KR102147274B1 - Strain sensor including patterned nanomaterial and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR102147274B1
KR102147274B1 KR1020190015630A KR20190015630A KR102147274B1 KR 102147274 B1 KR102147274 B1 KR 102147274B1 KR 1020190015630 A KR1020190015630 A KR 1020190015630A KR 20190015630 A KR20190015630 A KR 20190015630A KR 102147274 B1 KR102147274 B1 KR 102147274B1
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김종백
이재용
표순재
권대성
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연세대학교 산학협력단
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    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports

Abstract

본 발명은 패턴 된 탄소나노튜브 다발 층을 포함하는 스트레인 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1폴리머 시트; 제1폴리머 시트 상에 배치된 탄소나노튜브 다발 층; 상기 탄소나노튜브 다발 층 일단에 연결된 제1전극; 상기 탄소나노튜브 다발 층 타단에 연결된 제2전극; 상기 탄소나노튜브 다발 층을 덮도록 상기 제1폴리머 시트 상에 적층되는 제2폴리머 시트;를 포함하고, 상기 탄소나노튜브 다발 층은 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발을 롤러로 눕혀 형성시킨 탄소나노튜브 다발 층인 것을 특징으로 하는 스트레인 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 탄소나노튜브 다발의 패턴을 다양하게 디자인하여 센서의 성능(감도, 감지 범위, 선형성 등)을 조절할 수 있기 때문에, 간단한 공정으로도 맞춤형 센서의 제작이 가능하다.The present invention relates to a strain sensor including a patterned carbon nanotube bundle layer and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a first polymer sheet; A carbon nanotube bundle layer disposed on the first polymer sheet; A first electrode connected to one end of the carbon nanotube bundle layer; A second electrode connected to the other end of the carbon nanotube bundle layer; A second polymer sheet laminated on the first polymer sheet to cover the carbon nanotube bundle layer, wherein the carbon nanotube bundle layer is formed by laying a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles with a roller It relates to a strain sensor and a method of manufacturing the same, characterized in that the nanotube bundle layer. According to the present invention, since the performance of the sensor (sensitivity, sensing range, linearity, etc.) can be adjusted by variously designing the pattern of the carbon nanotube bundle, it is possible to manufacture a customized sensor with a simple process.

Description

패턴 된 나노 소재를 포함하는 스트레인 센서 및 그 제조방법{Strain sensor including patterned nanomaterial and method of manufacturing the same}Strain sensor including patterned nanomaterial and method of manufacturing the same}

본 발명은 스트레인 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수직 정렬된 탄소나노튜브 다발을 눕혀 형성된 탄소나노튜브 다발 층을 포함하는 스트레인 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a strain sensor, and more particularly, to a strain sensor including a carbon nanotube bundle layer formed by laying a bundle of vertically aligned carbon nanotubes, and a method of manufacturing the same.

스트레인 센서는 기계적인 미세한 변화(Strain)를 전기신호로 변환하여 검출하는 센서이다. 이러한 스트레인 센서는 건강 모니터링, 움직임 감지, 전자 피부 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히, 스트레인 센서는 차세대 웨어러블 디바이스에 필수적인 센서로 많은 관심을 받고 있다.The strain sensor is a sensor that converts minute mechanical strain into an electrical signal and detects it. These strain sensors are applied in various fields such as health monitoring, motion detection, and electronic skin. In particular, strain sensors are receiving a lot of attention as sensors that are essential for next-generation wearable devices.

스트레인 센서가 다양한 응용 분야에 효과적으로 적용되기 위해서는 넓은 감지 범위와 높은 감도, 안정성이 요구된다. 이러한 조건을 만족하는 스트레인 센서를 제작하기 위하여, 금속 나노 선, 나노 입자, 그래핀, 탄 나노튜브 등 전도성 나노 물질과 신축성 폴리머 복합체를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order for the strain sensor to be effectively applied to various applications, a wide sensing range, high sensitivity, and stability are required. In order to manufacture a strain sensor that satisfies these conditions, researches using conductive nanomaterials such as metal nanowires, nanoparticles, graphene, and carbon nanotubes and stretchable polymer composites have been actively conducted.

탄소나노튜브는 높은 전기 전도도, 강성, 안정성 등으로 인해 스트레인 센서의 소재로 각광 받고 있다. 이러한 탄소나노튜브를 소재로 한 스트레인 센서의 제조방법으로는, 탄소나노튜브를 폴리머 위에 임의로 분산하여 스트레인 센서를 제조하거나, 탄소나노튜브 간의 크랙을 유도하여 스트레인 센서를 제조하는 방법이 있다.Carbon nanotubes are in the spotlight as a material for strain sensors due to their high electrical conductivity, rigidity, and stability. As a method of manufacturing a strain sensor using such carbon nanotubes as a material, there is a method of manufacturing a strain sensor by randomly dispersing carbon nanotubes on a polymer, or manufacturing a strain sensor by inducing a crack between carbon nanotubes.

종래의 탄소나노튜브를 폴리머 위에 임의로 분산하여 제조된 스트레인 센서는 감도가 낮은 문제가 있으며, 탄소나노튜브 간의 크랙을 유도하여 제조된 스트레인 센서는 감지 범위가 좁은 문제가 있다.The conventional strain sensor manufactured by randomly dispersing carbon nanotubes on a polymer has a problem of low sensitivity, and a strain sensor manufactured by inducing a crack between carbon nanotubes has a problem with a narrow detection range.

