폴리머 기지 내부의 필러는 일반적으로 수평 및 수직 방향 모두에서 자기조립되어 3차원(3D) 퍼콜레이션 경로를 형성해야 하며, 이를 통해 적용 분야를 확장하고 유기-무기 복합 필름의 특성을 향상시킬 수 있다. 기존의 유전체영동(dielectrophoresis) 기술은 통상 필러를 한 방향으로만 자기조립시키는 것에 그친다. 우리는 두 개의 서로 직교하는 축을 따라 필러의 자기조립을 효과적으로 유도하는 1단계 유전체영동 구동 접근법을 고안하였으며, 그 결과 폴리머 기지 내부에서 3차원 서로 연결된 T자형 철 미세구조(3D-T CIP)가 형성된다. 이러한 폴리머 기지에 매립된 카보닐 철 분말(CIP) 접근법은 두께 방향에서는 선형 구조를, 필름의 상부 표면에서는 네트워크 구조를 나타낸다. 폴리머 내 필러는 외부 교류(AC) 전기장과 비접촉 방식의 기법을 사용하여 직교하는 양방향 자기조립이 이루어지도록 제어하였으며, 이는 전기적 절연파괴(electrical breakdown)를 유발하지 않았다. 3D-T CIP 형성 과정은 광학 현미경을 이용한 in situ 관찰 방법으로 실시간 관찰하였고, 자기조립의 양과 질은 통계적 및 프랙탈(fractal) 분석을 통해 특성화하였다. 전기장에 수직한 방향을 따라 필러가 자기조립되는 과정은 유한요소 아날로그 시뮬레이션으로 설명하였으며, 그 결과 전극과 CIP/프리폴리머 현탁액 사이에 존재하는 절연성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 3D-T CIP 형성의 핵심임이 나타났다. 샌드위치 구조 필름을 제작하는 전통적인 2단계 방법과는 달리, 전기적으로 도전성인 3D 경로를 갖는 제작된 3D-T CIP 필름은 자기장 센서로 적용될 수 있다.

금속 전도성 패터닝은 가장 널리 사용되는 인듐 주석 산화물 전극(ITO)의 대안으로서 연구되어 왔다. 인쇄 전극은 식각, 포토리소그래피, 레이저 및 템플릿 기반 기술을 포함한 여러 복잡한 공정을 통해 제작된다. 그러나 이러한 패터닝 방법은 진공 및 고온 조건을 요구하는 장시간 제조 공정과 높은 장비 비용이라는 핵심적인 문제에 점점 더 많이 직면해 왔다. 본 연구에서는 은 나노와이어의 분리(segregation) 기반 네트워크(SGAgNWs)를 유도함으로써 투명 전자소자를 제작하기 위한 템플릿 없는 용액 기반 패터닝 방법을 제시한다. 이는 비용 효율적이고 대규모로 확장 가능한 광전자소자를 제조할 수 있는 잠재적 방법이다. 최적 잉크 조건 하에서 1차원 나노소재의 자기조립에 의해, 도전성 셀(conductive cells)을 갖는 마이크로 치수의 미세 패턴화된 분리 네트워크가 형성된다. 이때 서로 다른 종류의 용매와 은 나노와이어(AgNWs)의 종횡비(aspect ratios)를 조합하여 제형을 만든다. 광전기적 특성은 셀의 크기를 조절함으로써 제어할 수 있는데, 이 셀은 AgNW 조립체로 둘러싸인 공(빈) 도메인(empty domain)으로서 셀 대 셀 사이의 거리는 4~345 μm 범위의 마이크로스케일 치수로 형성된다. 제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 위의 AgNW 금속 격자 형태는 광투과율 87.08%와 50 Ω □-1의 저항을 보이는 우수한 광전자 특성의 고성능 투명 전극(TE) 소자로 확인되었다. 또한, 용접된 은 네트워크의 형성에 기인하여, 강한 펄스 광 처리로 박막의 시트 저항을 21.36 Ω □-1로 감소시켰기 때문에 TE 필름의 전기 전도도는 4% 미만의 매우 낮은 헤이즈(haze)로 향상되었다. TE 기술을 위한 SGAgNW 개념은 차세대 유연 전자기기용으로 사용될 매우 유망한 잠재력을 보여준다.

