KR20190066223A - Manufacturing method of conductive polymer electrodes using drop casting - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전도성 폴리머 전극 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드롭캐스팅(Drop casting) 방법으로 전도성 물질(Carbon nanofiber) 및 폴리머 재료들을 이용하여 전도성 폴리머 전극을 제작하는 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive polymer electrode manufacturing method, and more particularly, to a conductive polymer electrode manufacturing method using a drop casting method and a drop casting method using a conductive material (carbon nanofiber) and polymer materials to produce a conductive polymer electrode. ≪ / RTI >
기존의 박막 트랜지스터에 사용되는 금속전극은 유기반도체와의 접촉계면이 불안정하여 소자의 특성을 저하시키는 요인으로 작용하기도 하는데 이러한 문제점들을 극복하기 위하여 기존의 금속전극을 유기전극으로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다.The metal electrodes used in conventional thin film transistors are unstable at the contact interface with organic semiconductors and may act as a factor to deteriorate the characteristics of the devices. In order to overcome these problems, researches to replace the existing metal electrodes with organic electrodes have been actively conducted .
현재 연구되고 있는 대표적인 유기전극으로는 PEDOT/PSS, 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrole, PPy), 등의 전도성 고분자와 탄소나노튜브, 그래핀 등이 있다.Typical organic electrodes currently being studied include conductive polymers such as PEDOT / PSS, polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), carbon nanotubes, and graphene.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2012-0090594호에서는 전도성 고분자 수용액을 건조시켜 고분자 전극을 형성하는 기술을 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2016-0049555호에서는 그래핀 옥사이드를 전극구조에 이용하는 발광 다이오드에 관한 기술을 개시하고 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0090594 discloses a technique for forming a polymer electrode by drying an aqueous conductive polymer solution, and in Korean Patent Publication No. 10-2016-0049555, graphene oxide is applied to an electrode structure Discloses a technique relating to a light emitting diode to be used.
하지만, 이러한 종래의 유기 전극의 경우 저항의 증가로 인하여 전도성이 저하되는 현상이 발생하여 제품의 품질과 수명이 떨어지는 문제점이 있다.However, in the case of such a conventional organic electrode, the conductivity is lowered due to the increase of the resistance, resulting in a problem that the quality and life of the product deteriorate.
특히, 전도성 폴리머 전극의 제조에 있어서는, 용매에 전도성 재료를 고르게 분산시키는 것이 중요한데, 전도성 재료로서 예를 들어 나노튜브들을 용매에 분산시키는 경우 분산되는 과정에서 응집력이 높아 서로 뭉쳐지는 현상이 발생하며, 이와 같은 뭉치는 현상은 결국 전도성 폴리머 전극의 저항을 증가시켜 전기적 성질을 저하시키는 문제가 있다.Particularly, in the production of the conductive polymer electrode, it is important to uniformly disperse the conductive material in the solvent. When the nanotubes are dispersed in the solvent as the conductive material, for example, the cohesive force is high during the dispersing process, Such a bundle phenomenon has a problem of increasing the resistance of the conductive polymer electrode to lower the electrical properties.
따라서, 보다 고른 분산을 위한 공정의 개발이 필요한 상황이다. Therefore, it is necessary to develop a process for more uniform dispersion.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 드롭캐스팅(Drop casting) 방법으로 전도성 물질(Carbon nanofiber) 및 폴리머 재료들을 이용하여 전도성 폴리머 전극을 제작함으로써, 전기 전도성과 같은 전기적 특성이 향상된 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a conductive polymer electrode using a carbon nanofiber and polymer materials by a drop casting method, And more particularly, to a method of manufacturing a conductive polymer electrode using drop casting with improved electrical characteristics.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에서, 용매에 전도성 물질를 분산시켜 제1 혼합용액을 제조한다. 상기 제1 혼합용액에 제1 폴리머 용액을 첨가하고 분산시켜 제2 혼합용액을 제조한다. 상기 제2 혼합용액에 제2 폴리머 용액을 첨가하고 분산시켜 제3 혼합용액을 제조한다. 상기 제3 혼합용액을 피펫을 통해 핫플레이트 상에 떨어뜨리면서 상기 제3 혼합용액에 혼합된 상기 용매를 증발시켜 전도성 폴리머를 제조한다. 접착성 패치를 제작한다. 상기 접착성 패치를 상기 전도성 폴리머에 접착시킨다.In the method for fabricating a conductive polymer electrode using drop casting according to an embodiment for realizing the object of the present invention, a first mixed solution is prepared by dispersing a conductive material in a solvent. A first mixed solution is prepared by adding and dispersing a first polymer solution into the first mixed solution. A second polymer solution is added to the second mixture solution and dispersed to prepare a third mixture solution. The third mixed solution is dropped on a hot plate through a pipette, and the solvent mixed in the third mixed solution is evaporated to prepare a conductive polymer. An adhesive patch is produced. The adhesive patch is bonded to the conductive polymer.
