KR102343503B1 - Carbon nanotube alignment method and the aligned carbon nanotube sensor and manufacturing method of the carbon nanotube sensor - Google Patents

Carbon nanotube alignment method and the aligned carbon nanotube sensor and manufacturing method of the carbon nanotube sensor Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 정렬 방법 및 정렬된 탄소나노튜브 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CNT(탄소나노튜브)를 전기장 내에서 한 방향으로 정렬시킬 수 있게 하고, 적은 양에 의해서도 고성능 센서 기능을 구현할 수 있도록, 탄소나노튜브 정렬 방법 및 정렬된 탄소나노튜브 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon nanotube alignment method and an aligned carbon nanotube sensor, and more particularly, it enables CNTs (carbon nanotubes) to be aligned in one direction in an electric field, and provides a high-performance sensor function even with a small amount. To be embodied, it relates to a carbon nanotube alignment method and an aligned carbon nanotube sensor.

Description

탄소나노튜브 정렬 방법 및 정렬된 탄소나노튜브 센서와 이의 제조방법{Carbon nanotube alignment method and the aligned carbon nanotube sensor and manufacturing method of the carbon nanotube sensor}Carbon nanotube alignment method and the aligned carbon nanotube sensor and manufacturing method of the carbon nanotube sensor

본 발명은 탄소나노튜브 정렬 방법 및 정렬된 탄소나노튜브 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CNT(탄소나노튜브)를 전기장 내에서 한 방향으로 정렬시킬 수 있게 하고, 적은 양에 의해서도 고성능 센서 기능을 구현할 수 있도록, 탄소나노튜브 정렬 방법 및 정렬된 탄소나노튜브 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon nanotube alignment method and an aligned carbon nanotube sensor, and more particularly, it enables CNTs (carbon nanotubes) to be aligned in one direction in an electric field, and provides a high-performance sensor function even with a small amount. To be embodied, it relates to a carbon nanotube alignment method and an aligned carbon nanotube sensor.

탄소나노튜브는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 대롱 모양을 이루는 지름 1나노미터(1나노미터는 10억분의 1m) 크기의 미세한 분자이다. 지름 0.5~10nm의 원통형 탄소 결정체인 탄소나노튜브는 높은 인장력과 전기 전도성 등의 특성을 가지고 있어 차세대 첨단 소재로 주목받고 있고, 강도는 철강보다 100배 뛰어나다. 이러한 탄소나노튜브는 튜브의 지름이 얼마나 되느냐에 따라 도체가 되기도 하고 반도체가 되는 성질이 있음이 밝혀지면서 차세대 반도체 물질로 각광 받고 있 소재로써, 반도체와 평판 디스플레이ㆍ연료전지ㆍ초강력섬유ㆍ생체센서 등 다양한 분야에 두루 활용되는 만능소재이다.Carbon nanotubes are minute molecules with a diameter of 1 nanometer (1 nanometer is 1 billionth of a meter) in which carbons connected by hexagonal rings form a long rod. Carbon nanotubes, which are cylindrical carbon crystals with a diameter of 0.5 to 10 nm, are attracting attention as a next-generation high-tech material because of their high tensile strength and electrical conductivity, and their strength is 100 times superior to steel. These carbon nanotubes are spotlighted as a next-generation semiconductor material as it has been found that they have the properties of being either a conductor or a semiconductor depending on the diameter of the tube. It is a versatile material that can be used in various fields.

최근 탄소나노튜브를 활용하여 인체 또는 생체조직의 미세한 움직임을 센싱하는 기술이 개발되고 있으나, 센싱 정밀도와 민감도 향상을 위해 많은 양의 CNT 가 사용되고 CNT를 이용한 센서 제작 공정이 복잡하여 원가 상승을 초래하는 문제점이 있었다.Recently, a technology for sensing minute movements of the human body or living tissue by using carbon nanotubes has been developed, but a large amount of CNTs are used to improve sensing precision and sensitivity, and the manufacturing process of sensors using CNTs is complicated, which leads to an increase in cost. There was a problem.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2028209호Republic of Korea Patent Publication Registration No. 10-2028209 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0902081호Republic of Korea Patent Publication Registration No. 10-0902081

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브를 전기장 내에서 한 방향으로 정렬되게 하고, 정렬과정에서 극성의 영향을 받지 않고 이물질이 함유되지 않는 고순도 탄소나노튜브 제조를 가능하게 하는 탄소나노튜브 정렬 방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to align carbon nanotubes in one direction in an electric field, and to align high-purity carbon that is not affected by polarity in the alignment process and does not contain foreign substances. An object of the present invention is to provide a carbon nanotube alignment method that enables nanotube production.

본 발명의 다른 목적은, 탄소나노튜브를 이용한 센서 구조체 제조 시 제조공정의 효율을 높여 제품의 대량생산 및 원가절감을 가능하게 하는 정렬된 탄소나노튜브 센서의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an aligned carbon nanotube sensor that enables mass production and cost reduction of products by increasing the efficiency of the manufacturing process when manufacturing a sensor structure using carbon nanotubes.

본 발명의 또 다른 목적은 적은 양의 탄소나노튜브에 의해서도 센싱 민감도 및 정밀도를 향상시킬 수 있게 하고, 구조의 간소화를 이룰 수 있게 하는 정렬된 탄소나노튜브 센서를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an aligned carbon nanotube sensor that can improve sensing sensitivity and precision even with a small amount of carbon nanotubes and achieve a simplification of the structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 탄소나노튜브 정렬 방법은, CNT 함유 용액을, 한 쌍의 전극들과 그 전극들이 놓이는 기판 사이의 공간에 수용 시키는 준비 단계; 상기 전극들에 전압을 인가하여 전기장을 형성시킴으로써, 상기 CNT 함유 용액에 함유되어 있는 CNT를 전기장 방향으로 정렬시키는 CNT 정렬 단계; 및 상기 정렬된 CNT 만이 기판 상에 잔류 될 수 있도록, 상기 CNT 함유 용액에서 입자상의 CNT를 제외한 액상의 용액을 제거시키는 용액 제거 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. A carbon nanotube alignment method according to the present invention for achieving the above object includes a preparation step of accommodating a CNT-containing solution in a space between a pair of electrodes and a substrate on which the electrodes are placed; CNT alignment step of aligning the CNTs contained in the CNT-containing solution in the direction of the electric field by applying a voltage to the electrodes to form an electric field; and a solution removal step of removing a liquid solution except for particulate CNTs from the CNT-containing solution so that only the aligned CNTs remain on the substrate.

