KR102161267B1 - Stretchable thermoelectric material and thermoelectric device including the same - Google Patents
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Abstract
개시된 열전 복합체는 신축성(stretchable) 폴리머에 열전무기물과 전기 전도성 물질이 혼합되어 이루어진다. 열전 복합체는 신축성과 함께 우수한 열전 변환 효율을 나타내므로, 자가 발전형 웨어러블 전자 기기에 적용될 수 있다. The disclosed thermoelectric composite is formed by mixing a thermoelectric inorganic material and an electrically conductive material in a stretchable polymer. Since the thermoelectric composite exhibits excellent thermoelectric conversion efficiency with elasticity, it can be applied to self-powered wearable electronic devices.
Description
본 개시는 신축성 열전 복합체 및 이를 포함하는 열전소자에 관한 것이다.The present disclosure relates to a flexible thermoelectric composite and a thermoelectric device including the same.
열전변환(Thermoelectric conversion)이란 열에너지와 전기에너지 사이의 에너지 변환을 의미한다. 열전재료에 전류를 흘려주면 그 양단 사이에 온도 구배가 발생하는 효과를 펠티어 효과(Peltier effect)라 하고, 역으로 열전재료의 양단에 온도 차이가 있을 때 전기가 발생하는 효과를 제벡 효과(Seebeck effect)라 한다. Thermoelectric conversion refers to energy conversion between thermal energy and electrical energy. The effect of generating a temperature gradient between both ends of a thermoelectric material is called the Peltier effect, and conversely, the effect of generating electricity when there is a temperature difference between both ends of the thermoelectric material is called the Seebeck effect. ).
펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하면, 냉매가 필요 없는 각종 냉각 시스템을 구현할 수 있다. 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 냉각 시스템은 기존의 냉각 시스템(수동형 냉각 시스템, 냉매 가스 압축 방식의 시스템)으로는 해결하기 어려운 발열 문제를 해결하는데 유용하게 적용될 수 있다. 열전냉각은 환경 문제를 유발하는 냉매 가스를 사용하지 않는 친환경 냉각기술이며, 고효율의 열전냉각재료의 개발을 통해 열전냉각효율을 향상시키면, 냉장고, 에어컨 등 범용 냉각 분야로까지 응용의 폭을 확대할 수 있다. Using the Peltier effect, it is possible to implement various cooling systems that do not require a refrigerant. The cooling system using the Peltier effect can be usefully applied to solve the heat generation problem that is difficult to solve with the existing cooling system (passive cooling system, refrigerant gas compression system). Thermoelectric cooling is an eco-friendly cooling technology that does not use refrigerant gases that cause environmental problems.If the thermoelectric cooling efficiency is improved through the development of high-efficiency thermoelectric cooling materials, it will expand its application to general-purpose cooling fields such as refrigerators and air conditioners. I can.
한편, 제벡 효과(Seebeck effect)를 이용하면, 컴퓨터나 자동차 엔진부, 산업용 공장 등에서 발생한 열을 전기에너지로 변환할 수 있다. 이러한 제벡 효과(Seebeck effect)를 이용한 열전발전은 신재생 에너지원으로 활용될 수 있다. 최근 신에너지 개발, 폐에너지 회수, 환경보호 등에 대한 관심이 고조되면서, 열전소자에 대한 관심도 높아지고 있다.On the other hand, by using the Seebeck effect, it is possible to convert heat generated from a computer, an automobile engine unit, or an industrial plant into electric energy. Thermoelectric power generation using the Seebeck effect can be used as a renewable energy source. Recently, as interest in new energy development, waste energy recovery, and environmental protection has increased, interest in thermoelectric devices is also increasing.
또한, 최근에는 대면적 열전 소자, 또는 웨어러블 열전 소자로의 적용을 위해 폴리머 열전 소재나 플렉서블 열전 소재에 대한 관심이 높아지고 있다. In addition, in recent years, interest in polymer thermoelectric materials or flexible thermoelectric materials has increased for application to large-area thermoelectric devices or wearable thermoelectric devices.
이러한 폴리머 열전 소재, 플렉서블 열전 소재는 열전 무기물 대비 비독성, 저가, 대면적 열전 소자를 구현하기 용이한 점 등의 장점이 있으나, 열전 변환 효율이 낮은 경우가 많다. These polymer thermoelectric materials and flexible thermoelectric materials have advantages such as non-toxicity, low cost, and ease of implementing a large-area thermoelectric device compared to thermoelectric inorganic materials, but they often have low thermoelectric conversion efficiency.
본 개시는 신축성이 있고, 열전 변환 성능이 우수한 열전 재료를 제시하고자 한다. The present disclosure is intended to provide a thermoelectric material having elasticity and excellent thermoelectric conversion performance.
또한, 이러한 열전 재료를 이용하여 열전 소자를 형성하고, 이를 웨어러블 전자기기에 적용하고자 한다. In addition, it is intended to form a thermoelectric device using such a thermoelectric material and apply it to a wearable electronic device.
일 유형에 따르는 열전 복합체는 신축성(stretchable) 폴리머에 열전무기물과 전기 전도성 물질이 혼합되어 이루어진다. A thermoelectric composite according to one type is formed by mixing a thermoelectric inorganic material and an electrically conductive material in a stretchable polymer.
상기 신축성 폴리머는 poly(styrene-isoprene-styrene)(SIS), poly(styrene-butadiene-styrene)(SBS), (poly(styrene-ethylene/butylene-styrene) (SEBS), polyvinylidenefluoride(PVDF), nitrile butadiene rubber(NBR), polyurethane, poly(dimetylsiloxane)(PDMS) polyurethane acrylate (PUA), 또는 perfluoropolyether (PFPE) 포함할 수 있다. The stretchable polymer is poly(styrene-isoprene-styrene) (SIS), poly(styrene-butadiene-styrene) (SBS), (poly(styrene-ethylene/butylene-styrene) (SEBS), polyvinylidenefluoride (PVDF), nitrile butadiene. It may contain rubber (NBR), polyurethane, poly(dimetylsiloxane) (PDMS) polyurethane acrylate (PUA), or perfluoropolyether (PFPE).