일 실시예에서, 상기 용매는 이소프로필알코올(IPA)이고, 상기 전도성 물질은 카본 나노섬유(Carbon nanofiber)일 수 있다.In one embodiment, the solvent is isopropyl alcohol (IPA), and the conductive material may be a carbon nanofiber.
일 실시예에서, 상기 제1 폴리머 용액은 에코플렉스(EcoFlex)의 모노머 형식의 용액이며, 상기 제2 폴리머 용액은 에코플렉스의 가교제 용액일 수 있다.In one embodiment, the first polymer solution is a monomeric solution of EcoFlex, and the second polymer solution may be a crosslinker solution of ecoflex.
일 실시예에서, 상기 제1 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 용액에 상기 전도성 물질을 첨가하고 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 분산시킨 후, 초음파 세정기를 통해 소정시간 동안 분산시킬 수 있다.In one embodiment, in the step of preparing the first mixed solution, the conductive material may be added to the solution, dispersed using a vortex mixer, and then dispersed for a predetermined time through an ultrasonic cleaner.
일 실시예에서, 상기 제2 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 제1 혼합용액에 상기 제1 폴리머 용액을 첨가하고 볼텍스 믹서를 이용하여 분산시킨 후, 초음파 세정기를 통해 소정 시간 동안 고르게 분산시킬 수 있다.In one embodiment, in the step of preparing the second mixed solution, the first polymer solution is added to the first mixed solution, dispersed using a vortex mixer, and then dispersed evenly for a predetermined time through an ultrasonic cleaner have.
일 실시예에서, 상기 제3 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 제2 혼합용액에 상기 제2 폴리머 용액을 첨가하고 볼텍스 믹서를 이용하여 분산시킨 후, 초음파 세정기를 통해 소정 시간 동안 고르게 분산시킬 수 있다.In one embodiment, in the step of preparing the third mixed solution, the second polymer solution is added to the second mixed solution, dispersed using a vortex mixer, and then dispersed evenly for a predetermined time through an ultrasonic cleaner have.
일 실시예에서, 상기 제1 폴리머 용액 및 상기 제2 폴리머 용액 각각의 양은 상기 전도성 물질의 양의 1.5배일 수 있다.In one embodiment, the amount of each of the first polymer solution and the second polymer solution may be 1.5 times the amount of the conductive material.
일 실시예에서, 상기 전도성 폴리머를 제조하는 단계에서, 상기 제3 혼합용액 피펫팅하여 페트리디쉬에 드롭시켜 도포하는 단계 및 상기 페트리디쉬를 핫플레이트 상에서 가열시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the step of preparing the conductive polymer, the third mixed solution may be pipetted and dropped on a petri dish for application, and heating the petri dish on a hot plate.
일 실시예에서, 상기 페트리디쉬에 도포하는 단계 및 상기 가열시키는 단계를 반복하여 소정 두께의 전도성 폴리머를 제조할 수 있다.In one embodiment, the step of applying to the petri dish and the step of heating may be repeated to produce a conductive polymer of a predetermined thickness.
일 실시예에서, 상기 접착성 패치를 제작하는 단계에서, Sylgard 184 용액을 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계 및 MG7-9850 용액을 상기 Sylgard 184 용액이 코팅된 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the step of making the adhesive patch, coating the Sylgard 184 solution onto the wafer and coating the MG7-9850 solution onto the Sylgard 184 solution coated wafer.
일 실시예에서, 상기 Sylgard 184 용액을 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계에서, Sylgard 184 모노머와 Sylgard 184 가교제를 1:1 비율로 혼합한 후 진공 데시게이터를 이용하여 혼합하면서 발생된 기포들을 모두 제거하고, 상기 기포가 제거된 Sylgard 184 용액을 상기 웨이퍼에 스핀 코팅시킨 후 상기 웨이퍼를 핫플레이트 상에서 소정시간 동안 열경화시킬 수 있다.In one embodiment, in the step of coating the Sylgard 184 solution on the wafer, the bubbles generated by mixing the Sylgard 184 monomer and the Sylgard 184 crosslinking agent in a ratio of 1: 1 are mixed using a vacuum desiccator, After the bubbled Sylgard 184 solution is spin coated on the wafer, the wafer may be thermoset for a predetermined time on a hot plate.
