KR20160105171A - Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same - Google Patents

Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same Download PDF

Info

Publication number
KR20160105171A
KR20160105171A KR1020150028499A KR20150028499A KR20160105171A KR 20160105171 A KR20160105171 A KR 20160105171A KR 1020150028499 A KR1020150028499 A KR 1020150028499A KR 20150028499 A KR20150028499 A KR 20150028499A KR 20160105171 A KR20160105171 A KR 20160105171A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene
transparent
motion sensor
pla
layer
Prior art date
Application number
KR1020150028499A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101743221B1 (en
Inventor
김대형
현택환
손동희
김재민
임수민
Original Assignee
서울대학교산학협력단
기초과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단, 기초과학연구원 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020150028499A priority Critical patent/KR101743221B1/en
Publication of KR20160105171A publication Critical patent/KR20160105171A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101743221B1 publication Critical patent/KR101743221B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves
    • C01B31/022
    • C01B31/0438
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/02Single-walled nanotubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

The present invention relates to a transparent and stretchable motion sensor, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a transparent and stretchable motion sensor which comprises: a first protective layer; a first electrode layer formed by being adjacent to the first protective layer; a piezoelectric layer formed by being adjacent to the first electrode layer; a second electrode layer formed by being adjacent to the piezoelectric layer; and a second protective layer formed by being adjacent to the second electrode layer.

Description

투명하고 신축성 있는 동작 센서 및 이의 제조 방법{Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a motion sensor and a method for manufacturing the same. 2. Description of the Related Art Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same [

본 발명은 투명하고 신축성 있는 동작 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 제1 보호층; 상기 제1 보호층에 인접하여 형성된 제1 전극층; 상기 제1 전극층에 인접하여 형성된 압전층; 상기 압전층에 인접하여 형성된 제2 전극층; 상기 제2 전극층에 인접하여 형성된 제2 보호층을 포함하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서, 그리고 이의 제조 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a transparent and stretchable motion sensor and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a protective layer comprising: a first protective layer; A first electrode layer formed adjacent to the first passivation layer; A piezoelectric layer formed adjacent to the first electrode layer; A second electrode layer formed adjacent to the piezoelectric layer; And a second protective layer formed adjacent to the second electrode layer, and a method of manufacturing the same.

웨어러블(wearable) 대화형 인간-장치 간의 인터페이스(interactive human machine interface (iHMI)) 시스템은, 특히, 스마트 안경(Feng, S., et al. Immunochromatographic diagnostic test analysis using google glass, ACS Nano 8, 3069-3079 (2014)) 및 스마트 시계(Wile, D.J., Ranawaya, R., Kiss, Z. H. T. Smart watch accelerometry for analysis and diagnosis of tremor, J. Neurosci. Methods 230, 1-4 (2014))와 같은 웨어러블 전자기기의 최근 발전과 함께 주목받고 있다.A wearable interactive human machine interface (iHMI) system is particularly well suited for use with smart glasses (Feng, S., et al . Immunochromatographic diagnostic assay using google glass, ACS Nano 8, 3069-3079 (2014)) and a timepiece (Wile, DJ, Ranawaya, R. , Kiss, ZHT Smart watch accelerometry for analysis and diagnosis of tremor, J. Neurosci. Methods 230, 1-4 (2014)) Has recently been attracting attention with the recent development of wearable electronic devices.

견고한 센서 및 액추에이터(actuators)가 통합된 웨어러블 장치는 높은 성능 및 실용성을 발휘하지만, 인체와 부피가 큰 견고한 장치 간의 기계적 부조화로부터 발생하는 불편함(Kim, D.-H., et al . Epidermal Electronics. Science 333, 838-843 (2011)(Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9, 397-404 (2014)(Jeong, J.-W., et al . Materials and optimized designs for human-machine interfaces via epidermal electronics. Adv. Mater . 25, 68396846 (2013)); 견고한 전자 기기의 설계 불가변성(Reuss, R. H., et al. Macroelectronics: perspectives on technology and applications. Proc. IEEE ., 93, 1239-1256 (2005))으로 인해 종래의 패션 안경 및 시계에 기반한, 장치의 서로 어긋나는 설계에 기인한 착용자의 부자연스러운 외관; 및 견고한 센서의 인체에 대한 비등각 부착(nonconformal attachment)에 기인한 신호 잡음(Signal artefacts)(Kim, D.-H., et al . Epidermal Electronics. Science 333, 838-843 (2011)(Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9, 397-404 (2014)(Jeong, J.-W., et al . Materials and optimized designs for human-machine interfaces via epidermal electronics. Adv . Mater . 25, 68396846 (2013))을 포함하는 광범위한 사용을 막는 몇 가지 제한이 존재한다.Wearable devices incorporating robust sensors and actuators offer high performance and practicality, but inconveniences arise from mechanical incompatibility between the human body and bulky rigid devices (Kim, D.-H., et al . Epidermal Electronics. Science 333 , 838-843 (2011) (Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9 , 397-404 (2014) (Jeong, J.-W., et al . Materials and optimized designs for human-machine interfaces via epidermal electronics. Adv. Mater . 25 , 68396846 (2013)); Due to the design irreversibility of rugged electronics (Reuss, RH, et al . Macroelectronics: perspectives on technology and applications, Proc. IEEE , 93 , 1239-1256 (2005)), An unnatural appearance of the wearer due to design misalignment; And signal artefacts due to the nonconformal attachment of the robust sensor to the human body (Kim, D.-H., et al . Epidermal Electronics. Science 333 , 838-843 (2011) (Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9 , 397-404 (2014) (Jeong, J.-W., et al . Materials and optimized designs for human-machine interfaces via epidermal electronics. Adv . Mater . 25 , 68396846 (2013)).

따라서 인간의 피부에 등각으로(conformally) 적층(laminate)되어 자연스러운 외관 및 높은 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio, SNR)를 가질 수 있는 새로운 장치가 요구된다.Therefore, there is a need for a new device that is conformally laminated to human skin to have a natural appearance and a high signal-to-noise ratio (SNR).

유연하고(flexible) 신축성 있는(stretchable) 설계의 채택 및 그에 수반한 장치의 두께와 무게의 감소는 웨어러블 전자 기기 설계와 관련하여 중요한 목표이다.The adoption of a flexible and stretchable design and subsequent reduction in thickness and weight of the device is an important goal with respect to wearable electronic device design.

최근에, 신축성 있는 무기(inorganic) 전자 기기(Kim, D.-H., et al . Epidermal Electronics. Science 333, 838-843 (2011)(Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9, 397-404 (2014)(Webb, R. C., et al . Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin. Nat . Mater . 12, 938-944 (2013)), 초박 및 경량인 유기 센서(Someya, T., et al . Conformable, flexible, large-area networks of pressure and thermal sensors with organic transistor active matrixes. Proc . Natl . Acad . Sci . U.S.A. 102, 12321-12325 (2005)(Sekitani, T., Zchieschang, U., Klauk, H., Someya, T. Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability. Nat . Mater . 9, 1015-1022 (2010), 유연한 전자 피부(Takei, K., et al. Nanowire active-matrix circuitry for low-voltage macroscale artificial skin. Nat . Mater . 9, 821-826 (2010)(Wang, C., et al . User-interactive electronic skin for instantaneous pressure visualization. Nat . Mater . 12, 899-904 (2013) 및 매우 민감하고 유연한 기계적 센서(Mannsfeld, S. C. B., et al. Highly sensitive flexible pressure sensors with microstructured rubber dielectric layers. Nat . Mater . 9, 859-864 (2010))(Lipomi, D. J., et al . Skin-like pressure and strain sensors based on transparent elastic films of carbon nanotubes. Nat . Nanotech . 6, 788-792 (2011))(Jung, S., et al . Reverse-Micelle-Induced Porous Pressure-Sensitive Rubber for Wearable HumanMachine Interfaces. Adv Mater. Early View (2014))(Gong, S, et al . A wearable and highly sensitive pressure sensor with ultrathin gold nanowires. Nat. Comm, 5, 3132 (2014))의 개발을 포함하는, 이러한 방향으로 상당한 노력이 이루어지고 있다.Recently, a flexible inorganic electronic device (Kim, D.-H., et al . Epidermal Electronics. Science 333 , 838-843 (2011) (Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9 , 397-404 (2014) (Webb, RC, et al . Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skin. Nat . Mater . 12 , 938-944 (2013)), ultra-light and lightweight organic sensors (Someya, T., et al . Conformable, flexible, large-area networks of pressure and thermal sensors with organic transistor active matrixes. Proc . Natl . Acad . Sci . USA 102, 12321-12325 (2005) ( Sekitani, T., Zchieschang, U., Klauk, H., Someya, T. Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability. Nat. Mater. 9, 1015-1022 (2010 ), flexible electronics skin (Takei, K., et al. Nanowire active-matrix circuitry for low-voltage artificial skin macroscale. Nat. Mater. 9, 821-826 (2010) (Wang, C., et al . User-interactive electronic skin for instantaneous pressure visualization. Nat . Mater . 12, 899-904 (2013), and highly sensitive and flexible mechanical sensor (Mannsfeld, SCB, et al. Highly sensitive flexible pressure sensors with microstructured rubber dielectric layers. Nat. Mater. 9, 859-864 (2010)) (Lipomi, DJ, meat al . Skin-like pressure and strain sensors based on transparent elastic films of carbon nanotubes. Nat . Nanotech . 6 , 788-792 (2011)) (Jung, S., et al . Reverse-Micelle-Induced Porous Pressure-Sensitive Rubber for Wearable HumanMachine Interfaces. Adv Mater. Early View (2014)) (Gong, S, et al . A wearable and highly sensitive pressure sensor with ultrathin gold nanowires. Nat. Comm, 5 , 3132 (2014)).

