초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 PVDF 압전 소재에 기계적 성질, 투과도 및 압전성을 향상시킬 수 있는 graphene, ZnO nanostructure를 혼합하여 고효율, 고투과도의 flexible 압전 박막개발을 목표로 함. 또한, 개발한 압전 박막을 타 에너지 소자와 결합하여 각 소자의 단점을 극복하는 hybrid 에너지 소자를 개발하며, 높은 sensitivity와 자체 구동전력을 갖는 touch pad를 구현하는 것을 목표로 함.

□ 구 목표대비 연구결과
최종 목표인 하이브리드 에너지 소자를 제작하기 위하여

□ 연구개요
본 연구는 PVDF 압전 소재에 기계적 성질, 투과도 및 압전성을 향상시킬 수 있는 graphene, ZnO nanostructure를 혼합하여 고효율, 고투과도의 flexible 압전 박막개발을 목표로 함. 또한, 개발한 압전 박막을 타 에너지 소자와 결합하여 각 소자의 단점을 극복하는 hybrid 에너지 소자를 개발하며, 높은 sensitivity와 자체 구동전력을 갖는 touch pad를 구현하는 것을 목표로 함.

□ 구 목표대비 연구결과
최종 목표인 하이브리드 에너지 소자를 제작하기 위하여 다음과 같은 단계별 목표를 수립하고 진행함.
- 고효율, 고탄력 PVDF-graphene 박막 압전 소자 개발
탄력적인 압전소자를 제작하기 위하여 연구진은 flexible한 기판 위에 압전 특성을 가지는 polyvinylidene fluoride (PVDF)를 기반으로한 압전 소자를 제작함.
PVDF 기반 압전 소자의 압전 능력을 향상시키기 위해 reduced graphene oxide(RGO)를 첨가하였고 그 결과 PVDF 압전 소자의 유전상수, 압전상수, 출력전압 등의 전기적 특성이 향상됨.
- 고효율 투명 PVDF-ZnO 박막 압전 소자 개발
투명하면서도 압전성이 뛰어난 소자를 제작하기 위하여 PVDF와 ZnO nanorod를 도입하여 박막 압전 소자를 제작함. ZnO는 빛 투과도가 높으며 ZnO nanorod는 우수한 압전 특성을 가지기 때문에 PVDF와의 결합을 통한 압전성을 향상시킬 수 있음.
그 결과, 기계적 안정성을 가지는 PVDF와 압전성이 뛰어난 ZnO nanorod를 결합하여 재현적이면서 기존 PVDF대비 향상된 압전 전압을 보이는 소자를 제작함.
- PVDF-ZnO,graphene 박막 제작 기술이 적용된 소자 개발
앞선 연구결과들을 바탕으로 PVDF, ZnO, RGO가 혼합된 압전 구조체를 제작함. 3성분계 압전 구조체를 제작하여 기존 PVDF 소자대비 10배 향상된 압전 성능을 가진 소자를 제작하였고 수 십회 반복하여도 일정한 압전 전압을 보이는 소자를 제작함. 또한, 각 성분들의 압전 구조체에서의 역할을 규명하여 압전 향상 메커니즘을 규명함.

□ 연구개발결과의 중요성
- 본 연구진은 기존 PVDF 기반 압전 소자의 한계를 극복하기 위하여 PVDF/RGO/ZnO 복합 구조체를 최초로 도입하여 압전 소자를 제작함.
- 단계별 복합 압전구조체를 제작하고 각 소재에 대한 이론적 분석을 병행하였으며, 소자의 압전 특성을 향상시키기 위하여 공정 조건을 최적화하고 다양한 구조의 PVDF 구조체 도입을 시도함.
- 복합 구조체 내 각 요소들이 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 이론적으로 규명하였으며, 이를 토대로 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 제작 공정을 최적화함.
- 기존 PVDF 기반 압전 소자는 투과도가 낮고 압전 특성에 한계를 가지고 있었으나, 본 연구에서 개발한 압전 소자는 기계적 강도, 압전성, 투과도 등의 측면에서 기존 연구 대비 우수성을 보임.
- 기존 PVDF 기반 소자와는 달리 타에너지와의 결합을 통해 제작된 복합 압전 소자는 친환경적이면서도 고효율 소자의 제작이 가능한 장점이 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구 개발의 배경 ... 4
• 1.2. 연구 개발의 필요성 및 중요성 ... 5
• 1.3. 연구 가설 및 최종목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 2.1. 1차년도 연구수행 내용 및 결과 (12 개월) ... 6
• 2.2. 2차년도 연구수행 내용 및 결과 (12 개월) ... 10
• 2.3. 3,4차년도 연구수행 내용 및 결과 (9+3 개월) ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 끝페이지 ... 25