상기 열전 무기물은 Sb-Te계, Bi-Te계, Bi-Sb-Te계, Co-Sb계, Pb-Te계, Ge-Tb계, Si-Ge계, Sm-Co계 또는 탄소계 재료를 포함할 수 있다. The thermoelectric inorganic material is a Sb-Te-based, Bi-Te-based, Bi-Sb-Te-based, Co-Sb-based, Pb-Te-based, Ge-Tb-based, Si-Ge-based, Sm-Co-based or carbon-based material. Can include.
상기 탄소계 재료는 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 또는 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있다. The carbon-based material may include carbon nanotubes, graphene, or graphite.
상기 전기 전도성 물질은 탄소나노물질 또는 금속 물질을 포함할 수 있다. The electrically conductive material may include a carbon nano material or a metal material.
상기 탄소나노물질은 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 그래핀 나노입자(graphene nanoparticle)을 포함할 수 있다. The carbon nanomaterials may include carbon nanotubes, graphene, and graphene nanoparticles.
상기 전기 전도성 물질은 탄소 나노 튜브의 표면에 금속 나노 입자가 흡착된 형태로 이루어질 수 있다. The electrically conductive material may be formed in a form in which metal nanoparticles are adsorbed on the surface of the carbon nanotube.
상기 금속 물질은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru)을 포함할 수 있다The metallic material includes gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), palladium (Pd), rhodium (Rh), or ruthenium (Ru). can do
상기 열전 무기물과 상기 전기 전도성 물질이 혼합된 형태는 탄소 나노 튜브의 표면에 금속 나노 입자가 흡착된 형태일 수 있다. The form in which the thermoelectric inorganic material and the electrically conductive material are mixed may be a form in which metal nanoparticles are adsorbed on the surface of the carbon nanotube.
상기 열전 무기물과 상기 전도성 물질로 탄소나노튜브가 채용될 수 있다. Carbon nanotubes may be employed as the thermoelectric inorganic material and the conductive material.
상기 탄소나노튜브는 일방향으로 정렬된 다중벽 탄소나노튜브 (multi-walled carbon nanotube)(MWCNT) 어레이일 수 있다. The carbon nanotubes may be multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) arrays arranged in one direction.
상기 다중벽 탄소나노튜브 어레이는 상기 신축성 폴리머 내에 임베드된(embedded) 형태로 배치될 수 있다. The multi-walled carbon nanotube array may be disposed in a form embedded in the stretchable polymer.
상기 신축성 폴리머는 일 방향성(uniaxial) 신축성을 가지며, 상기 다중벽 탄소나노튜브 어레이는 길이 방향이 상기 일방향과 나란하도록 배치될 수 있다. The stretchable polymer has uniaxial stretchability, and the multi-walled carbon nanotube array may be arranged such that a length direction is parallel to the one direction.
또는, 상기 신축성 폴리머는 일 방향성(uniaxial) 신축성을 가지며, 상기 다중벽 탄소나노튜브 어레이는 길이 방향이 상기 일방향과 수직인 방향이 되도록 배치될 수 있다. Alternatively, the stretchable polymer may have uniaxial stretchability, and the multi-walled carbon nanotube array may be disposed such that a length direction thereof is perpendicular to the one direction.
또한, 일 유형에 따르는 열전 소자는 상술한 어느 하나의 열전 복합체; 상기 열전 복합체의 양측에 각각 전기적으로 연결된 제1전극과 제2전극;을 포함할 수 있다. In addition, a thermoelectric device according to one type may include any one of the thermoelectric composites described above; It may include a first electrode and a second electrode electrically connected to both sides of the thermoelectric composite, respectively.
상기 열전 소자는 상기 제1전극과 제2전극에 전기적으로 연결된 전자 장치를 더 포함할 수 있다. The thermoelectric element may further include an electronic device electrically connected to the first electrode and the second electrode.
상기 전자 장치는 전기 소모 장치, 전기 저장 장치 또는 전기 공급 장치일 수 있다. The electronic device may be an electricity consuming device, an electrical storage device, or an electricity supply device.
또한, 일 유형에 따르는 웨어러블 전자 기기는 대상체에 착용되어, 대상체의 상태를 검사하는 웨어러블(wearable) 전자 기기로서, 상술한 어느 하나의 열전 복합체; 상기 열전 복합체의 양측에 각각 전기적으로 연결된 제1전극과 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극에 연결되어, 상기 대상체가 제공하는 열이 상기 열전 복합체의 양단에 형성하는 온도차에 의해 상기 열전 복합체 내에 발생하는 전기 에너지를 축적하는 전기 저장 장치; 상기 전기 저장 장치로부터 전기 에너지를 공급받아 대상체에 대해 필요한 검사를 수행하는 동작부;를 포함한다. In addition, a wearable electronic device according to one type is a wearable electronic device that is worn on an object and inspects a state of the object, including: any one of the thermoelectric composites described above; A first electrode and a second electrode electrically connected to both sides of the thermoelectric composite, respectively; An electrical storage device connected to the first electrode and the second electrode to accumulate electrical energy generated in the thermoelectric composite due to a temperature difference formed by the heat provided by the object at both ends of the thermoelectric composite; And an operation unit that receives electric energy from the electrical storage device and performs necessary tests on the object.
상기 동작부는 상기 대상체의 건강 상태 또는 운동 상태를 측정할 수 있다. The operation unit may measure a health state or an exercise state of the object.
또한, 일 유형에 따르는 전자 기기는 상기 열전 복합체의 양측에 각각 전기적으로 연결된 제1전극과 제2전극; 상기 열전 복합체에 전류를 인가하여 상기 열전 복합체의 일측에 국소 냉각 영역을 형성하도록 상기 제1전극과 제2전극에 연결된 전기 공급 장치;를 포함한다. In addition, an electronic device according to one type may include a first electrode and a second electrode electrically connected to both sides of the thermoelectric composite; And an electricity supply device connected to the first electrode and the second electrode to form a local cooling region on one side of the thermoelectric composite by applying a current to the thermoelectric composite.
상술한 열전 복합체는 신축성을 가지며, 또한, 우수한 열전 성능을 나타낸다.The thermoelectric composite described above has elasticity and exhibits excellent thermoelectric performance.
따라서, 상술한 열전 복합체는 전기 소모 장치, 전기 저장 장치, 또는 전기 공급 장치와 함께, 열전 변환 성능이 우수한 열전 소자를 구현할 수 있다. Accordingly, the above-described thermoelectric composite may implement a thermoelectric element having excellent thermoelectric conversion performance together with an electricity consuming device, an electrical storage device, or an electricity supply device.
