KR20210125786A - Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same - Google Patents

Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same Download PDF

Info

Publication number
KR20210125786A
KR20210125786A KR1020200043430A KR20200043430A KR20210125786A KR 20210125786 A KR20210125786 A KR 20210125786A KR 1020200043430 A KR1020200043430 A KR 1020200043430A KR 20200043430 A KR20200043430 A KR 20200043430A KR 20210125786 A KR20210125786 A KR 20210125786A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inorganic nanoparticles
dielectric
composite dielectric
nanoparticles
composite
Prior art date
Application number
KR1020200043430A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102410667B1 (en
Inventor
김백진
임한휘
김태희
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020200043430A priority Critical patent/KR102410667B1/en
Publication of KR20210125786A publication Critical patent/KR20210125786A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102410667B1 publication Critical patent/KR102410667B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/002—Inhomogeneous material in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0085—Gripping heads and other end effectors with means for applying an electrostatic force on the object to be gripped
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/003—Titanates
    • C01G23/006—Alkaline earth titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/08—Ingredients agglomerated by treatment with a binding agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30—Three-dimensional structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/38—Particle morphology extending in three dimensions cube-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Disclosed are a composite dielectric having a high dielectric constant, an electro-adhesive gripper including the same, and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the composite dielectric comprises a matrix including a dielectric including a dielectric material and a domain including inorganic nanoparticles dispersed in the matrix, wherein the inorganic nanoparticles have one or more crystal structures selected from a group consisting of cubic and tetragonal structures. Since surfaces of the inorganic nanoparticles are uniformly modified, dispersibility is increased, thereby providing an effect of uniformly dispersing the inorganic nanoparticles in a dielectric. In addition, the composite dielectric, an electro-adhesive gripper including the same, and a manufacturing method thereof provide an effect of increasing dielectric properties.

Description

고유전율을 갖는 복합 유전체, 그를 포함하는 전기접착식 그리퍼 및 그의 제조방법{COMPOSITE DIELECTRIC SUBSTANCE HAVING HIGH PERMITTIVITY, ELECTRO-ADHESION GRIPPER COMPRISING SAME AND METHOD OF PREPARING SAME}COMPOSITE DIELECTRIC SUBSTANCE HAVING HIGH PERMITTIVITY, ELECTRO-ADHESION GRIPPER COMPRISING SAME AND METHOD OF PREPARING SAME

본 발명은 복합 유전체, 그를 포함하는 전기접착식 그리퍼 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기물 나노입자를 포함하는 복합 유전체, 그를 포함하는 전기접착식 그리퍼 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite dielectric, an electro-adhesive gripper including the same, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a composite dielectric including inorganic nanoparticles, an electro-adhesive gripper including the same, and a manufacturing method thereof.

제조업 환경 전반에 생긴 변화와 그로 인한 경영의 어려움을 겪고 있는 제조업체들은 이를 해결하고자 생산자동화 도입을 고려하고 있다. 이에 따라 생산자동화의 핵심인 산업용 로봇의 성장률은 매년 빠르게 증가하고 있으며, 앞으로도 그의 중요성은 계속해서 커질 것으로 예측된다. Manufacturers who are experiencing difficulties in management due to changes in the overall manufacturing environment are considering introducing production automation to solve this problem. Accordingly, the growth rate of industrial robots, the core of production automation, is increasing rapidly every year, and its importance is expected to continue to grow in the future.

반도체 제조라인, 자동차 부품 등의 조립라인 및 공작기계 등 거의 모든 산업분야에서 소재, 가공품, 완성제품 등을 핸들링하기 위한 로봇의 사용이 보편화되고 있다. 전세계 제조업의 흐름이 생산자동화로 바뀌면서, 사람과 함께 안전하게 작업할 수 있는 '협업 로봇'이 차세대 로봇 트렌드로 등장했다. In almost all industrial fields such as semiconductor manufacturing lines, assembly lines such as automobile parts, and machine tools, the use of robots for handling materials, processed products, and finished products has become common. As the global manufacturing industry shifts to production automation, 'collaborative robots' that can work safely with humans have emerged as the next-generation robot trend.

협업 로봇은 산업용 로봇에 안전기능이 강화되어 인간과 같은 공간에서 공동작업이 가능한 제조로봇으로, 공정 재배치가 용이하여 기존 산업용 로봇에 비해 생산 유연성 증대 효과가 크다. 생산자동화 요구 증대에 따른 다품종 부품과 화물에 대한 피킹 작업 자동화가 시급하며, 다형상 물체의 효율적인 파지를 위한 그리퍼 제품화에 필수적인 고유전율을 갖는 고분자 복합 유전체가 개발되지 않아 문제가 있다.Collaborative robots are manufacturing robots that can work collaboratively in the same space as humans because safety functions have been strengthened in industrial robots. Automating the picking operation for multiple types of parts and cargo is urgently needed as the demand for production automation increases, and there is a problem because a polymer composite dielectric having a high dielectric constant, which is essential for commercialization of a gripper for efficient gripping of polymorphic objects, has not been developed.

고분자 복합 유전체는 이러한 그리퍼 소자 후보 재료 중의 하나로서, 고분자와 고유전 충진제를 함께 사용함으로써 고분자의 우수한 가공성과 고유전 충진제의 높은 유전 상수를 동시에 구현할 수 있다는 가능성에 착안하여 많은 연구가 현재 진행되고 있다. 고분자 복합 유전체는 공정 온도가 낮고 제조 비용이 적게 들며, 균일한 유전특성과 가공성 등이 우수하여 그리퍼 소자 재료로서의 가능성이 매우 높다고 평가되고 있다.Polymer composite dielectric is one of these candidate materials for gripper devices, and many studies are currently underway focusing on the possibility that excellent processability of polymers and high dielectric constant of high-k fillers can be simultaneously realized by using a polymer and a high-k filler together. . Polymer composite dielectric has a low process temperature, low manufacturing cost, and excellent uniform dielectric properties and processability, so it is evaluated to have very high potential as a material for gripper devices.

고유전율을 얻기 위해서는 고유전 충전제의 함량이 매우 높은 조건에서 고유전 충진제가 고분자와 안정적인 분산 상태를 유지할 수 있어야 한다. 하지만, 고분자와 무기계 충진제의 경우, 매우 낮은 상용성으로 인하여 충진제 함량을 높이는 면에 한계가 있으며, 충진제 함량을 조금만 높여도 점도의 급격한 상승이 유발되어 가공성도 급격히 저하되는 단점과 함께 기계적 강도, 내열성 등 물성의 심각한 저하를 초래하는 문제점이 지적되어 왔다. 따라서 높은 유전상수를 가지는 고분자 복합 유전체의 제조가 현재까지 매우 어려운 실정이었으며, 이에 그리퍼 소자로 사용될 수 있는, 고유전율을 가지며 기계적 물성이 증가된 고분자 복합 유전체의 개발이 절실히 요구된다 할 것이다.In order to obtain a high dielectric constant, the high dielectric filler must be able to maintain a stable dispersion state with the polymer under a condition in which the content of the high dielectric filler is very high. However, in the case of polymers and inorganic fillers, there is a limitation in increasing the filler content due to very low compatibility. Problems that cause serious deterioration of physical properties have been pointed out. Therefore, it has been very difficult to manufacture a polymer composite dielectric having a high dielectric constant, and there is an urgent need to develop a polymer composite dielectric having a high dielectric constant and increased mechanical properties that can be used as a gripper device.

본 발명의 목적은 무기물 나노입자를 표면 개질함으로써 분산성을 높여 상기 무기물 나노입자가 유전체에 균일하게 분산된 복합 유전체를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a composite dielectric in which inorganic nanoparticles are uniformly dispersed in a dielectric by increasing dispersibility by surface-modifying inorganic nanoparticles.

또한 본 발명의 목적은 유전 특성이 향상된 복합 유전체, 그를 포함하는 전기접착식 그리퍼 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a composite dielectric having improved dielectric properties, an electro-adhesive gripper including the same, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유전물질을 포함하는 유전체를 포함하는 매트릭스; 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인;을 포함하고, 상기 무기물 나노입자는 큐빅(cubic) 및 테트라고날(tetragonal)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 결정구조를 포함하는 것인 복합 유전체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a matrix including a dielectric including a dielectric material; and a domain comprising inorganic nanoparticles dispersed in the matrix; wherein the inorganic nanoparticles include one or more crystal structures selected from the group consisting of cubic and tetragonal. is provided

또한 상기 무기물 나노입자의 형태가 구형(sphere) 및 산호초형(coral-like)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the form of the inorganic nanoparticles may include at least one selected from the group consisting of a sphere and a coral-like.

또한 상기 무기물 나노입자의 형태가 산호초형(coral-like)을 포함할 수 있다.In addition, the form of the inorganic nanoparticles may include a coral-like (coral-like).

또한 상기 무기물 나노입자가 테트라고날(tetragonal) 결정구조를 포함할 수 있다.In addition, the inorganic nanoparticles may include a tetragonal crystal structure.