Highly oriented carbon nanotube papers made of aligned carbon nanotubes, Nanotechnology, 19, (2008), 075609 Highly oriented carbon nanotube papers made of aligned carbon nanotubes, Nanotechnology, 19, (2008), 075609

본 발명에서는 이러한 종래 기술의 문제점을 보다 효과적으로 해결하기 위해, 패턴 된 촉매를 이용하여 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발을 형성하고 이를 롤러로 눕혀 탄소나노튜브 다발 층을 형성함으로써, 넓은 감지 범위, 높은 감도와 안정성을 갖는 스트레인 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, in order to more effectively solve the problems of the prior art, by forming a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles using a patterned catalyst and laying them with a roller to form a carbon nanotube bundle layer, a wide sensing range, It is an object of the present invention to provide a strain sensor having high sensitivity and stability.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 스트레인 센서는, 제1폴리머 시트; 제1폴리머 시트 상에 배치된 탄소나노튜브 다발 층; 상기 탄소나노튜브 다발 층 일단에 연결된 제1전극; 상기 탄소나노튜브 다발 층 타단에 연결된 제2전극; 상기 탄소나노튜브 다발 층을 덮도록 상기 제1폴리머 시트 상에 적층되는 제2폴리머 시트;를 포함할 수 있다.A strain sensor according to an embodiment of the present invention includes: a first polymer sheet; A carbon nanotube bundle layer disposed on the first polymer sheet; A first electrode connected to one end of the carbon nanotube bundle layer; A second electrode connected to the other end of the carbon nanotube bundle layer; And a second polymer sheet laminated on the first polymer sheet to cover the carbon nanotube bundle layer.

상기 탄소나노튜브 다발 층은 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발을 롤러로 눕혀 형성시킨 탄소나노튜브 다발 층인 것이 바람직하다.The carbon nanotube bundle layer is preferably a carbon nanotube bundle layer formed by laying a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles with rollers.

상기 제1폴리머 시트 및 제2폴리머 시트는, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone))으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The first polymer sheet and the second polymer sheet are polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), and polyether already. Polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate, PEN), polyethylene terephthalide (polyethyeleneterepthalate, PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC) and It may include any one or more selected from the group consisting of poly(aryleneether sulfone).

또한, 상기 제1전극 및 제2전극은, 금속, 그래핀(graphene) 또는 탄소나노튜브 기반 잉크로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the first electrode and the second electrode are preferably formed of metal, graphene, or carbon nanotube-based ink.

본 발명의 다른 실시 형태로는 스트레인 센서를 제조하는 방법을 들 수 있는데, 기판 상에 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발을 형성하는 단계; 제1폴리머 시트가 부착된 롤러를 상기 탄소나노튜브 다발 위로 롤링 시켜 탄소나노튜브 다발을 눕힘과 동시에 제1폴리머 시트에 전사시켜 탄소나노튜브 다발 층을 형성하는 단계; 탄소나노튜브 다발 층이 형성된 제1폴리머 시트에 전극을 형성시키는 단계; 및 노출된 탄소나노튜브 다발 층을 폴리머로 덮어 제2폴리머 시트를 형성하는 단계;를 포함한다.Another embodiment of the present invention may include a method of manufacturing a strain sensor, comprising: forming a plurality of bundles of carbon nanotubes vertically aligned on a substrate; Forming a carbon nanotube bundle layer by rolling a roller to which the first polymer sheet is attached onto the carbon nanotube bundle to lay the carbon nanotube bundle and transfer it to the first polymer sheet at the same time; Forming an electrode on the first polymer sheet on which the carbon nanotube bundle layer is formed; And forming a second polymer sheet by covering the exposed carbon nanotube bundle layer with a polymer.

상기 탄소나노튜브 다발을 형성하는 단계는 패턴 된 촉매를 이용해 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 수행되는 것이 바람직하다.It is preferable that the step of forming the carbon nanotube bundle is performed by chemical vapor deposition (CVD) using a patterned catalyst.

상기 패턴은 선형 패턴 또는 지그재그 패턴일 수 있다.The pattern may be a linear pattern or a zigzag pattern.

상기 기판은, 실리콘(Si), 산화규소(SiO2), 유리(glass) 및 사파이어(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 제1폴리머 시트 및 제2폴리머 시트는, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone))으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 금속, 그래핀(graphene) 또는 탄소나노튜브 기반 잉크로 형성되는 것이 바람직하다.The substrate may be selected from the group consisting of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), glass, and sapphire (Al 2 O 3 ), and the first polymer sheet and the second polymer sheet are poly Dimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate) , PEN), polyethylene terephthalide (polyethyeleneterepthalate, PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), and poly(aryleneether sulfone)) Any one or more selected from the group consisting of may be included, and the electrode is preferably formed of a metal, graphene, or carbon nanotube-based ink.

본 발명에 따른 스트레인 센서는 수직 정렬된 탄소나노튜브 다발을 눕혀 형성된 탄소나노튜브 다발 층을 포함하고 있어, 넓은 감지 범위, 높은 감도 및 안정성을 갖는다.The strain sensor according to the present invention includes a carbon nanotube bundle layer formed by laying a vertically aligned carbon nanotube bundle, and thus has a wide sensing range, high sensitivity, and stability.