상술한 열전 소자는 자가발전이 가능한 웨어러블 전자소자로 적용될 수 있고, 또는 국소 냉각이 필요한 다양한 전자 소자에 적용될 수 있다. The above-described thermoelectric device may be applied as a wearable electronic device capable of self-power generation, or may be applied to various electronic devices requiring local cooling.
도 1은 실시예에 따른 열전 복합체의 개략적인 구성을 보인다.
도 2는 실시예에 따른 열전 복합체의 샘플을 제조하고, 이의 신장된 상태를 관찰한 사진이다.
도 3은 제조된 열전 복합체 샘플의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 확대 관찰한 사진이다.
도 4는 실시예에 따른 열전 복합체에 가해진 인장 응력에 따른 전기 전도도를 보인 그래프이다.
도 5는 실시예에 따른 열전 복합체에 가해진 인장 응력에 따른 제벡 계수를 보인 그래프이다.
도 6은 실시예에 따른 열전 복합체에 가해진 인장 응력에 따른 파워 팩터를 보인 그래프이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 열전 복합체의 개략적인 구조를 보인다.
도 8은 도 6의 열전 복합체에 채용된 나노 구조체의 상세한 구조를 보인다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 열전 복합체의 개략적인 구조를 보인다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 열전 복합체의 개략적인 구조를 보인다.
도 11은 실시예에 따른 열전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 12는 다른 실시예에 따른 열전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 개략적인 구조를 보인다.
도 14는 실시예에 따른 웨어러블 전자 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.1 shows a schematic configuration of a thermoelectric composite according to an embodiment.
2 is a photograph illustrating a sample of a thermoelectric composite according to an embodiment and observing an elongated state thereof.
3 is a photograph of an enlarged observation of the surface of the prepared thermoelectric composite sample with a scanning electron microscope (SEM).
4 is a graph showing electrical conductivity according to tensile stress applied to a thermoelectric composite according to an embodiment.
5 is a graph showing the Seebeck coefficient according to the tensile stress applied to the thermoelectric composite according to the embodiment.
6 is a graph showing a power factor according to tensile stress applied to a thermoelectric composite according to an embodiment.
7 shows a schematic structure of a thermoelectric composite according to another embodiment.
8 shows a detailed structure of the nanostructure employed in the thermoelectric composite of FIG. 6.
9 shows a schematic structure of a thermoelectric composite according to another embodiment.
10 shows a schematic structure of a thermoelectric composite according to another embodiment.
11 shows a schematic structure of a thermoelectric device according to an embodiment.
12 shows a schematic structure of a thermoelectric device according to another embodiment.
13 shows a schematic structure of a thermoelectric device according to another embodiment.
14 is a block diagram showing a schematic configuration of a wearable electronic device according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열전 복합체 및 이를 포함하는 열전 소자에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, a thermoelectric composite according to an exemplary embodiment of the present invention and a thermoelectric device including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same reference numerals refer to the same elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. Meanwhile, the embodiments described below are merely exemplary, and various modifications are possible from these embodiments. Hereinafter, what is described as "top" or "top" may include not only those directly above by contact, but also those above non-contact.
도 1은 실시예에 따른 열전 복합체(100)의 개략적인 구성을 보인다. 1 shows a schematic configuration of a
실시예에 따른 열전 복합체(100)는 열전 변환 효율을 높이고, 또한, 신축성을 부여할 수 있는 열전 재질을 구현할 수 있는 구성을 갖는다. The
열전 재료의 열전 성능 지수(zT)는 다음과 같이 정의된다.The thermoelectric performance index (zT) of the thermoelectric material is defined as follows.
zT = (α2σT)/κ (1)zT = (α 2 σT)/κ (1)
여기서, α는 제백 계수(Seebeck coefficient), σ는 전기 전도도, T는 절대온도, κ는 열전도도이다. Here, α is the Seebeck coefficient, σ is the electrical conductivity, T is the absolute temperature, and κ is the thermal conductivity.
상기 식에서, α2σ는 파워 팩터(power factor)라고 한다.In the above equation, α 2 σ is referred to as a power factor.
상기 식을 참조할 때, 열전 성능 지수를 높이기 위해서는 Seebeck 계수와 전기 전도도는 높이고, 열전도도는 낮추는 것이 필요하다. When referring to the above equation, in order to increase the thermoelectric performance index, it is necessary to increase the Seebeck coefficient and electrical conductivity and decrease the thermal conductivity.
본 실시예에 따른 열전 복합체(100)는 이와 같은 요건에 따라, 열전 변환 효율을 높이면서도, 신축성을 나타낼 수 있는 신축성 열전 소재를 모색한 결과로서, 이를 구현할 수 있도록, 신축성(stretchable) 폴리머(120)에 열전 무기물(140)과 전기 전도성 물질(160)이 혼합되어 이루어진다. The
신축성 폴리머(120)로는 신축성이 있는 모든 종류의 폴리머가 사용될 수 있다. 예를 들어, poly(styrene-isoprene-styrene)(SIS), poly(styrene-butadiene-styrene)(SBS), (poly(styrene-ethylene/butylene-styrene) (SEBS), polyvinylidenefluoride(PVDF), nitrile butadiene rubber(NBR), polyurethane, poly(dimetylsiloxane)(PDMS) polyurethane acrylate (PUA), 또는 perfluoropolyether (PFPE) 가 사용될 수 있다. As the
열전 무기물(140)로는 Sb-Te계, Bi-Te계, Bi-Sb-Te계, Co-Sb계, Pb-Te계, Ge-Tb계, Si-Ge계, Sm-Co계 또는 탄소계 재료가 사용될 수 있다. The thermoelectric
Sb-Te계 열전 무기물의 예로서, Sb2Te3, AgSbTe2, CuSbTe2 등이 사용될 수 있고, Bi-Te계 열전 무기물의 예로서 Bi2Te3, (Bi,Sb)2(Te,Se)3계 열전무기물 등이 사용될 수 있다. Co-Sb계 열전 무기물의 예로서, CoSb3계 열전무기물이, Pb-Te계 열전 무기물의 예로서, PbTe, (PbTe)mAgSbTe2 등이 사용될 수 있다. 그 밖에도 열전재료 분야에서 사용 가능한 무기물이면 어느 것이든 상기 열전 무기물로 적용될 수 있다.As an example of the Sb-Te-based thermoelectric inorganic material, Sb 2 Te 3 , AgSbTe 2 , CuSbTe 2 and the like may be used, and as an example of the Bi-Te-based thermoelectric inorganic material, Bi 2 Te 3 , (Bi,Sb) 2 (Te,Se ) Third- series thermoelectric weapons can be used. As an example of the Co-Sb-based thermoelectric inorganic material, a CoSb 3 -based thermoelectric inorganic material may be used, and as an example of the Pb-Te-based thermoelectric inorganic material, PbTe, (PbTe) m AgSbTe 2 or the like may be used. In addition, any inorganic material that can be used in the field of thermoelectric materials may be applied as the thermoelectric inorganic material.