일 실시예에서, 상기 MG7-9850 용액을 상기 sylgard 184 용액이 코팅된 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계에서, MG7-9850 모노머와 MG7-9850 가교제를 1:1 비율로 혼합한 후 진공 데시게이터를 이용하여 혼합하면서 발생된 기포들을 모두 제거하고, 상기 기포가 제거된 MG7-9850 용액을 상기 웨이퍼에 스핀 코팅시킨 후 상기 웨이퍼를 핫플레이트 상에서 소정시간 동안 열경화시킬 수 있다.In one embodiment, in the step of coating the MG7-9850 solution on the wafer coated with the sylgard 184 solution, the MG7-9850 monomer and the MG7-9850 cross-linking agent are mixed in a ratio of 1: 1, and then, using a vacuum desiccator The bubbles generated by mixing are removed, and the bubbled MG7-9850 solution is spin-coated on the wafer, and then the wafer is thermally cured on the hot plate for a predetermined time.
본 발명의 실시예들에 의하면, 전도성 물질 및 폴리머가 섞인 혼합용액에 대하여 드롭캐스팅(drop casting) 방법을 이용하여 분산시키며 용매를 증발시킴으로써, 종래 분산과정에서 혼합용액 내의 전도성 물질과 폴리머 사이의 뭉침 현상으로 인해 전기적 저항이 증가되는 문제를 해결하고, 전도성과 같은 전기적 특성이 향상된 폴리머 전극을 제조할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by dispersing a mixed solution containing a conductive material and a polymer using a drop casting method and evaporating the solvent, it is possible to prevent the aggregation between the conductive material and the polymer in the mixed solution in the conventional dispersion process It is possible to solve the problem that the electrical resistance is increased due to the development and to produce the polymer electrode having improved electrical characteristics such as conductivity.
특히, 전도성과 같은 전기적 특성을 최대로 향상시키기 위해, 상기 혼합 용액에 대한 드롭 횟수를 5번 내지 10번으로 구성하고,제1 폴리머 용액인 모노머와 제2 폴리머 용액인 가교제 각각의 양은 상기 전도성 물질의 양의 1.5배가 되도록 형성하여 최적의 전도성이 향상된 폴리머 전극을 제조할 수 있다.Particularly, in order to maximize the electrical characteristics such as conductivity, the number of drops for the mixed solution is set to 5 to 10, and the amount of the monomer as the first polymer solution and the amount of the crosslinking agent as the second polymer solution, The polymer electrode having an improved conductivity can be produced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에서 전도성 폴리머를 제조하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1의 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에서 제1, 제2 및 제3 혼합용액들을 제조하는 단계 및 전도성 폴리머를 제조하는 단계를 도시한 공정도들이다.1 is a flowchart illustrating a method of fabricating a conductive polymer electrode using drop casting according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow chart showing a step of producing a conductive polymer in a method of manufacturing a conductive polymer electrode using drop casting of FIG. 1;
FIGS. 3A to 3F are flow diagrams illustrating the steps of preparing the first, second, and third mixed solutions in the method of fabricating the conductive polymer electrode using the drop casting of FIG. 1, and fabricating the conductive polymer.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법을 도시한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에서 전도성 폴리머를 제조하는 단계를 도시한 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3f는 도 1의 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에서 제1, 제2 및 제3 혼합용액들을 제조하는 단계 및 전도성 폴리머를 제조하는 단계를 도시한 공정도들이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a conductive polymer electrode using drop casting according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a conductive polymer in a method of manufacturing a conductive polymer electrode using drop casting 3A to 3F are process diagrams illustrating the steps of preparing the first, second, and third mixed solutions in the method of fabricating the conductive polymer electrode using the drop casting of FIG. 1, and of fabricating the conductive polymer.