또한 상기 무기물 나노입자는 산화제로 전처리된 무기물 나노입자가 하기 구조식 1로 표시되는 화합물로 표면 개질된 것일 수 있다.In addition, the inorganic nanoparticles may be surface-modified inorganic nanoparticles pretreated with an oxidizing agent with a compound represented by the following Structural Formula 1.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C5 alkyl group,

n은 5 내지 5,000의 정수 중 어느 하나이다.n is an integer from 5 to 5,000.

또한 상기 산화제로 전처리된 무기물 나노입자가 표면에 수산화기(-OH)를 포함하고, 표면 개질된 상기 무기물 나노입자는 상기 구조식 1의 화합물의 카보닐기(C=O)와 전처리된 상기 무기물 나노입자의 수산화기(-OH)와의 수소결합(hydrogen bonding)을 포함할 수 있다.In addition, the inorganic nanoparticles pre-treated with the oxidizing agent include a hydroxyl group (-OH) on the surface, and the surface-modified inorganic nanoparticles have a carbonyl group (C = O) of the compound of Structural Formula 1 and the pre-treated inorganic nanoparticles. It may include hydrogen bonding with a hydroxyl group (-OH).

또한 상기 무기물 나노입자가 바륨티타네이트(BaTiO3), 실리콘옥사이드(SiO2), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 티타늄옥사이드(TiO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate), 스트론튬 티타나이트(SrTiO3), 티탄산 납(PbTiO3), 칼륨 니오베이트(KNbO3) 및 리튬 탄탈레이트(LiTaO3)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the inorganic nanoparticles are barium titanate (BaTiO 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), lead zirconate titanate (PZT, lead zirconate titanate), strontium titanium may include nitro (SrTiO 3), lead titanate (PbTiO 3), potassium niobate (KNbO 3) and lithium tantalate at least one selected from the group consisting of (LiTaO 3).

또한 상기 유전체가 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF), 실리콘(silicone), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 폴리우레탄(polyurethane), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리락틱그리코릭에시드(PLGA), Ecoflex, Dragon skin 및 Sorta-clear로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the dielectric is polydimethylsiloxane (PDMS), polyvinylidene difluoride (PVDF), silicone, styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-styrene (SIS), polyurethane, styrene -Butadiene-styrene (SBS), styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl It may include at least one selected from the group consisting of methacrylate (PMMA), polylactic glycolic acid (PLGA), Ecoflex, Dragon skin, and Sorta-clear.

또한 상기 복합 유전체의 유전율(permittivity)이 2.5 내지 100.0 F/m일 수 있다.Also, a permittivity of the composite dielectric may be in a range of 2.5 to 100.0 F/m.

또한 상기 복합 유전체가 상기 유전체 100부피%에 대하여 상기 무기물 나노입자 1 내지 60부피%를 포함할 수 있다.In addition, the composite dielectric may include 1 to 60% by volume of the inorganic nanoparticles with respect to 100% by volume of the dielectric.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 유연기판; 상기 유연기판 상에 형성되고, 탄소 물질 및 금속 입자 중 1종 이상을 포함하는 제1 전극 및 제2 전극을 각각 포함하는 전극 패턴; 및 상기 전극 패턴 상에 형성되고, 상기 복합 유전체를 포함하는 유전체층;을 포함하는 전기접착식 그리퍼가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a flexible substrate; an electrode pattern formed on the flexible substrate and including a first electrode and a second electrode each including at least one of a carbon material and a metal particle; and a dielectric layer formed on the electrode pattern and including the composite dielectric.

또한 상기 제1 전극 및 제2 전극이 빗(comb)의 형태이고, 상기 빗이 빗살(combteeth)과 상기 빗살을 지지하는 지지부를 포함하는 빗(comb)의 형태이고, 상기 제1 전극의 빗살이 상기 제2 전극의 빗살과 교대로 위치하고, 상기 제1 전극과 제2 전극이 서로 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.In addition, the first electrode and the second electrode are in the form of a comb, and the comb is in the form of a comb including a comb tooth and a support part for supporting the comb tooth, and the comb tooth of the first electrode is in the form of a comb. It may be alternately positioned with the comb teeth of the second electrode, and the first electrode and the second electrode may not be electrically connected to each other.

또한 상기 유연기판이 폴리디메틸실록산(PDMS), 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 폴리우레탄(polyurethane), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS), 폴리에틸아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리헥실아크릴레이트, Ecoflex, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리락틱그리코릭에시드(PLGA) 및 폴리스티렌(PS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the flexible substrate is polydimethylsiloxane (PDMS), natural rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-styrene (SIS), polyurethane, styrene-butadiene-styrene (SBS), styrene-ethylene Butylene-styrene (SEBS), polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, polyhexyl acrylate, Ecoflex, polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), polylactic glycolic acid (PLGA) and It may include at least one selected from the group consisting of polystyrene (PS).

또한 상기 유전체층의 두께가 10 내지 300 μm일 수 있다.In addition, the thickness of the dielectric layer may be 10 to 300 μm.

또한 상기 탄소 물질이 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 카본 페이스트(carbon paste), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 그래파이트(graphite), 및 카본 파이버(carbon fiber) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the carbon material includes at least one selected from carbon nanotube (CNT), carbon paste, graphene oxide, graphite, and carbon fiber. can do.

또한 상기 금속 입자가 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 인듐(In), 알루미늄(Al), 철(Fe), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 바나듐(V), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 망간(Mn), 크롬(Cr), 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the metal particles are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), nickel (Ni), indium (In), aluminum (Al), iron (Fe), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Osmium (Os), Cobalt (Co), Molybdenum (Mo), Zinc (Zn), Vanadium (V), Tungsten (W), Titanium (Ti), Manganese (Mn), It may include at least one selected from the group consisting of chromium (Cr), and alloys thereof.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, (a) 무기물 나노입자를 제공하는 단계; 및 (b) 유전물질을 포함하는 유전체와 상기 무기물 나노입자를 혼합하여 상기 유전체를 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인을 포함하는 복합 유전체를 제조하는 단계;를 포함하는 복합 유전체의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) providing inorganic nanoparticles; and (b) mixing a dielectric material containing a dielectric material and the inorganic nanoparticles to prepare a composite dielectric including a matrix containing the dielectric material and a domain containing inorganic nanoparticles dispersed in the matrix; A method for manufacturing a composite dielectric is provided.

또한 상기 단계(a)가 무기물 나노입자 전구체를 수열법(hydrothermal method)으로 반응시켜 무기물 나노입자를 제조하는 단계(a');일 수 있다.In addition, the step (a) may be a step (a') of preparing inorganic nanoparticles by reacting the inorganic nanoparticle precursor with a hydrothermal method.

또한 상기 단계(b)가 유전물질을 포함하는 유전체와 상기 무기물 나노입자를 혼합하고 경화시켜 상기 유전체를 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인을 포함하는 복합 유전체를 제조하는 단계(b');일 수 있다.In addition, the step (b) mixes and cures a dielectric containing a dielectric material and the inorganic nanoparticles to prepare a composite dielectric comprising a matrix containing the dielectric and a domain containing inorganic nanoparticles dispersed in the matrix step (b');

또한 상기 복합 유전체의 제조방법이 단계(b) 전에, 상기 무기물 나노입자를 하소(calcination)하는 단계(a'');를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the composite dielectric may further include a step (a'') of calcining the inorganic nanoparticles before step (b).

또한 단계(a")의 상기 하소가 750 내지 1,200℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the calcination of step (a") may be performed at a temperature of 750 to 1,200 ℃.

또한 단계(a")의 상기 하소에 의해 상기 무기물 나노입자가 큐빅(cubic) 구조에서 테트라고날(tetragonal) 구조로 상전이(phase transition)될 수 있다.Also, by the calcination of step (a"), the inorganic nanoparticles may undergo a phase transition from a cubic structure to a tetragonal structure.

또한 단계(a")와 단계(b) 사이에, 하소된 상기 무기물 나노입자를 히드록실화(hydroxylation)하여 상기 무기물 나노입자의 표면에 히드록시기(-OH)를 형성하는 단계(c); 및 하기 구조식 1로 표시되는 화합물을 사용하여 표면에 히드록시기(-OH)가 형성된 상기 무기물 나노입자를 표면 개질하는 단계(d);를 추가로 포함할 수 있다.Also, between step (a") and step (b), hydroxylation of the calcined inorganic nanoparticles to form a hydroxyl group (-OH) on the surface of the inorganic nanoparticles (c); and A step (d) of surface-modifying the inorganic nanoparticles having a hydroxyl group (-OH) formed on the surface thereof using the compound represented by Structural Formula 1 (d); may be further included.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C5 alkyl group,

n은 5 내지 5,000의 정수 중 어느 하나이다.n is an integer from 5 to 5,000.

또한 단계(d)에서 상기 무기물 나노입자와 상기 구조식 1로 표시되는 화합물의 몰비가 10:0.01 내지 10:2일 수 있다.Also, in step (d), the molar ratio of the inorganic nanoparticles to the compound represented by Structural Formula 1 may be 10:0.01 to 10:2.