탄소계 재료는 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 또는 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 단일벽 탄소나노튜브(single walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube), 다발형 탄소나노튜브, 그래핀 옥사이드, 그래핀 나노리본, 카본블랙, 또는 카본 나노파이버를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. The carbon-based material may include carbon nanotubes, graphene, or graphite. Specifically, single walled carbon nanotubes, double walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, graphene oxide, yes It may include a pin nanoribbon, carbon black, or carbon nanofibers, but is not limited thereto.
전기 전도성 물질(160)로는 금속 물질 또는 탄소 나노물질이 사용될 수 있다. 금속 물질로는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 루테늄(Ru)이 사용될 수 있으며, 탄소 나노물질로는 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 그래핀 나노입자(graphene nanoparticle)등이 사용될 수 있다. Metallic materials or carbon nanomaterials may be used as the electrically
열전 복합체(100)는 다양한 혼합 방법을 사용하여 제조될 수 있다. The
예를 들어, 열전 무기물(140), 전기 전도성 물질(160)을 분말체, 예를 들어, 플레이크(flake) 또는 파우더(powder) 형태로 성형하고, 액상의 신축성 폴리머(120) 내에 분산시킨 후, 용매를 증발시키는 과정에 따라 제조될 수 있다. 용매로는 물 또는 다양한 종류의 유기 용매를 사용할 수 있다. 용매의 증발은 자연 증발 또는 가열 공정에 의할 수 있다. For example, the thermoelectric
또는, 신축성 폴리머(120), 열전 무기물(140), 전기 전도성 물질(160)을 분말체 형태로 준비한 후, 이들을 용매에 혼합하고, 용매를 증발시키는 방법을 사용할 수 있다. Alternatively, a method of preparing the
또는, 건식 혼합 방법을 사용할 수 있으며, 즉, 입자상의 신축성 폴리머(120), 열전 무기물(140), 전기 전도성 물질(160)을 통상의 믹서(mixer)를 사용하여 혼합하고, 압축하는 방법을 사용할 수 있다.Alternatively, a dry mixing method may be used, that is, a method of mixing and compressing the particulate
도 2는 실시예에 따른 열전 복합체(100)의 샘플을 제조하고, 이의 신장된 상태를 관찰한 사진이고, 도 3은 제조된 열전 복합체 샘플의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 확대 관찰한 사진이다.FIG. 2 is a photograph of preparing a sample of the
샘플은 Ag 플레이크(flake), 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), SIS 폴리머를 혼합하여 제조되었고, 도 2와 같은 신장 실험 결과로서, 약 70% 정도의 신장 성능을 보이고 있다.The sample was prepared by mixing Ag flake, carbon nanotube (CNT), and SIS polymer, and as a result of an elongation experiment as shown in FIG. 2, it exhibits an elongation performance of about 70%.
상기 샘플의 제조과정을 간단히 기술하면 다음과 같다. 다만, 하기 제조 과정은 예시적인 것이다.A brief description of the manufacturing process of the sample is as follows. However, the following manufacturing process is exemplary.
먼저, SIS 폴리머 2g을 톨루엔(toluene) 용액 50ml에 넣고 60℃로 가열하면서 한 시간 정도 교반한다. First, 2 g of the SIS polymer was added to 50 ml of a toluene solution and stirred for about an hour while heating to 60°C.
다음, 이 분산액에 전기 전도성 재료와 무기 열전 재료를 혼합하는 단계로서, Ag 플레이크 0.8g, CNT 0.1g을 상기 분산액에 넣고 초음파 분산기(tip sonicator)를 사용하여 700W로 10분간 혼합한다.Next, as a step of mixing an electrically conductive material and an inorganic thermoelectric material in the dispersion, 0.8 g of Ag flakes and 0.1 g of CNT are added to the dispersion and mixed for 10 minutes at 700 W using a tip sonicator.
다음, 상온에서 자연 증발로 분산매를 건조시키면, 필름 형태의 열전 복합체 샘플을 얻을 수 있다.Next, when the dispersion medium is dried by natural evaporation at room temperature, a film-type thermoelectric composite sample can be obtained.
도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 열전 복합체(100)에 가해진 인장 응력에 따른 전기 전도도(electric conductivity), 제벡 계수(Seebeck coefficient), 파워 팩터(power factor)를 보인 그래프이다.4 to 6 are graphs showing electric conductivity, Seebeck coefficient, and power factor according to tensile stress applied to the
도 4를 참조하면, 인장 응력의 증가에 따라 전기 전도도는 감소하는 경향을 나타내며, 약 50%이상의 인장 응력에서는 감소율이 다소 급격해진다.Referring to FIG. 4, the electrical conductivity tends to decrease as the tensile stress increases, and the decrease rate becomes somewhat rapid at a tensile stress of about 50% or more.
도 5를 참조하면, 제벡 계수(Seebeck coefficient)는 인장 응력이 변하여도 거의 일정하게 유지되고 있다. Referring to FIG. 5, the Seebeck coefficient is maintained almost constant even when the tensile stress changes.
도 6을 참조하면, 파워 팩터는 인장 응력에 따라 감소하며, 대략 20% 이상의 인장 응력에서는 감소 폭이 매우 적어 거의 일정한 값을 나타낸다.Referring to FIG. 6, the power factor decreases according to the tensile stress, and at a tensile stress of approximately 20% or more, the decrease width is very small, indicating an almost constant value.
파워 팩터(power factor)는 열전 성능 지수 zT에 관한 상기 식 (1)에 나타난 σα2을 지칭한다. The power factor refers to σα 2 shown in Equation (1) above for the thermoelectric figure of merit zT.