초박형의 변형가능한 설계는, 최소한의 신호 잡음으로 인체에서 정확한 데이터를 수집가능하게 한다. 그러나, 이전에 보고된 이러한 장치는 불투명한 반도체와 금속으로 제조되어 인간의 피부와 다르게 보인다. 또한, 이들 센서의 대부분은 대량의 전력을 소모하고, 따라서 큰 전력 공급 장치를 필요로 한다(Kim, D.-H., et al. Epidermal Electronics. Science 333, 838-843 (2011)(Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9, 397-404 (2014)(Jeong, J.-W., et al . Materials and optimized designs for human-machine interfaces via epidermal electronics. Adv. Mater . 25, 68396846 (2013)).The ultra-thin, deformable design allows accurate data collection from the human body with minimal signal noise. However, these previously reported devices are made of opaque semiconductors and metals and appear different from human skin. In addition, most of these sensors consume large amounts of power and thus require large power supplies (Kim, D.-H., et al., Epidermal Electronics Science 333 , 838-843 (2011) D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9 , 397-404 (2014) (Jeong, J.-W., et al . Materials and optimized designs for human-machine interfaces via epidermal electronics. Adv. Mater . 25 , 68396846 (2013)).

투명한 전자 재료는 웨어러블 장치를 눈에 보이지 않게 만들 수 있어서, 자연스러운 모습과 향상된 심미감을 불러 일으킨다.Transparent electronic materials can make the wearable device invisible, creating a natural look and enhanced aesthetics.

예를 들어, 탄소기반의 나노재료(그래핀 (Kim, K. S., et al . Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature 457, 706-710 (2009)) 및 탄소 나노튜브 (Wu, Z., et al . Transparent, conductive carbon nanotube films. Science 87, 1273-1276 (2004)))와 금속 나노와이어(NW) (은 나노와이어 (Hu, L., Kim, H. S., Lee, J.-Y., Peumans, P., Cui, Y., et al . Scalable coating and properties of transparent, flexible, silver nanowire electrodes. ACS Nano 4, 2955-2963 (2010)) 및 금 나노와이어 (Moraq, A., Ezersky, V., Froumin, N., Moqiliansky, D., Jelinek, R., Transparent, conductive gold nanowire networks assembled from soluble Au thiocyanate. Chem. Comm . 49, 8552-8554 (2013)))가 집중적으로 연구되고 있다.For example, carbon-based nanomaterials (Grafin (Kim, KS , et al . Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature 457 , 706-710 (2009)) and carbon nanotubes (Wu, Z. , et al . Transparent, conductive carbon nanotube films. Science , Vol. 87 , 1273-1276 (2004)) and metal nanowires (NW) (Hu, L., Kim, HS, Lee, J.-Y., Peumans, P., Cui, Y., meat al . Scalable coatings and properties of transparent, flexible, silver nanowire electrodes. ACS Nano 4 , 2955-2963 (2010)) and gold nanowires (Moraq, A., Ezersky, V., Froumin, N., Moqiliansky, D., Jelinek, R., Transparent, conductive gold nanowire networks assembled from soluble Au thiocyanate. Chem. Comm ., 49 , 8552-8554 (2013))) have been intensively studied.

이러한 투명한 나노재료는, 나노스케일로 제작된 구조체의 굽힘 강도를 극적으로 감소시키기 때문에, 유연한 전자 장치에 사용될 수 있다(Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9, 397-404 (2014))(Rogers, J., Lagally, M. G., Nuzzo, R. G., Synthesis, assembly and applications of semiconductor nanomembranes. Nature 477, 45-53 (2011)).Such transparent nanomaterials can be used in flexible electronic devices because they dramatically reduce the bending strength of nanoscale structures (Son, D., et al . Multifunctional wearable devices for diagnosis and therapy of movement disorders. Nat . Nanotech . 9 , 397-404 (2014)) (Rogers, J., Lagally, MG, Nuzzo, RG, Synthesis, Assembly and Applications of Semiconductor Nanomembranes, Nature 477 , 45-53 (2011)).

한편, 압전 재료에 기반한 자가 동력(self-powered) 기계적 센서는 전자 시스템의 전력 소모를 줄일 수 있다(Xu, S., et al. Self-powered nanowire devices. Nat. Nanotech. 5, 366-373 (2010)).On the other hand, self-powered mechanical sensors based on piezoelectric materials can reduce the power dissipation of electronic systems (Xu, S., et al., Self-powered nanowire devices, 5 , 366-373 2010).

폴리(염화 비닐리덴)(Lee, M., et al . A hybrid piezoelectric structure for wearable nanogenerators. Adv . Mater . 24, 1759-1764 (2012))(Persano, L., et al. High performance piezoelectric devices based on aligned arrays of nanofibers of poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene). Nat . Comm . 4, 1633 (2013)) 및 폴리 락트산(PLA)(Yoshida, T., et al . Piezoelectric motion of multilayer film with alternate rows of optical isomers of chiral polymer film. Jpn . J. Appl . Phys . 50, 09ND13-1-09ND13-5 (2011))을 포함하는 고분자, 및 산화 아연(Wang, Z. L., Song, J., Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays. Science 312, 242-246 (2006)) 및 티탄산 지르콘산 납(lead zirconate titanate) (Qi, Y., et al . Enhanced piezoelectricity and stretchability in energy harvesting devices fabricated from buckled PZT ribbons. Nano Lett . 11, 1331-1336 (2011))을 포함하는 무기 나노재료와 같은, 광범위한 압전 재료가 연구되고 있다.
Poly (vinylidene chloride) (Lee, M. , et al . A hybrid piezoelectric structure for wearable nanogenerators. Adv . Mater . 24, 1759-1764 (2012)) ( Persano, L., et al. High performance piezoelectric devices based on aligned arrays of nanofibers of poly (vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene). Nat. Comm. 4, 1633 (2013)) and Polylactic acid (PLA) (Yoshida, T. , et al . In this paper, we propose a new type of chiral polymer film. Jpn . J. Appl . Phys . 50 , 09ND13-1-09ND13-5 (2011)), and zinc oxide (Wang, ZL, Song, J., Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays. Science 312 , 242-246 (2006) And lead zirconate titanate (Qi, Y. , et al . Enhanced piezoelectricity and stretchability in energy harvesting devices fabricated from buckled PZT ribbons. Nano Lett . 11 , 1331-1336 (2011)), a wide variety of piezoelectric materials have been studied.

본 발명의 기본적인 목적은 제1 보호층; 상기 제1 보호층에 인접하여 형성된 제1 전극층; 상기 제1 전극층에 인접하여 형성된 압전층; 상기 압전층에 인접하여 형성된 제2 전극층; 상기 제2 전극층에 인접하여 형성된 제2 보호층을 포함하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서를 제공하는 것이다.A basic object of the present invention is to provide a protective layer comprising: a first protective layer; A first electrode layer formed adjacent to the first passivation layer; A piezoelectric layer formed adjacent to the first electrode layer; A second electrode layer formed adjacent to the piezoelectric layer; And a second protective layer formed adjacent to the second electrode layer.

본 발명의 또 다른 목적은 (i) 폴리락트산(PLA) 분산액과 단일벽 탄소 나노튜브(SWNT) 분산액을 드랍 캐스팅하여 PLA/SWNT 복합체 필름을 제조하는 단계; (ii) 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 그래핀 시트에 스핀 코팅하여 그래핀/PMMA 필름을 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 PLA/SWNT 복합체 필름의 양면에 상기 그래핀/PMMA 필름을 전사하는 단계를 포함하는, 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a PLA / SWNT composite film, comprising: (i) drop casting a dispersion of polylactic acid (PLA) and a single wall carbon nanotube (SWNT) (ii) spin-coating polymethylmethacrylate (PMMA) on a graphene sheet to prepare a graphene / PMMA film; And (ii) transferring the graphene / PMMA film to both sides of the PLA / SWNT composite film.

