초록

생체 나노섬모(Stereocilia)를 모사할 수 있는 생체 안정성과 압전특성이 우수한 나노필라 및 나노박막 어레이를 저온에서 선택적으로 제조하는 기술과 이를 인공기저막(artificial basilar membrane) 위에 integration시켜서 인공유모세포(artificial hair cells)용 압전 나노소자를 제조하는 기술을 개발하는 것임.

Abstract ▼

Final goal of this research is the development of the core technologies for the growth of piezoelectric nanopillars and nanofilms and the development of artificial hair cells (AHCs) based on piezoelectric nanomaterials, which is integrated into artificial basilar membrane (ABM)

Research conte

Final goal of this research is the development of the core technologies for the growth of piezoelectric nanopillars and nanofilms and the development of artificial hair cells (AHCs) based on piezoelectric nanomaterials, which is integrated into artificial basilar membrane (ABM)

Research contents by year are summarized as:

1) 1st year : Development of nanodevices based on piezoelectric nanomaterials for artificial hair cells (AHCs) application
① Process optimization for the growth of piezoelectric nanopillars and nanofilms
arrays on polymer substrates and the low-temperature crystallization
② Fabrication of AHC nanodevices based on piezoelectric nanopillars and nanofilms
③ Characterization and property improvement of the AHC nanodevices

2) 2nd year : Optimization of properties and performances of AHC nanodevices
① Characterization of AHC nanodevice materials required for integration into ABM
② Evaluation of nanopillar-based AHC nanodevices through ABM integration test
③ Evaluation of nanofilm-based AHC nanodevices through ABM integration test

3) 3rd year : Performance evaluation of AHC nanodevices and optimization of fabrication processes
① Performance evaluation test of AHC nanodevices
② Determination of optimal model of AHC nanodevices through their performance test
③ Process design and optimization of fabrication processes of AHC devices

Expected Contribution:
1) Development of core technologies for fabrication of artificial hair cells based on piezoelectric nanomaterials
2) Early entering and high sharing of potential world markets of artificial cochlea
3) Development of self-powering nanogenerators with using piezoelectric nanomaterials
4) Utilization of the developed technologies for the development of various types of chemical and bio sensors
5) Contribution to development of new businesses and new jobs with transferring the developed technologies to related industries
6) Manpower cultivation with educating the NT-BT-IT fusion technologies

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요 약 문 ... 4SUMMARY ... 6목차 ... 8제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11 제 1 절. 연구개발 목표 ... 11 제 2 절. 연구개발의 내용 및 결과 ... 11 제 3 절. 기대 효과 ... 12 제 4 절. 연구개발결과의 활용계획 ... 12제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13제 3 장. 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 15 제 1 절. 신기능 압전박막 어레이 제조 공정과 저온 결정화공정 최적화 및 ZnO 나노필라 어레이 제조 공정 ... 15 1. 신기능 압전박막 저온 결정화 공정 최적화 ... 15 2. ZnO 나노필라 어레이 제조 공정을 위한 압전 나노소자 제조 공정 최적화를 위한 예비 실험 ... 17 3. SiNx/Si 기판 위 나노필라 어레이를 이용한 인공유모세포용 압전 나노소자 제조 (Type-1 & Type-2) ... 19 4. 신기능 압전박막 어레이를 이용한 인공 유모세포용 나노소자 제작 ... 24 5. 인공유모세포용 압전 나노소자의 계면 접합 특성 평가 및 접착력 향상 기술 ... 26 제 2 절. 인공기저막 적용에 따른 압전나노소자의 특성 분석 및 최적화 ... 28 1. SiNx/ZnO 나노필라 기반 ABM 제작 ... 28 2. PI기판/ZnO 나노필라 기반 ABM 제작 ... 34 3. ZnO 나노필라/인공기저막 주파수 응답 실험 ... 40 4. 인공기저막 적용에 따른 신기능 압전박막 인공유모세포 소자의 특성 분석 및 최적화 ... 49 제 3 절. PI/BSTO 기반 ABM 소자 제조 및 성능 분석 ... 54 1. BSTO 나노 입자 제조 ... 54 2. BSTO 압전 나노입자 크기 및 결정구조 분석 ... 59 3. BSTO 나노입자 압전박막 ABM 소자의 히스테리시스 특성 분석 ... 62 4. 잉크-젯 프린팅에 의한 BSTO 나노입자 압전박막 ABM 소자 제조 공정 최적화 ... 64 제 4 절. 스핀코팅 방식에 의한 PI(12.5 μm)/BSTO 박막 ABM 소자 제조 및 성능 분석 ... 68 1. BSTO 나노 입자의 XRD 및 입도 분석 ... 68 2. 스핀코팅 방법에 의한 BSTO 나노입자 박막 최적화 ... 70 3. BSTO 압전박막 필름 제조 및 저온 결정화 ... 74 4. BSTO 압전박막 ABM 소자의 Poling 실험 ... 78 4. BSTO 압전박막 ABM 소자의 주파수 분리 실험 ... 82제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 96 제 1 절. 2012년도 연구개발 목표의 달성도 및 평가 착안점에 따른 목표 달성도 ... 96 제 2 절. 2013년도 연구개발 목표의 달성도 및 평가 착안점에 따른 목표 달성도 ... 97 제 1 절. 2014년도 연구개발 목표의 달성도 및 평가 착안점에 따른 목표 달성도 ... 98제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 99 제 1 절. 추가연구의 필요성 ... 99 제 2 절. 타 연구에의 응용 ... 99 제 3 절. 기업화 추진 방안 ... 99제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 100제 7 장 참고문헌 ... 100끝페이지 ... 100