플렉서블 습도센서 및 이의 제조방법
Flexible Humidity Sensor and Manufacturing Method of the Same
특허 요약
본 발명은 제1 유연 전극; 상기 제1 유연 전극 상에 구비되고, 유전상수가 5 내지 30인 친수성 고분자를 포함하는 습도 센싱층; 및 상기 습도 센싱층 상에 구비된 제2 유연 전극;을 포함하는, 플렉서블 습도센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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제1 유연 전극;상기 제1 유연 전극 상에 구비되고, 유전상수가 5 내지 30인 친수성 고분자를 포함하는 습도 센싱층; 및상기 습도 센싱층 상에 구비된 제2 유연 전극;을 포함하는, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 상기 제1 유연 전극 및 제2 유연 전극은 각각 고분자 매트릭스 내에 전도성 나노입자가 분산된 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 2에 있어서, 상기 전도성 나노입자는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene) 및 그래핀 산화물(graphene oxide)로 이루어진 군에서 선택되는 탄소 기반 물질; 및 Ag, Au, Cu, Al, W, Mo, Ti, Cr, Ni 및 Pt로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 나노입자; 중 적어도 1종을 포함하는 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 2에 있어서, 상기 고분자 매트릭스는 폴리아닐린, 폴리피롤, PEDOT:PSS, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜 및 나피온으로 이루어진 군에서 선택되는 고분자로 이루어진 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 상기 친수성 고분자는 폴리비닐피롤리돈인 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 상기 습도 센싱층은 상기 친수성 고분자로만 이루어진 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 상기 습도 센싱층의 두께는 50 ㎚ 이상 110 ㎚ 이하인 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 40 %RH 내지 90 %RH의 습도 범위 내에서의 감지 응답성이 적어도 2 nF/(%RH・㎠)인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 30 ℃ 내지 45 ℃의 온도 범위 내에서, 90 %RH 습도에서의 정전용량 변화율은 10 % 범위 이내인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서, 30일 작동 이후의 정전용량은 최초 작동 시의 정전 용량의 적어도 85 % 인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서,60 % 변형률의 굽힘 응력 하에서의 20,000회 굽힘 주기 동안의 정전용량은, 굽힘 응력이 가하여지기 전의 정전용량의 적어도 85 %인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서,습도 변화에 따른 정전용량 반응 시간은 50 ms 이내인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 있어서,일정 인가 전압 및 일정 측정 온도에서 측정된 상기 습도 센서의 정전 용량이 상대 습도에 따라 변화하되,상대 습도를 증가시키며 측정한 상기 습도 센서의 상대 습도에 따른 정전 용량의 변화량(X)과 상대 습도를 감소시키며 측정한 상기 습도 센서의 상대 습도에 따른 정전 용량의 변화량(Y)이 하기 식 1을 만족하는 것인 플렉서블 습도센서:[식 1]{(X-Y)/X}×100 ≤ 10

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청구항 1에 있어서,상기 플렉서블 습도센서는, 웨어러블 습도 측정 장치, 헬스케어 장치, 또는 신체 부착형 습도 측정 장치에 포함되는 것인, 플렉서블 습도센서.

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청구항 1에 따른 플렉서블 습도센서;상기 플렉서블 습도센서로부터의 전기 신호의 세기를 측정하여 감지 여부를 판단하는 제어부; 및상기 제어부로부터의 감지 정보를 통신하는 통신부;를 포함하는, 플렉서블 습도 측정 장치.

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유연 기판 상에 제1 유연 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 유연 전극 상에 유전상수가 5 내지 30인 친수성 고분자를 포함하는 고분자 용액을 도포한 후 어닐링하여 습도 센싱층을 형성하는 단계; 및 상기 습도 센싱층 상에 제2 유연 전극을 형성하는 단계;를 포함하는, 플렉서블 습도센서의 제조방법.

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청구항 16에 있어서, 상기 제1 유연 전극 및 제2 유연 전극을 형성하는 단계는 각각 전도성 나노입자를 포함하는 고분자 용액을 도포한 후 어닐링하는 것을 포함하는, 플렉서블 습도센서의 제조방법.

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청구항 16에 있어서,상기 제1 유연 전극, 습도 센싱층 및 제2 유연 전극의 형성 단계는 각각 바 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅 및 스크린 프린팅 중 어느 하나의 방법을 이용한 용액 공정으로 수행되는 것인, 플렉서블 습도센서의 제조방법.