현재 나노기술은 나노미터 크기의 극 미세 기술 영역을 일컫는데, 이러한 나노기술은 기존의 소재 / 재료와는 달리 차별되는 제품군들이 개발되고 있으며 유연성, 휴대성, 전기저항, 투명성 등의 장점으로 산업 전반에 응용되고 있다. 이러한 필요성이 부각됨으로써 세계의 우수한 연구자들과 연구단체들은 나노기술에 눈을 돌리기 시작하였으며, 그 중 각광 받고 있는 분야는 탄소나노물질을 이용한 소재 및 ...
현재 나노기술은 나노미터 크기의 극 미세 기술 영역을 일컫는데, 이러한 나노기술은 기존의 소재 / 재료와는 달리 차별되는 제품군들이 개발되고 있으며 유연성, 휴대성, 전기저항, 투명성 등의 장점으로 산업 전반에 응용되고 있다. 이러한 필요성이 부각됨으로써 세계의 우수한 연구자들과 연구단체들은 나노기술에 눈을 돌리기 시작하였으며, 그 중 각광 받고 있는 분야는 탄소나노물질을 이용한 소재 및 제품 개발에 관련된 연구이다. 또한 현대사회가 원하는 소재는 소형화, 경량화, 에너지, 센서 관련 분야가 요구되어지는데 이를 만족시킬 소재는 탄소나노물질 이다.
탄소나노물질 중에서도 탄소나노튜브는 산업과 연구에 집중적으로 탐구 되고 있는데 탄소나노튜브는 탄소 동소체의 종류이며 활용 및 응용으로 충진제, 촉매, 흡수제 및 센서 등으로 다양하게 연구 개발되고 있다. 또한 1TPa 정도의 탄성계수를 가지고 있으며 높은 전도도와 열전도율 및 우수한 기계적 특성을 가지고 있다. 기존의 반도체 공정을 통해 제작된 센서의 경우 높은 민감도를 가지고 있지만, 유연하지 못하며, 복잡한 공정과 비용적 측면, 많은 시간이 소비되는 문제를 야기 하고 있다.
따라서 진행한 연구에서는 폴리우레탄 폼과 탄소나노튜브를 이용하여 유연함과 신축성을 가지며 간단하고 비용의 효율성을 가지는 압력센서를 제작했으며, 폴리디메틸실록산 내부에 적은양의 탄소나노튜브를 효율적으로 분산시킴으로써, 높은 전기전도성을 가지는 복합제를 제작 하였다.
최적화 되어진 탄소나노튜브의 함량비와 폴리우레탄 폼의 구조 개선을 통한 기계적 성능을 고찰하였다. 폴리우레탄 폼의 내부 구조의 기계적 특성 강화를 위해 실리콘과 열가소성폴리우레탄, 탄소나노튜브를 활용하였다. 이는 내구성과 반복성, 탄성 및 전기 전도성을 제공한다. 폼의 밀도를 달리한 다층구조를 가지는 압력센서 제작은 단일 밀도의 폴리우레탄 폼을 활용하여 압력센서를 제작한 경우보다 측정범위가 확장됨을 확인할 수 있었다. 또한 PDMS 내부에 탄소나노튜브를 균질하게 분산을 위해 기계적 특성과 화학적 특성을 이용하여 높은 전도율을 가지는 복합재를 제조 하였다.
전기 전도성의 경우 탄소나노튜브의 함량비 변화와 폴리우레탄 폼의 밀도에 따라 저항변화율과 민감도 조절이 가능하다. 열가소성 폴리우레탄이 함침 된 센서의 경우 압력에 따른 변형으로 인한 히스테리시스는 입증된 바와 같이 낮은 값을 가지고 있으며 반복실험을 통하여 기계적으로 안정적임을 알 수 있다. 또한 진동압력을 측정할 수 있으며 응답시간 또한 빠르다. 다중 구조를 가지는 압력센서의 경우에는 폴리우레탄 폼의 밀도의 변화를 통하여 센서의 압력범위를 확장 시켰다. 또한 PDMS 내부에 균질한 탄소나노튜브는 낮은 함량에도 높은 전기전도성을 가질 수 있음을 보여준다.