또한, 본 발명에 따른 스트레인 센서의 제조방법은 간단한 공정을 거치면서도 넓은 감지 범위와 높은 감도 및 안정성을 갖는 스트레인 센서를 제조할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a strain sensor according to the present invention can manufacture a strain sensor having a wide sensing range and high sensitivity and stability while undergoing a simple process.

또한, 본 발명에 따른 스트레인 센서의 제조방법은 탄소나노튜브 다발의 패턴을 다양하게 디자인하여 센서의 성능(감도, 감지 범위, 선형성 등)을 조절할 수 있기 때문에, 간단한 공정으로도 맞춤형 센서의 제작이 가능하다.In addition, since the method of manufacturing a strain sensor according to the present invention can control the performance of the sensor (sensitivity, sensing range, linearity, etc.) by designing various patterns of carbon nanotube bundles, it is possible to manufacture a customized sensor even with a simple process. It is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 구조를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 제조 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 감지 원리를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 된 탄소나노튜브 다발을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 다발 층을 SEM으로 관찰한 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 인장에 따른 탄소나노튜브의 변화를 나타낸 이미지이다.
도 7 및 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 감지 성능을 나타낸 그래프이다.1 schematically shows the structure of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
2 schematically shows a manufacturing process of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a sensing principle of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a patterned carbon nanotube bundle according to an embodiment of the present invention.
5 is an image of an SEM observation of the carbon nanotube bundle layer according to an embodiment of the present invention.
6 is an image showing a change in carbon nanotubes according to tension of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are graphs showing the sensing performance of the strain sensor according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments of the present invention and drawings. These examples are only illustratively presented to describe the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. will be.

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.In addition, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in the present specification have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict, the present specification including definitions The description of will take precedence.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In order to clearly describe the invention proposed in the drawings, parts not related to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. And when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

도 1에는 본 발명의 패턴 된 탄소나노튜브 다발 층의 제조방법을 통해 제조된 스트레인 센서의 구조가 도시되어 있다.1 shows the structure of a strain sensor manufactured through the method of manufacturing a patterned carbon nanotube bundle layer according to the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서는 제1폴리머 시트(100); 제1폴리머 시트(100) 상에 배치된 탄소나노튜브 다발 층(200); 상기 탄소나노튜브 다발 층(200) 일단에 연결된 제1전극(310); 상기 탄소나노튜브 다발 층(200) 타단에 연결된 제2전극(320); 및 상기 탄소나노튜브 다발 층(200)을 덮도록 상기 제1폴리머 시트(100) 상에 적층되는 제2폴리머 시트(400);를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, the strain sensor according to an embodiment of the present invention includes a first polymer sheet 100; A carbon nanotube bundle layer 200 disposed on the first polymer sheet 100; A first electrode 310 connected to one end of the carbon nanotube bundle layer 200; A second electrode 320 connected to the other end of the carbon nanotube bundle layer 200; And a second polymer sheet 400 laminated on the first polymer sheet 100 to cover the carbon nanotube bundle layer 200.

상기 제1폴리머 시트(100) 및 제2폴리머 시트(400)는 평평한 시트나 필름 형상으로 형성될 수 있으며, 두께는 활용에 따라 다양한 두께로 형성될 수 있다.The first polymer sheet 100 and the second polymer sheet 400 may be formed in a flat sheet or film shape, and the thickness may be formed in various thicknesses depending on the application.

상기 제1폴리머 시트(100) 및 제2폴리머 시트(400)는 비전도성 물질인 탄성 폴리머로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone)) 등으로 형성될 수 있다.The first polymer sheet 100 and the second polymer sheet 400 are preferably formed of an elastic polymer that is a non-conductive material, and specifically, polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), Polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene It may be formed of sulfide (polyphenylene sulfide, PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), polyaryleneether sulfone, or the like.

상기 탄소나노튜브 다발 층(200)은 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 롤러로 눕혀 형성시킨 탄소나노튜브 다발 층인 것이 바람직하다. 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 롤러로 눕히게 되면, 인접한 탄소나노튜브 다발이 서로 오버랩 된다. 본 발명의 스트레인 센서에 인장(스트레인)이 가해지면, 도 3에 도시된 것과 같이, 오버랩 된 탄소나노튜브 사이의 미끄러짐(슬라이딩)이 발생하여 센서의 저항이 증가되고, 가해진 인장(스트레인)이 더욱 커지면 탄소나노튜브 다발 간의 분리가 일어나 저항이 급격히 증가된다. 이러한 저항 변화를 통해 본 발명의 스트레인 센서에 가해진 인장을 측정할 수 있다.The carbon nanotube bundle layer 200 is preferably a carbon nanotube bundle layer formed by laying a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles 210 with rollers. When the plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles 210 are laid with rollers, adjacent carbon nanotube bundles overlap each other. When tension (strain) is applied to the strain sensor of the present invention, as shown in FIG. 3, slipping (sliding) between the overlapped carbon nanotubes occurs, thereby increasing the resistance of the sensor, and the applied tension (strain) is further increased. When it becomes larger, separation between the bundles of carbon nanotubes occurs and the resistance increases rapidly. Through this change in resistance, the tension applied to the strain sensor of the present invention can be measured.