상술한 실험 결과는 열전 복합체(100)를 구성하는 요소들의 적절한 조합으로, 원하는 정도의 신축성과 열전 성능을 구현하는 것이 가능함을 예시한 것이다. The above-described experimental results illustrate that it is possible to implement a desired degree of elasticity and thermoelectric performance with an appropriate combination of elements constituting the
이하, 열전 복합체에 대한 다양한 실시예들을 살펴보기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the thermoelectric composite will be described.
도 7은 다른 실시예에 따른 열전 복합체(200)의 개략적인 구조를 보이며, 도 8은 도 7의 열전 복합체에 채용된 나노 구조체(200)의 상세한 구조를 보인 확대도이다.7 illustrates a schematic structure of a
실시예에 따른 열전 복합체(200)는 신축성 폴리머(120)에 전도성과 열전특성을 가지는 나노구조체(250)가 혼합된 구조로 이루어져 있다. The
도 8에 도시된 바와 같이, 이러한 나노구조체(250)는 탄소나노튜브(CNT)의 표면에 금속 나노 입자가 흡착된 형태로 이루어진다. As shown in FIG. 8, the
탄소나노튜브(CNT)는 열전특성과 전도성을 모두 가지는 재질로서, 이의 표면에 금속 나노 입자(MNP)를 결합함으로써, 열전 성능과 함께, 높은 전도성을 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 나노구조체(250)를 신축성 폴리머(120)에 분산시켜 혼합함으로써, 신축성 열전 소재가 구현된다.Carbon nanotube (CNT) is a material having both thermoelectric properties and conductivity, and by bonding metal nanoparticles (MNP) to the surface thereof, it can exhibit high conductivity as well as thermoelectric performance. In addition, by dispersing and mixing the
본 실시예에 채용된 나노구조체(250)는 도 1의 열전 복합체(100)에 열전 무기물(140)의 예로 적용될 수도 있다. 즉, 신축성 폴리머(120)에 상술한 나노구조체(250), 그리고, 전기 전도성 재료(160)가 혼합되어 열전 복합체(100)가 구성될 수도 있다. The
이하, 열전 복합체를 이루는 구체적인 구성 요소의 종류와 양을 변경한 다양한 샘플들에 대한 전기 전도도, 제벡 계수, 파워 팩터를 살펴보기로 한다. Hereinafter, electric conductivity, Seebeck coefficient, and power factor of various samples in which the type and amount of specific components constituting the thermoelectric composite are changed will be described.
다음 표 1은 열전 무기물과 전기 전도성 물질의 상대 비율을 달리한 샘플들에 대한 열전 특성을 보인다.Table 1 below shows the thermoelectric properties of samples in which the relative ratios of the thermoelectric inorganic material and the electrically conductive material are different.
(μW/mK2)Power factor
(μW/mK 2 )
+ SIS polymer(2g) Ag flake(0.4g) + Sb 2 Te 3 (0.4g)+ CNT(0.1g)
+ SIS polymer(2g)
+ SIS polymer(2g) Sb 2 Te 3 (0.4g)+ CNT(0.1g)
+ SIS polymer(2g)
상기 샘플들은 신축성 폴리머로 SIS polymer를 사용하고 있으며, 열전 무기물로 CNT 및/또는 Sb2Te3, 전기 전도성 물질로 Ag 및/또는 CNT를 사용하고 있다. 즉, CNT는 전기 전도성과 열전 특성을 모두 나타내는 재질로 사용된다. 신축성 폴리머의 함량을 동일하게 유지하고, 열전 무기물과 전기 전도성 물질의 함량비는 다르게 조절되었다. 상기 결과에서는 Ag의 함유 여하에 따라 전기 전도성의 차이가 크게 나타나 이것이 파워 팩터에 주된 영향을 주는 것으로 분석된다.The samples use SIS polymer as a stretchable polymer, CNT and/or Sb 2 Te 3 as a thermoelectric inorganic material, and Ag and/or CNT as an electrically conductive material. That is, CNT is used as a material that exhibits both electrical conductivity and thermoelectric properties. The content of the stretchable polymer was kept the same, and the content ratio of the thermoelectric inorganic material and the electrically conductive material was adjusted differently. In the above results, the difference in electrical conductivity is large depending on whether or not Ag is contained, and it is analyzed that this has a major influence on the power factor.
다음 표 2는 열전 무기물과 전기 전도성 물질의 상대 비율을 달리한 샘플들로서, Ag 플레이크와 SIS 폴리머의 양을 일정하게 한 샘플들에 대한 열전 특성을 보인다.Table 2 below shows samples in which the relative ratios of the thermoelectric inorganic material and the electrically conductive material are different, and the thermoelectric properties of the samples in which the amounts of Ag flake and SIS polymer are constant are shown.
(μW/mK2)Power factor
(μW/mK 2 )
+ SIS polymer (2g) Ag flake (0.8g) + CNT (0.1g)
+ SIS polymer (2g)
+ SIS polymer (2g) Ag flake (0.8g) + CNT (0.05g)
+ SIS polymer (2g)
+ SIS polymer (2g) Ag flake (0.8g) + CNT (0.025g)
+ SIS polymer (2g)
+ SIS polymer (2g) Ag flake (0.8g) + Ag/CNT (0.1g)
+ SIS polymer (2g)
상기 샘플들은 신축성 폴리머로 SIS polymer를 사용하고 있으며, 열전 무기물로 CNT, 전기 전도성 물질로 Ag와 CNT를 사용하고 있다. 샘플 7의 Ag/CNT는 도 7의 실시예에 채용된 나노구조체로서, CNT 표면에 Ag 나노입자가 흡착된 나노구조체를 의미한다. 표 2의 결과를 살펴보면, CNT 함량이 적은 경우 제벡 계수는 작게 나타나지만, 상대적으로 Ag 함량비가 커지므로 전기 전도도가 높게 나타나고 결과적으로 높은 파워 팩터를 나타낸다. The samples used SIS polymer as a stretchable polymer, CNT as a thermoelectric inorganic material, and Ag and CNT as an electrically conductive material. The Ag/CNT of Sample 7 is a nanostructure employed in the example of FIG. 7, and refers to a nanostructure in which Ag nanoparticles are adsorbed on the CNT surface. Looking at the results of Table 2, when the CNT content is small, the Seebeck coefficient is small, but the Ag content ratio is relatively large, so that the electrical conductivity is high, resulting in a high power factor.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 열전 복합체(300)의 개략적인 구조를 보인다.9 shows a schematic structure of a thermoelectric composite 300 according to another embodiment.
