나노 신소재 MOS 기반 100 ppt 수준 AMC 4종 감지 MEMS 센서 어레이 및 SOP 센서 모듈 원천기술 개발

나노 신소재 MOS 기반 100 ppt 수준 AMC 4종 감지 MEMS 센서 어레이 및 SOP 센서 모듈 원천기술 개발

본 과제는 CO 가스를 저/상온에서 감지하는 저소비전력·고감도·고선택성 2차원 기반 유연 가스센서 소재 개발 연구임. 연구목표는 감응도 R>5@RT(1 ppm), 500 ppb 이하 검출, RH 80%에서 감응도 저하율<80%, 곡률반경<2.0 mm에서 <90%, 1,000 cycle에서 <90%, 소비전력<1 uW 달성임. 핵심연구내용은 TMDCs(WS2, MoS2) Drop-casting 공정 최적화, 전자빔/이온빔 표면 활성화, shell 두께·일함수 기반 이종계면 형성, d-band center 기반 귀금속·금속산화물 나노입자 선택성 조절, Tb3+, Tb4+, Sb, CuO 등 습도 안정성 확보 및 반복 굽힘·인장 물성평가 수행임. 기대효과는 CO 선택검출 원리 검증과 결함화학·전도특성 학술지식 축적, 모바일 폰·태블릿·스마트 워치 통합 및 향후 VOCs 확장 가능성임.

본 과제는 터치 스크린 윈도우에 지문이나 오염이 잘 묻지 않고 오래 사용할 수 있도록, 물 접촉각 130도, 오일 접촉각 70도 이상, 그리고 1,500회 이상의 내마모성을 갖는 특수 코팅 소재를 개발하는 연구임. 연구 목표는 높은 접촉각을 구현하는 표면 리칭 기술과 리칭 글라스의 안정성 확보 기술을 개발하는 데 있음. 또한, Trichloro silane functional 그룹이 도입된 perfluoro-POSS를 합성하고, 이산화탄소 용매를 이용한 다양한 perfluoro-POSS-silane 합성 및 표면 개질 성능 평가를 포함함. 나아가 정적표면 특성과 내지문 특성 간의 연관성 확립 및 개발 제품의 정적 접촉각 특성 측정을 목표로 함. 핵심 연구 내용은 산, 염기 종류에 따른 리칭 효과 확인, 리칭 공정 기술 개발 및 재현성 확보, 리칭한 글라스의 표면 러프니스 제어 기술 확보, 그리고 첨가제 및 반응 조건을 통한 리칭 표면의 장기 안정성 확보임. 불소 작용기 도입 및 길이 변화에 따른 표면 에너지 변화를 분석하고, 반응성 작용기를 가지는 POSS의 합성 및 불소계 고분자 형성, 그리고 CO2 용매를 이용한 PSSQ 실란 합성 후 표면 개질 성능을 평가하는 것을 포함함. 물과 기름에 높은 접촉각을 지니는 표면 코팅 기술 개발 및 소수성/소유성 모델 제시도 핵심 연구 내용임. 기대 효과는 기존 하도막 코팅 공정 생략 및 코팅 소재 절감을 통해 최대 60%의 생산비 절감 효과를 창출하는 데 있음. 이를 통해 제품의 부가가치를 향상하고 국내외 터치 스크린 제조 산업의 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 전망됨.