또한 단계(a")의 상기 하소가 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다.In addition, the calcination of step (a") may be performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere.

본 발명의 복합 유전체는 무기물 나노입자를 표면 개질함으로써 분산성을 높여 상기 무기물 나노입자가 유전체에 균일하게 분산되는 효과가 있다.The composite dielectric of the present invention has the effect that the inorganic nanoparticles are uniformly dispersed in the dielectric by increasing the dispersibility by surface-modifying the inorganic nanoparticles.

또한 본 발명의 복합 유전체, 그를 포함하는 전기접착식 그리퍼 및 그의 제조방법은 유전 특성이 향상되는 효과가 있다.In addition, the composite dielectric of the present invention, an electro-adhesive gripper including the same, and a method for manufacturing the same have an effect of improving dielectric properties.

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 전기접착식 그리퍼의 구조도이고, (b)는 본 발명에 따른 전기접착식 그리퍼의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 유전체를 포함하는 전기접착식 그리퍼의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 복합 유전체의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 4는 제조예 1, 2-3 및 4-2에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 SEM 이미지이다.
도 5는 제조예 5, 6-2 및 8에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 SEM 이미지이다.
도 6은 비교예 3에 따른 복합 유전체층의 저배율(왼쪽) 및 고배율(오른쪽) SEM 이미지 및 실시예 6에 따른 복합 유전체층의 SEM 이미지이다.
도 7은 실시예 9에 따른 복합 유전체층의 저배율(왼쪽) 및 고배율(오른쪽) SEM 이미지 및 실시예 15에 따른 복합 유전체층의 SEM 이미지이다.
도 8은 제조예 1 및 2-1 내지 2-3에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 XRD 분석 결과이다.
도 9는 제조예 5, 6-1 및 6-2에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 XRD 분석 결과이다.
도 10은 제조예 1 및 2-3에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 열중량 분석 결과이다.
도 11은 제조예 2-3 및 4-2에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 열중량 분석 결과이다.
도 12는 제조예 6-2 및 8에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 열중량 분석 결과이다.
도 13은 제조예 4-1에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 14는 제조예 4-2에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 15는 제조예 4-3에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 16은 제조예 4-4에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 17은 제조예 4-5에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 18은 제조예 4-6에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 19는 제조예 4-7에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 20은 제조예 4-8에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA 결과이다.
도 21은 제조예 1, 2-3, 3 및 4-2에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 FT-IR 분석 결과이다.
도 22는 제조예 5, 6-2, 7 및 8에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 FT-IR 분석 결과이다.
도 23은 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이다.
도 24는 구형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 하소 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 25는 실시예 8 내지 13 및 비교예 1에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이다.
도 26은 산호초형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 하소 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 27은 실시예 5 내지 7 및 비교예 1 내지 4에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이다.
도 28은 구형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 표면개질 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 29는 실시예 8 내지 10, 14 내지 16 및 비교예 1에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이다.
도 30은 산호초형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 표면개질 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다.Fig. 1 (a) is a structural diagram of the electro-adhesive gripper according to the present invention, and (b) is a cross-sectional view of the electro-adhesive gripper according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of an electro-adhesive gripper including a composite dielectric according to the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a composite dielectric according to the present invention.
4 is an SEM image of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1, 2-3, and 4-2.
5 is a SEM image of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 5, 6-2 and 8.
6 is a low-magnification (left) and high-magnification (right) SEM image of the composite dielectric layer according to Comparative Example 3 and an SEM image of the composite dielectric layer according to Example 6. FIG.
7 is a low magnification (left) and high magnification (right) SEM image of the composite dielectric layer according to Example 9 and an SEM image of the composite dielectric layer according to Example 15. FIG.
8 is an XRD analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1 and 2-1 to 2-3.
9 is an XRD analysis result of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 5, 6-1 and 6-2.
10 is a thermogravimetric analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1 and 2-3.
11 is a thermogravimetric analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 2-3 and 4-2.
12 is a thermogravimetric analysis result of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 6-2 and 8.
13 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Example 4-1.
14 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Example 4-2.
15 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Example 4-3.
16 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Example 4-4.
17 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Example 4-5.
18 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Example 4-6.
19 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Examples 4-7.
20 is a PSA result of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Examples 4-8.
21 is an FT-IR analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1, 2-3, 3 and 4-2.
22 is an FT-IR analysis result of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 5, 6-2, 7 and 8.
23 is a result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5;
24 is a graph showing the change in permittivity according to the content (vol%) of spherical BaTiO 3 nanoparticles and the presence or absence of calcination.
25 is a result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 8 to 13 and Comparative Example 1. FIG.
26 is a graph showing the change in permittivity according to the content (vol%) of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles and the presence or absence of calcination.
27 is a result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 1 to 4;
28 is a graph showing the change in permittivity according to the content (vol%) of spherical BaTiO 3 nanoparticles and the presence or absence of surface modification.
29 is a result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 8 to 10, 14 to 16, and Comparative Example 1. FIG.
30 is a graph showing the change in permittivity according to the content (vol%) of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles and the presence or absence of surface modification.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention in describing the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .

본원에서 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. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, element, or combination thereof described in the specification exists, but is one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, acts, elements, or combinations thereof, is not precluded in advance.

이하, 본 발명의 복합 유전체에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the composite dielectric of the present invention will be described.

본 발명은 유전물질을 포함하는 유전체를 포함하는 매트릭스; 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인;을 포함하는 복합 유전체를 제공한다.The present invention relates to a matrix comprising a dielectric comprising a dielectric material; and a domain including inorganic nanoparticles dispersed in the matrix.

상기 무기물 나노입자는 큐빅(cubic) 및 테트라고날(tetragonal)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 결정구조를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 테트라고날(tetragonal) 결정구조를 포함할 수 있다.The inorganic nanoparticles may include at least one crystal structure selected from the group consisting of cubic and tetragonal, and preferably include a tetragonal crystal structure.

상기 무기물 나노입자의 형태는 구형(sphere) 및 산호초형(coral-like)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 산호초형(coral-like)을 포함할 수 있다.The form of the inorganic nanoparticles may include at least one selected from the group consisting of a sphere and a coral-like, preferably a coral-like.

상기 무기물 나노입자는 산화제로 전처리된 무기물 나노입자가 하기 구조식 1로 표시되는 화합물로 표면 개질된 것일 수 있다.The inorganic nanoparticles may be surface-modified inorganic nanoparticles pretreated with an oxidizing agent with a compound represented by the following Structural Formula 1.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C5 alkyl group,

n은 5 내지 5,000의 정수 중 어느 하나이다.n is an integer from 5 to 5,000.

상기 산화제로 전처리된 무기물 나노입자는 표면에 수산화기(-OH)를 포함하고, 표면 개질된 상기 무기물 나노입자는 상기 구조식 1의 화합물의 카보닐기(C=O)와 전처리된 상기 무기물 나노입자의 수산화기(-OH)와의 수소결합(hydrogen bonding)을 포함할 수 있다.The inorganic nanoparticles pretreated with the oxidizing agent include a hydroxyl group (-OH) on the surface, and the surface-modified inorganic nanoparticles include a carbonyl group (C=O) of the compound of Structural Formula 1 and a hydroxyl group of the inorganic nanoparticles pretreated It may include hydrogen bonding with (-OH).

상기 무기물 나노입자는 바륨티타네이트(BaTiO3), 실리콘옥사이드(SiO2), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 티타늄옥사이드(TiO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate), 스트론튬 티타나이트(SrTiO3), 티탄산 납(PbTiO3), 칼륨 니오베이트(KNbO3) 및 리튬 탄탈레이트(LiTaO3)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 BaTiO3을 포함할 수 있다.The inorganic nanoparticles are barium titanate (BaTiO 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), lead zirconate titanate (PZT, lead zirconate titanate), strontium titanate nitro (SrTiO 3), lead titanate (PbTiO 3), potassium niobate (KNbO 3) and may comprise a lithium tantalate (LiTaO 3) 1 or more selected from the group consisting of, preferably include a BaTiO 3 can

상기 유전체는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF), 실리콘(silicone), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 폴리우레탄(polyurethane), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리락틱그리코릭에시드(PLGA), Ecoflex, Dragon skin 및 Sorta-clear로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 PDMS를 포함할 수 있다.The dielectric is polydimethylsiloxane (PDMS), polyvinylidene difluoride (PVDF), silicone, styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-styrene (SIS), polyurethane, styrene- Butadiene-styrene (SBS), styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl meta It may include one or more selected from the group consisting of acrylate (PMMA), polylactic glycolic acid (PLGA), Ecoflex, Dragon skin and Sorta-clear, and preferably includes PDMS.

상기 복합 유전체의 유전율(permittivity)은 2.5 내지 100.0 F/m일 수 있다.A permittivity of the composite dielectric may be in a range of 2.5 to 100.0 F/m.