상기 탄소나노튜브 다발 층(200)의 일단에는 제1전극(310)이 연결되고, 타단에는 제2전극(320)이 연결된다.A first electrode 310 is connected to one end of the carbon nanotube bundle layer 200 and a second electrode 320 is connected to the other end of the carbon nanotube bundle layer 200.

상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)은 전도성 소재인 금속, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브 기반 잉크 등으로 형성될 수 있다. 상기 금속은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd) 또는 이르듐(Ir) 중에서 선택되는 것이 바람직하다.The first electrode 310 and the second electrode 320 may be formed of a conductive material such as metal, graphene, or carbon nanotube-based ink. The metal is preferably selected from silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), rhenium (Re), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), or irdium (Ir).

또한, 상기 탄소나노튜브 기반 잉크는 Multi-wall 탄소 나노튜브를 DMF, DI water 등의 용매에 분산시켜 제조한 잉크인 것이 바람직하다.In addition, the carbon nanotube-based ink is preferably an ink prepared by dispersing multi-wall carbon nanotubes in a solvent such as DMF or DI water.

도 2는 본 발명의 패턴 된 나노 소재를 포함하는 스트레인 센서의 제조 과정을 단계별로 도시한 것으로, 기판(10) 상에 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 형성한다(S100).FIG. 2 is a step-by-step view of the manufacturing process of the strain sensor including the patterned nanomaterial of the present invention, and a plurality of carbon nanotube bundles 210 vertically aligned on the substrate 10 are formed (S100).

구체적으로, 패턴 된 쉐도우 마스크(20)를 기판(10) 위에 붙인 후, 촉매를 증착시키고(S100-1), 화학기상층착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 합성한다(S100-2).Specifically, after attaching the patterned shadow mask 20 on the substrate 10, a catalyst is deposited (S100-1), and a plurality of carbon nanotube bundles vertically aligned by chemical vapor deposition (CVD) (210) is synthesized (S100-2).

이때, 기판(10)으로는 실리콘(Si), 산화규소(SiO2), 유리(glass), 사파이어(Al2O3) 등의 재질로 된 기판을 사용할 수 있다.In this case, as the substrate 10, a substrate made of a material such as silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), glass, and sapphire (Al 2 O 3 ) may be used.

상기 쉐도우 마스크(20)에는, 도 4에 도시된 것과 같이, 라인이 일정 간격으로 배치된 선형 패턴(도 4(a)) 또는 라인이 지그재그로 배치된 지그재그 패턴(도 4(b)) 등이 형성될 수 있다.In the shadow mask 20, as shown in Fig. 4, a linear pattern in which lines are arranged at regular intervals (Fig. 4(a)) or a zigzag pattern in which lines are arranged in zigzag (Fig. 4(b)), etc. Can be formed.

쉐도우 마스크(20)의 패턴에 따라 촉매가 패터닝 되며, 이러한 촉매의 패터닝을 통해 탄소나노튜브 다발(210)의 패턴을 디자인 할 수 있다. 탄소나노튜브 다발(210)의 패턴의 간격, 길이 등에 의해 탄소나노튜브 간의 오버랩 구조 및 면적이 결정되기 때문에, 탄소나노튜브 다발(210)의 패턴을 조절함으로써, 본 발명의 스트레인 센서의 감지 성능(감지 범위, 감도, 선형성 등)을 조절할 수 있다.The catalyst is patterned according to the pattern of the shadow mask 20, and the pattern of the carbon nanotube bundle 210 can be designed through the patterning of the catalyst. Since the overlap structure and area between carbon nanotubes are determined by the spacing and length of the pattern of the carbon nanotube bundle 210, by adjusting the pattern of the carbon nanotube bundle 210, the sensing performance of the strain sensor of the present invention ( Detection range, sensitivity, linearity, etc.) can be adjusted.

상기 촉매는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 탄소 나노튜브를 증착시킬 수 있는 촉매이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등을 사용할 수 있다.The catalyst is not particularly limited as long as it is a catalyst capable of depositing carbon nanotubes by chemical vapor deposition (CVD), but, for example, iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), etc. I can.

이 후, 제1폴리머 시트(100)가 부착된 롤러(30)를 상기 탄소나노튜브 다발 위로 롤링 시켜 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 눕힙과 동시에 제1폴리머 시트(100)에 전사시킨다(S200). 제1폴리머 시트(100)가 부착된 롤러(30)를 탄소나노튜브 다발(210) 위로 롤링 시키는 과정에서 복수의 탄소나노튜브 다발(210) 누우면서 인접한 탄소나노튜브 다발이 서로 오버랩 된다. 이와 동시에, 탄소나노튜브와 제1폴리머 시트(100) 사이의 인력으로 인해, 복수의 탄소나노튜브 다발(210)이 누운 상태로 제1폴리머 시트(100)에 전사되어 탄소나노튜브 다발 층(200)을 형성한다.Thereafter, the roller 30 to which the first polymer sheet 100 is attached is rolled over the carbon nanotube bundle, and the plurality of carbon nanotube bundles 210 are laid down and transferred to the first polymer sheet 100 at the same time ( S200). In the process of rolling the roller 30 to which the first polymer sheet 100 is attached onto the carbon nanotube bundle 210, the plurality of carbon nanotube bundles 210 lie down and adjacent carbon nanotube bundles overlap each other. At the same time, due to the attractive force between the carbon nanotubes and the first polymer sheet 100, the plurality of carbon nanotube bundles 210 are transferred to the first polymer sheet 100 while lying down, and the carbon nanotube bundle layer 200 ) To form.

