감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서 및 그 제조방법
Pressure sensor using conductive polymer material including structure to improve sensitivity
특허 요약
본 발명은 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판; 및 양단 각각의 고정단이 상기 기판에 고정결합되며, 양단 고정단 사이에 연결되며 사전 굽힘응력이 인가되어 3차원 구조형태를 갖는 사전굽힘변형부를 가지며, 외부에서 인가되는 압력에 의해 전기적 저항이 변화되는 전도성 고분자 복합재;를 포함하여, 2차원 평면구조와 대비하여 인장변형 발생율이 증가되는 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
1

압력센서에 있어서, 탄성체로 구성되는 기판; 및양단 각각의 고정단이 상기 기판에 고정결합되며, 양단 고정단 사이에 연결되며 사전 굽힘응력이 인가되어 3차원 구조형태를 갖는 사전굽힘변형부를 가지며, 외부에서 인가되는 압력에 의해 전기적 저항이 변화되는 전도성 고분자 복합재;를 포함하고, 상기 양단의 고정단과, 상기 고정단 사이의 자유단을 갖는 2차원 평면구조 압력센서를 제조한 후, 탄성체 기판에 평면방향으로 인장력을 인가하여 인장된 상태를 유지한 상태에서, 상기 양단의 고정단 각각을 상기 탄성체에 고정시킨 후, 상기 인장력을 해제하여 상기 사전굽힘변형부를 형성시키며, 상기 사전굽힘변형부는 2차원 평면구조와 대비하여 인장변형 발생율이 증가되고, 상기 탄성체 기판에 평면방향으로의 인장력을 인가하여 인장된 상태를 유지한 상태에서, 상기 양단의 고정단과 상기 고정단이 결합될 상기 탄성체의 결합부위 각각에 플라즈마처리를 한 후, 상기 고정단을 상기 결합부위에 접합시키며, 상기 인장력의 크기에 따라 센서의 성능특성을 조절하는 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서.

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제 1항에 있어서, 상기 전도성 고분자 복합재는, 고분자 물질과 전도성나노입자가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서.

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제 5항에 있어서, 상기 고분자 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS)이고, 상기 전도성 나노입자는 카본블랙인 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서.

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제 1항에 따른 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서의 제조방법에 있어서, 전도성고분자 혼합물을 제조하는 단계; 상기 전도성 고분자 혼합물을 기반으로 양단에 고정단, 상기 고정단 사이에 자유단이 위치되도록 2차원 평면구조 압력센서를 제조하는 단계; 탄성체로 구성된 기판에 평면방향으로의 인장력을 인가하여 인장된 상태를 유지하는 단계; 상기 인장이 유지된 탄성체 기판에 상기 2차원 평면구조 압력센서의 고정단 각각을 결합시키는 단계; 및상기 탄성체에 가해진 인장력을 해제하여 상기 자유단에 굽힘응력이 인가되어 사전굽힘변형부가 생성되는 단계;를 포함하고,상기 결합시키는 단계는, 상기 탄성체 기판에 평면방향으로의 인장력을 인가하여 인장된 상태를 유지한 상태에서, 상기 양단의 고정단과 상기 고정단이 결합된 상기 탄성체의 결합부위 각각에 플라즈마처리를 한 후, 상기 고정단을 상기 결합부위에 접합시키는 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서의 제조방법.

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제 8항에 있어서, 상기 전도성고분자 혼합물을 제조하는 단계는, 폴리디메틸실록산(PDMS)과 카본블랙을 혼합하는 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서의 제조방법.

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제 9항에 있어서, 상기 2차원 평면구조 압력센서를 제조하는 단계는, 상기 전도성고분자 혼합물을 스핀코팅으로 평평하게 하여 경화시키고, 레이저 커팅을 진행하는 것을 특징으로 하는 감도 향상 구조를 갖는 전도성 고분자 복합재 기반 압저항 압력센서의 제조방법.

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