상기 기판은, 베이스부재 및 상기 베이스부재에 놓여지되 상기 CNT 함유 용액에 접촉될 수 있는 위치에 놓여지는 여과지를 포함하여 이루어지고, 상기 준비 단계는, 상기 베이스부재와 여과지 사이에 진공 펌프를 이용하여 진공을 형성시키는 진공 형성 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The substrate is made of a base member and a filter paper placed on the base member and placed in a position that can be in contact with the CNT-containing solution, and the preparation step is performed using a vacuum pump between the base member and the filter paper. It is preferable to include; a vacuum forming step of forming a vacuum.

CNT 함유 용액은 탈이온수를 포함하여 이루어지고, 상기 용액 제거 단계는, 상기 CNT 정렬 단계 이후 전압이 해제된 상태에서, 상기 진공 펌프를 이용하여 상기 탈이온수를 제거시킴으로써 상기 정렬된 CNT 만 여과지에 잔류될 수 있게 하는 탈이온수 제거 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The CNT-containing solution includes deionized water, and in the solution removing step, only the aligned CNTs remain on the filter paper by removing the deionized water using the vacuum pump in a state in which the voltage is released after the CNT alignment step. It is preferable to include a; deionized water removal step to enable

상기 CNT 함유 용액에 함유되어 있는 CNT는 0.02 wt% 미만인 것이 바람직하다. The CNT contained in the CNT-containing solution is preferably less than 0.02 wt%.

상기 한 쌍의 전극들 중 어느 하나는 원형링 형태로 이루어지고, 다른 하나는 상기 원형링 내부의 중심에 배치되어서, 상기 전기장 방향을 방사형으로 형성시킬 수 있도록 구성되는 것도 가능하다. One of the pair of electrodes is formed in a circular ring shape, and the other is disposed in the center of the inside of the circular ring, so that the electric field direction may be radially configured.

상기 목적을 달성하기 위한 정렬된 탄소나노튜브 센서 제조방법은, CNT가 정렬되어 있는 여과지를 몰드 위에 올려 놓고 액상의 탄성중합체를 도포하는 탄성중합체 도포 단계; 상기 도포 후 경화 공정을 거쳐, 상기 경화된 탄성중합체에 CNT를 전사시키고 상기 여과지를 제거하는 CNT 전사 단계; 및 상기 탄성중합체에 적층되어 있는 CNT의 양단에 외부로부터 전압 인가를 가능하게 하는 전극을 형성시키는 전극 형성 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. An aligned carbon nanotube sensor manufacturing method for achieving the above object includes an elastomer application step of placing a filter paper on which CNTs are aligned on a mold and applying a liquid elastomer; A CNT transfer step of transferring CNTs to the cured elastomer and removing the filter paper through a curing process after the application; and an electrode forming step of forming an electrode capable of applying a voltage from the outside to both ends of the CNT laminated on the elastomer.

본 발명은, CNT가 일방향으로 정렬되어 있는 여과지를 몰드 위에 올려 놓고 액상의 탄성중합체를 도포하는 탄성중합체 도포 단계; 상기 도포 후 경화 공정을 거쳐, 상기 경화된 탄성중합체에 CNT를 전사시키고 상기 여과지를 제거하는 CNT 전사 단계; 및 상기 탄성중합체에 적층되어 있는 CNT의 양단에 외부로부터 전압 인가를 가능하게 하는 전극을 형성시키는 전극 형성 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The present invention, an elastomer application step of placing a filter paper in which CNTs are aligned in one direction on a mold and applying a liquid elastomer; A CNT transfer step of transferring CNTs to the cured elastomer and removing the filter paper through a curing process after the application; and an electrode forming step of forming an electrode capable of applying a voltage from the outside to both ends of the CNT laminated on the elastomer.

본 발명은, 상기 CNT를 사이에 두고 상기 탄성중합체의 반대측에 액상의 PDMS 도포 후 경화 공정을 거쳐 탄성중합체를 추가로 형성시키는 샌드위치 구조 형성 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The present invention preferably includes a sandwich structure forming step of additionally forming an elastomer through a curing process after applying liquid PDMS on the opposite side of the elastomer with the CNT interposed therebetween.

상기 목적을 달성하기 위한 정렬된 탄소나노튜브 센서는, 탄성 변형이 가능한 재질로 이루어지는 탄성중합체; 및 상기 탄성중합체에 정렬된 상태로 서로 간격을 두고 놓이게 되는 복수의 CNT 단위체들과 상기 CNT 단위체들이 전극과 연결될 수 있도록 그 CNT 단위체들의 양단에 연결되는 리본 형태의 도전체들을 포함하는 CNT 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. An aligned carbon nanotube sensor for achieving the above object includes an elastomer made of an elastically deformable material; And a plurality of CNT units arranged at a distance from each other in a state of being aligned with the elastomer and a CNT unit comprising a ribbon-shaped conductor connected to both ends of the CNT units so that the CNT units can be connected to an electrode; It is characterized in that it comprises.

본 발명은, 상기 CNT 유닛을 사이에 두고 상기 탄성중합체의 반대측에 추가로 마련되어서 그 탄성중합체와 함께 샌드위치 구조를 형성시키는 탄성중합체;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.Preferably, the present invention further comprises; an elastomer that is additionally provided on the opposite side of the elastomer with the CNT unit interposed therebetween to form a sandwich structure with the elastomer.