전술한 본 발명의 기본적인 목적은 제1 보호층; 상기 제1 보호층에 인접하여 형성된 제1 전극층; 상기 제1 전극층에 인접하여 형성된 압전층; 상기 압전층에 인접하여 형성된 제2 전극층; 상기 제2 전극층에 인접하여 형성된 제2 보호층을 포함하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서를 제공함으로써 달성될 수 있다.The basic object of the present invention described above is to provide a protective layer comprising: a first protective layer; A first electrode layer formed adjacent to the first passivation layer; A piezoelectric layer formed adjacent to the first electrode layer; A second electrode layer formed adjacent to the piezoelectric layer; And a second protective layer formed adjacent to the second electrode layer.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서에서 상기 제1 보호층은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리락트산(PLA)일 수 있다. 또한, 상기 제1 보호층의 두께는 50 nm 내지 100 μm일 수 있다.In the transparent and stretchable motion sensor of the present invention, the first protective layer may be polymethyl methacrylate (PMMA) or polylactic acid (PLA). The thickness of the first protective layer may be 50 nm to 100 탆.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서에서 상기 제1 전극층은 그래핀, 단일벽 탄소 나노튜브(SWNT) 또는 은 나노와이어(AgNW)일 수 있다. 더욱이, 상기 그래핀은 금으로 도핑된 그래핀일 수 있다. 또한, 상기 제1 전극층의 두께는 1 nm 내지 100 nm일 수 있다.In the transparent and stretchable motion sensor of the present invention, the first electrode layer may be graphene, single wall carbon nanotube (SWNT) or silver nanowire (AgNW). Moreover, the graphene may be graphene doped with gold. The thickness of the first electrode layer may be 1 nm to 100 nm.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서에서 상기 압전층은 폴리락트산/단일벽 탄소 나노튜브(PLA/SWNT) 복합체 필름일 수 있다. 또한, 상기 단일벽 탄소 나노튜브의 크기는 50 nm 내지 1 mm일 수 있다. 또한, 상기 압전층의 두께는 100 nm 내지 500 μm일 수 있다.In the transparent and stretchable motion sensor of the present invention, the piezoelectric layer may be a polylactic acid / single walled carbon nanotube (PLA / SWNT) composite film. In addition, the size of the single-walled carbon nanotube may be 50 nm to 1 mm. The thickness of the piezoelectric layer may be 100 nm to 500 m.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서에서 상기 제2 전극층은 그래핀, 단일벽 탄소 나노튜브(SWNT) 또는 은 나노와이어(AgNW)일 수 있다. 더욱이, 상기 그래핀은 금으로 도핑된 그래핀일 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층의 두께는 1 nm 내지 100 nm일 수 있다.In the transparent and stretchable motion sensor of the present invention, the second electrode layer may be graphene, single wall carbon nanotube (SWNT) or silver nanowire (AgNW). Moreover, the graphene may be graphene doped with gold. The thickness of the second electrode layer may be 1 nm to 100 nm.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서에서 상기 제2 보호층은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리락트산(PLA)일 수 있다. 또한, 상기 제2 보호층의 두께는 50 nm 내지 100 μm일 수 있다.In the transparent and stretchable motion sensor of the present invention, the second protective layer may be polymethylmethacrylate (PMMA) or polylactic acid (PLA). In addition, the thickness of the second protective layer may be 50 nm to 100 탆.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서에서 상기 제1 보호층, 제1 전극층, 압전층, 제2 전극층 및 제2 보호층은 구불구불한(serpentine) 형태로 패터닝될 수 있다. 이렇게 구불구불하게 패터닝되면, 피부와의 접착이 잘 유지되고 신체의 굽힘 또는 신장과 같은 동작을 잘 감지한다.In the transparent and stretchable motion sensor of the present invention, the first protective layer, the first electrode layer, the piezoelectric layer, the second electrode layer, and the second protective layer may be patterned in a serpentine pattern. When patterned in this way, it is well adhered to the skin and well behaves like bending or stretching of the body.

본 발명의 또 다른 목적은 (i) 폴리락트산(PLA) 분산액과 단일벽 탄소 나노튜브(SWNT) 분산액을 드랍 캐스팅하여 PLA/SWNT 복합체 필름을 제조하는 단계; (ii) 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 그래핀 시트에 스핀 코팅하여 그래핀/PMMA 필름을 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 PLA/SWNT 복합체 필름의 양면에 상기 그래핀/PMMA 필름을 전사하는 단계를 포함하는, 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a PLA / SWNT composite film, comprising: (i) drop casting a dispersion of polylactic acid (PLA) and a single wall carbon nanotube (SWNT) (ii) spin-coating polymethylmethacrylate (PMMA) on a graphene sheet to prepare a graphene / PMMA film; And (ii) transferring the graphene / PMMA film to both sides of the PLA / SWNT composite film.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법에서 상기 PLA/SWNT 복합체 필름의 두께는 100 nm 내지 500 μm이고, 상기 그래핀/PMMA 필름에서 상기 그래핀 층의 두께는 1 nm 내지 100 nm이며, 상기 그래핀/PMMA 필름에서 상기 PMMA 층의 두께는 50 nm 내지 100 μm일 수 있다.In the transparent and stretchable motion sensor manufacturing method of the present invention, the thickness of the PLA / SWNT composite film is 100 nm to 500 μm, the thickness of the graphene layer in the graphene / PMMA film is 1 nm to 100 nm, In a graphene / PMMA film, the thickness of the PMMA layer may be 50 nm to 100 μm.

본 발명의 투명하고 신축성 있는 동작 센서는 등각으로 인간의 피부에 부착될 수 있고 잘 떨어지지 아니하므로, 최소의 잡음으로 신호를 수집할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 동작 센서의 투명성에 기인하여 사용자로 하여금 착용했을 때 심미적으로 좋게 할 수 있다.The transparent and stretchable motion sensor of the present invention can be conformally attached to human skin and does not fall off well, thus allowing the signal to be collected with minimal noise. In addition, due to the transparency of the motion sensor of the present invention, the user can be esthetically good when worn.