도 1 및 도 3a를 참조하면, 본 실시예에 의한 드롭캐스팅을 이용한 전도성 폴리머 전극 제작 방법에서는, 먼저 용매(10)로서 이소프로필알코올(IPA)을 사용하며, 상기 이소프로필알코올(IPA)에 전도성 물질(20)을 분산시켜 제1 혼합용액(100)을 제조한다(단계 S100).Referring to FIGS. 1 and 3A, in the method of manufacturing a conductive polymer electrode using drop casting according to the present embodiment, isopropyl alcohol (IPA) is first used as the
이 경우, 상기 전도성 물질(20)은, 예를 들어, 카본 나노섬유(carbon nanofiber)일 수 있다. In this case, the
보다 구체적으로, 상기 이소프로필알코올에 상기 전도성 물질(20)을 첨가하고 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 상기 전도성 물질(20)을 전반적으로 분산시킨다. 또한, 상기와 같은 볼텍스 믹서를 이용한 1차적 분산 이후, 초음파 세정기를 이용하여 소정시간, 예를 들어, 100분 정도 추가로 분산시키며, 이를 통해 상기 전도성 물질(20)은 상기 용매(10) 상에 균일하게 분산되어, 제1 혼합용액(100)을 제조할 수 있게 된다. More specifically, the
이 경우, 상기 전도성 물질(20)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 용매(10) 상에 일정량을 한 번에 공급하여, 분산시키게 된다. In this case, as shown in FIG. 3A, the
여기서, 상기 전도성 물질(20)로 카본 나노섬유가 사용되는 경우, 상기 카본 나노섬유는, 지름이 50 내지 200nm의 원통형의 그래핀(graphene)을 이용하여 만든 나노 구조물로 전기 전도성이나 열전도성이 높은 특성을 가지기 위해 플라스틱과 같은 매트릭스 재료에 혼합하여 특성을 높여 줄 수 있는 재료이다. 이 경우, 상기 카본 나노섬유는 원통형 외에도 다양한 나노 구조물의 형태로 형성될 수 있음은 자명하다. When the carbon nanofiber is used as the
다음, 도 1 및 도 3b를 참조하면, 상기 제1 혼합용액(100)에 제1 폴리머 용액(30)을 첨가하고 분산시켜 제2 혼합용액(200)을 제조한다(단계 S200).Next, referring to FIGS. 1 and 3B, the
보다 구체적으로, 상기 제1 혼합용액(100)에 상기 제1 폴리머 용액(30)을 첨가하고 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 상기 제1 폴리머 용액(30)을 전반적으로 분산시킨다. 또한, 상기와 같은 볼텍스 믹서를 이용한 1차적 분산이 후, 초음파 세정기를 이용하여 소정시간, 예를 들어, 100분 정도 추가로 분산키며, 이를 통해 상기 제1 폴리머 용액(30)은 상기 제1 혼합용액(100) 상에 균일하게 분산되어, 제2 혼합용액(200)을 제조할 수 있게 된다. More specifically, the
이 경우, 상기 제1 폴리머 용액(30)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 혼합용액(100) 상에 필요한 양을 한 번에 공급할 수 있으며, 이와 달리 균일한 양을 일정 간격으로 복수 회 공급할 수도 있다. In this case, the
한편, 상기 제1 폴리머 용액(30)은 예를 들어, Smooth-On Inc. 사의 EcoFlex 0030 등이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서, 상기 제1 폴리머 용액(30)은 모노머 형식의 용액일 수 있다. On the other hand, the
그 다음, 도 1 및 도 3c를 참조하면, 상기 제2 혼합용액(200)에 제2 폴리머 용액(40)을 첨가하고 분산시켜 제3 혼합용액(300)을 제조한다(단계 S300).Next, referring to FIGS. 1 and 3C, a
보다 구체적으로, 상기 제2 혼합용액(200)에 상기 제2 폴리머 용액(40)을 첨가하고 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 상기 제2 폴리머 용액(40)을 전반적으로 분산시킨다. 또한, 상기와 같은 볼텍스 믹서를 이용한 1차적 분산이 후, 초음파 세정기를 이용하여 소정시간, 예를 들어, 100분 정도 추가로 분산키며, 이를 통해 상기 제2 폴리머 용액(40)은 상기 제2 혼합용액(200) 상에 균일하게 분산되어, 제3 혼합용액(300)을 제조할 수 있게 된다. More specifically, the
이 경우, 상기 제2 폴리머 용액(40)은 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 혼합용액(200) 상에 필요한 양을 한 번에 공급할 수 있으며, 이와 달리 균일한 양을 일정 간격으로 복수 회 공급할 수도 있다. In this case, the
한편, 상기 제2 폴리머 용액(40) 역시, 예를 들어, Smooth-On Inc. 사의 EcoFlex 0030 등이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서, 상기 제2 폴리머 용액(40)은 가교제 역할을 하는 용액일 수 있다. On the other hand, the