본 발명은, 상기 한 쌍의 탄성중합체와 그 사이에 마련된 CNT 단위체들로 이루어지는 제1레이어 유닛; 및 상기 제1레이어 유닛에 적어도 하나 이상 적층되고, 상기 제1레이어 유닛과 동일한 구성으로 이루어지되, CNT 단위체가 상기 제1레이어 유닛의 CNT 단위체의 정렬 방향과 서로 다른 방향으로 정렬되게 배치되는 제2레이어 유닛;을 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. The present invention, a first layer unit comprising the pair of elastomers and CNT units provided therebetween; and at least one stacked on the first layer unit, and having the same configuration as the first layer unit, a second CNT unit arranged in a direction different from the alignment direction of the CNT unit of the first layer unit It is also possible to include; a layer unit.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 탄소나노튜브 정렬 방법은, 한 쌍의 전극들과 기판 사이의 공간에 CNT 함유 용액을 수용시킨 후 전기장을 형성시켜 CNT를 전기장 방향을 따라 정렬되게 한 후 용액을 제거하여 기판 상에 정열된 CNT만 잔류 될 수 있도록 구성됨으로써, 간소한 구성에 의해서도 전극의 설치 위치와 전기장의 세기를 다양하게 변화시켜 CNT를 원하는 방향으로 정렬시켜 줄 수 있는 효과를 가진다.In the carbon nanotube alignment method according to the present invention having the configuration as described above, after accommodating a CNT-containing solution in a space between a pair of electrodes and a substrate, an electric field is formed to align the CNTs along the direction of the electric field. By removing the solution so that only the aligned CNTs remain on the substrate, it has the effect of aligning the CNTs in a desired direction by variously changing the installation position of the electrode and the strength of the electric field even with a simple configuration.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 탄소나노튜브 센서 제조방법은 정렬된 CNT가 잔류된 여과지에 탄성중합체를 도포하여 경화함으로써 탄성중합체에 CNT가 전사되게 하고, 이후 CNT의 양단에 전극을 형성하는 것에 의해 변형에 따른 전기적 신호를 송출시키는 센서를 제조할 수 있게 됨에 따라, 간소화된 공정으로 센서 제작을 가능하게 하고, 극소량의 CNT만을 사용함으로써 제조원가를 절감시킬 수 있게 하고, CNT의 정렬 방향을 탄성중합체의 변형 방향과 일치되게 하는 것에 의해 정밀한 센싱 기능 구현을 가능하게 하고 정렬 방향에 대해 직교하는 방향으로는 센싱이 되지 않게 하여 측정방향에 따른 필터기능도 구현할 수 있는 효과를 가진다. In the carbon nanotube sensor manufacturing method according to the present invention having the configuration as described above, the CNTs are transferred to the elastomer by applying the elastomer to the filter paper in which the aligned CNTs remain and curing the CNTs, and then electrodes are formed at both ends of the CNTs. As it becomes possible to manufacture a sensor that transmits an electrical signal according to deformation by By matching the deformation direction of the elastomer, it is possible to implement a precise sensing function, and by preventing sensing in a direction orthogonal to the alignment direction, a filter function according to the measurement direction can also be implemented.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법의 구성을 공정 순서별로 나열한 블럭도.
도 2는 본 발명 일실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법을 구성하는 각 공정의 구현 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선단면도.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서 제조방법의 구성을 공정 순서별로 나열한 블럭도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서 제조방법을 구성하는 각 공정의 구현 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선단면도.
도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ 선단면도.
도 9는 도 6의 Ⅸ-Ⅸ 선단면도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서의 구조를 보인 것으로, 도 6의 마지막 공정에 의해 도 9의 구조체에 탄성중합체가 적층됨으로써 형성된 샌드위치 구조를 갖는 센서용 레이어 유닛의 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 센서의 구조를 보인 것으로, 도 10에 도시된 센서용 레이어 유닛 한 쌍이 CNT 배열 방향을 서로 다르게 한 상태로 적층되어 있는 구조를 보인 단면도
도 12는 본 발명 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서의 사용상태도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법의 전극 배치에 따른 CNT 정렬 구조를 설명하기 위한 도면.1 is a block diagram illustrating the configuration of a carbon nanotube alignment method according to an embodiment of the present invention in order of process.
2 is a view for explaining the implementation process of each process constituting the carbon nanotube alignment method according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a sectional view taken along the III-III line of Fig. 2;
4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 2;
5 is a block diagram listing the configuration of the aligned carbon nanotube sensor manufacturing method according to the process sequence according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an implementation process of each process constituting the aligned carbon nanotube sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
7 is a front sectional view of VII-VII of FIG.
FIG. 8 is a front cross-sectional view of VIII-VIII of FIG. 6 .
9 is a front sectional view IX-IX of FIG.
10 is a view showing the structure of an aligned carbon nanotube sensor according to an embodiment of the present invention, and the layer unit for a sensor having a sandwich structure formed by laminating an elastomer on the structure of FIG. 9 by the last process of FIG. Cross-section.
11 is a cross-sectional view showing the structure of a carbon nanotube sensor according to another embodiment of the present invention, in which a pair of sensor layer units shown in FIG. 10 are stacked in a state in which CNT arrangement directions are different from each other
12 is a state diagram of an aligned carbon nanotube sensor according to an embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining the CNT alignment structure according to the electrode arrangement of the carbon nanotube alignment method according to another embodiment of the present invention.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.In the following description, in order to clarify the understanding of the present invention, descriptions of well-known techniques for the features of the present invention will be omitted. The following examples are detailed descriptions to help the understanding of the present invention, and it will be of course not to limit the scope of the present invention. Accordingly, equivalent inventions performing the same functions as the present invention will also fall within the scope of the present invention.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.In addition, in the following description, the same identification symbols mean the same configuration, and unnecessary redundant descriptions and descriptions of well-known technologies will be omitted. In addition, the description of each embodiment of the present invention that overlaps with the description of the technology that is the background of the invention will also be omitted.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a carbon nanotube alignment method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법의 구성을 공정 순서별로 나열한 블럭도이고, 도 2는 본 발명 일실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법을 구성하는 각 공정의 구현 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선단면도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 선단면도이다. 1 is a block diagram listing the configuration of a carbon nanotube alignment method according to an embodiment of the present invention in each process order, and FIG. 2 is an implementation process of each process constituting the carbon nanotube alignment method according to an embodiment of the present invention. It is a view for explaining the, FIG. 3 is a cross-sectional view III-III of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브(1) 정렬 방법은, 적은 양의 탄소나노튜브(1;CNT)에 의해서도 센싱 민감도를 향상시킬 수 있도록 그 CNT(1)를 한 방향으로 정렬시켜 주기 위한 것으로, 준비 단계(S1)와 CNT 정렬 단계(S2)와 용액 제거 단계(S3)를 포함하여 이루어진다. As shown in Figure 1, the carbon nanotube (1) alignment method according to an embodiment of the present invention, the CNT (1) so that the sensing sensitivity can be improved even with a small amount of carbon nanotube (1; CNT) ) to align in one direction, and includes a preparation step (S1), a CNT alignment step (S2), and a solution removal step (S3).