도 1은 본 발명의 동작 센서를 위한 압전 그래핀 헤테로구조체의 제작 과정을 보여 준다.
도 2는 인간 손목 상부에 등각 접촉하고 있는 본 발명의 투명한 압전 동작 센서에 대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 투명한 압전 동작 센서의 일부가 벗겨져 있는 사진이다.
도 4는 본 발명의 동작 센서에 사용되는 패터닝된 그래핀(GP) 헤테로구조체의 전개도이다.
도 5는 본 발명의 동작 센서에 사용되는 패터닝된 그래핀(GP) 헤테로구조체의 단면을 색채화한 주사전자현미경(SEM) 사진(PMMA/그래핀: 적색, PLA: 녹색)이다.
도 6은 본 발명의 동작 센서(PLA(폴리락트산): 흑색, PLA/SWNT(폴리락트산/단일벽 탄소 나노튜브): 적색)의 가시광선 영역에서의 투과도이다.
도 7은 초기(적색), 금-도핑(녹색), 및 은 나노와이어-코팅된(청색) GP 헤테로구조체의 시트 저항(sheet resistance)을 보여 준다. 도 7의 삽입도는 상기 은 나노와이어로 코팅된 GP의 SEM 사진이다.
도 8은 인간의 동작(좌측), 대응하는 굽힘 반경과 함께 이의 확대도(중간), 및 각 굽힘 반경에서의 굽힘 동작(우측)을 보여 준다.
도 9는 초기(적색), 금-도핑(녹색), 및 은 나노와이어-코팅된(청색) GP 헤테로구조체의 단위 길이 당 저항의 변화를 보여주고, 상기 저항은 굽힘 반경에 반비례로 변한다.
도 10은 구조체를 굽힌 후에 PET 층 위의 ITO 필름의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도 11은 굽힘 반경(R)이 ∞(도 11a), 1.3 cm(도 11b), 0.52 cm(도 11c) 및 0.38 cm(도 11d)인 경우에 GP 헤테로구조체의 스트레인 분포를 보여 주는 유한요소분석(FEA) 결과 및 이에 상응하는 굽혀진 헤테로구조체의 사진을 보여 준다.
도 12는 PLA(청색) 및 SWNT-내포된 PLA(적색)로 제조된 동작 센서의 출력 전류(도 12a) 및 출력 전압(도 12b)을 시간의 함수로 보여 준다.
도 13a는 PLA/SWNT 복합체 필름에 대한 X-선 회절 스펙트럼 결과이고, 도 13b는 PLA/SWNT 복합체의 라만 스펙트럼이며, 도 13c는 각 라만 피크에 대한 설명이다.
도 14a 및 14b는 각각, 도 12의 복합체 필름의 SWNT 농도의 절반인 PLA/SWNT 복합체 필름의 압전 출력 전류 및 압전 출력 전압을 보여 주고, 도 14c는 동작 센서의 사이클 신뢰도 테스트(150회 이상의 굽힘 동작) 결과이며, 도 14d는 전단응력이 걸렷을 때의 PLA/SWNT 복합체 필름의 압전 출력 전압(좌측)과 상기 PLA/SWNT 필름에 전단응력을 걸어주는 단계에 대한 개략도(우측)이며, 도 14e 및 14f는 각각, 전기적 특성 측정을 위한 외부 데이터 획득(external DAQ)에 대한 순방향 연결 및 역방향 연결 설정(connection configuration)에 대한 사진이다.
도 15a 및 15b는 각각 순방향 연결 및 역방향 연결에서 PLA/SWNT 복합체의 출력 전압을 시간의 함수로서 보여 준다.
도 16은 압축 및 인장 응력 하의 PLA/SWNT 복합체 필름에서의 전하 분리를 보여 준다.
도 17a는 FEA로 결정된, 수평(좌측) 및 수직(우측)으로 정렬된 SWNT의 응력 분포를 보여 준다. 도 17b는 다른 굽힙 반경의 역수에서 PLA/SWNT 복합체 필름의 시간에 따른 출력 전압(좌측) 및 이에 상응하는 출력 전압을 굽힘 반경의 역수의 함수로서 보여 주며, 삽입도는 수평 방향(적색 화살표)에서의 필름의 굽힘을 보여 주는 사진이다. 도 17c는 다른 압력에서 시간에 따른 PLA/SWNT 복합체 필름의 출력 전압(좌측) 및 이에 상응하는 출력 전압을 압력의 함수로서 보여 주고(우측), 삽입도는 수직 방향(적색 화살표)으로 압력을 받는 필름을 보여주는 사진이다.
도 18은 본 발명의 동작 센서에 대한 펀칭 과정에 대한 개략도 및 상기 동작 센서의 이미지(우측)를 보여 준다.
도 19는 4가지 모드(비변형, 압력 받음, 압축 및 인장)에서 동작 센서의 출력 전압을 시간의 함수로서의 플롯이고, 각 그래프의 삽입도는 상기 4가지 모드의 동작 센서에 대한 사진이다.
도 20은, FEA를 통해 얻은, 4가지 모드(비변형, 압력 받음, 압축 및 인장)에 상응하는 스트레인 분포이다.
1 shows a process of fabricating a piezoelectric graphene heterostructure for a motion sensor of the present invention.
2 is a photograph of a transparent piezoelectric motion sensor of the present invention conformally contacting an upper part of a human wrist;
Fig. 3 is a photograph in which a part of the transparent piezoelectric motion sensor of the present invention is peeled off.
4 is a developed view of a patterned graphene (GP) heterostructure used in the motion sensor of the present invention.
5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph (PMMA / graphene: red, PLA: green) of a cross section of a patterned graphene (GP) heterostructure used in the motion sensor of the present invention.
6 is a diagram showing the transmittance in the visible light region of the motion sensor (PLA (polylactic acid): black, PLA / SWNT (polylactic acid / single walled carbon nanotube): red) according to the present invention.
Figure 7 shows the sheet resistance of the initial (red), gold-doped (green), and silver nanowire-coated (blue) GP heterostructures. The inset of FIG. 7 is a SEM image of the GP coated with the silver nanowire.
Fig. 8 shows the human motion (left), its enlarged view (middle) with its corresponding bending radius, and the bending motion (right) at each bend radius.
Figure 9 shows the change in resistance per unit length of the initial (red), gold-doped (green), and silver nanowire-coated (blue) GP heterostructures, and the resistance varies inversely with the bending radius.
10 is a SEM photograph of the surface of the ITO film on the PET layer after bending the structure.
Figure 11 shows a finite element analysis showing the strain distribution of the GP heterostructure when the bending radius R is infinity (Figure 11a), 1.3 cm (Figure 11b), 0.52 cm (Figure 11c) and 0.38 cm (Figure 11d) (FEA) results and corresponding photographs of the bent heterostructure.
Figure 12 shows the output current (Figure 12a) and output voltage (Figure 12b) of a motion sensor made of PLA (blue) and SWNT-encapsulated PLA (red) as a function of time.
13A is an X-ray diffraction spectrum of a PLA / SWNT composite film, FIG. 13B is a Raman spectrum of a PLA / SWNT composite, and FIG. 13C is a description of each Raman peak.
14A and 14B show the piezoelectric output current and piezoelectric output voltage of a PLA / SWNT composite film which is half the SWNT concentration of the composite film of Fig. 12, Fig. 14C shows the cycle reliability test (150 or more bending operations 14D is a schematic view (right side) of a step of applying shear stress to the PLA / SWNT film and the piezoelectric output voltage (left side) of the PLA / SWNT composite film when the shear stress is distinct, 14f are photographs of a forward connection and a reverse connection setup for external data acquisition (external DAQ) for electrical characteristic measurement, respectively.
15A and 15B show the output voltage of the PLA / SWNT composite as a function of time in the forward and reverse connections, respectively.
Figure 16 shows charge separation in PLA / SWNT composite films under compressive and tensile stresses.
17A shows the stress distribution of the horizontal (left) and vertical (right) aligned SWNTs determined by FEA. 17B shows the output voltage (left side) and the corresponding output voltage of PLA / SWNT composite film over time as a function of the reciprocal of the bending radius, in the reciprocal of the other bending radius, Is a photograph showing the bending of the film of Fig. FIG. 17C shows the output voltage (left) and corresponding output voltage of the PLA / SWNT composite film over time at different pressures as a function of pressure (right), and the degree of insertion was measured in the vertical direction (red arrow) It is a photograph showing the film.
18 shows a schematic diagram of a punching process for the motion sensor of the present invention and an image (right side) of the motion sensor.
19 is a plot of the output voltage of the motion sensor as a function of time in four modes (unstrained, pressure-loaded, compressed and tensioned), and the inset of each graph is a photograph of the motion sensors of the four modes.
20 is a strain distribution corresponding to four modes (unconstrained, pressure-loaded, compression and tensile) obtained through FEA.

이하, 다음의 실시예 또는 도면을 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 다음의 실시예 또는 도면에 대한 설명은 본 발명의 구체적인 실시 태양을 특정하여 설명하고자 하는 것일 뿐이며, 본 발명의 권리 범위를 이들에 기재된 내용으로 한정하거나 제한해석하고자 의도하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples or drawings. It is to be understood, however, that the following description of the embodiments or drawings is intended to illustrate specific embodiments of the invention and is not intended to be exhaustive or to limit the scope of the invention to the precise forms disclosed.

실시예Example 1. 은  1. Silver 나노와이어(AgNW)의Of nanowires (AgNW) 합성 synthesis

은 나노와이어를 합성하기 위하여, 5 ml 에틸렌 글리콜(EG, JUNSEI, Japan)을 50 ml 유리병(vial)에 붓고, 260 rpm으로 교반하면서 오일 조(oil bath) 내에서 가열하였다(153℃). 30분 동안 가열한 후, EG에 용해된 40 μL의 4 mM 염화 구리(CuCl2ㆍ2H2O, 99%, DAEJUNG, Korea) 용액을 15분 동안 가열하면서 첨가하였다. 다음으로, 1.5 mL의 0.147 M 폴리(비닐피롤리돈)(PVP, avg. MW 55000, Aldrich, USA) 및 EG에 용해시킨 1.5 ml의 0.094 M 질산은(AgNO3 99%+, Strem Chemicals, Inc., USA) 용액을 첨가하였다. 주입 후, 상기 반응을 1시간 동안 진행시켰다. 다음으로, 은 나노와이어 용액을 원심분리하였고 아세톤에 3회 반복하여 재분산시켰다. 마지막으로, 은 나노와이어를 건조시켰고, 1 wt%가 되도록 에탄올 내에 분산시켰다.
5 ml of ethylene glycol (EG, JUNSEI, Japan) was poured into a 50 ml vial and heated in an oil bath (153 ° C) with stirring at 260 rpm to synthesize the nanowires. After heating for 30 minutes, 40 μL of 4 mM copper chloride (CuCl 2 .2H 2 O, 99%, DAEJUNG, Korea) solution dissolved in EG was added with heating for 15 minutes. 1.5 ml of 0.094 M silver nitrate (AgNO 3 99% +, Strem Chemicals, Inc.) dissolved in 1.5 mL of 0.147 M poly (vinylpyrrolidone) (PVP, avg. MW 55000, Aldrich, USA) and EG. , USA). After the injection, the reaction was allowed to proceed for 1 hour. Next, the silver nanowire solution was centrifuged and redispersed in acetone three times. Finally, the silver nanowires were dried and dispersed in ethanol to 1 wt%.

