양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 마찰대전 나노발전기
High dielectric constant composite based on anodized metal particles, manufacturing method thereof, and triboelectric nanogenerator using the same
특허 요약
본 발명은 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재, 그 제조방법 및 이를 이용한 마찰대전 나노발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고유전율 복합재로서, 양극산화금속 미세입자; 및 상기 양극산화금속 미세입자가 혼합되는 고분자 용액;을 포함하여 미세입자 혼합용액을 코팅 건조하여 형성된 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

고유전율 복합재로서, 양극산화금속 미세입자; 및상기 양극산화금속 미세입자가 혼합되는 고분자 용액;을 포함하여 미세입자 혼합용액을 코팅 건조하여 형성된 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재.

2

제 1항에 있어서, 상기 양극산화금속은 양극산화알루미늄이고, 상기 미세입자는 양극산화알루미늄을 기계적 분쇄하여 제조되는 나노입자인 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재.

3

제 2항에 있어서, 상기 양극산화알루미늄은 양극산화공정을 통해 나노포어를 갖는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재.

4

제 3항에 있어서, 상기 고분자 용액은 PDMS인 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재.

5

마찰대전 나노발전기로서, 제1전극층; 상기 제1전극층 상에 구비되며 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 복합재로 구성되는 유전층; 및상기 유전층과 특정간격 이격되어 배치되고 상기 제1전극층과 전기적으로 연결되는 제2전극층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고유전율 복합재를 이용한 마찰대전 나노발전기

6

제 5항에 따른 마찰대전 나노발전기의 동작방법으로서, 제2전극층이 상기 유전층에 접촉되면 서로 다른 전하로 대전되는 제1단계; 및제2전극층이 상기 유전층과 분리되어 원위치로 돌아가려하면 전기적 평형을 위해 제2전극층의 전하들이 제1전극층으로 유도되는 제 2단계; 및상기 제2전극층이 상기 유전층에 근접해 지면서 제1전극층의 전하가 상기 제2전층으로 유도되는 단계;을 포함하고, 외부 에너지의 인가에 따라 상기 제1단계 내지 제 3단계가 반복되며 에너지가 하베스팅되는 것을 특징으로 하는 고유전율 복합재를 이용한 마찰대전 나노발전기의 작동방법.

7

고유전율 복합재의 제조방법으로서, 양극산화공정을 통해 양극산화금속을 제조하는 1단계; 상기 양극산화금속을 기계적 분쇄하여 미세입자를 제조하는 2단계; 양극산화금속 미세입자와 고분자 용액을 혼합하여 복합재 용액을 제조 3단계; 상기 복합재 용액을 필름형태로 제조하는 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형성된 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.

8

제 7항에 있어서, 상기 1단계에서 제조되는 양극산화금속은 나노포어를 갖는 양극산화알루미늄 박막인 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.

9

제 8항에 있어서 상기 1단계는 알루미늄 기판에 대하여 연속적으로 나노포어를 갖는 양극산화알루미늄 박막이 제조되는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.

10

제 9항에 있어서, 상기 2단계는 볼밀공정을 통해 양극산화알루미늄 나노입자가 제조되는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.

11

제 10항에 있어서, 상기 제3단계는, 고분자 용액에 상기 양극산화알루미늄 나노입자를 혼합하여 공자전믹서를 사용하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.

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제 11항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 양극산화알루미늄은 3중량 %이상 혼합되는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.

13

제 11항에 있어서, 상기 제4단계에서 복합재 혼합물을 바코터를 이용하여 코팅한 후 경화시켜 복합재 필름을 제조하는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법

14

제 9항에 있어서, 상기 1단계에서, 알루미늄 기판에 대하여 연속적으로 나노포어를 갖는 양극산화알루미늄 박막이 제조되는 것은, 알루미늄기판에 전해 연마를 진행하는 단계, 1차 양극산화처리(1st anodizing)를 진행하는 단계, 에칭단계, 2차 양극산화처리 단계, 나노포어를 갖는 양극산화알루미늄 박막을 분리하는 단계를 포함하고, 상기 2차 양극산화처리 단계, 및 나노포어를 갖는 양극산화알루미늄 박막을 분리하는 단계를 반복하여 연속적으로 나노포어를 갖는 양극산화알루미늄 박막이 제조하는 것을 특징으로 하는 양극산화금속 입자 기반 고유전율 복합재의 제조방법.