상기 복합 유전체는 상기 유전체 100부피%에 대하여 상기 무기물 나노입자 1 내지 60부피%를 포함할 수 있다.The composite dielectric may include 1 to 60% by volume of the inorganic nanoparticles with respect to 100% by volume of the dielectric.

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 전기접착식 그리퍼의 구조도이고, (b)는 본 발명에 따른 전기접착식 그리퍼의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 복합 유전체를 포함하는 전기접착식 그리퍼의 단면도이다.Fig. 1 (a) is a structural diagram of an electro-adhesive gripper according to the present invention, (b) is a cross-sectional view of the electro-adhesive gripper according to the present invention, and Fig. 2 is a cross-sectional view of an electro-adhesive gripper including a composite dielectric according to the present invention. am.

이하, 도 1 및 2를 참조하여 본 발명의 전기접착식 그리퍼에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, an electro-adhesive gripper of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

본 발명은 유연기판(110); 상기 유연기판(110) 상에 형성되고, 탄소 물질 및 금속 입자 중 1종 이상을 포함하는 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)을 각각 포함하는 전극 패턴(120); 및 상기 전극 패턴(120) 상에 형성되고, 상기 복합 유전체를 포함하는 유전체층(130);을 포함하는 전기접착식 그리퍼를 제공한다.The present invention is a flexible substrate 110; an electrode pattern 120 formed on the flexible substrate 110 and including a first electrode 121 and a second electrode 122 each including at least one of a carbon material and a metal particle; and a dielectric layer 130 formed on the electrode pattern 120 and including the composite dielectric.

상기 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)이 빗(comb)의 형태이고, 상기 빗이 빗살(combteeth)과 상기 빗살을 지지하는 지지부를 포함하는 빗(comb)의 형태이고, 상기 제1 전극의 빗살(1211)이 상기 제2 전극의 빗살(1221)과 교대로 위치하고, 상기 제1 전극(121)과 제2 전극(122)이 서로 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.The first electrode 121 and the second electrode 122 are in the form of a comb, and the comb is in the form of a comb including comb teeth and a support part supporting the comb teeth, and the first electrode 121 and the second electrode 122 are in the form of a comb. The comb teeth 1211 of the first electrode may be alternately positioned with the comb teeth 1221 of the second electrode, and the first electrode 121 and the second electrode 122 may not be electrically connected to each other.

상기 제1 전극의 지지부(1212) 및 상기 제2 전극의 지지부(1222)에 각각 제1 전압 인가 연결부(141) 및 제2 전압 인가 연결부(142)가 연결될 수 있다.A first voltage application connection part 141 and a second voltage application connection part 142 may be connected to the support part 1212 of the first electrode and the support part 1222 of the second electrode, respectively.

상기 유연기판(110)이 폴리디메틸실록산(PDMS), 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 폴리우레탄(polyurethane), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS), 폴리에틸아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리헥실아크릴레이트, Ecoflex, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리락틱그리코릭에시드(PLGA), 실리콘(silicone) 및 폴리스티렌(PS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The flexible substrate 110 is polydimethylsiloxane (PDMS), natural rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-styrene (SIS), polyurethane, styrene-butadiene-styrene (SBS), styrene -Ethylenebutylene-styrene (SEBS), polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, polyhexyl acrylate, Ecoflex, polyethylene terephthalate (PET), polymethyl methacrylate (PMMA), polylactic glycolic acid (PLGA) ), silicone (silicone) and polystyrene (PS) may include at least one selected from the group consisting of.

상기 유연기판(110)의 두께가 60 내지 2000 μm일 수 있다.The thickness of the flexible substrate 110 may be 60 to 2000 μm.

상기 유연기판(110)은 플라즈마로 표면이 처리된 표면 개질 유연기판일 수 있다.The flexible substrate 110 may be a surface-modified flexible substrate whose surface has been treated with plasma.

상기 유전체층의 두께가 10 내지 300 μm일 수 있다.The thickness of the dielectric layer may be 10 to 300 μm.

상기 탄소 물질은 카본 나노 튜브(carbon nano tube, CNT), 카본 페이스트(carbon paste), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 그래파이트(graphite), 및 카본 파이버(carbon fiber) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The carbon material may include at least one selected from carbon nanotube (CNT), carbon paste, graphene oxide, graphite, and carbon fiber. can

상기 금속 입자는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 인듐(In), 알루미늄(Al), 철(Fe), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 바나듐(V), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 망간(Mn), 크롬(Cr), 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal particles are silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), nickel (Ni), indium (In), aluminum (Al), iron (Fe), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), cobalt (Co), molybdenum (Mo), zinc (Zn), vanadium (V), tungsten (W), titanium (Ti), manganese (Mn), chromium (Cr), and may include at least one selected from the group consisting of alloys thereof.

도 3은 복합 유전체의 제조방법을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a composite dielectric.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 복합 유전체의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for manufacturing a composite dielectric of the present invention will be described with reference to FIG. 3 .

먼저, 무기물 나노입자를 제공한다(단계 a).First, inorganic nanoparticles are provided (step a).

단계(a)가 무기물 나노입자 전구체를 수열법(hydrothermal method)으로 반응시켜 무기물 나노입자를 제조하는 단계(a');일 수 있다.Step (a) may be a step (a') of preparing inorganic nanoparticles by reacting the inorganic nanoparticle precursor with a hydrothermal method.

마지막으로, 유전물질을 포함하는 유전체와 상기 무기물 나노입자를 혼합하여 상기 유전체를 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인을 포함하는 복합 유전체를 제조한다(단계 b).Finally, a dielectric material containing a dielectric material and the inorganic nanoparticles are mixed to prepare a composite dielectric including a matrix containing the dielectric material and domains containing inorganic nanoparticles dispersed in the matrix (step b).

단계(b)가 유전물질을 포함하는 유전체와 상기 무기물 나노입자를 혼합하고 경화시켜 상기 유전체를 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인을 포함하는 복합 유전체를 제조하는 단계(b');일 수 있다.Step (b) mixing and curing a dielectric material containing a dielectric material and the inorganic nanoparticles to prepare a composite dielectric including a matrix containing the dielectric and domains containing inorganic nanoparticles dispersed in the matrix ( b');

단계(b) 전에, 상기 무기물 나노입자를 하소(calcination)하는 단계(a'');를 추가로 포함할 수 있다.Before step (b), the step (a'') of calcining the inorganic nanoparticles; may further include.

단계(a")의 상기 하소는 750 내지 1,200℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 하소가 750℃ 미만이면 나노입자의 상전이가 일어나지 않아 바람직하지 않고, 1,200℃ 이하의 온도에서 충분한 상전이가 이루어지는 것을 확인하였으므로 1,200℃ 이하의 온도에서 하소하는 것이 바람직하다. The calcination of step (a") may be performed at a temperature of 750 to 1,200 ° C. If the calcination is less than 750 ° C, it is undesirable because a phase transition of nanoparticles does not occur, and a sufficient phase transition occurs at a temperature of 1,200 ° C or less. Since it has been confirmed, it is preferable to calcinate at a temperature of 1,200° C. or less.

단계(a")의 상기 하소에 의해 상기 무기물 나노입자가 큐빅(cubic) 구조에서 테트라고날(tetragonal) 구조로 상전이(phase transition)될 수 있다.By the calcination of step (a"), the inorganic nanoparticles may undergo a phase transition from a cubic structure to a tetragonal structure.

단계(a")와 단계(b) 사이에, 하소된 상기 무기물 나노입자를 히드록실화(hydroxylation)하여 상기 무기물 나노입자의 표면에 히드록시기(-OH)를 형성하는 단계(c); 및 하기 구조식 1로 표시되는 화합물을 사용하여 표면에 히드록시기(-OH)가 형성된 상기 무기물 나노입자를 표면 개질하는 단계(d);를 추가로 포함할 수 있다.Between step (a") and step (b), hydroxylation of the calcined inorganic nanoparticles to form a hydroxyl group (-OH) on the surface of the inorganic nanoparticles (c); The step (d) of surface-modifying the inorganic nanoparticles having a hydroxyl group (-OH) formed on the surface thereof using the compound represented by 1 (d) may be further included.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C5 alkyl group,

n은 5 내지 5,000의 정수 중 어느 하나이다.n is an integer from 5 to 5,000.

단계(d)에서 상기 무기물 나노입자와 상기 구조식 1로 표시되는 화합물의 몰비가 10:0.01 내지 10:2일 수 있다.In step (d), the molar ratio of the inorganic nanoparticles to the compound represented by Structural Formula 1 may be 10:0.01 to 10:2.

단계(a")의 상기 하소가 질소(N2) 분위기에서 수행될 수 있다.The calcination of step (a") may be performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere.

[실시예] [Example]

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, this is for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.

제조예 1: 큐빅(cubic) 구조를 갖는 구형(sphere) BaTiOPreparation Example 1: Spherical BaTiO having a cubic structure 33 나노입자의 제조 Preparation of nanoparticles

US research nanomaterials, Inc에서 큐빅 구조를 갖는 구형 BaTiO3 나노입자를 구입하여 제조예 1로 사용하였다. Spherical BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure were purchased from US research nanomaterials, Inc and used as Preparation Example 1.

