초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 3D 프린팅을 이용하고, 전도성 박막 증착법을 이용하여 새로운 개념의 폴리머/금속 복합 메타물질을 개발하여, 인장에 따른 전기 전도도의 제어력을 획기적으로 향상시키고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 기계적 구조 설계를 통해서 전도체의 전기 저항을 제어하여 전기 전도도를 프로그래밍할 수 있는 메타물질을 개발함으로써 지금까지 개발된 적 없는 전기적 메타물질 개발을 목표로 진행하였으며, 1) 인장에 따라 불연속적 저항 변화를 가지면서 전기저항이 감소하는 하이브리드 타입 메타물질,

□ 연구개요
본 연구는 3D 프린팅을 이용하고, 전도성 박막 증착법을 이용하여 새로운 개념의 폴리머/금속 복합 메타물질을 개발하여, 인장에 따른 전기 전도도의 제어력을 획기적으로 향상시키고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 기계적 구조 설계를 통해서 전도체의 전기 저항을 제어하여 전기 전도도를 프로그래밍할 수 있는 메타물질을 개발함으로써 지금까지 개발된 적 없는 전기적 메타물질 개발을 목표로 진행하였으며, 1) 인장에 따라 불연속적 저항 변화를 가지면서 전기저항이 감소하는 하이브리드 타입 메타물질, 2) 인장에 따라 전기저항의 변화가 거의 없는 메타물질을 개발하여, 연구목표를 달성하는데 성공하였음.
1) 불연속적 저항 변화를 가지면서 전기저항이 감소하는 하이브리드 타입 메타물질은 인장에 의한 Leg 접촉 방식으로 설계하였고, 인장-저항 실험 결과를 통해 인장이 진행되면서 Leg끼리 접촉이 발생한 후에는 저항이 불연속적으로 감소함을 확인하였음. 또한, 불연속한 저항 변화가 발생하는 지점의 변위값과 모델링 상에서 설계했던 Leg 간 간격을 비교해본 결과, 서로 일치함을 확인하였음.
2) 전기저항의 변화가 거의 없는 메타물질은 세가지 타입의 메타물질과 dog-bone 형상의 시편를 비교하는 실험을 진행하였음. 인장-저항측정 실험 결과 dog-bone 시편의 경우 최대 25% 인장률을 보였고 인장에 따라 저항이 급격하게 증가하였음. Type 1,2,3의 메타물질은 각각 최대 165%, 245%, 351%의 인장률을 보였고, 인장에 따라 저항이 거의 일정하게 유지되었음.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서 개발한 메타물질은 기존소재와는 달리, 목표한 바와 같이 인장에 따라 저항 변화를 제어할 수 있으며, 구조 설계를 통해 인장률을 획기적으로 높일 수 있다는 것을 증명하였음.
이런 특성의 메타 물질은 여러 분야에 적용할 수 있다는 것이 장점임. 1) 인장에 따라 불연속/감소하는 타입의 메타물질은 비연속적 저항 변화를 신호로 읽어들여 변위 센서 혹은 힘 센서 등으로 이용할 수 있으며, 2) 인장시켜도 저항 변화가 거의 없는 타입의 메타물질은 변형시켜도 일정한 전류를 공급해야 하는 유연한 전자 소재 등에 적용하여 안정적으로 작동하도록 활용할 수 있음. 또한, 본 연구의 메타물질은 재질 특성의 한계를 뛰어넘어 구조적인 설계를 통해 인장력을 획기적으로 증가시켰으므로, 3D 프린터 외에 또 다른 재료를 이용해 제작하여도 동일한 방식의 저항 변화 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 1) 인장에 따라 불연속적 저항 변화를 가지면서 전기 저항이 감소하는 하이브리드 타입 메타물질 개발 ... 8
• 2) 인장에 따라 저항이 일정하게 유지되는 메타물질 개발 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 17