그리하여, 도 3d에 도시된 바와 같이 용매(10) 상에 상기 전도성 물질(20), 상기 제1 폴리머 용액(30) 및 상기 제2 폴리머 용액(40)이 혼합된 상기 제3 혼합용액(300)의 제조가 완성된다.다음, 도 1 및 도 3e를 참조하면, 상기 제3 혼합용액(300)을 피펫을 통해 핫플레이트 상에 떨어뜨리면서, 즉, 드롭 캐스팅을 통해, 상기 제3 혼합용액(300)에 혼합된 상기 용매(10), 예를 들어 이소프로필알코올을 증발시켜 전도성 폴리머를 제조한다(단계 S400).3D, the third
이 경우, 상기 전도성 폴리머를 제조하는 단계에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 상기 제3 혼합용액(300) 일정량을 피펫팅(pipetting)하여 페트리디쉬(petri dish)에 도포한다(단계 S410). 그 다음, 상기 페트리디쉬를 핫플레이트(hot plate) 상에 위치시켜 소정 시간 동안 가열시킨다(단계 S420).In this case, as shown in FIG. 2, a predetermined amount of the third
예를 들어, 상기 제3 용액(300)은 1mL를 피펫팅할 수 있으며, 상기 제3 혼합용액이 도포된 페트리디쉬는 약 75℃의 핫플레이트 상에서, 30분 동안 가열될 수 있다. For example, 1 mL of the
상기와 같은 과정(단계 S410 및 단계 S420)을 적어도 5회 이상 반복하면, 도 3f에 도시된 바와 같이 충분한 두께의 전도성 폴리머(50)가 제조된다.When the above process (steps S410 and S420) is repeated at least five times, a
특히, 본 실시예에서는, 상기 제3 혼합용액(300)을 피펫으로 취한 뒤 페트리 디쉬에 도포하는 경우, 소위 드롭 캐스팅(drop casting) 방법을 적용하여 일정 두께로 도포될 수 있도록 상기 제3 혼합용액(300)을 페트리디쉬에 드롭시킨다. 그리하여 상기 드롭된 제3 혼합용액(300)이 상기 핫 플레이트 상에서 가열되어 상기 용매(10)가 모두 증발된 후, 추가적으로 상기 제3 혼합용액(300)을 다시 페트리디쉬에 드롭시켜 소정 두께로 도포하고, 상기 공정을 반복한다. Particularly, in this embodiment, when the third
즉, 상기 제3 혼합용액(300)을 일정 두께로 드롭시켜 페트리 디쉬에 도포하여 용매(10)를 모두 증발시킨 후, 추가로 제3 혼합용액(300)을 일정 두께로 드롭시켜 용매(10)를 증발시키는 공정을 반복함으로써, 소정 두께의 전도성 폴리머(50)를 제조할 수 있게 된다. That is, the third
특히, 상기 드롭 캐스팅 공정을 통해, 일정 두께의 전도성 폴리머를 반복해서 적층하여 제조함으로써, 종래기술에서 한 번에 일정 두께의 전도성 폴리머를 제조하기 위해 제3 혼합용액을 박막으로 도포하지 않고 많은 양의 혼합용액에 열을 한번에 공급하는 경우 용매의 증발 공정에서, 상기 제3 혼합용액에 포함된 전도성 물질 등이 서로 응집되어 뭉침으로써, 전도성 폴리머의 저항이 증가하여 전기적 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다. Particularly, by repeatedly laminating a conductive polymer having a certain thickness through the drop casting process, it is possible to manufacture a conductive polymer having a predetermined thickness at a time in the prior art without using a thin film as a third mixed solution, When the heat is supplied to the mixed solution at one time, the conductive material contained in the third mixed solution flocculates and agglomerates in the evaporation step of the solvent to solve the problem that the resistance of the conductive polymer is increased and the electrical characteristics are lowered .
한편, 상기 전도성 폴리머의 제조와는 별도로, 전도성 폴리머 전극의 제작을 위해, 접착성 패치를 제작한다(단계 S500).Separately from the production of the conductive polymer, an adhesive patch is prepared for producing a conductive polymer electrode (step S500).
상기 접착성 패치를 제작하는 과정은 Sylgard 184 용액을 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계와 MG7-9850 용액을 상기 Sylgard 184 용액이 코팅된 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계로 이루어진다.The process of making the adhesive patch comprises coating Sylgard 184 solution on the wafer and coating the MG7-9850 solution on the wafer coated with the Sylgard 184 solution.