제조예 2: 큐빅 구조를 갖는 구형 BaTiOPreparation Example 2: Spherical BaTiO having a cubic structure 33 나노입자의 하소(calcination) Calcination of nanoparticles

제조예 2-1: BT750Preparation Example 2-1: BT750

제조예 1에 따라 제조된 큐빅 구조를 갖는 구형 BaTiO3 나노입자를 750℃에서 9시간 동안 하소하였다. The spherical BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure prepared according to Preparation Example 1 were calcined at 750° C. for 9 hours.

제조예 2-2: BT850Preparation 2-2: BT850

제조예 1에 따라 제조된 큐빅 구조를 갖는 구형 BaTiO3 나노입자를 850℃에서 9시간 동안 하소하였다. The spherical BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure prepared according to Preparation Example 1 were calcined at 850° C. for 9 hours.

제조예 2-3: BT950Preparation 2-3: BT950

제조예 1에 따라 제조된 큐빅 구조를 갖는 구형 BaTiO3 나노입자를 950℃에서 9시간 동안 하소하였다. The spherical BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure prepared according to Preparation Example 1 were calcined at 950° C. for 9 hours.

제조예 3: 표면에 -OH기가 형성된 구형 BaTiOPreparation Example 3: Spherical BaTiO with -OH groups formed on the surface 33 나노입자의 제조(BT950-OH) Preparation of nanoparticles (BT950-OH)

제조예 2-3에 따른 구형 BaTiO3 나노입자를 H2O2에 분산한 후 30분간 소니케이션(sonication)을 진행하였다. 이후 reflux관을 연결하여 106℃에서 5시간 동안 히드록실화 반응을 진행하였다. 반응이 진행된 입자는 원심분리기를 이용하여 5,000RPM에서 5분 동안 DI water를 사용하여 원심분리한 후 80℃에서 24시간 동안 건조시켜 표면에 -OH기가 형성된 구형 BaTiO3 나노입자(BT950-OH)를 제조하였다. After dispersing the spherical BaTiO 3 nanoparticles according to Preparation Example 2-3 in H 2 O 2 , sonication was performed for 30 minutes. After that, a reflux tube was connected and the hydroxylation reaction was performed at 106° C. for 5 hours. The particles that have undergone the reaction are centrifuged using DI water at 5,000 RPM for 5 minutes using a centrifuge, and then dried at 80° C. for 24 hours to form spherical BaTiO 3 nanoparticles (BT950-OH) with -OH groups on the surface. prepared.

제조예 4: PVP로 표면 개질된 구형 BaTiOPreparation Example 4: Spherical BaTiO surface-modified with PVP 33 나노입자의 제조 Preparation of nanoparticles

제조예 4-1Preparation 4-1

EtOH과 제조예 3에 따라 제조된 BaTiO3 나노입자를 500:1vol%로 혼합하여 1시간 동안 소니케이션(sonication)하였다. 이후 BaTiO3 나노입자와 폴리비닐피롤리돈(PVP, Mw: 10K)의 몰비가 10:0.1이 되도록 PVP를 첨가하여 1시간 동안 소니케이션한 후 24시간 동안 표면 개질을 진행하였다. 원심분리기를 사용하여 5,000RPM에서 20분 동안 원심분리한 후, EtOH로 세척하고 60℃에서 24시간 동안 건조시켜 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자를 제조하였다. EtOH and BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Example 3 were mixed at 500:1 vol%, followed by sonication for 1 hour. Thereafter , PVP was added so that the molar ratio of BaTiO 3 nanoparticles and polyvinylpyrrolidone (PVP, Mw: 10K) was 10:0.1, sonication was performed for 1 hour, and surface modification was performed for 24 hours. After centrifugation at 5,000 RPM for 20 minutes using a centrifuge, washed with EtOH and dried at 60° C. for 24 hours to prepare spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP.

제조예 4-2 내지 4-8Preparation Examples 4-2 to 4-8

하기 표 1을 참고하면, 표 1의 조건으로 제조예 4-1에 기재된 방법을 이용하여 제조예 4-2 내지 4-8의 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자를 각각 제조하였다.Referring to Table 1 below, using the method described in Preparation Example 4-1 under the conditions of Table 1, spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP of Preparation Examples 4-2 to 4-8 were prepared, respectively.

구분division PVP 분자량
(Mw)PVP molecular weight
(Mw) BaTiO3:PVP 몰비BaTiO 3 :PVP molar ratio 제조예 4-1 (BT950_PVP0.1)Preparation 4-1 (BT950_PVP0.1) 10K10K 10:0.110:0.1 제조예 4-2 (BT950_PVP0.5)Preparation 4-2 (BT950_PVP0.5) 10K10K 10:0.510:0.5 제조예 4-3 (BT950_PVP1.0)Preparation 4-3 (BT950_PVP1.0) 10K10K 10:1.010:1.0 제조예 4-4 (BT950_PVP2.0)Preparation 4-4 (BT950_PVP2.0) 10K10K 10:2.010:2.0 제조예 4-5 (BT950_3PVP0.1)Preparation 4-5 (BT950_3PVP0.1) 29K29K 10:0.110:0.1 제조예 4-6 (BT950_3PVP0.5)Preparation 4-6 (BT950_3PVP0.5) 29K29K 10:0.510:0.5 제조예 4-7 (BT950_4PVP0.1)Preparation 4-7 (BT950_4PVP0.1) 40K40K 10:0.110:0.1 제조예 4-8 (BT950_4PVP0.5)Preparation 4-8 (BT950_4PVP0.5) 40K40K 10:0.510:0.5

제조예manufacturing example 5: 큐빅(cubic) 구조를 갖는 5: having a cubic (cubic) structure 산호초형coral reef (coral-like) (coral-like) BaTiOBaTiO 33 나노입자의 제조 Preparation of nanoparticles

산호초 형태의 BaTiO3 나노입자 합성을 위해 수열법을 진행하였다.A hydrothermal method was performed for the synthesis of coral reef-shaped BaTiO 3 nanoparticles.

우선 100ml용량의 PPL(poly-para-phenol) liner에 DI water(56ml)를 넣은 후 NaOH 0.3M(0.018mol, 0.72g)을 넣고 잘 용해되도록 magnetic bar를 이용하여 600RPM으로 저어주었다. 다 녹은 후에 Ti(C4H9O)4(0.009mol, 3.06ml)를 한 방울씩 용액에 떨어트려준 뒤 10분 동안 1,200RPM으로 저어주었다. 이후 Ti와 Ba의 몰비가 1:1이 되도록 Ba source를 넣어주었다. BaCl2·2H2O(0.009mol, 2.20g)를 용액에 넣어주고 20분 동안 혼합하였다. 혼합 후에 magnetic bar를 PPL liner에서 꺼내준 뒤 수열반응기에 넣고 오븐에 넣어주었다. 190℃, 15h로 오븐을 셋팅한 뒤에 반응이 끝나고 온도가 상온으로 내려올 때까지 반응기를 식혀주었다. 상온까지 식은 후에 용액에 남아있는 불순물 및 BaTiO3로 합성되지 못한 BaCO3를 제거해주기 위해서 Acetic acid aqueous solution(5vol%)으로 두 번 세척해주었다. 이후 EtOH과 DI water로 각각 2번씩 더 세척해주었다. 세척한 입자들은 24시간 동안 60℃에서 진공오븐으로 건조하였다. 건조된 입자들은 건조과정 중에 뭉친 입자들을 풀어주기 위해서 막자 사발로 천천히 으깨어 주어 큐빅 구조를 갖는 산호초형 BaTiO3 나노입자를 제조하였다. First, DI water (56ml) was put into a PPL (poly-para-phenol) liner with a capacity of 100ml, and then NaOH 0.3M (0.018mol, 0.72g) was added and stirred at 600RPM using a magnetic bar to dissolve well. After melting, Ti(C 4 H 9 O) 4 (0.009mol, 3.06ml) was added dropwise to the solution and stirred at 1,200RPM for 10 minutes. Then, Ba source was added so that the molar ratio of Ti and Ba was 1:1. BaCl 2 ·2H 2 O (0.009 mol, 2.20 g) was added to the solution and mixed for 20 minutes. After mixing, the magnetic bar was taken out of the PPL liner and placed in a hydrothermal reactor and placed in an oven. After setting the oven to 190°C and 15 h, the reactor was cooled until the reaction was completed and the temperature came down to room temperature. After cooling to room temperature, in order to remove impurities remaining in the solution and BaCO 3 that could not be synthesized into BaTiO 3 , it was washed twice with an acetic acid aqueous solution (5 vol%). Afterwards, it was washed twice more with EtOH and DI water, respectively. The washed particles were dried in a vacuum oven at 60° C. for 24 hours. The dried particles were slowly crushed with a mortar to release the agglomerated particles during the drying process to prepare coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure.