이 때, 제1폴리머 시트(100)는 비전도성 물질인 탄성 폴리머로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone)) 등으로 형성될 수 있다.In this case, the first polymer sheet 100 is preferably formed of an elastic polymer that is a non-conductive material, and specifically, polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulfone (polyethersulphone, PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate, PEN), polyethylene terephthalide (PET), polyphenylene sulfide (PPS) ), polyallylate, polycarbonate (PC), polyaryleneether sulfone, or the like.

탄소나노튜브 다발 층(200)을 형성한 후, 상기 제1폴리머 시트(100)에 전극을 형성한다(S300). 이러한 전극은, 상기 탄소나노튜브 다발 층(200)의 일단 및 타단에 제1전극(310)과 제2전극(320)이 각각 연결되는 형태로 형성될 수 있다.After forming the carbon nanotube bundle layer 200, an electrode is formed on the first polymer sheet 100 (S300). Such an electrode may be formed in a form in which the first electrode 310 and the second electrode 320 are connected to one end and the other end of the carbon nanotube bundle layer 200, respectively.

상기 제1전극(310) 및 제2전극(320)은 전도성 소재인 금속, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브 기반 잉크 등으로 형성될 수 있다. 상기 금속은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd) 또는 이르듐(Ir) 중에서 선택되는 것이 바람직하다.The first electrode 310 and the second electrode 320 may be formed of a conductive material such as metal, graphene, or carbon nanotube-based ink. The metal is preferably selected from silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), rhenium (Re), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), or irdium (Ir).

상기 전극은 금속 페이스트, 그래핀(graphene) 또는 탄소나노튜브 기반 잉크를 탄소나노튜브 다발 층(200)의 일단 및 타단에 도포하는 방법으로 형성될 수 있다.The electrode may be formed by applying a metal paste, graphene, or carbon nanotube-based ink to one end and the other end of the carbon nanotube bundle layer 200.

이 후, 노출된 탄소나노튜브 다발 층(210)을 폴리머로 덮어 제2폴리머 시트(400)를 형성한다(S400). Thereafter, the exposed carbon nanotube bundle layer 210 is covered with a polymer to form a second polymer sheet 400 (S400).

이 때, 제2폴리머 시트(400)는 비전도성 물질인 탄성 폴리머로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone)) 등으로 형성될 수 있다.At this time, the second polymer sheet 400 is preferably formed of an elastic polymer that is a non-conductive material, and specifically, polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulfone (polyethersulphone, PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate, PEN), polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS) ), polyallylate, polycarbonate (PC), polyaryleneether sulfone, or the like.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 스트레인 센서는, 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 롤러로 눕혀 탄소나노튜브 다발 층(200)을 형성하기 때문에, 인접한 탄소나노튜브 다발이 서로 오버랩 된다. 본 발명의 스트레인 센서에 인장(스트레인)이 가해지면, 도 3에 도시된 것과 같이, 오버랩 된 탄소나노튜브(CNT) 사이의 미끄러짐(슬라이딩)이 발생하여 센서의 저항이 증가된다(도 3(b)). 가해진 인장(스트레인)이 더욱 커지면 탄소나노튜브(CNT) 간의 분리가 일어나 저항이 급격히 증가된다(도 3(c)). 이러한 저항 변화를 통해 본 발명의 스트레인 센서에 가해진 인장을 측정할 수 있다.In the strain sensor manufactured according to the manufacturing method of the present invention, since a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles 210 are laid with a roller to form a carbon nanotube bundle layer 200, adjacent carbon nanotube bundles overlap each other. do. When tension (strain) is applied to the strain sensor of the present invention, as shown in FIG. 3, slipping (sliding) between overlapped carbon nanotubes (CNTs) occurs, thereby increasing the resistance of the sensor (FIG. 3(b) )). When the applied tension (strain) is further increased, separation between carbon nanotubes (CNTs) occurs, and resistance is rapidly increased (FIG. 3(c)). Through this change in resistance, the tension applied to the strain sensor of the present invention can be measured.

상기 탄소나노튜브 다발(210)의 패턴의 간격, 길이 등에 의해 탄소나노튜브(CNT) 간의 오버랩 구조 및 면적이 결정되기 때문에, 상기 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(210)을 형성하는 단계(S100)에서 탄소나노튜브 다발(210)의 패턴을 조절함으로써, 본 발명의 스트레인 센서의 감지 성능(감지 범위, 감도, 선형성 등)을 조절할 수 있다.Since the overlap structure and area between the carbon nanotubes (CNTs) are determined by the spacing and length of the pattern of the carbon nanotube bundles 210, the step of forming the plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles 210 ( By adjusting the pattern of the carbon nanotube bundle 210 in S100), the sensing performance (sensing range, sensitivity, linearity, etc.) of the strain sensor of the present invention can be adjusted.