본 실시예의 열전 복합체(300)는 열전 특성과 전기 전도성을 동시에 나타내는 탄소나노튜브를 채용하고 있다. 즉, 열전 복합체(300)는 신축성 폴리머(120)와 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)를 포함한다. The thermoelectric composite 300 of this embodiment employs carbon nanotubes that simultaneously exhibit thermoelectric properties and electrical conductivity. That is, the thermoelectric composite 300 includes an
다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)는 일방향으로 정렬된 형태를 가질 수 있고, 즉, 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)를 이루는 다수의 다중벽 탄소나노튜브의 길이 방향이 서로 나란하도록 배치될 수 있다. 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)는 신축성 폴리머(120) 내에 임베드(embedded)된 형태로 배치될 수 있다. 신축성 폴리머(120)는 일 방향성(uniaxial) 신축성을 나타낼 수 있으며, 화살표 A1은 신축성 방향을 나타낸다. 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)는 길이 방향(A2)이 신축성 방향(A1)과 수직이 되도록 배치될 수 있다. The multi-walled carbon nanotube array 350 may have a shape aligned in one direction, that is, the length directions of a plurality of multi-walled carbon nanotubes constituting the multi-walled carbon nanotube array 350 may be arranged in parallel with each other. have. The multi-walled carbon nanotube array 350 may be disposed in a form embedded in the
도 10은 또 다른 실시예에 따른 열전 복합체(400)의 개략적인 구조를 보인다. 10 shows a schematic structure of a
본 실시예의 열전 복합체(400)도 도 8의 열전 복합체(300)와 유사하게, 일방향성(A1) 신축성을 나타내는 신축성 폴리머(120) 내에 일방향으로 정렬된 다중벽 탄소나노튜브 어레이(450)가 임베드(embedded)된 구조를 갖는다. 본 실시예의 열전 복합체(400)는 다중벽 탄소나노튜브 어레이(450)의 길이 방향(A3)이 신축성 방향(A1)과 나란하도록 배치된다. Similar to the thermoelectric composite 300 of FIG. 8, the
상술한 열전 복합체(100)(200)(300)(400)들은 열전 복합체(100)(200)(300)(400) 내에 열전 변환을 유도하기 위한 전류를 공급하거나, 또는 열전 변환에 의해 발생한 전기를 사용 또는 수집하기 위한 전극 구조를 더 구비할 수 있다. 전극 구조는 열전 복합체(100)(200)(300)(400)의 양측에, 열전복합체(100)(200)(300)(400)와 전기적으로 연결되도록 각각 배치된 두 전극으로 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 전극에 연결된 전자장치, 예를 들어, 전기소모장치, 전기저장장치 또는 전기공급장치와 함께 다양한 기능의 열전 소자로 적용될 수 있다. The above-described
도 11은 실시예에 따른 열전 소자(1000)의 개략적인 구조를 보인다.11 shows a schematic structure of a
열전 소자(1000)는 열전 복합체(TM)의 양단에 각각 형성된 제1전극(EL1)과 제2전극(EL2), 그리고, 제1전극(EL1)과 제2전극(EL2) 사이에 배치된 전기 소모 장치(EE1)를 포함한다.The
열전 구조체(TM)의 일단, 예를 들어, 제1전극(EL1)이 형성된 단부는 상대적으로 온도가 높은 고온영역(H1)에 접해 있을 수 있고, 타단, 예를 들어, 제2전극(EL2)의 형성된 단부 쪽은 상대적으로 온도가 낮은 저온영역(L1)에 접해 있을 수 있다. 이 경우, 열전효과에 의해 열전 복합체(TM)에서 전기가 발생할 수 있다. 예컨대, 고온영역(H1)에 접해 있는 일단에서 저온영역(L1)에 접해 있는 타단으로 전자(e-)(혹은 정공)이 이동할 수 있다. 전자(e-)(혹은 정공)은 전기 소모 장치(ED1)로 흐를 수 있고, 전기 소모 장치(ED1)에서 열전 복합체(TM)에서 형성된 전기 에너지가 소모된다. One end of the thermoelectric structure TM, for example, the end where the first electrode EL1 is formed, may be in contact with the high temperature region H1 having a relatively high temperature, and the other end, for example, the second electrode EL2 The formed end side of may be in contact with the low temperature region L1 having a relatively low temperature. In this case, electricity may be generated in the thermoelectric composite TM by the thermoelectric effect. For example, electrons e- (or holes) may move from one end in contact with the high temperature region H1 to the other end in contact with the low temperature region L1. Electrons (e-) (or holes) may flow to the electricity consuming device ED1, and electrical energy formed in the thermoelectric composite TM in the electricity consuming device ED1 is consumed.
전기 소모 장치(ED1)는 전구로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 열전 복합체(TM)에서 발생한 전기를 소모할 수 있는 다양한 종류의 부하 장치가 채용될 수 있다.The electricity consuming device ED1 is illustrated as a light bulb, but this is exemplary, and various types of load devices capable of consuming electricity generated in the thermoelectric composite TM may be employed.