이러한 특징은 압력의 분포와 생체 신호 측정을 통해 여러 가지 산업에서의 잠재력을 보여주고 있다. 탄소나노튜브 / 열가소성 폴리우레탄 / 실리콘 / 은 파우더의 복합화를 통해 간편하고 효율적인 제조방법은 생체공학과 다양한 응용 분야의 연구 및 전망을 보여주고 있다.
현재 나노기술은 나노미터 크기의 극 미세 기술 영역을 일컫는데, 이러한 나노기술은 기존의 소재 / 재료와는 달리 차별되는 제품군들이 개발되고 있으며 유연성, 휴대성, 전기저항, 투명성 등의 장점으로 산업 전반에 응용되고 있다. 이러한 필요성이 부각됨으로써 세계의 우수한 연구자들과 연구단체들은 나노기술에 눈을 돌리기 시작하였으며, 그 중 각광 받고 있는 분야는 탄소나노물질을 이용한 소재 및 제품 개발에 관련된 연구이다. 또한 현대사회가 원하는 소재는 소형화, 경량화, 에너지, 센서 관련 분야가 요구되어지는데 이를 만족시킬 소재는 탄소나노물질 이다.
탄소나노물질 중에서도 탄소나노튜브는 산업과 연구에 집중적으로 탐구 되고 있는데 탄소나노튜브는 탄소 동소체의 종류이며 활용 및 응용으로 충진제, 촉매, 흡수제 및 센서 등으로 다양하게 연구 개발되고 있다. 또한 1TPa 정도의 탄성계수를 가지고 있으며 높은 전도도와 열전도율 및 우수한 기계적 특성을 가지고 있다. 기존의 반도체 공정을 통해 제작된 센서의 경우 높은 민감도를 가지고 있지만, 유연하지 못하며, 복잡한 공정과 비용적 측면, 많은 시간이 소비되는 문제를 야기 하고 있다.
따라서 진행한 연구에서는 폴리우레탄 폼과 탄소나노튜브를 이용하여 유연함과 신축성을 가지며 간단하고 비용의 효율성을 가지는 압력센서를 제작했으며, 폴리디메틸실록산 내부에 적은양의 탄소나노튜브를 효율적으로 분산시킴으로써, 높은 전기전도성을 가지는 복합제를 제작 하였다.
최적화 되어진 탄소나노튜브의 함량비와 폴리우레탄 폼의 구조 개선을 통한 기계적 성능을 고찰하였다. 폴리우레탄 폼의 내부 구조의 기계적 특성 강화를 위해 실리콘과 열가소성 폴리우레탄, 탄소나노튜브를 활용하였다. 이는 내구성과 반복성, 탄성 및 전기 전도성을 제공한다. 폼의 밀도를 달리한 다층구조를 가지는 압력센서 제작은 단일 밀도의 폴리우레탄 폼을 활용하여 압력센서를 제작한 경우보다 측정범위가 확장됨을 확인할 수 있었다. 또한 PDMS 내부에 탄소나노튜브를 균질하게 분산을 위해 기계적 특성과 화학적 특성을 이용하여 높은 전도율을 가지는 복합재를 제조 하였다.
전기 전도성의 경우 탄소나노튜브의 함량비 변화와 폴리우레탄 폼의 밀도에 따라 저항변화율과 민감도 조절이 가능하다. 열가소성 폴리우레탄이 함침 된 센서의 경우 압력에 따른 변형으로 인한 히스테리시스는 입증된 바와 같이 낮은 값을 가지고 있으며 반복실험을 통하여 기계적으로 안정적임을 알 수 있다. 또한 진동압력을 측정할 수 있으며 응답시간 또한 빠르다. 다중 구조를 가지는 압력센서의 경우에는 폴리우레탄 폼의 밀도의 변화를 통하여 센서의 압력범위를 확장 시켰다. 또한 PDMS 내부에 균질한 탄소나노튜브는 낮은 함량에도 높은 전기전도성을 가질 수 있음을 보여준다.
이러한 특징은 압력의 분포와 생체 신호 측정을 통해 여러 가지 산업에서의 잠재력을 보여주고 있다. 탄소나노튜브 / 열가소성 폴리우레탄 / 실리콘 / 은 파우더의 복합화를 통해 간편하고 효율적인 제조방법은 생체공학과 다양한 응용 분야의 연구 및 전망을 보여주고 있다.
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