도 2의 A블럭 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 준비 단계(S1)에서는, CNT 함유 용액을 한 쌍의 전극(21)(22)들과 그 전극(21)(22)들이 놓이는 기판(3) 사이의 공간(20)에 수용시키는 공정이 수행된다. 여기서, 상기 한 쌍의 전극(21)(22)들은 전기장을 형성시켜 주기 위해 전압이 인가되는 부분이고, 상기 기판(3)은 상기 전극(21)(22)들과 함께 액상의 CNT 함유 용액을 수용할 수 있는 공간을 형성시키는 것으로, 후술하는 용역 제거 단계 공정 수행 이후에 CNT(1)가 잔류되는 부분이다. As well shown in block A of FIG. 2 and FIG. 3 , in the preparation step S1 , a CNT-containing solution is applied to a pair of electrodes 21 and 22 and the substrate on which the electrodes 21 and 22 are placed. (3) The process of accommodating in the space 20 is performed. Here, the pair of electrodes 21 and 22 is a portion to which a voltage is applied to form an electric field, and the substrate 3 contains a liquid CNT-containing solution together with the electrodes 21 and 22 . To form an accommodating space, it is a part where the CNTs 1 remain after performing the service removal step process to be described later.

본 실시예에서 상기 CNT 함유 용액이 수용되는 공간(20)은, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 관통슬릿이 형성되어 있고 절연 소재로 이루어지는 디스크(4)와 그 디스크(4) 아래쪽에 놓여지는 기판(3)에 의해 일차적으로 형성되고, 상기 관통슬릿의 양쪽에 놓여지는 전극(21)(22)들과 기판(3)에 의해 최종적으로 한정된다.In this embodiment, the space 20 in which the CNT-containing solution is accommodated is, as shown in FIG. 3 , a disk 4 having a through slit formed and made of an insulating material and the disk 4 placed under the disk 4 . It is formed primarily by the substrate 3 and is finally defined by the substrate 3 and the electrodes 21 and 22 placed on both sides of the through slit.

상기 CNT 정렬 단계에서는, 도 2의 B블럭 및 C블럭의 오른쪽 확대부분에 잘 도시된 바와 같이, 상기 전극(21)(22)들에 전압을 인가하여 전기장을 형성시킴으로써, 상기 CNT 함유 용액에 함유되어 있는 CNT(1)를 전기장 방향으로 정렬시키는 공정이 수행된다. In the CNT alignment step, as shown in the right enlarged parts of blocks B and C in FIG. 2 , by applying a voltage to the electrodes 21 and 22 to form an electric field, the CNT-containing solution contains A process of aligning the CNTs (1) in the direction of the electric field is performed.

예컨대, 상기 전극(21)(22)들을 서로 평행한 상태로 마주하게 배치시키는 경우에는 전기력선이 직선 형태로 형성되기 때문에, CNT(1)가 직선 형태로 정렬된다. 만약, 전극(21)(22)들을 서로 직교하게 배치시키는 경우에는 전기력선이 곡선 형태로 형성되기 때문에, CNT(1)가 곡선 형태로 정렬된다.For example, when the electrodes 21 and 22 are disposed to face each other in a parallel state, since the electric force lines are formed in a straight line, the CNTs 1 are aligned in a straight line. If the electrodes 21 and 22 are disposed orthogonally to each other, since the electric force lines are formed in a curved shape, the CNTs 1 are aligned in a curved shape.

이와 같이, 본 실시예는 전극(21)(22)의 설치 위치와 전기장의 세기를 다양하게 변화시켜 줌으로써, CNT(1)를 원하는 방향으로 정렬시킬 수 있는 장점을 가진다. As such, the present embodiment has the advantage of aligning the CNTs 1 in a desired direction by variously changing the installation positions of the electrodes 21 and 22 and the strength of the electric field.

상기 용액 제거 단계에서는, 상기 CNT 함유 용액에서 입자상의 CNT(1)를 제외한 액상의 용액을 제거시킴으로써, 상기 정렬된 CNT(1) 만이 기판(3) 상에 잔류되게 한다. 용액을 제거하는 방법은 예컨대 펌프에 의한 배출 등 다양한 방법으로 구현할 수 있음은 물론이다.In the solution removal step, by removing the liquid solution except for the particulate CNTs 1 from the CNT-containing solution, only the aligned CNTs 1 remain on the substrate 3 . It goes without saying that the method of removing the solution may be implemented in various ways, such as, for example, discharging by a pump.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법은, 한 쌍의 전극(21)(22)들과 기판(3) 사이의 공간(20)에 CNT 함유 용액을 수용시킨 후 전기장을 형성시켜 CNT(1)를 전기력선 방향을 따라 정렬되게 한 후 용액을 제거하여 기판(3) 상에 한 방향으로 정열된 CNT(1)만 잔류 될 수 있도록 구성됨으로써, 간소한 구성에 의해서도 전극(21)(22)의 설치 위치와 전기장의 세기를 다양하게 변화시켜 CNT(1)를 원하는 방향으로 정렬시켜 줄 수 있는 장점을 도출한다. In the carbon nanotube alignment method according to an embodiment of the present invention having such a configuration, the CNT-containing solution is accommodated in the space 20 between the pair of electrodes 21 and 22 and the substrate 3 and then an electric field is formed so that the CNTs 1 are aligned along the direction of the electric field lines, and then the solution is removed so that only the CNTs 1 aligned in one direction can remain on the substrate 3, so that even with a simple configuration, the electrode ( 21) The advantage of being able to align the CNTs 1 in a desired direction is derived by variously changing the installation position of the 22 and the strength of the electric field.

상기 기판(3)은, CNT(1)가 잔류되는 부분으로 다양한 구조로 이루어질 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 글라스 재질의 베이스부재(31)와 그 베이스부재(31)에 놓여지는 여과지(32)를 포함하여 이루어진다. The substrate 3 is a portion where the CNTs 1 remain and may have various structures, but in this embodiment, a base member 31 made of glass and a filter paper placed on the base member 31 ( 32) is included.

상기 베이스부재(31)는 예컨대 프릿 유리와 같은 구성으로 구현될 수 있고, 상기 여과지(32)는 상기 베이스부재(31)에 놓여지되 상기 CNT 함유 용액에 접촉될 수 있는 위치에 놓여지는 것으로, 용액이 배출될 수 있는 공극을 가질 수 있도록 다공성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. The base member 31 may be implemented in a configuration such as, for example, frit glass, and the filter paper 32 is placed on the base member 31 and placed in a position where it can be in contact with the CNT-containing solution, the solution It is preferably made of a porous material so that it can have voids that can be discharged.