실시예Example 2.  2. 그래핀의Grapina 합성 및 도핑 Synthetic and doping

그래핀을 화학 기상 증착(CDV)으로 25 μm의 구리 호일(foil)(Alfa Aesar, USA) 상에서 합성하였다. 구리 호일을 1000℃에서 1시간 동안, 일정한 수소 흐름(8 sccm)과 함께 어닐링한 다음, 메탄 가스(20 sccm)를 30분 동안 삽입하였다. 이어서, 수소 분위기 하에서, 상기 챔버의 온도를 실온으로 급속 냉각시켰다. PMMA(A4, 495, Microchem, USA)를 스핀 코팅한 후, 상기 구리 호일 상에 합성된 그래핀 층을 구리 에칭액에 담가서, 구리를 에칭하였고, 상기 그래핀/PMMA 층을 부유시켰다. 상기 분리된 그래핀 층을 탈이온수로 세척하여 잔류 에칭액을 제거하였다. 상기 그래핀의 뒷면을 AuCl3(Sigma-Aldrich, USA) 용액(DI 내, 20 mM)에 10분 동안 노출시켜 도핑하였다.
Graphene was synthesized by chemical vapor deposition (CDV) on 25 μm copper foil (Alfa Aesar, USA). The copper foil was annealed at 1000 占 폚 for 1 hour with a constant hydrogen flow (8 sccm) and then methane gas (20 sccm) was inserted for 30 minutes. Subsequently, under a hydrogen atmosphere, the temperature of the chamber was rapidly cooled to room temperature. After the PMMA (A4, 495, Microchem, USA) was spin-coated, the graphene layer synthesized on the copper foil was immersed in a copper etching solution to etch copper, and the graphene / PMMA layer was floated. The separated graphene layer was washed with deionized water to remove the residual etchant. The backside of the graphene was doped by exposure to AuCl 3 (Sigma-Aldrich, USA) solution (20 mM in DI) for 10 minutes.

실시예Example 3. 투명한  3. Transparent 웨어러블Wearable 동작/압력 센서의 제조 Manufacture of motion / pressure sensor

개략적인 제조 방법을 도 1에 나타내었다. PLA(Sigma Aldrich, USA)를 클로로포름(98.5%, Samchun, Korea) 내에서, 3 wt%의 농도로 자석 교반기를 사용하여 분산시켰다. SWNT(Hanhwa, Korea) 역시 초음파 처리 하에 클로로포름 내에 분산시켰다(1.6×10-6 wt%). 이후, 상기 두 분산액을 슬라이드 글라스에 드랍 캐스팅(drop casting)하여 PLA/SWNT 복합체를 형성하였다. 실온에서 24시간 동안 상기 분산액을 건조시킨 후, 생성된 PLA/SWNT 복합체 필름(약 70 μm의 두께)을 슬라이드 글라스로부터 분리하였다. 다음으로, PMMA를 합성된 그래핀 시트에 스핀 코팅하였고, 상기 그래핀 시트의 뒷면을 금 도핑 용액에 노출시켰다. 상기 금 도핑된 그래핀/PMMA 필름을 PLA/SWNT 복합체 필름에 전사하였다. 마지막으로, 또 다른 금 도핑된 그래핀/PMMA필름을 PLA/SWNT 복합체 필름의 다른 면에 전사하였다.A schematic manufacturing method is shown in Fig. PLA (Sigma Aldrich, USA) was dispersed in chloroform (98.5%, Samchun, Korea) at a concentration of 3 wt% using a magnetic stirrer. SWNT (Hanhwa, Korea) was also dispersed in chloroform under ultrasonic treatment (1.6 × 10 -6 wt%). The two dispersions were then drop cast into a slide glass to form a PLA / SWNT complex. After drying the dispersion for 24 hours at room temperature, the resulting PLA / SWNT composite film (about 70 μm thick) was separated from the slide glass. Next, PMMA was spin-coated on the synthesized graphene sheet, and the back side of the graphene sheet was exposed to the gold doping solution. The gold-doped graphene / PMMA film was transferred to a PLA / SWNT composite film. Finally, another gold doped graphene / PMMA film was transferred to the other side of the PLA / SWNT composite film.

도 2는, 투명하고 신축성 있는 압전 동작 센서를 보여준다. 상기 동작 센서에 대해 부분적으로 분리된 사진은 도 3에 나타나 있다. 상기 장치의 초박형, 경량 및 신축성에 의해 인간 피부와 등각 통합(confomal intergration)이 가능하고, 상당한 정도로 편안하게 된다. 분무 탄성 필름(sprayed elastomeric film)은 접착력을 보다 더 향상시킨다(Yeo, W.-H., et al . Multifunctional epidermal electronics printed directly onto the skin. Adv . Mater. 25, 2773-2778 (2013)). 또한, 높은 투명성으로 인해, 상기 장치는 부분 박리(delamination) 후에도 여전히 알아차리기 어렵다. 상기 눈에 보이지 않는, 투명 재료를 사용한 피부-순응성 장치는, 자연스럽고 미적으로 만족스러운 외관을 가지며, 개인의 사생활을 보장한다.Fig. 2 shows a transparent and stretchable piezoelectric motion sensor. A partially separated photograph of the motion sensor is shown in Fig. The device's ultra-thin, lightweight and stretch allows confomal intergration with the human skin and is considerably comfortable. Sprayed elastomeric films further improve adhesion (Yeo, W.-H., et al . Multifunctional epidermal pills are printed directly on the skin. Adv . Mater. 25 , 2773-2778 (2013)). Also, due to the high transparency, the device is still difficult to notice after partial delamination. The invisible, skin-conforming device using a transparent material has a natural, aesthetically pleasing appearance and assures privacy of the individual.

상기 장치의 구조적 설계 및 사용된 재료의 특성은, 상기 동작 센서에 사용된 패터닝된 그래핀(GP) 헤테로구조체의 확대도(도 4)에 도시되어 있다. 상기 동작 센서(도 5)는 압전 그래핀 헤테로구조체, 즉, SWNT가 상기 그래핀 전극들과 상기 절연층들 사이에 내포된(embedded) 압전 고분자 박막(PLA, 약 70 μm)으로 구성된다. 상기 사용된 그래핀은, 구리를 촉매로 사용한 화학 기상 증착법을 통해 성장하고, 금 염(gold salt)으로 도핑된다. 폴리메타크릴레이트(PMMA) 층은 상기 장치를 절연시키고, SWNT의 압전 발전력(piezoelectric power-generation ability)을 향상시킨다. 도 5는 동작 센서에 사용된, 압전 그래핀 헤테로구조체의 단면에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 보여 준다. 상기 동작센서의 PMMA/그래핀 및 PLA 층을 적색과 녹색으로 각각 나타내었다.
The structural design of the device and the properties of the materials used are shown in an enlarged view of the patterned graphene (GP) heterostructure used in the motion sensor (FIG. 4). The motion sensor (FIG. 5) is composed of a piezoelectric polymer thin film (PLA, approximately 70 μm) embedded in a piezoelectric graphene heterostructure, ie, SWNT, between the graphene electrodes and the insulating layers. The graphenes used are grown by chemical vapor deposition using copper as a catalyst and doped with a gold salt. A polymethacrylate (PMMA) layer insulates the device and improves the piezoelectric power-generation ability of the SWNT. 5 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of a section of a piezoelectric graphene heterostructure used in a motion sensor. The PMMA / graphene and PLA layers of the motion sensor are shown in red and green, respectively.