열전 복합체(TM)로는 전술한 예의 열전 복합체(100)(200)(300)(400) 중 어느 하나, 또는 이들이 조합된 형태로서, 신축성을 구비하며, 또한, 우수한 열전특성을 나타내므로, 열전 소자(1000)는 우수한 열전 변환 성능을 가질 수 있다. The thermoelectric composite (TM) is any one of the
도 12는 다른 실시예에 따른 열전 소자(2000)의 개략적인 구조를 보인다.12 shows a schematic structure of a
본 실시예의 열전 소자(2000)는 열전 소자(2000)의 양단에 연결된 전자 장치가 전기 저장 장치(ED2)인 점에서 도 10의 열전 소자(1000)와 차이가 있다. 예컨대, 전기 저장 장치(ED2)는 축전지일 수 있고, 열전 복합체(TM)에서 발생된 전기가 전기 저장 장치(ED2)에 저장될 수 있다.The
도 13은 또 다른 실시예에 따른 열전 소자(3000)의 개략적인 구조를 보인다.13 shows a schematic structure of a
본 실시예의 열전 소자(3000)는 열전 냉각소자의 일례를 보여준다. The
도 13을 참조하면, 열전 복합체(TM)의 양단에 제1전극(EL1), 제2전극(EL2)이 구비되고, 제1전극(EL1), 제2전극(EL2) 사이에 전기 공급 장치(ED3)가 연결될 수 있다. 전기 공급 장치(ED3)로부터 열전 복합체(TM)에 전류를 인가하면, 펠티어 효과(Peltier effect)에 의해 열전 복합체(TM)의 일단은 주위의 열을 흡수할 수 있다. 즉, 열전 복합체(TM)의 일단에서 열전 복합체(TM)에 의해 주위의 열이 흡수될 수 있다. 따라서, 열전 복합체(TM) 일단 주변은 냉각될 수 있다. 전기 공급 장치(ED3)의 구체적인 구성은 다양하게 변형될 수 있다.Referring to FIG. 13, a first electrode EL1 and a second electrode EL2 are provided at both ends of the thermoelectric composite TM, and an electricity supply device is provided between the first electrode EL1 and the second electrode EL2. ED3) can be connected. When a current is applied to the thermoelectric composite TM from the electricity supply device ED3, one end of the thermoelectric composite TM may absorb surrounding heat due to the Peltier effect. That is, surrounding heat may be absorbed by the thermoelectric composite TM at one end of the thermoelectric composite TM. Accordingly, around one end of the thermoelectric composite TM may be cooled. The specific configuration of the electricity supply device ED3 may be variously modified.
본 실시예의 열전 소자(3000)는 국소 냉각(hot spot cooling)이 필요한 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 스파트폰, 태블릿 PC, 마이크로 패키지 등 휴대용 전자 기기에 채용될 수 있고, 또한, 웨어러블 소형 전자 기기에 채용될 수 있다. The
도 11 내지 도 13의 열전 소자(1000)(2000)(3000)에 채용되는 열전 복합체(TM)는 전술한 예의 열전 복합체(100)(200)(300)(400) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The thermoelectric composite TM employed in the
또한, 도 11 내지 도 13의 열전 소자(1000)(2000)(3000)에 구비되는 전극 구조는 평판형으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 예를 들어, 와이어(wire) 형태 등으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 열전 복합체(TM)로 도 9 또는 도 10과 같이, 신축성 폴리머(120)내에 임베드된 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)(450)로 이루어진 열전 복합체(300)(400)가 채용되는 경우, 제1전극(EL1), 제2전극(EL2)이 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)(450)와 전기적으로 접하도록, 즉, 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)(450)가 신축성 폴리머(120) 외부로 전기적으로 노출되도록 하는 와이어 구조를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중벽 탄소나노튜브 어레이(350)(450)에 금속 플레이크(flake)등을 이용하여 외부로 노출할 와이어를 형성한 뒤, 신축성 폴리머(120)에 임베드 시키는 방법으로 열전 복합체(300)(400)가 제조될 수 있다.In addition, the electrode structures provided in the
실시예에 따른 열전 소자(1000)(2000)(3000)는 신축성이 있는 열전 복합체(TM)를 채용하고 있으므로, 웨어러블(wearble) 기기에 적용되기 용이하며, 또한, 자가 발전형 웨어러블 기기로 적용될 수 있다.Since the
도 14는 실시예에 따른 웨어러블 전자 기기(7000)의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.14 is a block diagram showing a schematic configuration of a wearable
웨어러블 전자기기(7000)는 대상체(OBJ)에 착용되어, 대상체의 상태를 검사할 수 있는 전자 기기로서, 열전 소자(7200)와 동작부(7400)를 포함한다. The wearable
열전 소자(7000)는 상술한 실시예들에 따른 열전 복합체를 구비하는 구성으로, 또한, 도 11에서 예시한 바와 같이, 열전 복합체에서 생성된 전기 에너지를 축적하는 전기 저장 장치를 구비한다. The
열전 소자(7200)는 대상체(OBJ)가 제공하는 열에너지(TE)로부터 전기를 생성하는 자가 발전 소자로 기능할 수 있다. 즉, 대상체(OBJ)가 제공하는 열에너지에 의해, 대상체(OBJ)에 인접한 영역과 상대적으로 이와 먼 외부 쪽 영역에 온도차가 형성되고, 이러한 온도 구배 내에 배치된 열전 복합체에 전기가 생성되고, 열전 소자(7200)는 이를 전기 에너지로 저장한다. The
동작부(7400)는 열전 소자(7200)로부터 전기 에너지를 공급받아 대상체(OBJ)에 대해 필요한 검사를 수행할 수 있다. 예를 들어, 동작부(7400)는 대상체(OBJ)에 대해 소정의 입력 신호(S1)를 인가하고, 대상체(OBJ)와의 상호 작용에 따라 변환된 출력 신호(S2)를 수신하여 대상체(OBJ)의 상태를 분석할 수 있다. 입력 신호(S1)는 예를 들어, 광 또는 초음파 등일 수 있고, 출력 신호(S2)는 대상체(OBJ)와의 상호작용에 의해 입력 신호(S2)와는 다른 성질을 갖는 광 또는 초음파일 수 있다. The
동작부(7400)는 대상체의 건강 상태 또는 운동 상태를 검사할 수 있다. 동작부(7400)는 입력 신호(S1)를 생성하기 위한 장치, 예를 들어, 광원 장치, 초음파 장치 등을 구비할 수 있다. 또한, 동작부(7400)는 출력 신호(S2)를 수신하기 위해 필요한 다양한 센서를 구비할 수 있다. 예를 들어, 광센서, 초음파 센서, 압력 센서(pressure sensor), 또는 응력 센서(strain sensor) 등을 구비할 수 있다. The
동작부(7400)는 유선 또는 무선으로 제어될 수 있으며, 예를 들어, 원격으로 대상체(OBJ)의 건강 상태를 측정하는 건강진단시스템의 구성요소일 수도 있다. The
상술한 웨어러블 전자기기(7000)는 일 예로서 설명된 것이고, 이에 한정되지 않으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 열전 소자를 자가발전 에너지원으로 사용할 수 있는 모든 가능한 웨어러블 소자로 적용될 수 있다. 즉, 체온과 주변 환경의 온도차이를 이용한 자가발전 방식으로 전력을 생산하고, 생산된 전기 에너지를 에너지원으로 사용하는 전자 고글(electronic goggle), 시계(watch), 의복(clothes)의 형태로 적용될 수 있다. 또한, 웨어러블 전자소자가 장착되어 있는 군복의 형태로 적용될 수도 있다. The above-described wearable
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.Until now, exemplary embodiments have been described and illustrated in the accompanying drawings to aid in understanding the present invention. However, it should be understood that these examples are for illustrative purposes only and are not limiting. And it should be understood that the invention is not limited to the illustrated and described description. This is because various other modifications can occur to those of ordinary skill in the art.