폴리머 기지 내부의 필러는 일반적으로 수평 및 수직 방향 모두에서 자기조립되어 3차원(3D) 퍼콜레이션 경로를 형성해야 하며, 이를 통해 적용 분야를 확장하고 유기-무기 복합 필름의 특성을 향상시킬 수 있다. 기존의 유전체영동(dielectrophoresis) 기술은 통상 필러를 한 방향으로만 자기조립시키는 것에 그친다. 우리는 두 개의 서로 직교하는 축을 따라 필러의 자기조립을 효과적으로 유도하는 1단계 유전체영동 구동 접근법을 고안하였으며, 그 결과 폴리머 기지 내부에서 3차원 서로 연결된 T자형 철 미세구조(3D-T CIP)가 형성된다. 이러한 폴리머 기지에 매립된 카보닐 철 분말(CIP) 접근법은 두께 방향에서는 선형 구조를, 필름의 상부 표면에서는 네트워크 구조를 나타낸다. 폴리머 내 필러는 외부 교류(AC) 전기장과 비접촉 방식의 기법을 사용하여 직교하는 양방향 자기조립이 이루어지도록 제어하였으며, 이는 전기적 절연파괴(electrical breakdown)를 유발하지 않았다. 3D-T CIP 형성 과정은 광학 현미경을 이용한 in situ 관찰 방법으로 실시간 관찰하였고, 자기조립의 양과 질은 통계적 및 프랙탈(fractal) 분석을 통해 특성화하였다. 전기장에 수직한 방향을 따라 필러가 자기조립되는 과정은 유한요소 아날로그 시뮬레이션으로 설명하였으며, 그 결과 전극과 CIP/프리폴리머 현탁액 사이에 존재하는 절연성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 3D-T CIP 형성의 핵심임이 나타났다. 샌드위치 구조 필름을 제작하는 전통적인 2단계 방법과는 달리, 전기적으로 도전성인 3D 경로를 갖는 제작된 3D-T CIP 필름은 자기장 센서로 적용될 수 있다.

금속 전도성 패터닝은 가장 널리 사용되는 인듐 주석 산화물 전극(ITO)의 대안으로서 연구되어 왔다. 인쇄 전극은 식각, 포토리소그래피, 레이저 및 템플릿 기반 기술을 포함한 여러 복잡한 공정을 통해 제작된다. 그러나 이러한 패터닝 방법은 진공 및 고온 조건을 요구하는 장시간 제조 공정과 높은 장비 비용이라는 핵심적인 문제에 점점 더 많이 직면해 왔다. 본 연구에서는 은 나노와이어의 분리(segregation) 기반 네트워크(SGAgNWs)를 유도함으로써 투명 전자소자를 제작하기 위한 템플릿 없는 용액 기반 패터닝 방법을 제시한다. 이는 비용 효율적이고 대규모로 확장 가능한 광전자소자를 제조할 수 있는 잠재적 방법이다. 최적 잉크 조건 하에서 1차원 나노소재의 자기조립에 의해, 도전성 셀(conductive cells)을 갖는 마이크로 치수의 미세 패턴화된 분리 네트워크가 형성된다. 이때 서로 다른 종류의 용매와 은 나노와이어(AgNWs)의 종횡비(aspect ratios)를 조합하여 제형을 만든다. 광전기적 특성은 셀의 크기를 조절함으로써 제어할 수 있는데, 이 셀은 AgNW 조립체로 둘러싸인 공(빈) 도메인(empty domain)으로서 셀 대 셀 사이의 거리는 4~345 μm 범위의 마이크로스케일 치수로 형성된다. 제조된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 위의 AgNW 금속 격자 형태는 광투과율 87.08%와 50 Ω □-1의 저항을 보이는 우수한 광전자 특성의 고성능 투명 전극(TE) 소자로 확인되었다. 또한, 용접된 은 네트워크의 형성에 기인하여, 강한 펄스 광 처리로 박막의 시트 저항을 21.36 Ω □-1로 감소시켰기 때문에 TE 필름의 전기 전도도는 4% 미만의 매우 낮은 헤이즈(haze)로 향상되었다. TE 기술을 위한 SGAgNW 개념은 차세대 유연 전자기기용으로 사용될 매우 유망한 잠재력을 보여준다.