실시예Example 4. 광학적, 전기적 및 기계적 특성 4. Optical, electrical and mechanical properties

PLA와 PLA/SWNT로 만들어진 동작 센서의 투과율을 가시광선 영역(도 6, 380 내지 780 ㎚)에서 측정하였고; 상기 장치는 높은 투명성을 나타낸다. 인듐 주석 산화물(ITO) 전극은 투명 전극으로서 널리 사용된다. 그러나, 초기(pristine) 상태에서, 그래핀은 ITO 보다 높은 시트 저항(sheet resistance)을 가지므로, 따라서 전도성을 개선하고자 하는 경우 그래핀을 변형해야만 한다. 따라서, 염화 금으로 도핑된 다층의 그래핀으로 구성되고, 내포된 은 나노와이어를 포함한 전도성 그래핀 헤테로구조체가 사용된다. 도 7은, 초기 상태(696.5 Ω/□), 금 도핑(354.5 Ω/□) 및 은 나노와이어 코팅(98.8 Ω/□)된 그래핀 전극에 대해 측정된 시트 저항을 보여준다; 상기 측정 값은 그래핀의 전도도가 도핑에 의해 성공적으로 증가할 수 있음을 나타낸다. 도 7의 삽입도는 은 나노와이어 코팅된 그래핀의 SEM 사진을 보여준다.The transmittance of the motion sensor made of PLA and PLA / SWNT was measured in the visible light region (FIG. 6, 380 to 780 nm); The device exhibits high transparency. Indium tin oxide (ITO) electrodes are widely used as transparent electrodes. However, in the pristine state, graphene has sheet resistance higher than that of ITO, and therefore graphene must be deformed in order to improve the conductivity. Thus, conductive graphene heterostructures comprising silver nanowires, comprised of multi-layer graphene doped with gold chloride, are used. Figure 7 shows the sheet resistance measured for an initial state (696.5? /?), Gold doping (354.5? /?) And silver nanowire coating (98.8? /?) For a graphene electrode; The measured values indicate that the conductivity of graphene can be successfully increased by doping. The inset of FIG. 7 shows a SEM photograph of silver nanowire coated graphene.

ITO에 대한 상기 그래핀 헤테로구조체의 장점 중 하나는 매우 높은 기계적 변형성이다. 상기 그래핀 헤테로구조체 및 ITO 필름은, 굽힘 단계를 사용하여, 상이한 굽힘 반경으로 구부러진다. 상기 굽힘 반경은 굽힌 인간의 손목의 위치에 기초하여 측정된다(도 8). 상기 굽힘 시험에서, 상기 그래핀 헤테로구조체가 극도로 굽혀진 상태에서도 높은 전기 전도도를 유지하는 것을 확인한 반면에, ITO 필름은 시트 저항이 급격하게 증가함을 보여주었다(도 9). 상기 ITO 필름의 SEM 이미지에서 보여지는 바와 같이(도 10), 상기 ITO의 저항 증가는 굽혀질 때 형성되는 균열에 기인한다. 반면에, 상기 그래핀 헤테로구조체에서는 균열이 관찰되지 아니한다.One of the advantages of the graphene heterostructure for ITO is the extremely high mechanical deformability. The graphene heterostructure and the ITO film are bent at different bending radii using a bending step. The bending radius is measured based on the position of the bent human wrist (FIG. 8). In the bending test, it was confirmed that the graphene heterostructure was maintained at a high electrical conductivity even in an extremely bent state, whereas the ITO film showed a sharp increase in sheet resistance (FIG. 9). As shown in the SEM image of the ITO film (FIG. 10), the increase in resistance of the ITO is due to cracks formed when bent. On the other hand, cracks are not observed in the graphene heterostructure.

이론 역학에 기반한 분석은 이러한 관찰을 확증한다. 상기 그래핀 헤테로구조체 및 ITO 필름의 상이한 굽힘 반경에 대한 스트레인(strain) 분포를 유한 요소 분석법(FEA)에 의해 얻었고; 해당 실험의 사진을 도 11a내지 11d에 나타내었다. 적색 점선 박스가 FEA의 분석 영역에 해당한다. 상기 FEA 결과는, 동일한 굽힘 반경에서의 그래핀 헤테로구조체 및 ITO 필름의 국소적 스트레인 분포가 그다지 차이가 없다는 것을 나타낸다. 그러나, 상기 ITO 필름(< ~1%)(Peng, C., et al. In situ electro-mechanical experiments and mechanics modeling of tensile cracking in indium tin oxide thin films on polyimide substrates, J. Appl . Phys . 109, 103530 (2011)) 및 그래핀 헤테로구조체(> ~5%)(Kim, K. S., et al . Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature 457, 706-710 (2009))에 기계적 균열을 일으키는 임계 스트레인(critical strain)은 다르다. 은 나노와이어의 첨가는 상기 그래핀 헤테로구조체의 기계적 강도를 보다 더 향상 시킨다(Lee, M.-S., et al. High-Performance, Transparent, and Stretchable Electrodes Using GrapheneMetal Nanowire Hybrid Structures. Nano Lett . 13, 28142821 (2013)). 따라서, 상기 전도성 그래핀 헤테로구조체는, 인체의 동적인 동작 중에도 고유의 전기적 특성을 유지한다.
An analysis based on theoretical mechanics confirms this observation. Strain distributions for different bending radii of the graphene heterostructure and ITO films were obtained by FEA; A photograph of the experiment is shown in Figs. 11A to 11D. The red dotted box corresponds to the analysis area of FEA. The FEA results show that the local strain distributions of the graphene heterostructure and ITO film at the same bending radius are not much different. However, the ITO film (<~ 1%) (Peng , C., et al. In situ electro-mechanical experiments and mechanics modeling of tensile cracking in indium tin oxide thin films on polyimide substrates, J. Appl. Phys. 109, 103530 (2011)) and graphene heterostructures (> 5%) (Kim, KS , et al . Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature 457 , 706-710 (2009)) have different critical strains that cause mechanical cracking. The addition of nanowires thereby more improving the mechanical strength of the graphene hetero structures (Lee, M.-S., et al. High-Performance, Transparent, and Stretchable Electrodes Using GrapheneMetal Nanowire Hybrid Structures. Nano Lett. 13 , 28142821 (2013)). Thus, the conductive graphene heterostructure maintains its inherent electrical properties even during the dynamic operation of the human body.

실시예Example 5. 압전  5. Piezoelectric GPGP 헤테로구조체Heterostructure

상기 압전 그래핀 헤테로구조체와 동작 센서의 통합과 관련된 단계는 도 1에 나타내었다. 상기 생성된 압전 전압 및 전류의 낮은 진폭 때문에, 초기의 PLA 층에서 높은 SNR을 얻기 어렵다(도 12a 및 12b에서 청색 플롯). 상기 생성된 압전 신호를 증폭시키기 위하여, 상기 PLA 층에 SWNT를 내장한다. 상기 PLA/SWNT 복합 필름은, X-선 회절 분석법으로 측정한 바와 같이, 39%의 결정화도를 나타낸다(도 13a). 상기 PLA/SWNT 복합체 내의 PLA 및 SWNT의 공존은 라만 분광법(Raman spectroscopy)으로 확인하였다(도 13b 및 13c). 동일하게 적용된 스트레인 하에서, 상기 PLA/SWNT 복합체는 약 4 nA의 전류 및 약 210mV의 전압을 생성하고(도 12a 및 12b에서 적색 플롯); 이러한 값은 초기 상태의 PLA의 경우에 비해 8배 및 5배 더 높다(도 12a 및 12b에서 청색 플롯). 상기 전압 및 전류의 증가는 복합체 내의 SWNT의 농도에 관련되어 있다. 도 14a 및 14b는, 원래 농도의 절반인 SWNT가 함유된, PLA 복합체 필름에 의해 생성된 전압 및 전류는, 도 12a 및 12b에서 청색과 적색플롯에 해당하는 전압 및 전류의 사이에 있다는 것을 보여준다. 상기 복합체의 압전 특성의 향상은, 다수의 굽힘 사이클 후에도 발견된다(도 14c). 전단 응력을 적용하여 상기 PLA/SWNT 복합체에서의 압전 전압 또한 생성될 수 있다(도 14d).The steps involved in integrating the piezoelectric graphene heterostructure and the motion sensor are shown in FIG. Due to the low amplitude of the generated piezoelectric voltage and current, it is difficult to obtain a high SNR in the initial PLA layer (blue plot in FIGS. 12A and 12B). In order to amplify the generated piezoelectric signal, a SWNT is embedded in the PLA layer. The PLA / SWNT composite film exhibits a crystallinity of 39% as measured by X-ray diffraction analysis (FIG. 13A). The coexistence of PLA and SWNT in the PLA / SWNT complex was confirmed by Raman spectroscopy (FIGS. 13B and 13C). Under the same applied strain, the PLA / SWNT complex produced a current of about 4 nA and a voltage of about 210 mV (red plot in Figures 12a and 12b); These values are 8 times and 5 times higher (blue plot in FIGS. 12A and 12B) than in the case of PLA in the initial state. The increase in voltage and current is related to the concentration of SWNT in the complex. 14A and 14B show that the voltage and current generated by the PLA composite film, containing SWNTs that are half the original concentration, are between the voltages and currents corresponding to the blue and red plots in FIGS. 12A and 12B. Improvement of the piezoelectric properties of the composite is also found after a number of bending cycles (Fig. 14C). The piezoelectric voltage in the PLA / SWNT composite can also be generated by applying shear stress (FIG. 14D).

