DMAc), and dimethyl sulfoxide (DMSO, dimethyl A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that one or more types selected from sulfoxide).
상기 고분자 용액의 고분자 농도는 10 내지 20 wt%인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (a),
A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the polymer concentration of the polymer solution is 10 to 20 wt%.
상기 고분자 용액에 대한 상기 루테늄 화합물의 중량 비율은 1 내지 10 wt%인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (b),
A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the weight ratio of the ruthenium compound to the polymer solution is 1 to 10 wt%.
상기 전기방사법은 0.1 내지 1mL/hr의 펌프 속도(Pump rate)로 수행되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
9. The method of claim 8, wherein in step (c) or (d),
A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the electrospinning method is performed at a pump rate of 0.1 to 1 mL/hr.
상기 전기방사법은 5 내지 20kV의 전압을 가하며 수행되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
14. The method of claim 13, wherein in step (c) or (d),
A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the electrospinning method is performed by applying a voltage of 5 to 20 kV.
상기 기판과 상기 나노섬유가 방사되는 니들의 거리는 10 내지 20cm인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.
The method of claim 8, wherein in step (d),
A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the distance between the substrate and the needle from which the nanofibers are spun is 10 to 20cm.
상기 나노섬유 멤브레인의 두께는 10 μm 내지 200 μm인 것을 특징으로 하는 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조방법.The method of claim 8, wherein in step (d),
A method of manufacturing a nanofiber membrane color change sensor, characterized in that the thickness of the nanofiber membrane is 10 μm to 200 μm.
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KR102342441B1 (en) | 2019-08-05 | 2021-12-22 | 부산대학교 산학협력단 | Electrochromic material, manufacturing method thereof, and method for manufacturing electrochromic device comprising the same |
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