보다 구체적으로, 상기 Sylgard 184 용액을 웨이퍼 상에 코팅시키기 위해, Sylgard 184 모노머와 Sylgard 184 가교제를 1:1 비율로 혼합한 후 진공 데시게이터(desiccator)를 이용하여 혼합하면서 발생된 기포들을 모두 제거하고, 상기 기포가 제거된 Sylgard 184 용액을 스핀코터를 이용하여 200rpm 내지 500rpm으로 웨이퍼에 코팅시킨 후 상기 웨이퍼를 120℃의 핫플레이트 상에서 소정시간 동안 열경화시킨다.More specifically, in order to coat the Sylgard 184 solution on the wafer, Sylgard 184 monomer and Sylgard 184 crosslinking agent were mixed in a ratio of 1: 1 and then mixed using a vacuum desiccator to remove all bubbles generated , The bubble-free Sylgard 184 solution is coated on the wafer at 200 rpm to 500 rpm using a spin coater, and the wafer is thermally cured on a hot plate at 120 캜 for a predetermined time.
다음, 상기 Sylgard 184 용액이 코팅된 웨이퍼 상에 상기 MG7-9850 용액을 코팅시키기 위해, MG7-9850 모노머와 MG7-9850 가교제를 1:1 비율로 혼합한 후 진공 데시게이터를 이용하여 혼합하면서 발생된 기포들을 모두 제거하고, 상기 기포가 제거된 MG7-9850 용액을 스핀코터를 이용하여 200rpm 내지 500rpm으로 웨이퍼에 코팅시킨 후 상기 웨이퍼를 120℃의 핫플레이트 상에서 소정시간 동안 열경화시킨다.Next, in order to coat the MG7-9850 solution on the wafer coated with the Sylgard 184 solution, MG7-9850 monomer and MG7-9850 cross-linking agent were mixed at a ratio of 1: 1 and then mixed using a vacuum desiccator After removing all the bubbles, the bubbled MG7-9850 solution is coated on the wafer at 200 rpm to 500 rpm using a spin coater, and the wafer is thermally cured on the hot plate at 120 캜 for a predetermined time.
그리하여, 상기 접착성 패치를 완성하게 된다. Thus, the adhesive patch is completed.
마지막으로, 상기 접착성 패치를 상기 전도성 폴리머(50)에 접착시킨다(단계 S600).Finally, the adhesive patch is bonded to the conductive polymer 50 (step S600).
즉, 상기 접착성 패치가 상기 전도성 폴리머(50)의 전면을 커버할 수 있도록 상기 전도성 폴리머를 상기 접착성 패치의 크기에 맞춰 커팅한다. 그리하여, 상기 접착성 패치가 완전히 상기 전도성 폴리머를 커버하고 피부에 접착될 수 있도록 한다.That is, the conductive polymer is cut to the size of the adhesive patch so that the adhesive patch covers the entire surface of the
하기 [표 1]에는 상기 전도성 물질(CNF), 제1 폴리머 용액(ecoflex A) 및 제2 폴리머 용액(ecoflex B)이 혼합된 제3 혼합용액의 드롭(Drop) 횟수에 따른 상기 제3 혼합용액의 저항 값 변화를 나타낸 실험결과가 예시되어 있다. In Table 1, the third mixed solution according to the number of drops of the third mixed solution containing the conductive material (CNF), the first polymer solution (ecoflex A) and the second polymer solution (ecoflex B) As shown in FIG.
[표 1] Drop 횟수에 따른 저항 값 변화 [Table 1] Change of resistance value according to number of drops
상기 [표 1]을 참조하면, 드롭 횟수가 15번, 20번인 경우 상대적으로 큰 저항값을 나타내며, 드롭 횟수가 10번인 경우 상대적으로 작은 저항값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 드롭 횟수 10번인 경우가 가장 전기적 특성이 우수하다고 할 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that a relatively large resistance value is obtained when the number of drops is 15 and 20, and a relatively small resistance value is obtained when the number of drops is 10. That is, it can be said that the case where the number of drops is 10 is the most excellent in electrical characteristics.
[표 2]는 이소프로필알코올(IPA) 고정에 따른 전도성 물질(CNF), 제1 폴리머 용액(ecoflex A) 및 제2 폴리머 용액(ecoflex B)의 양 변화에 따른 저항 값 변화를 나타낸다.[Table 2] shows the change of resistance value according to the change of the amount of the conductive material (CNF), the first polymer solution (ecoflex A) and the second polymer solution (ecoflex B) according to isopropyl alcohol (IPA) fixation.