본 실시예는 상기 여과지(32)와 베이스부재(31) 사이로 용액이 배출되는 것을 방지할 수 있도록, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 베이스부재(31)와 여과지(32) 사이에 진공 펌프(50)를 이용하여 진공을 형성시키는 진공 형성 단계(S10)를 포함하여 이루어진다. In this embodiment, a vacuum pump is installed between the base member 31 and the filter paper 32, as shown in FIG. 4, to prevent the solution from being discharged between the filter paper 32 and the base member 31. A vacuum forming step (S10) of forming a vacuum using (50) is included.

한편, CNT 함유 용액은 탈이온수를 포함하여 이루어져서, 탄소나노튜브(1)의 극성에 영향을 주지 않고 탈이온수 제거 이후에 이물질이 탄소나노튜브(1)에 잔류되는 것을 방지할 수 있게 한다. On the other hand, since the CNT-containing solution includes deionized water, it is possible to prevent foreign substances from remaining in the carbon nanotubes 1 after the deionized water is removed without affecting the polarity of the carbon nanotubes 1 .

본 실시예는 이러한 탈이온소를 제거하기 위한 탈이온수 제거 단계(S30)를 포함하여 이루어진다. 즉, 상기 탈이온수 제거 단계(S30)는, 상기 CNT 정렬 단계 (S2) 이후 전압이 해제된 상태에서, 상기 진공 펌프(50)를 이용하여 상기 탈이온수를 제거 시킴으로써 상기 정렬된 CNT(1) 만 여과지(32)에 잔류될 수 있게 한다. This embodiment includes a deionized water removal step (S30) for removing such deionized oxygen. That is, in the deionized water removal step (S30), in a state in which the voltage is released after the CNT alignment step (S2), the deionized water is removed using the vacuum pump 50, so that only the aligned CNTs 1 to remain on the filter paper 32 .

이와 같이, 상기 여과지(32)와 베이스부재(31) 사이에 진공을 형성시키기 위해 채용된 진공 펌프(50)를 이용하여 탈이온수를 제거하게 되면, 진공 펌프(50)에 의한 펌핑 작용으로 정렬된 탄소나노튜브(1)가 여과지(32)에 원활하게 흡착될 수 있게 하는 장점이 기대된다.In this way, when the deionized water is removed by using the vacuum pump 50 employed to form a vacuum between the filter paper 32 and the base member 31, it is aligned with the pumping action by the vacuum pump 50. The advantage of allowing the carbon nanotubes 1 to be smoothly adsorbed to the filter paper 32 is expected.

상기 CNT 함유 용액에 함유되어 있는 CNT(1)는 정렬의 완성도를 높이고, 적은 양에 의해서도 고성능 센서 기능 구현이 가능하도록 0.02 wt% 미만이 사용되는 것이 바람직하다. The CNT (1) contained in the CNT-containing solution is preferably used in an amount of less than 0.02 wt % to increase the degree of completeness of the alignment and to implement a high-performance sensor function even with a small amount.

상기 탄소나노튜브(1)의 정렬을 위한 최적조건은 전압의 크기, 주파수, 시간에 따라 달라질 수 있으나, 실험결과, 350kHz-10kV로　20초 가했을 때가 최적이었다. 만약 더 높은 전압을 가할 경우 최적의 주파수 범위는 달라질 수 있음은 물론이다. The optimal conditions for alignment of the carbon nanotubes 1 may vary depending on the magnitude of the voltage, frequency, and time, but as a result of the experiment, it was optimal when applied at 350 kHz-10 kV for 20 seconds. Of course, if a higher voltage is applied, the optimal frequency range may vary.

도면 중 미설명부호 5는, 상기 진공 펌프(50)의 펌핑 작용에 의해 상기 전극(21)(22)들과 기판(3) 사이의 공간(20)에 수용된 탈이온수가 상기 진공 펌프(50)의 펌핑 작용에 의해 여과지(32)를 경유하여 배출된 후 일시적으로 수용되는 용기이다.Reference numeral 5 in the drawing denotes deionized water accommodated in the space 20 between the electrodes 21 and 22 and the substrate 3 by the pumping action of the vacuum pump 50 , the vacuum pump 50 . It is a container temporarily accommodated after being discharged via the filter paper 32 by the pumping action of

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for manufacturing an aligned carbon nanotube sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서 제조방법의 구성을 공정 순서별로 나열한 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서 제조방법을 구성하는 각 공정의 구현 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선단면도이며, 도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ 선단면도이며, 도 9는 도 6의 Ⅸ-Ⅸ 선단면도이며, 도 10은 도 6의 마지막 공정에 의해 도 9의 구조체에 탄성중합체가 적층됨으로써 형성된 샌드위치 구조를 갖는 센서용 레이어 유닛의 단면도이다. 5 is a block diagram listing the configuration of an aligned carbon nanotube sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention by process order, and FIG. 6 is an aligned carbon nanotube sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention. It is a view for explaining the implementation process of each process constituting it, FIG. 7 is a front sectional view of VII-VII of FIG. 6, FIG. 8 is a front sectional view of VIII-VIII of FIG. 6, and FIG. 9 is a line IX-IX of FIG. It is a cross-sectional view, and FIG. 10 is a cross-sectional view of a layer unit for a sensor having a sandwich structure formed by laminating an elastomer to the structure of FIG. 9 by the last process of FIG. 6 .

도 5에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 센서 제조방법은, CNT(1)가 잔류된 여과지(32)를 이용하여 인체의 피부 또는 생체 조직의 움직임(Ex.눈꺼품 움직임, 목소리 탐지, 맥박, 심장 비팅, 족압 등)을 센싱하기 위한 센서를 제조하는 방법에 관한 것으로, 탄성중합체 도포 단계(S4)와 CNT 전사단계(S5)와 전극 형성 단계(S6)를 포함하여 이루어진다. 5, in the carbon nanotube sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the movement of the skin or living tissue of the human body (Ex. It relates to a method for manufacturing a sensor for sensing eyelid movement, voice detection, pulse, heartbeat, foot pressure, etc.), comprising an elastomer application step (S4), a CNT transfer step (S5), and an electrode formation step (S6) made including

도 6 및 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 상기 탄성중합체 도포 단계(S4)에서는, CNT(1)가 일방향으로 정렬되어 있는 여과지(32)를 몰드(9) 위에 올려 놓고 액상의 탄성중합체(6)를 도포하는 공정이 수행된다. 6 and 7, in the elastomer application step (S4), the filter paper 32 in which the CNTs 1 are aligned in one direction is placed on the mold 9, and the liquid elastomer 6 ) is applied to the process.