[[ 실시예Example 1] One]

앞서 살펴본 본 발명의 스트레인 센서를 제조하였다. 라인이 일정 간격으로 배치된 선형 패턴이 형성된 쉐도우 마스크를 Si 기판 위에 붙인 후, 철(Fe) 촉매를 E-beam 이베퍼레이터를 이용해 증착하고, 화학기상증착법(CVD)으로 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발을 형성하였다. 주제와 경화제를 1:1 wt%로 혼합하여 경화시킨 ecoflex를 롤러에 부착하였다. Ecoflex가 부착된 롤러를 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발 위로 롤링 시켜, 복수의 탄소나노튜브 다발을 눕힘과 동시에 탄소나노튜브 다발을 ecoflex로 전사시켜 탄소나노튜브 다발 층을 형성하였다. 그 후, 은(Ag) 페이스트를 이용해 전극을 형성하고 노출된 탄소나노튜브 다발 층을 ecoflex로 표면을 덮어 스트레인 센서를 제조하였다.The strain sensor of the present invention as described above was manufactured. After attaching a shadow mask with a linear pattern in which lines are arranged at regular intervals on the Si substrate, an iron (Fe) catalyst is deposited using an E-beam evaporator, and a plurality of carbons vertically aligned by chemical vapor deposition (CVD) Nanotube bundles were formed. The ecoflex, which was cured by mixing the base material and the hardener at 1:1 wt%, was attached to the roller. The rollers with Ecoflex attached were rolled over a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles, laid the plurality of carbon nanotube bundles, and simultaneously transferred the carbon nanotube bundles to ecoflex to form a carbon nanotube bundle layer. Thereafter, an electrode was formed using silver (Ag) paste, and the exposed carbon nanotube bundle layer was covered with ecoflex to prepare a strain sensor.

[[ 실시예Example 2] 2]

실시예 1과 동일한 방법으로 스트레인 센서를 제조하되, 쉐도우 마스크의 패턴을 라인이 지그재그로 배치된 지그재그 패턴으로 하여 스트레인 센서를 제조하였다.A strain sensor was manufactured in the same manner as in Example 1, but the strain sensor was manufactured using the pattern of the shadow mask as a zigzag pattern in which lines are arranged in a zigzag pattern.

[[ 실험예Experimental example 1: 탄소나노튜브 다발 층의 1: carbon nanotube bundle layer 형성여부Formation or not 확인] Confirm]

복수의 탄소나노튜브 다발이 누움과 동시에 폴리머 시트에 전사되어 탄소나노튜브 다발 층이 형성되는 것을 확인하기 위해, 실시예 1 및 2를 주사전자현미경(Scanning Electron Micoscope, SEM)으로 관찰하여 그 결과를 도 5에 나타내었다(실시예 1의 결과는 도 5 (a) 및 (b)이고, 실시예 2의 결과는 도 5(c) 및 (d)이다).In order to confirm that a plurality of carbon nanotube bundles are transferred to a polymer sheet at the same time as they lie down to form a carbon nanotube bundle layer, Examples 1 and 2 were observed with a scanning electron microscope (SEM) and the results were examined. 5 (the results of Example 1 are shown in Figs. 5 (a) and (b), and the results of Example 2 are shown in Figs. 5 (c) and (d)).

도 5(a) 및 (c)에서 확인되듯이, 각각의 쉐도우 마스크 패턴에 따라 실시예 1에서는 선형 패턴의 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(도 5(a))이, 실시예 2에서는 지그재그 패턴의 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발(도 5(c)이 형성되었음을 확인 할 수 있었다. 5(a) and (c), according to each shadow mask pattern, in Example 1, a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles in a linear pattern (FIG. 5(a)), in Example 2 It was confirmed that a plurality of carbon nanotube bundles (Fig. 5(c)) vertically aligned in a zigzag pattern were formed.

또한, 도 5(b) 및 (d)의 결과를 통해, 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발이 롤러를 통해 눕혀짐과 동시에 폴리머 시트에 전사되어 탄소나노튜브 다발 층이 형성되며, 이러한 탄소나노튜브 다발 층은 탄소나노튜브 다발이 서로 오버랩 되어 있음을 확인할 수 있었다.In addition, through the results of FIGS. 5 (b) and (d), a plurality of vertically aligned carbon nanotube bundles are laid down through a roller and transferred to a polymer sheet to form a carbon nanotube bundle layer. In the tube bundle layer, it was confirmed that the carbon nanotube bundles overlap each other.

[[ 실험예Experimental example 2: 스트레인 센서의 인장에 따른 탄소나노튜브의 변화] 2: Change of carbon nanotubes according to tension of strain sensor]

실시예 1 및 2의 스트레인 센서의 인장에 따라 변화되는 스트레인 센서 내의 탄소나노튜브를 관찰하여 그 결과를 도 6에 나타내었다(실시예 1의 결과는 도 6(a)이고, 실시예 2의 결과는 도 6(b)이다). 스트레인 센서에 스트레인을 가하기 위해 만능 인장 시험기(Universal measurement probe system)를 이용하여 스트레인 센서를 인장시켰다.The carbon nanotubes in the strain sensor changed according to the tension of the strain sensors of Examples 1 and 2 were observed and the results are shown in FIG. 6 (the result of Example 1 is FIG. 6(a), and the result of Example 2) Is Fig. 6(b)). To apply strain to the strain sensor, the strain sensor was tensioned using a universal measurement probe system.

