금속-유기 구조체 템플레이트를 활용한 금속산화물이 기능화된 탄소나노튜브 섬유 기반 무선 가스 센서용 부재, 무선 가스 센서 및 그 제조 방법
MEMBER FOR WIRELESS GAS SENSOR AND THE WIRELESS GAS SENSOR BASED ON CARBON NANOTUBE FIBER FUNCTIONALIZED WITH METAL OXIDE USING METAL-ORGANIC STRUCTURE TEMPLATE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
특허 요약
금속-유기 구조체 템플레이트를 활용한 금속산화물이 기능화된 탄소나노튜브 섬유 기반 무선 가스 센서용 부재, 무선 가스 센서 및 그 제조 방법을 개시한다. 일실시예에 따른 가스 센서용 부재는 다공성 금속산화물 다면체가 1차원 구조의 탄소나노튜브 섬유의 표면에 균일하게 결착되어 있는 탄소나노튜브 섬유-다공성 금속 산화물 다면체 복합물질을 포함할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

다수의 탄소나노튜브가 길이방향으로 정렬되어 정렬된 탄소나노튜브 묶음으로 이루어진 1차원 구조를 갖는 탄소나노튜브 섬유가 먼저 형성된 이후,상기 탄소나노튜브 섬유의 외표면에서 다공성 금속산화물 다면체가 금속-유기 구조체 템플레이트의 성장 및 소결에 의해 형성되어,상기 탄소나노튜브 섬유의 외표면에 상기 다공성 금속산화물 다면체가 선택적으로 균일하게 결착되어 있는 탄소나노튜브 섬유-다공성 금속산화물 다면체 복합물질을 포함하는 가스 센서용 부재.

2

제1항에 있어서,상기 탄소나노튜브 섬유는 다수의 탄소나노튜브가 길이방향으로 정렬된 구조를 형성함으로써 직경은 100 nm 내지 500 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 가스 센서용 부재.

3

제1항에 있어서, 상기 다공성 금속산화물 다면체의 직경은 10 nm 내지 50 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 가스 센서용 부재.

4

제1항 또는 제3항 중 어느 한 항의 가스 센서용 부재; 상기 가스 센서용 부재를 결착한 센서 기판; 및 상기 센서 기판이 집적된 무선 데이터 전송 센서 모듈을 포함하는 가스 센서.

5

제4항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 섬유는 전압 인가를 통해 자가발열 특성을 나타내며,상기 자가발열 특성을 통해 상기 가스 센서의 구동온도가 30 ℃ 내지 200 ℃의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.

6

제4항에 있어서, 상기 센서 기판에 결착된 가스 센서용 부재의 길이는 1 mm 내지 10 cm의 범위에 포함되는 것 을 특징으로 하는 가스 센서.

7

(a) 습식 방사공정을 통하여 다수의 탄소나노튜브가 길이방향으로 정렬되어 정렬된 탄소나노튜브 묶음으로 이루어진 1차원 구조를 가지는 탄소나노튜브 섬유를 제작하는 단계; (b) 상기 탄소나노튜브 섬유의 표면에 용액공정을 통하여 금속-유기 구조체 템플레이트의 성장 및 소결에 의해 금속-유기 구조체를 자발적으로 형성시켜 균일하게 결착시키는 단계; (c) 상기 금속-유기 구조체가 균일하게 결착된 탄소나노튜브 섬유를 고온에서 소결시켜 다공성 금속산화물 다면체가 기능화된 탄소나노튜브 섬유를 제작하는 단계; (d) 상기 다공성 금속산화물 다면체가 기능화된 탄소나노튜브 섬유를 센서 기판에 결착시키고 센서 전극을 형성하는 단계를 포함하는 가스 센서의 제조 방법.

8

제7항에 있어서,상기 (a) 단계에서,탄소나노튜브 섬유는 용액 방사 공정을 통하여 다수의 탄소나노튜브가 길이방향으로 정렬되어 1차원 섬유 구조로 제작되는 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.

9

제7항에 있어서,(e) 상기 다공성 금속산화물 다면체가 기능화된 탄소나노튜브 섬유가 결착된 상기 센서 기판을 무선 데이터 전송이 가능한 센서 모듈에 집적하여 대기 중에 포함된 유해환경 가스를 실시간 무선으로 감지할 수 있는 센서 시스템을 제작하는 단계를 더 포함하고,상기 센서 모듈은 상기 센서 기판에 전압을 인가함으로써 전도성 탄소나노튜브 섬유의 자가발열 특성을 통하여 센서의 구동온도를 30 ℃ 내지 200 ℃의 범위에서 제어 가능한 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.