여기서, 여과지(32)에 CNT(1)를 한 방향으로 정렬하는 방법은, 앞에서 설명한 CNT 정렬 방법에 국한되지 않고 다양한 방법으로 구현할 수 있음은 물론이다. 그리고, 상기 탄성중합체(6)는 변형 후 원래의 형상으로 복원이 가능한 재질인 다양한 소재로 구현할 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 PDMS(polydimethylsiloxane)가 채용되었다. 또한, 상기 몰드(9)로는 아크릴 재질의 몰드가 채용될 수 있고, 상기 PDMS는 상기 여과지(32) 위에 대략 100~200㎛ 두께를 갖도록 도포 될 수 있다. Here, the method of aligning the CNTs 1 on the filter paper 32 in one direction is not limited to the CNT alignment method described above and can be implemented in various ways, of course. In addition, the elastomer 6 can be implemented with various materials that can be restored to its original shape after deformation, but in this embodiment, polydimethylsiloxane (PDMS) is employed. In addition, an acrylic mold may be employed as the mold 9 , and the PDMS may be applied on the filter paper 32 to have a thickness of approximately 100 to 200 μm.

도 6의 좌측 하단 및 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 상기 CNT 전사 단계(S5)에서는 상기 탄성중합체(6) 용액 도포 후 경화 공정을 거쳐, 상기 경화된 탄성중합체(6)에 CNT(1)를 전사시키고 상기 여과지(32)를 제거하는 공정이 수행된다. 즉, 액상의 탄성중합체(6)는 점성이 있기 때문에, 상기 CNT(1)가 잔류되어 있는 여과지(32)에 도포되게 되면 그 잔류된 CNT(1)를 여과지(32)로부터 분리되게 하여 분리된 CNT(1)와 전사방식으로 결합된다.As well shown in the lower left of FIG. 6 and FIG. 8, in the CNT transfer step (S5), the elastomer 6 solution is applied and then subjected to a curing process, and the CNT (1) to the cured elastomer 6 The process of transferring and removing the filter paper 32 is performed. That is, since the liquid elastomer 6 is viscous, when the CNTs 1 are applied to the remaining filter paper 32, the remaining CNTs 1 are separated from the filter paper 32 and separated. It binds to CNTs (1) in a transcriptional manner.

즉, 액상의 탄성중합체(6)가 도포되면 정렬된 CNT(1)와 접촉하게 되고, 중합체(6)의 경화과정 중 두 재료간 접착이 발생하게 되며, 이 접착력은 일반적으로 여과지(32)와 CNT(1)간의 접착력보다 강하기 때문에 여과지(32)를 제거하는 과정에서 경화된 탄성중합체(6)에 CNT(1)가 자연스럽게 전사된다. 여기서, 상기 경화 공정은 대략 60℃에서 8시간 동안 오븐에서 수행될 수 있다. That is, when the liquid elastomer 6 is applied, it comes into contact with the aligned CNTs 1 , and adhesion between the two materials occurs during the curing process of the polymer 6 , and this adhesive force is generally between the filter paper 32 and the filter paper 32 . Since it is stronger than the adhesion between the CNTs 1 , the CNTs 1 are naturally transferred to the cured elastomer 6 in the process of removing the filter paper 32 . Here, the curing process may be performed in an oven at about 60° C. for 8 hours.

이후 경화 공정에 의해 CNT(1)가 탄성중합체(6)에 견고히 고정되고, 여과지(32) 분리 공정에 의해 여과지(32)가 탄성중합체(6)로부터 분리되게 되면, 탄성중합체(6)에 CNT(1)가 잔류되어 있는 센서용 구조체가 형성되게 된다. After that, when the CNTs 1 are firmly fixed to the elastomer 6 by the curing process and the filter paper 32 is separated from the elastomer 6 by the filter paper 32 separation process, the CNTs in the elastomer 6 are A sensor structure in which (1) remains is formed.

도 6의 우측 중간 및 도 9에 잘 도시된 바와 같이, 상기 전극 형성 단계(S6)는, 앞에서 설명한 CNT 전사 단계(S5)에서 제작된 상기 센서용 구조체로부터 신호를 전달 받기 위한 전극을 형성시켜 주기 위한 것으로, 상기 탄성중합체(6)에 적층되어 있는 CNT(1)의 양단에 메탈 페이스트 등의 도전성 연결부를 이용하여 전극(7)을 형성시키는 공정이 수행된다. As well shown in the middle right of FIG. 6 and FIG. 9, the electrode forming step (S6) is to form an electrode for receiving a signal from the sensor structure manufactured in the CNT transfer step (S5) described above. For this purpose, a process of forming the electrode 7 by using a conductive connection portion such as a metal paste at both ends of the CNT 1 laminated on the elastomer 6 is performed.

이러한 구성을 가지는 본 실시예에 따른 탄소나노튜브 센서 제조방법은 정렬된 CNT(1)가 잔류된 여과지(32)에 탄성중합체(6)를 도포하여 경화함으로써 탄성중합체(6)에 CNT(1)가 전사되게 하고, 이후 CNT(1)의 양단에 전극(7)을 형성하는 것에 의해 변형에 따른 전기적 신호를 송출시키는 센서를 제조할 수 있게 됨에 따라, 간소화된 공정으로 센서 제작을 가능하게 하여 제조원가를 절감시킬 수 있게 하고, CNT(1)의 정렬 방향을 탄성중합체(6)의 변형 방향과 일치되게 하는 것에 의해 정밀한 센싱 기능 구현을 가능하게 할 뿐만 아니라, 정렬되지 않은 방향으로는 신호가 차단됨으로써 측정방향에 따른 필터역할을 할 수도 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.In the carbon nanotube sensor manufacturing method according to this embodiment having such a configuration, the CNT (1) on the elastomer (6) by applying the elastomer (6) to the filter paper (32) in which the aligned CNTs (1) remain and curing the CNTs (1) is transferred, and then, by forming the electrodes 7 on both ends of the CNT 1, it becomes possible to manufacture a sensor that transmits an electrical signal according to the deformation. By making the alignment direction of the CNT 1 coincide with the deformation direction of the elastomer 6, it is possible to reduce the It can act as a filter according to the measurement direction advantages can be expected.