상기 측정된 신호가 압전 전하 생성에 의해 유발되는지 확인하기 위하여, 순방향(forward) 연결(도 15c, 도 14e)에서 첫 번째 피크전압의 극성을, 역방향(reverse) 연결(도 15d, 도 14f)에서의 극성과 비교한다. 두 가지 경우에 대한 극성의 차이는 상기 신호가 본질적으로 압전성인 것을 확인해준다. 또한, 굽힘 방향이 변할 때에도, 이러한 극성의 변화가 관찰된다(도 16 및 도 19). PLA/SWNT 복합체가 압축 또는 인장 스트레인에 영향을 받을 때, 음 또는 양 전하는 상부 및 하부 전극에 인접하여 축적된다. 이러한 전하의 축적은, PLA 내에서 스트레인에 의한 전하 분리에 의한 것이다. 한편, 상기 SWNT의 높은 영 모듈러스(Young modulus)는 PLA의 국소적 스트레인 저항성을 향상시키고, 따라서 전하 생성을 최대화한다. 이는 상기 스트레인이 SWNT 근처에 집중되어 있다는 사실에 의해 입증되고; 또한, FEA에 의해 확인된다(상기 PLA/SWNT 복합체에 1%의 스트레인을 적용). PLA 내에서 상기 SWNT를 수평 또는 수직으로 정렬하여; 두 가지의 다른 경우로 모델링 한다(도 17f에서 각각 좌측 및 우측 사진). 두 경우 모두에서, 응력이 SWNT 근처에 집중되는 경향이 있다 (Park, K.-I., et al. Piezoelectric BaTiO3 thin film nano generator on plastic substrates. Nano Lett . 10, 4939-4973 (2010)). 상기 출력 전압을 적용된 스트레인의 함수로서 연구하기 위하여, 복합체 필름에서 생성된 전압을, 다른 굽힘 반경으로 상기 필름을 굽힘으로써 얻은 다양한 스트레인에서 측정하였다. 도 17g는 대응하는 전압 출력(좌) 및 약 0.12 mV/cm- 1 의 기울기를 갖는 선형 교정 곡선(우)을 보여준다. 또한, 도 17h는, 상기 복합체 필름에서 상이한 압력을 적용하여 생성된 압전 전압 출력을 나타내고(좌); 둘 사이의 관계를 나타내는 선형 상관 곡선은 약 0.8 mV/kPa의 기울기를 갖는다(우). 상기 그래핀 헤테로구조체에서 생성된 압전성과 외부에서 적용된 기계적 자극 사이의 관계가 선형이라면, 상기 헤테로구조체는 iHMI내에서 감지 요소로서 사용되기에 적합하다.
To verify that the measured signal is caused by piezoelectric charge generation, the polarity of the first peak voltage in a forward connection (Fig. 15c, Fig. 14e) is plotted in a reverse connection (Fig. 15d, Fig. 14f) . The difference in polarity between the two cases confirms that the signal is essentially piezoelectric. Further, even when the bending direction is changed, such a change in polarity is observed (Figs. 16 and 19). When the PLA / SWNT complex is subjected to compression or tensile strain, negative or positive charges accumulate adjacent to the upper and lower electrodes. This accumulation of charge is due to charge separation by strain in the PLA. On the other hand, the high Young's modulus of the SWNT improves the local strain resistance of the PLA and thus maximizes charge generation. This is evidenced by the fact that the strain is concentrated near the SWNT; It is also confirmed by FEA (applying 1% strain to the PLA / SWNT complex). Aligning the SWNT horizontally or vertically within the PLA; Two different cases are modeled (left and right photograph respectively in Fig. 17F). In both cases, the stress tends to be concentrated near the SWNTs (Park, K.-I., et al. Piezoelectric BaTiO 3 thin film nano generator on plastic substrates. Nano Lett . 10 , 4939-4973 (2010)). In order to study the output voltage as a function of the applied strain, the voltage generated in the composite film was measured at various strains obtained by bending the film with different bending radii. Figure 17g shows a linear calibration curve (right) with a corresponding voltage output (left) and a slope of about 0.12 mV / cm &lt;& quot ; 1 & gt ;. Figure 17h also shows the piezoelectric voltage output produced by applying different pressures in the composite film (left); The linear correlation curve showing the relationship between the two has a slope of about 0.8 mV / kPa (right). If the relationship between the piezoelectricity produced in the graphene heterostructure and the mechanical stimulus applied externally is linear, then the heterostructure is suitable for use as a sensing element in an iHMI.

실시예Example 6. 동작 감지를 위한  6. For motion detection 패터닝된Patterned 압전  Piezoelectric GPGP 헤테로구조체Heterostructure

완전하게 구불구불하고 신축성 있는 설계를 보장하기 위하여, 상기 PLA/SWNT 복합체 필름을 기계적 펀칭 가공을 사용하여 패터닝한다(도 18). 상기 맞춤 제작(custom-made) 펀칭 마스크를, 상기 압전 그래핀 헤테로구조체 필름 위에 배치된 프레스기에 놓는다. 다음으로 상기 기계는 적절한 압력으로 가압되고 해압된다. 상기 동작 센서의 완전하게 구불구불한 구조는 가역적인 신장을 가능하게 한다(도 S6a). 상기 센서 또한 인간의 피부에 등각으로 배치될 수 있으며, 따라서 신체가 움직이는 동안에도 접촉한 상태를 유지 한다(도 19). 상기 동작 센서는 변형 되지 않을 때는 전위를 생성하지 않고(좌측 상단), 가압(우측 상단), 신장(좌측 하단), 또는 압축(우측 하단)하는 등의 변형 중에는 전압을 발생시킨다. 상기 생성된 전위의 진폭 및 극성은, 변형의 본질(가압 대 신장) 및 변형의 방향(신장 대 압축)에 따라 달라진다. 상기 생성된 전위는 본질적으로 압전성이고; 이는 상이한 연결이 사용될 때, 전압 극성의 변화에 의해 확인된다. 도 19에 나타낸 출력 신호를 유발하는 상기 동작 센서 내에서의 스트레인 분포를 FEA를 통해 예측하고(도 20); 상기 FEA 결과는 상기 전위의 진폭 및 극성의 차이를 설명한다. 4개의 상이한 동작-유도 신호를 사용하여, 상기 기계를 제어하기 위한 4개의 명령 신호가 생성될 수 있다.The PLA / SWNT composite film is patterned using a mechanical punching process (Fig. 18) to ensure a completely twisted and flexible design. The custom-made punching mask is placed on a press machine disposed on the piezoelectric graphene heterostructure film. The machine is then pressurized and depressurized to a suitable pressure. The fully serpentine configuration of the motion sensor enables reversible stretching (Fig. S6a). The sensor may also be disposed conformally to the human skin and thus remains in contact while the body is moving (Figure 19). The operation sensor generates a voltage during deformation such as pressing (right upper end), elongation (left lower end), or compression (right lower end) without generating a potential when it is not deformed (left upper end). The amplitude and polarity of the generated potential are dependent on the nature of the deformation (pressing versus elongation) and the direction of deformation (elongation versus compression). The generated potential is essentially piezoelectric; This is confirmed by the change in voltage polarity when different connections are used. The strain distribution in the motion sensor causing the output signal shown in Fig. 19 is predicted through FEA (Fig. 20); The FEA result describes the difference in amplitude and polarity of the potential. Using four different operation-induced signals, four command signals for controlling the machine can be generated.