도 6에서 확인되듯이, 스트레인 센서가 인장됨에 따라 오버랩된 탄소나노튜브 사이의 슬라이딩이 발생되어 스트레인 센서의 저항이 증가됨을 확인할 수 있었다. 실시예 1은 100% 인장되는 경우에는 탄소나노튜브 다발 간의 분리가 일어나 저항이 급격히 증가되었으나(도 6(a)), 실시예 2는 200% 인장되는 경우에도 지그재그 패턴에 의해 탄소나노튜브 다발 간의 분리는 발생하지 않았다(도 6(b)). 이를 통해 탄소나노뷰브 다발의 패턴을 조절 함으로써 센서의 감지 성능(감지 범위, 감도, 선형성 등)을 조절할 수 있음을 알 수 있었다.As shown in FIG. 6, it was confirmed that as the strain sensor was tensioned, sliding between the overlapped carbon nanotubes occurred, and thus the resistance of the strain sensor was increased. In Example 1, when 100% tension was performed, separation between the carbon nanotube bundles occurred and the resistance was rapidly increased (Fig. 6(a)), but Example 2 was conducted between the carbon nanotube bundles by a zigzag pattern even when 200% tension was applied. No separation occurred (Fig. 6(b)). Through this, it was found that the sensor's sensing performance (sensing range, sensitivity, linearity, etc.) can be adjusted by controlling the pattern of the carbon nanotube bundle.

[[ 실험예Experimental example 3: 패턴 디자인에 따른 스트레인 센서의 감지 성능 비교] 3: Comparison of detection performance of strain sensors according to pattern design]

스트레인 센서의 특성을 평가하기 위해 만능 인장 시험기(Universal measurement probe system)을 이용하여 실시예 1 및 실시예 2에 스트레인을 가하면서 동시에 디지털 소스미터(Keithley 2400)로 저항 변화를 측정하고 그 결과를 도 7에 나타내었다(실시예 1의 결과는 도 7(a)이며, 실시예 2의 결과는 도 7(b)이다). To evaluate the characteristics of the strain sensor, strain was applied to Examples 1 and 2 using a universal measurement probe system, while simultaneously measuring the resistance change with a digital source meter (Keithley 2400), and plotting the result. It is shown in 7 (the result of Example 1 is FIG. 7(a), and the result of Example 2 is FIG. 7(b)).

도 7에서 확인 되듯이, 서로 다른 패턴의 탄소나노튜브 다발 층을 포함하는 실시예 1 및 실시예 2의 감도, 감지 범위, 선형성 등과 같은 특성이 다르게 나타남을 확인할 수 있었다. 이를 통해 탄소나노뷰브 다발의 패턴을 조절 함으로써 센서의 감지 성능(감지 범위, 감도, 선형성 등)을 조절할 수 있음을 알 수 있었다.As shown in FIG. 7, it was confirmed that characteristics such as sensitivity, sensing range, and linearity of Examples 1 and 2 including different patterns of carbon nanotube bundle layers were different. Through this, it was found that the sensor's sensing performance (sensing range, sensitivity, linearity, etc.) can be adjusted by controlling the pattern of the carbon nanotube bundle.

또한, 도 7(b)에서 확인 되듯이, 실시예 2의 스트레인 센서는 500% 이상의 감지 범위를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명의 스트레인 센서는 고강도의 스트레인도 감지할 수 있는 고신축성 스트레인 센서로 활용될 수 있음을 알 수 있었다.In addition, as can be seen in Figure 7 (b), it was confirmed that the strain sensor of Example 2 has a detection range of 500% or more. Through this, it was found that the strain sensor of the present invention can be used as a highly stretchable strain sensor capable of detecting even high strength strain.

[[ 실험예Experimental example 4: 반복 인장 실험] 4: Repeated tensile test]

실시예 1의 스트레인 센서를 이용하여 반복 인장 실험을 하였다. 실시예 1의 스트레인 센서에 20%~100%의 서로 다른 인장을 반복적으로 가하면서 저항 변화를 측정하여 그 결과를 도 8에 나타내었다. 만능 인장 시험기(Universal measurement probe system)를 이용하여 실시예 1에 가해지는 스트레인을 제어하였으며, 디지털 소스미터(Keithley 2400)로 저항 변화를 측정하였다.Repeated tensile tests were performed using the strain sensor of Example 1. The resistance change was measured while repeatedly applying different tensions of 20% to 100% to the strain sensor of Example 1, and the results are shown in FIG. 8. Strain applied to Example 1 was controlled using a universal measurement probe system, and resistance change was measured with a digital source meter (Keithley 2400).

도 8에서 확인 되듯이, 실시예 1에 서로 다른 인장을 반복적으로 가했을 때에도 안정적인 저항 변화를 보이며, 초기값으로 회복되는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 발명의 스트레인 센서는 고강도의 스트레인이 반복적으로 가해지는 경우에도 안정적인 센서 감도를 나타내는 것을 알 수 있었다.As can be seen in FIG. 8, it was confirmed that even when different tensions were repeatedly applied to Example 1, a stable resistance change was shown, and the initial value was restored. Through this, it was found that the strain sensor of the present invention exhibits stable sensor sensitivity even when a high-intensity strain is repeatedly applied.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.In the present specification, only a few examples of various embodiments performed by the present inventors are described, but the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto, and is modified and variously implemented by those of ordinary skill in the art. Of course it can be.