본 실시예는, 도 10에 잘 도시된 바와 같이, 상기 CNT(1)를 사이에 두고 상기 탄성중합체(6)의 반대측에 탄성중합체(6')가 추가된 샌드위치 구조의 센서 형성을 위하여, 샌드위치 구조 형성 단계(S7)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In this embodiment, as shown in FIG. 10 , a sandwich structure in which an elastomer 6' is added to the opposite side of the elastomer 6 with the CNT 1 interposed therebetween, It is preferable to include the structure forming step (S7).

즉, 상기 샌드위치 구조 형성 단계(S7)에서는 상기 CNT(1)를 사이에 두고 상기 탄성중합체(6)의 반대측에 액상의 PDMS 도포 후 경화 공정을 거쳐 탄성중합체(6')를 추가로 형성시키는 공정이 수행된다. 여기서, 상기 추가된 탄성중합체(6)'는 예컨대 스핀 코터(8)를 사용하여 액상의 PDMS를 CNT(1)에 도포됨으로써, 한 쌍의 PDMS 층들 사이에 CNT(1)가 배치되는 타입의 센서 구조 형성을 가능하게 한다. That is, in the sandwich structure forming step (S7), the elastomer 6' is additionally formed through a curing process after applying liquid PDMS to the opposite side of the elastomer 6 with the CNT 1 interposed therebetween. This is done. Here, the added elastomer 6' is a sensor of a type in which liquid PDMS is applied to the CNTs 1 using, for example, a spin coater 8, whereby the CNTs 1 are disposed between a pair of PDMS layers. Allows the formation of structures.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an aligned carbon nanotube sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서의 구조를 보인 것으로, 도 6의 마지막 공정에 의해 도 9의 구조체에 탄성중합체가 적층됨으로써 형성된 샌드위치 구조를 갖는 센서용 레이어 유닛의 단면도이다. 10 is a view showing the structure of an aligned carbon nanotube sensor according to an embodiment of the present invention, the layer unit for a sensor having a sandwich structure formed by laminating an elastomer on the structure of FIG. 9 by the last process of FIG. It is a cross section.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서는, 탄성중합체(6)와 CNT 유닛을 포함하여 이루어진다.As shown in this figure, the aligned carbon nanotube sensor according to this embodiment includes an elastomer 6 and a CNT unit.

상기 탄성중합체(6)는, 앞에서 설명한 바와 같이, PDMS와 같이 탄성 변형이 가능한 재질로 이루어지고, 상기 CNT 유닛은 복수의 CNT(1) 단위체들과 한 쌍의 전극(7)들을 포함하여 이루어진다.The elastomer 6 is made of an elastically deformable material such as PDMS, as described above, and the CNT unit includes a plurality of CNT 1 units and a pair of electrodes 7 .

상기 각 CNT(1) 단위체는 상기 탄성중합체(6)에 일방향으로 정렬된 상태로 서로 간격을 두고 놓이게 되고, 상기 각 전극(7)은 상기 CNT(1) 단위체들이 외부 전력원과 전기적으로 연결될 수 있도록 그 CNT(1) 단위체들의 양단에 각각 연결되고, 메탈 페이스트 재질에 의해 리본 형태로 형성된다. Each of the CNT (1) units is spaced apart from each other in a state of being aligned in one direction on the elastomer 6, and each of the electrodes 7 allows the CNT (1) units to be electrically connected to an external power source. Each CNT (1) is connected to both ends of the units, and is formed in the form of a ribbon by a metal paste material.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 정렬된 탄소나노튜브 센서는, 인체의 피부 또는 생체조직의 움직임에 따라 변형되는 탄성중합체(6)에, CNT(1) 단위체들을 서로 간격을 두고 한 방향으로 정렬되게 배치시키고, 전위차 형성을 위한 전극(7)들을 CNT(1) 단위체들의 양단에 각각 연결시킴으로써, 미세한 움직임에 따른 전기적 신호를 센싱할 수 있게 하여 간소한 구성에 의해서도 눈꺼품 움직임, 목소리 탐지, 맥박(도 12의 사용상태도 참조), 심장 비팅, 족압 등의 건강 정보를 정밀하게 센싱할 수 있게 하고, 뿐만 아니라 CNT(1)의 정렬 방향을 탄성중합체(6)의 변형 방향과 일치되게 배치시켜서 더욱 정밀하고 고성능의 센싱 기능 구현을 가능하게 하는 장점을 도출한다. In the aligned carbon nanotube sensor according to an embodiment of the present invention having such a configuration, the CNT (1) units are spaced apart from each other in the elastomer 6 that is deformed according to the movement of the human skin or biological tissue. By arranging them aligned in the direction and connecting the electrodes 7 for forming a potential difference to both ends of the CNT (1) units, respectively, it is possible to sense an electrical signal according to a minute movement, so that even with a simple configuration, the eyelid movement, voice It enables precise sensing of health information such as detection, pulse (refer to the state of use in Fig. 12), heart beating, and foot pressure, as well as matching the alignment direction of the CNTs 1 with the deformation direction of the elastomer 6 By placing it so that it is possible to achieve a more precise and high-performance sensing function, the advantage is derived.

본 실시예는 CNT(1)에 의한 센싱 기능이 외부 환경에 의해 영향받는 것을 최소화시킬 수 있도록, 상기 CNT 유닛을 사이에 두고 상기 탄성중합체(6)의 반대측에 추가로 마련되어서 그 탄성중합체(6)와 함께 샌드위치 구조를 형성시키는 탄성중합체(6')를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. In this embodiment, the elastomer 6 is additionally provided on the opposite side of the elastomer 6 with the CNT unit interposed therebetween so that the sensing function by the CNT 1 can be minimized from being affected by the external environment. ) together with the elastomer 6' to form a sandwich structure.

한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 센서의 구조를 보인 것으로, 도 10에 도시된 센서용 레이어 유닛 한 쌍이 CNT 배열 방향을 서로 다르게 한 상태로 적층되어 있는 구조를 보인 단면도이다. Meanwhile, FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of a carbon nanotube sensor according to another embodiment of the present invention, in which a pair of sensor layer units shown in FIG. to be.

본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 센서는, 앞에서 설명한 한 쌍의 탄성중합체(6)와 그 사이에 마련된 CNT(1) 단위체로 이루어지는 레이어 유닛(101)(102)이 적어도 둘 이상 적층되되 각 레이어 유닛(101)(102)의 CNT(1) 단위체의 정렬 방향이 서로 다르게 구성된다.In the carbon nanotube sensor according to another embodiment of the present invention, at least two or more layer units 101 and 102 made of a pair of elastomers 6 and a CNT (1) unit provided therebetween are stacked. The alignment directions of the CNT (1) units of each of the layer units 101 and 102 are configured to be different from each other.