Claims (19)

제1 보호층; 상기 제1 보호층에 인접하여 형성된 제1 전극층; 상기 제1 전극층에 인접하여 형성된 압전층; 상기 압전층에 인접하여 형성된 제2 전극층; 상기 제2 전극층에 인접하여 형성된 제2 보호층을 포함하는, 투명하고 신축성 있는 동작 센서.A first protective layer; A first electrode layer formed adjacent to the first passivation layer; A piezoelectric layer formed adjacent to the first electrode layer; A second electrode layer formed adjacent to the piezoelectric layer; And a second protective layer formed adjacent to the second electrode layer. 제1항에 있어서, 상기 제1 보호층이 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리락트산(PLA)인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the first protective layer is polymethyl methacrylate (PMMA) or polylactic acid (PLA). 제1항에 있어서, 상기 제1 보호층의 두께가 50 nm 내지 100 μm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the thickness of the first protective layer is 50 nm to 100 占 퐉. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극층이 그래핀, 단일벽 탄소 나노튜브 및 은 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor of claim 1, wherein the first electrode layer is selected from the group consisting of graphene, single wall carbon nanotubes, and silver nanowires. 제4항에 있어서, 상기 그래핀이 금으로 도핑된 그래핀인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent, stretchable motion sensor of claim 4, wherein the graphene is graphene doped with gold. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극층의 두께가 1 nm 내지 100 nm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the thickness of the first electrode layer is 1 nm to 100 nm. 제1항에 있어서, 상기 압전층이 폴리락트산/단일벽 탄소 나노튜브 복합체 필름인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric layer is a polylactic acid / single-walled carbon nanotube composite film. 제7항에 있어서, 상기 단일벽 탄소 나노튜브의 크기가 50 nm 내지 1 mm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 7, wherein the size of the single-walled carbon nanotube is 50 nm to 1 mm. 제1항에 있어서, 상기 압전층의 두께가 100 nm 내지 500 μm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric layer has a thickness of 100 nm to 500 μm. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극층이 그래핀, 단일벽 탄소 나노튜브 및 은 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the second electrode layer is selected from the group consisting of graphene, single wall carbon nanotubes and silver nanowires. 제10항에 있어서, 상기 그래핀이 금으로 도핑된 그래핀인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.11. The transparent, stretchable motion sensor of claim 10, wherein the graphene is graphene doped with gold. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극층의 두께가 1 nm 내지 100 nm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the thickness of the second electrode layer is 1 nm to 100 nm. 제1항에 있어서, 상기 제2 보호층이 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리락트산(PLA)인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the second protective layer is polymethyl methacrylate (PMMA) or polylactic acid (PLA). 제1항에 있어서, 상기 제2 보호층의 두께가 50 nm 내지 100 μm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the thickness of the second protective layer is 50 nm to 100 m. 제1항에 있어서, 상기 제1 보호층, 제1 전극층, 압전층, 제2 전극층 및 제2 보호층이 구불구불한 형태로 패터닝된 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서.The transparent and stretchable motion sensor according to claim 1, wherein the first protective layer, the first electrode layer, the piezoelectric layer, the second electrode layer, and the second protective layer are patterned in a serpentine pattern. (i) 폴리락트산(PLA) 분산액과 단일벽 탄소 나노튜브(SWNT) 분산액을 드랍 캐스팅하여 PLA/SWNT 복합체 필름을 제조하는 단계;
(ii) 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 그래핀 시트에 스핀 코팅하여 그래핀/PMMA 필름을 제조하는 단계; 및
(ii) 상기 PLA/SWNT 복합체 필름의 양면에 상기 그래핀/PMMA 필름을 전사하는 단계를 포함하는, 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법.
(i) drop casting a polylactic acid (PLA) dispersion and a single wall carbon nanotube (SWNT) dispersion to produce a PLA / SWNT composite film;
(ii) spin-coating polymethylmethacrylate (PMMA) on a graphene sheet to prepare a graphene / PMMA film; And
(ii) transferring the graphene / PMMA film onto both sides of the PLA / SWNT composite film.
제16항에 있어서, 상기 PLA/SWNT 복합체 필름의 두께가 100 nm 내지 500 μm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein the thickness of the PLA / SWNT composite film is 100 nm to 500 m. 제16항에 있어서, 상기 그래핀/PMMA 필름에서 상기 그래핀 층의 두께가 1 nm 내지 100 nm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein the thickness of the graphene layer in the graphene / PMMA film is 1 nm to 100 nm. 제16항에 있어서, 상기 그래핀/PMMA 필름에서 상기 PMMA 층의 두께가 50 nm 내지 100 μm인 것임을 특징으로 하는 투명하고 신축성 있는 동작 센서 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein the thickness of the PMMA layer in the graphene / PMMA film is between 50 nm and 100 mu m.
KR1020150028499A 2015-02-27 2015-02-27 Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same KR101743221B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150028499A KR101743221B1 (en) 2015-02-27 2015-02-27 Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150028499A KR101743221B1 (en) 2015-02-27 2015-02-27 Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160105171A true KR20160105171A (en) 2016-09-06
KR101743221B1 KR101743221B1 (en) 2017-06-05

Family

ID=56946056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150028499A KR101743221B1 (en) 2015-02-27 2015-02-27 Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101743221B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109265944A (en) * 2018-09-05 2019-01-25 南京林业大学 A kind of preparation method of high intensity antibacterial carbon nano tube/silver/lactic acid composite material
WO2020104776A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Oxford University Innovation Limited Sensor for use in imaging applications
CN111682796A (en) * 2020-05-20 2020-09-18 武汉汉烯科技有限公司 Flexible piezoelectric energy collector based on negative Poisson ratio macroscopic graphene film
KR102279068B1 (en) * 2020-11-25 2021-07-19 한국과학기술연구원 Stretchable substrate and manufacturing method thereof
KR102418327B1 (en) * 2021-01-06 2022-07-11 한국과학기술원 Method for manufacturing a strain sensor for health monitoring and a strain sensing device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109265944A (en) * 2018-09-05 2019-01-25 南京林业大学 A kind of preparation method of high intensity antibacterial carbon nano tube/silver/lactic acid composite material
WO2020104776A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-28 Oxford University Innovation Limited Sensor for use in imaging applications
GB2590045A (en) * 2018-11-19 2021-06-23 Univ Oxford Innovation Ltd Sensor for use in imaging applications
CN111682796A (en) * 2020-05-20 2020-09-18 武汉汉烯科技有限公司 Flexible piezoelectric energy collector based on negative Poisson ratio macroscopic graphene film
CN111682796B (en) * 2020-05-20 2024-04-19 武汉汉烯科技有限公司 Flexible piezoelectric energy collector based on negative poisson ratio macroscopic graphene film
KR102279068B1 (en) * 2020-11-25 2021-07-19 한국과학기술연구원 Stretchable substrate and manufacturing method thereof
US11628660B2 (en) 2020-11-25 2023-04-18 Korea Institute Of Science And Technology Mechanical-metamaterial-based stretchable substrate with negative poisson's ratio and manufacturing method thereof
KR102418327B1 (en) * 2021-01-06 2022-07-11 한국과학기술원 Method for manufacturing a strain sensor for health monitoring and a strain sensing device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101743221B1 (en) 2017-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Piezoelectric materials for flexible and wearable electronics: A review
Tannarana et al. 2D-SnSe2 nanosheet functionalized piezo-resistive flexible sensor for pressure and human breath monitoring
Chen et al. Flexible piezoelectric-induced pressure sensors for static measurements based on nanowires/graphene heterostructures
Wu Stretchable electronics: functional materials, fabrication strategies and applications
Chen et al. A stretchable and transparent nanocomposite nanogenerator for self-powered physiological monitoring
Dutta et al. NiO@ SiO2/PVDF: A flexible polymer nanocomposite for a high performance human body motion-based energy harvester and tactile e-skin mechanosensor
Chandrasekaran et al. Micro-scale to nano-scale generators for energy harvesting: Self powered piezoelectric, triboelectric and hybrid devices
KR101743221B1 (en) Transparent and Stretchable Motion Sensor and Process for Preparing the Same
Bhavanasi et al. Enhanced piezoelectric energy harvesting performance of flexible PVDF-TrFE bilayer films with graphene oxide
Jo et al. Wearable, stretchable, transparent all-in-one soft sensor formed from supersonically sprayed silver nanowires
Jeon et al. Waterproof electronic-bandage with tunable sensitivity for wearable strain sensors
Li et al. Materials and designs for power supply systems in skin-interfaced electronics
Wang et al. Quasi in situ polymerization to fabricate copper nanowire-based stretchable conductor and its applications
Lin et al. Superior stretchable conductors by electroless plating of copper on knitted fabrics
Li et al. Ultrasensitive pressure sensor sponge using liquid metal modulated nitrogen-doped graphene nanosheets
Ko et al. Stretchable conductive adhesives with superior electrical stability as printable interconnects in washable textile electronics
CN103616097A (en) Flexible film tactile sensor and production method thereof
Kim et al. Chemically designed metallic/insulating hybrid nanostructures with silver nanocrystals for highly sensitive wearable pressure sensors
US9112432B2 (en) Piezoelectric generator and method of manufacturing the same
Jeong et al. Piezoelectric energy conversion by lead-free perovskite BaTiO3 nanotube arrays fabricated using electrochemical anodization
Yuan et al. Flexible and stretchable strategies for electronic skins: materials, structure, and integration
Park et al. Stretchable conductive nanocomposites and their applications in wearable devices
Moon et al. Three-dimensional out-of-plane geometric engineering of thin films for stretchable electronics: A brief review
Zhao et al. Ultrathin Mo2S3 nanowire network for high-sensitivity breathable piezoresistive electronic skins
Bang et al. Stretchable and directly patternable double-layer structure electrodes with complete coverage

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right