초록 ▼

연구개요
본 연구과제를 통해서 원자힘현미경(AFM)을 이용한 압전 나노선의 기계적·압전 물성평가에 대한 보다 정확한 측정법을 제시함. 전도성 원자힘현미경(C-AFM)과 횡력 현미경(LFM)을 동시에 적용시켜 정량적·정성적 분석을 통하여 압전 나노선에 대한 의미있는 결과를 도출함. 또한, 압전 나노선을 기반으로 한 3상 복합체 제작에 있어서 압전 나노소재와 전도성 나노소재의 역할을 분석하여 소재 디자인의 기준을 제공함.

연구 목표대비 연구결과
< 1 > 압전 나노선에 대한 마이크로 스케일에서의 성능 평가법 개발

연구개요
본 연구과제를 통해서 원자힘현미경(AFM)을 이용한 압전 나노선의 기계적·압전 물성평가에 대한 보다 정확한 측정법을 제시함. 전도성 원자힘현미경(C-AFM)과 횡력 현미경(LFM)을 동시에 적용시켜 정량적·정성적 분석을 통하여 압전 나노선에 대한 의미있는 결과를 도출함. 또한, 압전 나노선을 기반으로 한 3상 복합체 제작에 있어서 압전 나노소재와 전도성 나노소재의 역할을 분석하여 소재 디자인의 기준을 제공함.

연구 목표대비 연구결과
< 1 > 압전 나노선에 대한 마이크로 스케일에서의 성능 평가법 개발
- 압전 나노선의 정확한 압전효과 성능 평가를 위하여 C-AFM/LFM 동시 측정을 통한 측정법을 개발함. 이 방법을 이용할 시, 외부에서 압전 나노선에 가해지는 기계적 힘에 대한 출력 전류를 평가할 수 있고, 또한 압전 나노소재의 종횡비와 같은 크기와 모양에 따른 압전효과를 정밀하게 평가할 수 있음.
- 또한, 본 연구를 통해서 C-AFM을 이용한 압전 나노소재 측정 시 마찰전기가 출력 전류에 미치는 영향을 분석하였음. 연구결과, 사용하는 AFM 탐침의 탄성계수에 따라 마찰전기의 영향이 크게 달라지며, 마찰전기의 영향을 최소화하면서 압전효과를 정확하게 파악하기 위해서는 탄성계수가 상대적으로 작은 탐침의 사용이 필요하다는 결론을 도출함.
< 2 > 압전 나노소재를 기반으로 한 3상 복합체의 디자인 기준 제시
- 압전폴리머인 PVDF의 유연성과 높은 압전계수를 지닌 압전 나노소재(PZT, BaTiO₃, ZnO, KNN 등), 그리고 전기적 폴링을 돕고 스트레스 전달을 증대시키는 전도성 나노소재(Cu, Ag, CNT 등)로 구성된 3상 압전 복합체의 최대 압전효과를 유도하기 위한 최적의 조성을 조사함.
- 특히, Cu 나노선의 함량에 따라 PVDF의 상변화, 유전율·강유전성, 압전효과 등의 변화에 대한 면밀 분석을 통해 3상 복합체 디자인의 기준을 제시함.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
< 1 > 연구결과의 학문적·기술적 의미와 그 중요성
- 본 연구 결과를 바탕으로 향후 나노선의 크기에 따른 싱글 나노선 단위에서의 기계적 물성 및 압전 특성과 소자 단위에서 확인된 내구성 및 발전성능과의 상관관계를 규명게 될 것으로 기대됨.
- 나노선 성장에서부터 AFM tip으로 정밀 측정이 이루어지기 까지 나노선을 마이크로·나노 스케일에서 정밀하게 다루는 기술적 어려움을 극복함으로써, 압전 나노선 관련 후속 연구에 중요한 지침서가 될 수 있을 것으로 기대함.
< 2 > 연구결과의 사회적 의미와 그 중요성
- 납을 함유한 물질에 대한 사회적 규제로 인하여 무연 압전 소재로서 각광받고 있는 소재들에 대한 벌크 단위에서 연구는 지금까지 활발하게 이루어짐.
- 본 연구결과를 바탕으로 무연 압전 나노선의 기계적·압전 특성을 규명하여 무연 압전소재 기반의 나노발전기 또는 센서 개발에 중요한 참고자료가 될 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발의 목적 및 필요성 ... 4
• 2) 연구가설 ... 4
• 3) 연구의 최종목표 ... 4
• 4) 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 ... 5
• 2) 2차년도 ... 6
• 3) 3차년도 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 1) 연구결과의 학문적·기술적 의미와 그 중요성 ... 13
• 2) 연구결과의 사회적 의미와 그 중요성 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 1) 성과 관리 추진체계 ... 13
• 2) 연구개발성과의 활용분야 및 활용방안 ... 13
• 3) 추가연구의 필요성 ... 13
• 4) 타 연구에의 응용 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 30