초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 과제의 목적은 잉크젯 공정기술만을 이용한 플렉시블 전자코 칩을 제작에 관한 기반기술을 개발하는 것이다. 잉크젯 기술은 미세패턴 전극 및 미세구조 감지막을 형성하는 용도로 이용되었다. 이러한 목표는 다음과 같은 세 가지 연구분야 연구로 달성할 수 있다:
1) 미세 선폭을 가지는 전극 패턴을 제작할 수 있는 잉크젯 기술, 2) 새로운 전도성 고분자 기반의 고감도 감지막 형성기술, 3) 전자코 시스템을 이용한 분석기술. 결과적으로 제작된 전자코 시스템은 패턴인식 알고리즘을 이용하여 유제품 품질관리 응용

연구의 목적 및 내용
본 과제의 목적은 잉크젯 공정기술만을 이용한 플렉시블 전자코 칩을 제작에 관한 기반기술을 개발하는 것이다. 잉크젯 기술은 미세패턴 전극 및 미세구조 감지막을 형성하는 용도로 이용되었다. 이러한 목표는 다음과 같은 세 가지 연구분야 연구로 달성할 수 있다:
1) 미세 선폭을 가지는 전극 패턴을 제작할 수 있는 잉크젯 기술, 2) 새로운 전도성 고분자 기반의 고감도 감지막 형성기술, 3) 전자코 시스템을 이용한 분석기술. 결과적으로 제작된 전자코 시스템은 패턴인식 알고리즘을 이용하여 유제품 품질관리 응용에 적용하여 가능성을 확인하였다.

연구결과
Ÿ 잉크젯을 이용한 고해상도 전극 형성 기술
- 잉크젯 분사 조건 최적화(건조시간, Ligament 길이, Coffee Stain 등)
- CFD 시물레이션을 통한 잉크젯 분사 해석
- 플렉시블 기판의 표면 처리 방법 고안
- 공정변수 최적화 (파형, 주파수, 가동 전압 등)
- 작은 선폭, 균일한 두께 및 형상을 갖는 직선 및 곡선 형성 공정 기술
Ÿ 새로운 전도성 고분자 기반의 소재 개발
- 잉크젯 공정용 새로운 전도성 고분자 용액 최적화
- 첨가제 최적화를 통한 고감도/고선택성 센서 개발
- 고분자 용액의 물리적인 특성 제어를 통한 잉크젯 공정 최적화
Ÿ 미세구조 능동 형상제어가 가능한 잉크젯 공정기술
- 미세구조 구현을 위한 다층막 제조 기술 개발
- 표면 균질화를 위한 공정조건 개발
- 제안된 미세구조 형상을 구현할 수 있는 최적화된 실험 조건 발굴
Ÿ 제작된 전자코 칩 평가 및 음식물 품질 평가에 관한 응용 실험
- GC-Mass 분석법을 이용한 다양한 조건에서의 음식물의 성분 변화 분석
- 전자코 칩 인터페이스 및 시료 채취 하드웨어 구현
- 최적의 패턴인식 프로그램 개발
- 유제품 부패 평가에 관한 전자코 분석 실험 수행

연구결과의 활용계획
Ÿ 전자코 시스템에 사용가능한 잉크젯-기반의 화학센서 개발
Ÿ 고해상도 잉크젯 패터닝 기술은 미세 센서개발 뿐만 아니라 평판 디스플레이, 차세대 FPCB, RFID, 플라스틱 기반의 인쇄전자소자 등에도 응용될 수 있는 산업적인 파급효과가 매우 큰 기술임.
Ÿ 3차원 형성 잉크젯 기술은 신개념의 단순한 3차원 제작 기술로써 관련 산업 분양에
서 유용하게 사용 가능한 핵심 기술에 해당됨.

Abstract ▼

Purpose & contents
The project objective was to develop basic technologies related to fabricate an electronic nose (E-Nose) chip by using high resolution ink-jet technology. The ink-jet technology was applied to prepare micro-patterned electrodes and various conducting polymer-based sensing eleme

Purpose & contents
The project objective was to develop basic technologies related to fabricate an electronic nose (E-Nose) chip by using high resolution ink-jet technology. The ink-jet technology was applied to prepare micro-patterned electrodes and various conducting polymer-based sensing elements on substrate. This goal has been achieved through cooperative works among three-different research fields: 1) high resolution ink-jet technology of forming micro-sized patterns; 2) novel sensing materials based on the novel ink materials with optimized physical and sensing properties through the aids of inkjet-controlled microstructure; 3) analytical evaluation of fabricated E-Nose chips. Consequently, this fabricated E-nose system was applied to the application of the quality control of real dairy milk foodstuffs with the aid of pattern recognition algorithm.

Result
￮High resolution line pattern by inkjet technology
- Optimization of inkjet conditions (drying time, ligament, coffee stain, etc)
- CFD simulation and interpretation of ink-jet conditions
- Surface treatment methodology of a flexible substrate
- Optimization of process variables (waveform, frequency, voltage, etc)
- Formation of line and curved patterns with small width and thickness
- One-step inkjet patterning technology for the fabrication of E-Nose chip
￮Development of novel conducting polymer materials
- Optimized the ink based on conducting polymers
- Discovery of optimized additives for sensitive and selective sensing materials
- Optimization of physical properties of polymer solutions
￮Inkjet-based formation of misrostructuerd polymer morphology
- Formation of multi-layered structures
- Process technology for homogeneous surfaces
- Proposal of optimized variables for proposed design
￮Evaluation of the fabricated flexible E-Nose chip
- Comparative GC-Mass analysis about composition change
- Embodiment of chip interface and sampling hardwares
- Development of optimized pattern recognition algorithm
- E-Nose analysis for dairy and fish foodstuffs

Contribution
￮Development of inkjet-based chemical sensor which could be used in E-nose system.
￮Progress in ink-jet technology, which generates high resolution electrode lines and discovers optimized ink materials, leads to a lot of impact on related industries such as flat-panel display, next-generation FPCB and RFID.
￮Ink-jet based microstructure formation method is novel and simple fabrication process so that it can utilized many industrial fields.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 16
• 4. 연구목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 48
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 49
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 50
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 51
• 8. 참고문헌 ... 52
• 9. 연구성과 ... 53
• 10. 기타사항 ... 59
• [별첨1] 대표연구성과-1 ... 60
• 자체평가 의견서 ... 65