100, 200, 300, 400...열전 소자
120...신축성 폴리머 140...열전 무기물
160...전기 전도성 물질 250...나노구조체
350, 450...다중벽 탄소나노튜브 어레이
1000, 2000, 3000, 4000...열전 소자
7000...웨어러블 전자 기기100, 200, 300, 400... thermoelectric elements
120...
160...electrically
350, 450...multi-walled carbon nanotube array
1000, 2000, 3000, 4000... thermoelectric elements
7000... wearable electronics
Claims (22)
신축성(stretchable) 폴리머;
상기 신축성 폴리머에 혼합된 열전무기물과 전기 전도성 물질;을 포함하며,
상기 신축성 폴리머는 SIS 폴리머(poly(styrene-isoprene-styrene)를 포함하며,
상기 열전 무기물과 상기 전도성 물질로 탄소나노튜브와 Ag 플레이크를 포함하며,
상기 SIS 폴리머, 탄소나노튜브, Ag 플레이크의 함량비는 상기 열전 복합체가 70%의 신장 성능을 나타내도록 정해지는,열전 복합체.In the thermoelectric composite,
Stretchable polymers;
Including; a thermoelectric inorganic material and an electrically conductive material mixed with the stretchable polymer,
The stretchable polymer includes SIS polymer (poly(styrene-isoprene-styrene),
The thermoelectric inorganic material and the conductive material include carbon nanotubes and Ag flakes,
The content ratio of the SIS polymer, carbon nanotubes, and Ag flakes is determined so that the thermoelectric composite exhibits 70% elongation performance.
상기 탄소나노튜브는 일방향으로 정렬된 다중벽 탄소나노튜브 (multi-walled carbon nanotube)(MWCNT) 어레이인 열전 복합체.The method of claim 1,
The carbon nanotubes are thermoelectric composites which are multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) arrays arranged in one direction.
상기 다중벽 탄소나노튜브 어레이는 상기 신축성 폴리머 내에 임베드된(embedded) 형태로 배치되는 열전 복합체. The method of claim 11,
The multi-walled carbon nanotube array is a thermoelectric composite disposed in a form embedded in the stretchable polymer.
상기 신축성 폴리머는 일 방향성(uniaxial) 신축성을 가지며,
상기 다중벽 탄소나노튜브 어레이는 길이 방향이 상기 일방향과 나란하도록 배치되는 열전 복합체. The method of claim 12,
The stretchable polymer has uniaxial stretchability,
The multi-walled carbon nanotube array is a thermoelectric composite arranged such that a longitudinal direction is parallel to the one direction.
상기 신축성 폴리머는 일 방향성(uniaxial) 신축성을 가지며,
상기 다중벽 탄소나노튜브 어레이는 길이 방향이 상기 일방향과 수직인 방향이 되도록 배치되는 열전 복합체.The method of claim 13,
The stretchable polymer has uniaxial stretchability,
The thermoelectric composite of the multi-walled carbon nanotube array is arranged such that a length direction thereof is perpendicular to the one direction.
상기 열전 복합체의 양측에 각각 전기적으로 연결된 제1전극과 제2전극;을 포함하는 열전 소자. The thermoelectric composite of any one of claims 1 and 11 to 14;
And a first electrode and a second electrode electrically connected to both sides of the thermoelectric composite, respectively.
상기 제1전극과 제2전극에 전기적으로 연결된 전자 장치를 더 포함하는 열전 소자.The method of claim 15,
Thermoelectric element further comprising an electronic device electrically connected to the first electrode and the second electrode.
상기 전자 장치는 전기 소모 장치, 전기 저장 장치 또는 전기 공급 장치인 열전 소자.The method of claim 16,
The electronic device is an electricity consuming device, an electrical storage device, or an electricity supply device.
제1항, 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항의 열전 복합체;
상기 열전 복합체의 양측에 각각 전기적으로 연결된 제1전극과 제2전극;
상기 제1전극과 제2전극에 연결되어, 상기 대상체가 제공하는 열이 상기 열전 복합체의 양단에 형성하는 온도차에 의해 상기 열전 복합체 내에 발생하는 전기 에너지를 축적하는 전기 저장 장치;
상기 전기 저장 장치로부터 전기 에너지를 공급받아 대상체에 대해 필요한 검사를 수행하는 동작부;를 포함하는 웨어러블 전자 기기. As a wearable electronic device that is worn on an object and inspects a state of the object,
The thermoelectric composite of any one of claims 1 and 11 to 14;
A first electrode and a second electrode electrically connected to both sides of the thermoelectric composite, respectively;
An electrical storage device connected to the first electrode and the second electrode to accumulate electrical energy generated in the thermoelectric composite due to a temperature difference formed by the heat provided by the object at both ends of the thermoelectric composite;
And an operation unit that receives electrical energy from the electrical storage device and performs necessary tests on an object.
상기 동작부는 상기 대상체의 건강 상태 또는 운동 상태를 측정하는 웨어러블 전자 기기. The method of claim 18,
The operation unit is a wearable electronic device that measures a health state or an exercise state of the object.
상기 열전 복합체의 양측에 각각 전기적으로 연결된 제1전극과 제2전극;
상기 열전 복합체에 전류를 인가하여, 상기 열전 복합체의 일측에 국소 냉각 영역을 형성하도록 상기 제1전극과 제2전극에 연결된 전기 공급 장치;를 포함하는 전자 기기.
The thermoelectric composite of any one of claims 1 and 11 to 14;
A first electrode and a second electrode electrically connected to both sides of the thermoelectric composite, respectively;
And an electrical supply device connected to the first electrode and the second electrode to apply a current to the thermoelectric composite to form a local cooling region on one side of the thermoelectric composite.
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