[표 2] IPA 고정에 따른 CNF, ECOFLEX양 변화에 따른 저항 값 변화 [Table 2] Change of resistance value according to the change of the amount of CNF and ECOFLEX according to IPA fixation
상기 [표 2]를 참조하면, 이소프로필알코올(IPA) 양을 30g으로 고정을 시키고 전도성 물질(CNF)을 각각 0.5g과 1g을 분산시킴으로 이소프로필알코올과 전도성 물질의 비율에 변화를 주어 실험을 진행하였으며, 제1 및 제2 폴리머 용액들(ecoflex)의 양 또한 전도성 물질의 양의 1배, 1.5배, 2배로 변화시키며 실험을 진행을 하였다.Referring to Table 2, the amount of isopropyl alcohol (IPA) was fixed to 30 g, and 0.5 g and 1 g of conductive material (CNF) were dispersed, respectively, to change the ratio of isopropyl alcohol to conductive material. And the amount of the first and second polymer solutions (ecoflex) was changed to 1, 1.5, and 2 times the amount of the conductive material.
그 결과, 실시예 2 또는 실시예 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 폴리머 용액들의 양이 전도성 물질 양의 1.5배일 때 가장 전기적 특성이 우수한 것을 보이는 것을 확인할 수 있다.As a result, as shown in Example 2 or Example 5, it can be confirmed that the amount of the first and second polymer solutions is 1.5 times as much as the amount of the conductive material, showing the best electrical characteristic.
본 발명의 실시예들에 의하면, 전도성 물질전도성 물질 및 폴리머가 섞인 혼합용액에 대하여 드롭캐스팅(drop casting) 방법을 이용하여 분산시키며 용매를 증발시킴으로써, 종래 분산과정에서 혼합용액 내의 전도성 물질과 폴리머 사이의 뭉침 현상으로 인해 전기적 저항이 증가되는 문제를 해결하고, 전도성과 같은 전기적 특성이 향상된 폴리머 전극을 제조할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, by dispersing a mixed solution containing a conductive material and a polymer using a drop casting method and evaporating a solvent, A polymer electrode having improved electrical characteristics such as conductivity can be manufactured.
특히, 전도성과 같은 전기적 특성을 최대로 향상시키기 위해, 상기 혼합 용액에 대한 드롭 횟수를 5번 내지 10번으로 구성하고,제1 폴리머 용액인 모노머와 제2 폴리머 용액인 가교제 각각의 양은 상기 전도성 물질의 양의 1.5배가 되도록 형성하여 최적의 전도성이 향상된 폴리머 전극을 제조할 수 있다.Particularly, in order to maximize the electrical characteristics such as conductivity, the number of drops for the mixed solution is set to 5 to 10, and the amount of the monomer as the first polymer solution and the amount of the crosslinking agent as the second polymer solution, The polymer electrode having an improved conductivity can be produced.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
20 : 전도성 물 질
30 : 제1 폴리머 용액
40 : 제2 폴리머 용액
50 : 전도성 폴리머
100 : 제1 혼합용액
200 : 제2 혼합용액
300 : 제3 혼합용액20: conductive material 30: first polymer solution
40: Second polymer solution 50: Conductive polymer
100: first mixed solution 200: second mixed solution
300: Third mixed solution
Claims (12)
상기 제1 혼합용액에 제1 폴리머 용액을 첨가하고 분산시켜 제2 혼합용액을 제조하는 단계;
상기 제2 혼합용액에 제2 폴리머 용액을 첨가하고 분산시켜 제3 혼합용액을 제조하는 단계;
상기 제3 혼합용액을 피펫을 통해 핫플레이트 상에 떨어뜨리면서 상기 제3 혼합용액에 혼합된 상기 용매를 증발시켜 전도성 폴리머를 제조하는 단계;
접착성 패치를 제작하는 단계; 및
상기 접착성 패치를 상기 전도성 폴리머에 접착시키는 단계를 포함하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.Dispersing a conductive material in a solvent to prepare a first mixed solution;
Adding and dispersing a first polymer solution to the first mixed solution to prepare a second mixed solution;
Adding and dispersing a second polymer solution to the second mixed solution to prepare a third mixed solution;
Dropping the third mixed solution onto a hot plate through a pipette, and evaporating the solvent mixed in the third mixed solution to prepare a conductive polymer;
Fabricating an adhesive patch; And
And adhering the adhesive patch to the conductive polymer.
상기 용매는 이소프로필알코올(IPA)이고,
상기 전도성 물질은 카본 나노섬유(Carbon nanofiber)인 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법. The method according to claim 1,
The solvent is isopropyl alcohol (IPA)
Wherein the conductive material is a carbon nanofiber.
상기 제1 폴리머 용액은 에코플렉스(EcoFlex)의 모노머 형식의 용액이며,
상기 제2 폴리머 용액은 에코플렉스의 가교제 용액인 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법. The method according to claim 1,
The first polymer solution is a monomeric solution of EcoFlex,
Wherein the second polymer solution is a cross-linking agent solution of ecoflex.