제조예 6: 큐빅 구조를 갖는 산호초형 BaTiOPreparation Example 6: Coral reef-type BaTiO having a cubic structure 33 나노입자의 하소(calcination) Calcination of nanoparticles

제조예 6-1: coral_BT950Preparation 6-1: coral_BT950

제조예 5에 따라 제조된 큐빅 구조를 갖는 산호초형 BaTiO3 나노입자를 950℃에서 9시간 동안 하소하였다. Coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure prepared according to Preparation Example 5 were calcined at 950° C. for 9 hours.

제조예 6-2: coral_BT950_NPreparation 6-2: coral_BT950_N 22

제조예 5에 따라 제조된 큐빅 구조를 갖는 산호초형 BaTiO3 나노입자를 N2 분위기에서 950℃에서 9시간 동안 하소하였다. Coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles having a cubic structure prepared according to Preparation Example 5 were calcined at 950° C. for 9 hours in an N 2 atmosphere.

제조예manufacturing example 7: 표면에 -OH기가 형성된 7: -OH group is formed on the surface 산호초형coral reef BaTiOBaTiO 33 나노입자의 제조(coral_BT950_N Preparation of nanoparticles (coral_BT950_N) 22 -OH)-OH)

제조예 2-3에 따른 구형 BaTiO3 나노입자를 사용하는 대신에 제조예 6-2에 따른 산호초형 BaTiO3 나노입자를 사용하는 것을 제외하고는 제조예 3과 동일한 방법으로 표면에 -OH기가 형성된 산호초형 BaTiO3 나노입자(coral_BT950_N2-OH)를 제조하였다.-OH groups were formed on the surface in the same manner as in Preparation Example 3, except that coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles according to Preparation Example 6-2 were used instead of using the spherical BaTiO 3 nanoparticles according to Preparation Example 2-3 Coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles (coral_BT950_N 2 -OH) were prepared.

제조예manufacturing example 8: 8: PVP로by PVP 표면 surface 개질된modified 산호초형coral reef BaTiOBaTiO 33 나노입자의 제조(coral_BT950_N Preparation of nanoparticles (coral_BT950_N) 22 _PVP0.5)_PVP0.5)

EtOH과 제조예 7에 따라 제조된 BaTiO3 나노입자를 500:1vol%로 혼합하여 1시간 동안 소니케이션(sonication)하였다. 이후 BaTiO3 나노입자와 폴리비닐피롤리돈(PVP, Mw: 10K)의 몰비가 10:0.5가 되도록 PVP를 첨가하여 1시간 동안 소니케이션한 후 24시간 동안 표면 개질을 진행하였다. 원심분리기를 사용하여 5,000RPM에서 20분 동안 원심분리한 후, EtOH로 세척하고 60℃에서 24시간 동안 건조시켜 PVP로 표면 개질된 산호초형 BaTiO3 나노입자(coral_BT950_N2_PVP0.5)를 제조하였다. EtOH and BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Example 7 were mixed at 500:1 vol%, followed by sonication for 1 hour. Thereafter , PVP was added so that the molar ratio of BaTiO 3 nanoparticles and polyvinylpyrrolidone (PVP, Mw: 10K) was 10:0.5, sonication was performed for 1 hour, and surface modification was performed for 24 hours. After centrifugation at 5,000 RPM for 20 minutes using a centrifuge, washed with EtOH and dried at 60° C. for 24 hours to prepare coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP (coral_BT950_N 2 _PVP0.5).

실시예 1: 전기접착식 그리퍼의 제조Example 1: Preparation of an electro-adhesive gripper

유연기판 형성Formation of flexible substrate

주제:경화제의 비율이 10:1인 다우 코닝 회사의 sylgard 182 PDMS을 상온에서 30분 동안 진공을 통해 기포를 제거하였다. 그 동안 알루미늄판을 IPA 로 30분간 초음파를 통해 닦아 준비하고, 그 위에 기포가 제거된 PDMS를 60 - 1000㎛ 두께로 코팅하였다. 이후, 125℃에서 1시간 동안 경화하고, 대기압 상태에서 PDMS 유연 기판을 두 전극 사이에 두고 플라즈마를 발생시키며 산소 기체를 쬐어주어 표면 고분자가 산소와 반응하여 -OH 기를 갖게 하는 방식으로 표면 처리를 진행하였다. 이를 통해 표면을 친수성 개질한 유연기판을 형성하였다.Dow Corning's sylgard 182 PDMS with a subject:curing agent ratio of 10:1 was vacuum degassed at room temperature for 30 minutes. In the meantime, the aluminum plate was prepared by wiping it through ultrasonic waves for 30 minutes with IPA, and on it, PDMS from which air bubbles were removed was coated to a thickness of 60 - 1000 µm. After that, it is cured at 125°C for 1 hour, and the PDMS flexible substrate is placed between the two electrodes at atmospheric pressure to generate plasma and exposed to oxygen gas to make the surface polymer react with oxygen to have -OH groups. did. Through this, a flexible substrate with hydrophilic modification of the surface was formed.

전극패턴 형성electrode pattern formation

상기 유연기판 상에 실크 스크린 인쇄법을 이용하여 binder(실리콘), 용제(헥산) 그리고 Ag flake 혹은 Au coated Cu flake가 섞여 있는 페이스트를 패턴이 100 내지 1000 마이크로미터 단위로 뚫려 있는 실크 스크린 위에 올려놓은 후 아래에 유연기판을 두어 코팅하였다. 페이스트는 인쇄의 유용성을 위해서는 바인더를, 전도성을 높이기 위해서는 flake 함량을 늘리는 방식으로 그 비율을 조절하였다. 이와 같은 방식으로 전극을 코팅하고, 이후 150℃에서 1시간동안 오븐에서 베이킹하여 100 X 100 mm2 크기의 대면적 전극 패턴을 인쇄하였다. 상기 전극 패턴의 간격(spacing)은 500μm이다.A paste containing binder (silicon), solvent (hexane), and Ag flake or Au coated Cu flake was placed on the flexible substrate by silk screen printing on the silk screen with patterns perforated in units of 100 to 1000 micrometers. After that, a flexible substrate was placed underneath and coated. The ratio of the paste was adjusted by increasing the binder for printing usefulness and increasing the flake content to increase conductivity. The electrode was coated in this way, and then baked in an oven at 150° C. for 1 hour to print a large-area electrode pattern having a size of 100 X 100 mm 2 . A spacing of the electrode patterns is 500 μm.

복합 유전체층을 포함하는 전기접착식 그리퍼 제조Manufacture of an electro-adhesive gripper comprising a composite dielectric layer

주제:경화제의 비율이 10:1인 다우 코닝 회사의 sylgard 182 PDMS를 사용하였다. 이때, 상기 주제에 무기물 나노입자를 넣어 예비 혼합하여 혼합용액을 제조하고, 상기 혼합용액을 플라네터리 믹서(planetary mixer: 공자전 혼합기)에 넣어 자전(2000 rpm)과 공전(2000 rpm)을 동시에 적용하여 2분 동안 기포 제거와 혼합용액의 혼합을 수행하였다. 공자전 혼합기를 통해 혼합한 상기 sylgard 182 PDMS를 60℃에서 2시간 동안 진공을 통해 버블을 제거하였다. 버블을 제거한 후 경화제를 혼합하고 다시 공자전 혼합기를 사용하여 상기와 같은 조건에서 추가 혼합 및 기포 제거를 진행하였다. 이후 상온에서 30 분간 추가적으로 버블을 제거하였다. 이후 상기 전극 패턴 위에 도포하고 바 코터를 통해 60μm 두께로 코팅한 다음 125℃ 오븐에서 1시간 동안 베이킹하여 복합 유전체층을 형성하여 전기접착식 그리퍼를 제조하였다.Dow Corning's sylgard 182 PDMS with a subject:hardener ratio of 10:1 was used. At this time, a mixed solution is prepared by pre-mixing the inorganic nanoparticles into the main ingredient, and the mixed solution is put into a planetary mixer to rotate (2000 rpm) and revolve (2000 rpm) at the same time. By application, bubble removal and mixing of the mixed solution were performed for 2 minutes. The sylgard 182 PDMS mixed through a corotatory mixer was removed by vacuum at 60° C. for 2 hours. After removing the bubbles, the curing agent was mixed, and further mixing and bubble removal were performed under the same conditions as above using a co-rotating mixer. Thereafter, bubbles were additionally removed at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the electrode pattern was applied, coated to a thickness of 60 μm through a bar coater, and then baked in an oven at 125° C. for 1 hour to form a composite dielectric layer, thereby manufacturing an electro-adhesive gripper.

실시예 2 내지 16: 전기접착식 그리퍼의 제조Examples 2 to 16: Preparation of electro-adhesive grippers

하기 표 2를 참고하면, 표 2의 조건으로 실시예 1에 기재된 방법을 이용하여 실시예 2 내지 16의 전기접착식 그리퍼를 각각 제조하였다.Referring to Table 2 below, the electro-adhesive grippers of Examples 2 to 16 were respectively prepared using the method described in Example 1 under the conditions of Table 2.