10: 기판 20: 쉐도우 마스크
100: 제1폴리머 시트 200: 탄소나노튜브 다발 층
210: 탄소나노튜브 다발 310: 제1전극
320: 제2전극 400: 제2폴리머 시트10: substrate 20: shadow mask
100: first polymer sheet 200: carbon nanotube bundle layer
210: carbon nanotube bundle 310: first electrode
320: second electrode 400: second polymer sheet

Claims (9)

제1폴리머 시트;
상기 제1폴리머 시트 상에 배치된 탄소나노튜브 다발 층;
상기 탄소나노튜브 다발 층 일단에 연결된 제1전극;
상기 탄소나노튜브 다발 층 타단에 연결된 제2전극;
상기 탄소나노튜브 다발 층을 덮도록 상기 제1폴리머 시트 상에 적층되는 제2폴리머 시트;를 포함하고,
상기 탄소나노튜브 다발 층은,
일정한 패턴을 형성하며 서로 이격된 복수의 탄소나노튜브 패턴들을 롤러로 눕혀, 서로 이웃한 탄소나노튜브 패턴들이 적어도 일부가 서로 오버랩되도록 형성시킨 탄소나노튜브 다발 층인 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서.
A first polymer sheet;
A carbon nanotube bundle layer disposed on the first polymer sheet;
A first electrode connected to one end of the carbon nanotube bundle layer;
A second electrode connected to the other end of the carbon nanotube bundle layer;
Including; a second polymer sheet laminated on the first polymer sheet to cover the carbon nanotube bundle layer,
The carbon nanotube bundle layer,
A strain sensor, characterized in that it is a carbon nanotube bundle layer formed such that at least some of the adjacent carbon nanotube patterns overlap each other by laying a plurality of carbon nanotube patterns spaced apart from each other with a roller to form a constant pattern.
제1항에 있어서,
상기 제1폴리머 시트 및 제2폴리머 시트는, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone))으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서.
The method of claim 1,
The first polymer sheet and the second polymer sheet are polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyether already. Polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate, PEN), polyethylene terephthalide (polyethyeleneterepthalate, PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC) and A strain sensor comprising at least one selected from the group consisting of polyaryleneether sulfone.
제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 제2전극은, 금속, 그래핀(graphene) 또는 탄소나노튜브 기반 잉크로 형성되는 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서.
The method of claim 1,
The first electrode and the second electrode, characterized in that formed of a metal, graphene (graphene) or carbon nanotube-based ink, strain sensor.
기판 상에 수직 정렬된 복수의 탄소나노튜브 다발을 형성하는 단계;
제1폴리머 시트가 부착된 롤러를 상기 탄소나노튜브 다발 위로 롤링 시켜 상기 탄소나노튜브 다발을 눕힘으로써 인접한 탄소나노튜브 다발들이 서로 오버랩되도록 하고, 이와 동시에 상기 눕혀진 탄소나노튜브 다발들이 상기 제1폴리머 시트에 전사되도록 하는 탄소나노튜브 다발 층을 형성하는 단계;
상기 탄소나노튜브 다발 층이 형성된 상기 제1폴리머 시트에 전극을 형성시키는 단계; 및
노출된 탄소나노튜브 다발 층을 폴리머로 덮어 제2폴리머 시트를 형성하는 단계;를 포함하는 스트레인 센서의 제조방법,
Forming a plurality of carbon nanotube bundles vertically aligned on a substrate;
A roller with a first polymer sheet attached thereto is rolled over the carbon nanotube bundle to lay the carbon nanotube bundle so that adjacent carbon nanotube bundles overlap each other, and at the same time, the laid carbon nanotube bundle is the first polymer Forming a carbon nanotube bundle layer to be transferred to the sheet;
Forming an electrode on the first polymer sheet on which the carbon nanotube bundle layer is formed; And
Forming a second polymer sheet by covering the exposed carbon nanotube bundle layer with a polymer;
제4항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 다발을 형성하는 단계는, 패턴 된 촉매를 이용해 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서의 제조방법.
The method of claim 4,
The step of forming the carbon nanotube bundle is characterized in that it is carried out by chemical vapor deposition (CVD) using a patterned catalyst, a method of manufacturing a strain sensor.
제5항에 있어서,
상기 패턴은, 선형 패턴 또는 지그재그 패턴인 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서의 제조방법.
The method of claim 5,
The pattern is a method of manufacturing a strain sensor, characterized in that the linear pattern or zigzag pattern.
제4항에 있어서,
상기 기판은, 실리콘(Si), 산화규소(SiO2), 유리(glass) 및 사파이어(Al2O3)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서의 제조방법.
The method of claim 4,
The substrate, characterized in that selected from the group consisting of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), glass (glass) and sapphire (Al 2 O 3 ).
제4항에 있어서,
상기 제1폴리머 시트 및 제2폴리머 시트는, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate, PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리아릴렌에테르술폰(poly(aryleneether sulfone))으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서의 제조방법.
The method of claim 4,
The first polymer sheet and the second polymer sheet are polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyethersulphone (PES), polyacrylate (PAR), polyether already. Polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (polyethyelenen napthalate, PEN), polyethylene terephthalide (polyethyeleneterepthalate, PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC) and Polyarylene ether sulfone (poly (aryleneether sulfone)), characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of, a method of manufacturing a strain sensor.
제4항에 있어서,
상기 전극은, 금속, 그래핀(graphene) 또는 탄소나노튜브 기반 잉크로 형성되는 것을 특징으로 하는, 스트레인 센서의 제조 방법.The method of claim 4,
The electrode is a method of manufacturing a strain sensor, characterized in that formed of a metal, graphene or carbon nanotube-based ink.
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