상기 용액에 상기 전도성 물질을 첨가하고 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 분산시킨 후, 초음파 세정기를 통해 소정시간 동안 분산시키는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법. 2. The method according to claim 1, wherein in the step of preparing the first mixed solution,
Wherein the conductive material is added to the solution, dispersed using a vortex mixer, and dispersed for a predetermined period of time through an ultrasonic cleaner.
상기 제1 혼합용액에 상기 제1 폴리머 용액을 첨가하고 볼텍스 믹서를 이용하여 분산시킨 후, 초음파 세정기를 통해 소정 시간 동안 고르게 분산시키는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.2. The method according to claim 1, wherein in the step of preparing the second mixed solution,
Adding the first polymer solution to the first mixed solution, dispersing the first polymer solution using a vortex mixer, and dispersing the polymer solution uniformly for a predetermined period of time through an ultrasonic cleaner.
상기 제2 혼합용액에 상기 제2 폴리머 용액을 첨가하고 볼텍스 믹서를 이용하여 분산시킨 후, 초음파 세정기를 통해 소정 시간 동안 고르게 분산시키는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.The method according to claim 1, wherein in the step of preparing the third mixed solution,
Adding the second polymer solution to the second mixed solution, dispersing the second polymer solution using a vortex mixer, and then uniformly dispersing the solution through the ultrasonic cleaner for a predetermined period of time.
상기 제1 폴리머 용액 및 상기 제2 폴리머 용액 각각의 양은 상기 전도성 물질의 양의 1.5배인 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법. The method according to claim 1,
Wherein the amount of each of the first polymer solution and the second polymer solution is 1.5 times the amount of the conductive material.
상기 제3 혼합용액 피펫팅하여 페트리디쉬에 드롭시켜 도포하는 단계; 및
상기 페트리디쉬를 핫플레이트 상에서 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.The method according to claim 1, wherein in the step of preparing the conductive polymer,
The third mixed solution is pipetted and dropped on a Petri dish to be applied; And
Heating the petri dish on a hot plate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 페트리디쉬에 도포하는 단계 및 상기 가열시키는 단계를 반복하여 소정 두께의 전도성 폴리머를 제조하는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of applying the conductive polymer to the petri dish and the step of heating are repeated to produce a conductive polymer having a predetermined thickness.
Sylgard 184 용액을 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계; 및
MG7-9850 용액을 상기 Sylgard 184 용액이 코팅된 웨이퍼 상에 코팅시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.The method according to claim 1, wherein in the step of fabricating the adhesive patch,
Coating Sylgard 184 solution on the wafer; And
Coating a solution of MG7-9850 on the wafer coated with the Sylgard 184 solution.
Sylgard 184 모노머와 Sylgard 184 가교제를 1:1 비율로 혼합한 후 진공 데시게이터를 이용하여 혼합하면서 발생된 기포들을 모두 제거하고,
상기 기포가 제거된 Sylgard 184 용액을 상기 웨이퍼에 스핀 코팅시킨 후 상기 웨이퍼를 핫플레이트 상에서 소정시간 동안 열경화시키는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.11. The method of claim 10, wherein in the step of coating the Sylgard 184 solution on the wafer,
Sylgard 184 monomer and Sylgard 184 crosslinking agent were mixed in a ratio of 1: 1, and then all bubbles generated by mixing were removed using a vacuum desiccator,
Wherein the bubble-free Sylgard 184 solution is spin-coated on the wafer, and then the wafer is thermally cured on a hot plate for a predetermined period of time.
MG7-9850 모노머와 MG7-9850 가교제를 1:1 비율로 혼합한 후 진공 데시게이터를 이용하여 혼합하면서 발생된 기포들을 모두 제거하고,
상기 기포가 제거된 MG7-9850 용액을 상기 웨이퍼에 스핀 코팅시킨 후 상기 웨이퍼를 핫플레이트 상에서 소정시간 동안 열경화시키는 것을 특징으로 하는 전도성 폴리머 전극 제작 방법.
The method according to claim 10, wherein, in coating the MG7-9850 solution on the wafer coated with the sylgard 184 solution,
MG7-9850 monomer and MG7-9850 cross-linking agent were mixed at a ratio of 1: 1, followed by removing all the bubbles generated by mixing using a vacuum desiccator,
Wherein the bubble-free MG7-9850 solution is spin-coated on the wafer, and then the wafer is thermally cured on a hot plate for a predetermined period of time.
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