구분division 무기물 나노입자(BaTiO3)Inorganic nanoparticles (BaTiO 3 ) 제조예manufacturing example 형상shape 하소 온도
(℃)calcination temperature
(℃) PVP 분자량
(Mw)PVP molecular weight
(Mw) BaTiO3:PVP 몰비BaTiO 3 :PVP molar ratio 함량
(vol%)content
(vol%) 실시예 1Example 1 2-32-3 구형rectangle 950950 -- -- 55 실시예 2Example 2 2-32-3 구형rectangle 950950 -- -- 1010 실시예 3Example 3 2-32-3 구형rectangle 950950 -- -- 1515 실시예 4Example 4 2-32-3 구형rectangle 950950 -- -- 2020 실시예 5Example 5 4-24-2 구형rectangle 950950 10K10K 10:0.510:0.5 55 실시예 6Example 6 4-24-2 구형rectangle 950950 10K10K 10:0.510:0.5 1010 실시예 7Example 7 4-24-2 구형rectangle 950950 10K10K 10:0.510:0.5 1515 실시예 8Example 8 55 산호초형coral reef -- -- -- 55 실시예 9Example 9 55 산호초형coral reef -- -- -- 1010 실시예 10Example 10 55 산호초형coral reef -- -- -- 1515 실시예 11Example 11 6-26-2 산호초형coral reef 950950 -- -- 55 실시예 12Example 12 6-26-2 산호초형coral reef 950950 -- -- 1010 실시예 13Example 13 6-26-2 산호초형coral reef 950950 -- -- 1515 실시예 14Example 14 88 산호초형coral reef 950950 10K10K 10:0.510:0.5 55 실시예 15Example 15 88 산호초형coral reef 950950 10K10K 10:0.510:0.5 1010 실시예 16Example 16 88 산호초형coral reef 950950 10K10K 10:0.510:0.5 1515 비교예 1Comparative Example 1 -- -- -- -- -- 00 비교예 2Comparative Example 2 1One 구형rectangle -- -- -- 55 비교예 3Comparative Example 3 1One 구형rectangle -- -- -- 1010 비교예 4Comparative Example 4 1One 구형rectangle -- -- -- 1515 비교예 5Comparative Example 5 1One 구형rectangle -- -- -- 2020

비교예comparative example 1 내지 5: 전기접착식 1 to 5: Electro-adhesive 그리퍼의gripper 제조 Produce

상기 표 2를 참고하면, 표 2의 조건으로 실시예 1에 기재된 방법을 이용하여 비교예 1 내지 5의 전기접착식 그리퍼를 각각 제조하였다.Referring to Table 2, the electro-adhesive grippers of Comparative Examples 1 to 5 were prepared using the method described in Example 1 under the conditions of Table 2, respectively.

[시험예][Test Example]

시험예 1: SEM(Scanning electron microscopy) 분석Test Example 1: SEM (Scanning electron microscopy) analysis

도 4는 제조예 1, 2-3 및 4-2에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 SEM 이미지이다. 도 4를 참조하면, 하소를 통해 나노입자가 뭉치며 커지는 것을 확인할 수 있으며 표면의 -OH기가 사라지며 전체적으로 각져있는 형태로 변하는 것을 알 수 있다. 또한 PVP 처리를 통해 표면을 개질하게 되면 개질 전보다 근소하게 사이즈가 증가하며 동시에 표면의 거칠기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.4 is an SEM image of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1, 2-3, and 4-2. Referring to FIG. 4 , it can be seen that the nanoparticles agglomerate and grow through calcination, and it can be seen that the -OH group on the surface disappears and changes into an angular shape as a whole. In addition, it was confirmed that when the surface was modified through PVP treatment, the size increased slightly compared to before modification, and the roughness of the surface was increased at the same time.

도 5는 제조예 5, 6-2 및 8에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 SEM 이미지이다. 도 5를 참조하면, 하소 후에 입자의 사이즈가 약간 커지는 것을 확인할 수 있으며 PVP 처리 후에 표면 거칠기가 증가하는 것 또한 확인할 수 있었다.5 is a SEM image of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 5, 6-2 and 8. Referring to FIG. 5 , it was confirmed that the size of the particles slightly increased after calcination, and it was also confirmed that the surface roughness increased after the PVP treatment.

도 6은 비교예 3에 따른 복합 유전체층의 저배율(왼쪽) 및 고배율(오른쪽) SEM 이미지 및 실시예 6에 따른 복합 유전체층의 SEM 이미지이다. 도 6을 참조하면, 구형 BaTiO3 나노입자의 경우 PVP로 표면개질하기 전에는 엘라스토머(PDMS) 내에 입자의 분산형태가 구형으로 응집되어 있다가 표면개질 후 분산성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.6 is a low-magnification (left) and high-magnification (right) SEM image of the composite dielectric layer according to Comparative Example 3 and an SEM image of the composite dielectric layer according to Example 6. FIG. Referring to FIG. 6 , in the case of spherical BaTiO 3 nanoparticles, it was confirmed that the dispersed form of the particles was aggregated in a spherical shape in the elastomer (PDMS) before surface modification with PVP, and the dispersibility was improved after surface modification.

도 7은 실시예 9에 따른 복합 유전체층의 저배율(왼쪽) 및 고배율(오른쪽) SEM 이미지 및 실시예 15에 따른 복합 유전체층의 SEM 이미지이다. 도 7을 참조하면, 산호초형 BaTiO3 나노입자의 경우 PVP로 표면개질하기 전에는 엘라스토머(PDMS) 내에 입자의 분산형태가 산호초형 및 가지의 형식으로 응집되어 있다가 표면개질 후 분산성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.7 is a low magnification (left) and high magnification (right) SEM image of the composite dielectric layer according to Example 9 and an SEM image of the composite dielectric layer according to Example 15. FIG. Referring to FIG. 7 , in the case of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles, before surface modification with PVP, the dispersed form of the particles in the elastomer (PDMS) was aggregated in coral reef type and branch type, and it was confirmed that the dispersibility was improved after surface modification. could

시험예 2: XRD(X-Ray Diffraction) 분석Test Example 2: XRD (X-Ray Diffraction) analysis

하소 온도에 따른 상전이 결과를 확인하기 위해 하소 시간을 9시간으로 고정하였고, XRD 분석을 수행한 후 결과를 확인해보았다. 도 8은 제조예 1 및 2-1 내지 2-3에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 XRD 분석 결과이다. 도 8을 참조하면, 750℃에서 하소한 입자는 격자구조가 Cubic 상태였으며, 상전이가 되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 850℃와 950℃에서 진행한 입자의 경우 tetragonal 상으로 상전이가 되었으며, 이는 XRD 패턴에서 2θ=44~46°에서 peak이 cubic 상태일 때 한 개의 peak으로 존재하였다가 tetragonal 상으로 변화하면서 (200) 면과 (002) 면으로 2개의 peak으로 갈라지는 것을 확인할 수 있었다.The calcination time was fixed to 9 hours to confirm the phase transition results according to the calcination temperature, and the results were checked after performing XRD analysis. 8 is an XRD analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1 and 2-1 to 2-3. Referring to FIG. 8 , it was confirmed that the particles calcined at 750° C. had a lattice structure in a cubic state and did not undergo a phase transition. In the case of particles progressed at 850°C and 950°C, a phase transition occurred to the tetragonal phase, which existed as a single peak when the peak was in a cubic state at 2θ=44-46° in the XRD pattern, and then changed to the tetragonal phase (200) It was confirmed that the plane and (002) plane split into two peaks.

도 9는 제조예 5, 6-1 및 6-2에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 XRD 분석 결과이다. 도 9를 참조하면, coral 구조의 경우 대기 중에서 950℃ 하소를 진행할 경우 상전이가 온전히 이뤄지지 않으며 질소 대기 하에서 950℃로 하소하였을 때 tetragonal 상으로 변화하면서 (200) 면과 (002) 면으로 2개의 peak으로 갈라지는 것을 확인할 수 있었다.9 is an XRD analysis result of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 5, 6-1 and 6-2. Referring to Figure 9, in the case of coral structure, when calcining at 950 ° C in the atmosphere, the phase transition is not completely achieved, and when calcined at 950 ° C in nitrogen atmosphere, it changes to a tetragonal phase, with two peaks on the (200) and (002) planes. It could be seen that splitting into

시험예 3: 열중량 분석(Thermogravimetric analysis, TGA)Test Example 3: Thermogravimetric analysis (TGA)

제조예 1 및 2-3에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 열중량 분석 결과를 도 10에 나타내었다. 도 10을 참조하면, 제조예 1의 입자는 300℃ 부근에서 표면에 있던 수분이 날라가고 300℃~500℃ 범위에서 입자의 표면에 있던 OH group이 제거되고, 700℃ 이상으로 고온을 가할 경우 입자의 격자 내 OH group이 제거되면서 추가 질량 손실이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 상전이 전(BT)과 상전이 후(BT950)의 정량적 차이를 TGA 데이터로 확인한 결과 약 1.5wt% 정도의 무게손실을 확인할 수 있었다. The results of thermogravimetric analysis of the spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1 and 2-3 are shown in FIG. 10 . Referring to FIG. 10 , in the particles of Preparation Example 1, moisture on the surface of the particles is blown away from the vicinity of 300° C., the OH group on the surface of the particles is removed in the range of 300° C. to 500° C., and when a high temperature is applied to 700° C. or higher, the particles It was confirmed that additional mass loss occurred as the OH group in the lattice was removed. As a result of confirming the quantitative difference between the phase transition before (BT) and after the phase transition (BT950) with TGA data, a weight loss of about 1.5 wt% was confirmed.