즉, 본 실시예는 제1레이어 유닛(101) 및 상기 제1레이어 유닛(101)과 동일한 구성으로 이루어지되, CNT(1) 단위체가 상기 제1레이어 유닛(101)의 CNT(1) 단위체의 정렬 방향과 서로 다른 방향으로 정렬되게 배치되는 제2레이어 유닛(102)을 포함하여 이루어진다.That is, in this embodiment, the first layer unit 101 and the first layer unit 101 have the same configuration, but the CNT(1) unit is the CNT(1) unit of the first layer unit 101. and a second layer unit 102 arranged to be aligned in a direction different from the alignment direction.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 서로 다른 방향으로 정렬된 CNT(1) 단위체들을 탄성중합체(6,6')를 매개로 하여 적층시킬 수 있도록 구성됨으로써, 인체의 피부 또는 생체조직의 다양한 방향으로의 미세한 움직임에 따른 신호를 더욱 정밀하게 센싱할 수 있게 하는 장점을 가진다. This embodiment having such a configuration is configured so that the CNT (1) units aligned in different directions can be stacked via the elastomers (6, 6'), so that the skin or biological tissue of the human body in various directions. It has the advantage of allowing a signal according to a minute movement to be more precisely sensed.

한편, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 정렬 방법의 전극 배치에 따른 CNT 정렬 구조를 설명하기 위한 도면이다. Meanwhile, FIG. 13 is a view for explaining the CNT alignment structure according to the electrode arrangement of the carbon nanotube alignment method according to another embodiment of the present invention.

본 실시예는, 앞에서 설명한 실시예의 전극 배치 구조와는 달리, 전극(210)(220)들 중 어느 하나(210)를 원형링 형태로 구성하고 다른 하나(220)를 그 전극의 내부 중심에 배치하여 탄소나노튜브(100)의 정렬 방향을 전기장 방향인 방사형으로 구현할 수 있게 된다. In this embodiment, unlike the electrode arrangement structure of the previous embodiment, any one 210 of the electrodes 210 and 220 is configured in a circular ring shape and the other 220 is placed in the inner center of the electrode. Accordingly, the alignment direction of the carbon nanotubes 100 can be implemented in a radial direction, which is the direction of the electric field.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. Although various embodiments of the present invention have been described above, this embodiment and the drawings attached to this specification only clearly show a part of the technical idea included in the present invention, and the drawings included in the specification and drawings of the present invention It will be apparent that all modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical spirit are included in the scope of the present invention.

*CNT 정렬 방법
1:탄소나노튜브(CNT) 20:공간
21,22:전극 3:기판
31:베이스부재 32:여과지
4:디스크 5:용기
50:진공 펌프
*탄소나노튜브 센서 제조 방법
6:탄성중합체 7:전극
8:스핀 코터 9:몰드
101,102:레이어 유닛*CNT sorting method
1: Carbon nanotube (CNT) 20: Space
21, 22: electrode 3: substrate
31: base member 32: filter paper
4: Disc 5: Courage
50: vacuum pump
*Carbon nanotube sensor manufacturing method
6: Elastomer 7: Electrode
8: Spin coater 9: Mold
101,102: layer unit

Claims (10)

CNT 함유 용액을, 한 쌍의 전극들과 그 전극들이 놓이는 기판 사이의 공간에 수용시키는 준비 단계; 상기 전극들에 전압을 인가하여 전기장을 형성시킴으로써, 상기 CNT 함유 용액에 함유되어 있는 CNT를 전기장 방향으로 정렬시키는 CNT 정렬 단계; 및 상기 정렬된 CNT 만이 기판 상에 잔류될 수 있도록, 상기 CNT 함유 용액에서 입자상의 CNT를 제외한 액상의 용액을 제거시키는 용액 제거 단계;를 포함하고,
상기 기판은, 베이스부재 및 상기 베이스부재에 놓여지되 상기 CNT 함유 용액에 접촉될 수 있는 위치에 놓여지는 여과지를 포함하며,
상기 준비 단계는, 상기 베이스부재와 여과지 사이에 진공 펌프를 이용하여 진공을 형성시키는 진공 형성 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 정렬 방법.a preparation step of accommodating the CNT-containing solution in a space between the pair of electrodes and the substrate on which the electrodes are placed; CNT alignment step of aligning the CNTs contained in the CNT-containing solution in the direction of the electric field by applying a voltage to the electrodes to form an electric field; and a solution removal step of removing a liquid solution except for particulate CNTs from the CNT-containing solution so that only the aligned CNTs can remain on the substrate.
The substrate includes a base member and a filter paper placed on the base member and placed in a position where it can come into contact with the CNT-containing solution,
The preparing step may include a vacuum forming step of forming a vacuum between the base member and the filter paper using a vacuum pump. 삭제delete 제1항에 있어서,
CNT 함유 용액은 탈이온수를 포함하여 이루어지고,
상기 용액 제거 단계는, 상기 CNT 정렬 단계 이후 전압이 해제된 상태에서, 상기 진공 펌프를 이용하여 상기 탈이온수를 제거시킴으로써 상기 정렬된 CNT 만 여과지에 잔류될 수 있게 하는 탈이온수 제거 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 정렬 방법.According to claim 1,
The CNT-containing solution comprises deionized water,
The solution removal step includes a deionized water removal step in which only the aligned CNTs can remain on the filter paper by removing the deionized water using the vacuum pump in a state in which the voltage is released after the CNT alignment step Carbon nanotube alignment method, characterized in that made. 제1항에 있어서,
상기 CNT 함유 용액에 함유되어 있는 CNT는 0.02 wt% 미만인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 정렬 방법.According to claim 1,
CNTs contained in the CNT-containing solution is a carbon nanotube alignment method, characterized in that less than 0.02 wt%. 제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 전극들 중 어느 하나는 원형링 형태로 이루어지고, 다른 하나는 상기 원형링 내부의 중심에 배치되어서, 상기 전기장 방향을 방사형으로 형성시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 정렬 방법.According to claim 1,
One of the pair of electrodes is formed in a circular ring shape, and the other is disposed in the center of the circular ring, so that the electric field direction is radially formed. . 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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