구조색을 이용한 무선 센서 및 그의 제조방법
WIRELESS SENSOR BY USING STRUCTURAL COLORATION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
특허 요약
본 출원은 비접촉 방식으로 물리적 변형를 측정할 수 있는 무선 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 출원에 따른 무선 센서는 외력에 의해 변형될 수 있는 기판, 및 상기 기판 상에 제1 방향 및 제2 방향으로 소정의 거리만큼 일정한 간격으로 배열되는 복수의 회절 격자 구조체를 포함하고, 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 기판의 변형에 대응하여 이동될 수 있다.
청구항
번호청구항
1

외력에 의해 변형 가능한 기판; 및상기 기판의 일면 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 회절 격자 구조체를 포함하고, 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 기판의 변형에 대응하여 이동하고, 상기 기판은 PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리이미드(polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), 하이드로겔(hydrogel) 및 에코플렉스(ecoflex) 중 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 이루어지고,상기 회절 격자 구조체는 상기 기판과 동일한 재질로 이루어진, 무선 센서.

2

제1항에 있어서, 상기 복수의 회절 격자 구조체에 의해 회절되는 빛의 스펙트럼은 상기 기판의 변형에 따른 상기 회절 격자 구조체의 간격 변화에 대응하여 이동하는, 무선 센서.

3

제1항에 있어서, 상기 복수의 회절 격자 구조체는 상기 기판의 일면에서 수직 방향으로 돌출된 구조로 이루어진, 무선 센서.

4

제1항에 있어서, 상기 복수의 회절 격자 구조체는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에서 동일한 간격으로 배열된, 무선 센서.

5

제1항에 있어서, 상기 회절 격자 구조체의 간격은 300 nm 내지 800nm인, 무선 센서.

6

삭제

7

삭제

8

제1항에 있어서, 상기 회절 격자 구조체는 반사물질을 더 포함하는, 무선 센서.

9

제8항에 있어서, 상기 반사물질은 상기 회절 격자 구조체 내에 불규칙적으로 분산되어 있는, 무선 센서.

10

제8항에 있어서, 상기 반사물질은 나노입자를 포함하는, 무선 센서.

11

제10항에 있어서, 상기 나노입자는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 인듐(In), 주석(Sn), 턴스텐(W), 백금(Pt), 금(Au), 납(Pb), 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 센서.

12

제10항에 있어서, 상기 나노입자의 직경은 10 내지 1000nm인, 무선 센서.

13

제8항에 있어서, 상기 회절 격자 구조체의 나노입자 대 고분자 물질의 질량비는 1:10 내지 1:1000인, 무선 센서.

14

제1항에 있어서, 상기 기판의 타면 상에 배치되는 기능성 부재를 더 포함하고, 상기 기능성 부재는 습도 또는 온도의 변화에 따라 상기 기판과의 기계적 변형률이 상이한, 무선 센서.

15

제14항에 있어서, 상기 기판 및 기능성 부재는 습도 변화에 따른 기계적 변형률이 서로 상이한 하이드로겔을 포함하는, 무선 센서.

16

제14항에 있어서, 상기 기판 및 기능성 부재는 온도에 따른 기계적 변형률이 서로 상이한 형상기억폴리머를 포함하는, 무선 센서.

17

제14항에 있어서, 상기 기판 및 기능성 부재는 습도 변화 또는 온도 변화에 따른 기계적 변형률이 점차로 변경되는 기능경사재료를 포함하고, 상기 기능성 부재의 하면에서부터 상기 기판의 상면까지 기계적 변형률이 점차로 증가하거나 또는 점차로 감소하는, 무선 센서.

18

몰드를 준비하는 단계;상기 몰드 상에 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 홈 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 홈 패턴 내에, 고분자 또는 고분자와 반사물질의 혼합물을 충진하여 복수의 회절 격자 구조체를 형성하는 단계;상기 복수의 회절 격자 구조체와 접착시키면서 상기 몰드 상에 기판을 적층하는 단계; 및상기 복수의 회절 격자 구조체 및 상기 기판을 상기 몰드로부터 분리하는 단계를 포함하는, 무선 센서의 제조방법.

19

제18항에 있어서, 상기 복수의 홈 패턴을 형성하는 단계는 나노 절삭 공정, 또는 집속이온빔 공정에 의해 수행되는, 무선 센서의 제조방법.

20

제18항에 있어서, 상기 고분자와 반사물질을 충진하는 공정은 유연고분자와 금속나노입자를 준비한 후 유기용매에 교반하고, 상기 유기 용매를 증발시키고 경화제를 첨가하여 혼합 전구체를 준비하고, 준비한 혼합 전구체를 상기 홈 패턴에 충진한 후 성형하는 공정을 포함하는, 무선 센서의 제조방법.

21

제18항에 있어서, 상기 복수의 회절 격자 구조체를 형성하는 단계 이전에 상기 몰드 상에 이형제를 도포하는 단계를 더 포함하는, 무선 센서의 제조방법.

22

제18항에 있어서, 상기 몰드로부터 분리하는 단계 이후에 상기 회절 격자 구조체가 형성되지 않은 상기 기판의 타면 상에 기능성 부재를 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 기능성 부재는 습도 또는 온도의 변화에 따라 상기 기판과의 기계적 변형률이 상이한, 무선 센서의 제조방법.