도 11은 제조예 2-3 및 4-2에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 열중량 분석 결과이다. 도 11을 참조하면, PVP로 표면개질된 구형 BaTiO3 나노입자 즉 BT950_PVP0.5는 하소까지만 진행한 BT950 나노입자 대비 약 1.5wt% 손실이 있었으며 350℃ 부근에서 그래프의 기울기가 변하는 변곡점을 통해 PVP로 표면개질되었다는 것을 확인할 수 있었다.11 is a thermogravimetric analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 2-3 and 4-2. Referring to FIG. 11 , the spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP, that is, BT950_PVP0.5, had a loss of about 1.5 wt% compared to BT950 nanoparticles that had only been calcined. It was confirmed that the surface was modified.

도 12는 제조예 6-2 및 8에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 열중량 분석 결과이다. 도 12를 참조하면, PVP로 표면개질된 산호초형 BaTiO3 나노입자 즉 coral_BT950_N2_PVP0.5는 하소까지만 진행한 coral-BT950_N2 나노입자 대비 약 1.4wt% 손실이 있었으며 도 11과 유사하게 350℃ 부근에서 그래프의 기울기가 변하는 변곡점을 통해 PVP로 표면개질되었다는 것을 확인할 수 있었다.12 is a thermogravimetric analysis result of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 6-2 and 8. 12, the coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP, that is, coral_BT950_N 2 _PVP0.5 had a loss of about 1.4wt% compared to the coral-BT950_N 2 nanoparticles that only proceeded to calcination, similar to FIG. 11, near 350° C. It could be confirmed that the surface was modified with PVP through the inflection point at which the slope of the graph changes.

시험예 4: 입도 분석(Particle size analysis, PSA)Test Example 4: Particle size analysis (PSA)

BaTiO3 나노입자와 PVP의 반응 몰비에 따라 변형된 입자에 따른 코팅 두께 및 분포도를 확인하기 위해 PSA 측정하였다. 도 13 내지 20은 각각 제조예 4-1 내지 4-8에 따라 제조된 PVP로 표면 개질된 구형 BaTiO3 나노입자의 PSA(Particle size analysis, PSA) 결과이다. 도 13 내지 20을 참조하면, BaTiO3:PVP의 몰비가 10:0.5일 때 분포 폭이 가장 좁게 나타난 것을 확인하였으며, 평균 입자 지름은 674nm로 측정되었다. 10:0.1일 때보다 평균 지름이 작고 분포도 좁게 나타난 것은 10:0.1 몰비일 때는 PVP가 오히려 입자들 간 다리 역할을 하여 뭉치게 하고 입자가 코팅되지 않았기 때문이고, 이후 10:0.5 몰비 이상부터 입자의 코팅이 이루어졌다. 상대적으로 10:0.5 몰비일 때 균일하게 개질되었다. 특히 10:1.0 이상으로 몰비가 증가하였을 때는 입자 사이즈 분포의 범위가 점점 넓어지면서 불균일한 입자의 코팅이 되었다.PSA was measured to confirm the coating thickness and distribution according to the particles modified according to the reaction molar ratio of BaTiO 3 nanoparticles and PVP. 13 to 20 are particle size analysis (PSA) results of spherical BaTiO 3 nanoparticles surface-modified with PVP prepared according to Preparation Examples 4-1 to 4-8, respectively. 13 to 20 , it was confirmed that the distribution width was the narrowest when the molar ratio of BaTiO 3 :PVP was 10:0.5, and the average particle diameter was measured to be 674 nm. The reason that the average diameter was smaller and the distribution was narrower than when 10:0.1 was 10:0.1 was because PVP rather acted as a bridge between particles and agglomerated and the particles were not coated. coating was made. It was uniformly modified when it was relatively 10:0.5 molar ratio. In particular, when the molar ratio was increased to 10:1.0 or more, the range of particle size distribution gradually widened, resulting in a non-uniform coating of particles.

또한 분자량 및 입자와 PVP의 몰비에 따른 입도 분석을 PSA 장비를 통해 측정한 결과, 3PVP(Mw=30,000) 및 4PVP(Mw=40,000)로 개질한 입자는 PVP(Mw=10,000)로 개질한 입자보다 입도 분포가 넓게 형성이 되어있었고 평균 입자 지름의 크기도 3PVP(Mw=30,000)의 경우 평균 750nm, 4PVP(Mw=40,000)의 경우 1100nm로 측정되었다. 특히 4PVP으로 했을 경우, 분포도가 입자 지름의 분포 범위가 1,000nm 이상으로 측정되었다. 따라서 입자의 표면개질을 위한 최적의 PVP 분자량과 몰비는 각각 Mw=10,000, BaTiO3:PVP = 10:0.5 조건이었고, 산호초 형태의 입자에 이를 적용하여 표면개질을 진행한 근거를 확인할 수 있었다.In addition, as a result of measuring the particle size analysis according to molecular weight and the molar ratio of particles and PVP through PSA equipment, the particles modified with 3PVP (Mw=30,000) and 4PVP (Mw=40,000) were better than the particles modified with PVP (Mw=10,000). The particle size distribution was wide, and the average particle diameter was measured to be 750 nm in the case of 3PVP (Mw=30,000) and 1100 nm in the case of 4PVP (Mw=40,000). In particular, when 4PVP was used, the distribution was measured to be 1,000 nm or more in the distribution range of the particle diameter. Therefore, the optimal molecular weight and molar ratio of PVP for surface modification of particles were Mw = 10,000 and BaTiO 3 :PVP = 10:0.5, respectively, and it was possible to confirm the basis for surface modification by applying these to coral reef-shaped particles.

시험예 5: FT-IR(Fourier-transform infrared spectroscopy) 분석Test Example 5: FT-IR (Fourier-transform infrared spectroscopy) analysis

도 21은 제조예 1, 2-3, 3 및 4-2에 따라 제조된 구형 BaTiO3 나노입자의 FT-IR 분석 결과이다. 도 21을 참조하면, PVP의 peak인 C=O(1652cm-1), CH2,CH3(1460cm-1), CN(1294cm-1) peak를 확인할 수 있었다.21 is an FT-IR analysis result of spherical BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 1, 2-3, 3 and 4-2. Referring to FIG. 21 , C=O (1652cm -1 ), CH 2 , CH 3 (1460cm -1 ), CN (1294cm -1 ) peaks of PVP were confirmed.

도 22는 제조예 5, 6-2, 7 및 8에 따라 제조된 산호초형 BaTiO3 나노입자의 FT-IR 분석 결과이다. 도 22를 참조하면, 도 21과 같은 위치에서 PVP의 peak인 C=O(1652cm-1), CH2,CH3(1460cm-1), CN(1294cm-1) peak를 확인할 수 있었다.22 is an FT-IR analysis result of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles prepared according to Preparation Examples 5, 6-2, 7 and 8. Referring to FIG. 22 , C=O (1652cm -1 ), CH 2 , CH 3 (1460cm -1 ), CN (1294cm -1 ) peaks, which are the peaks of PVP at the same position as in FIG. 21 , could be confirmed.

시험예 6: 유전율 분석Test Example 6: Permittivity Analysis

도 23은 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이고, 도 24는 구형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 하소 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다. 도 23 및 24를 참조하면, 하소하기 전인 Cubic 구조를 가지는 BT보다 tetragonal 상으로 상전이된 BT950의 유전율이 더 높게 측정되었으며, 5,10,15,20vol%로 입자의 양이 증가할수록 유전율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.23 is a result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5, and FIG. 24 is a graph showing the change in dielectric constant according to the content (vol%) of spherical BaTiO 3 nanoparticles and whether or not calcined am. 23 and 24, the dielectric constant of BT950 phase-transformed to a tetragonal phase was measured to be higher than that of BT having a cubic structure before calcination, and the dielectric constant increased as the amount of particles increased to 5,10,15,20vol%. could confirm that

도 25는 실시예 8 내지 13 및 비교예 1에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이고, 도 26은 산호초형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 하소 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다. 도 25 및 26을 참조하면, 큐빅 구조와 마찬가지로 하소하기 전인 Cubic 구조를 가지는 BT보다 tetragonal 상으로 상전이된 BT950의 유전율이 더 높게 측정되었으며, 5,10,15,20vol%로 입자의 양이 증가할수록 유전율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.25 is a result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 8 to 13 and Comparative Example 1, and FIG. 26 is a graph showing the change in dielectric constant according to the content (vol%) of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles and whether or not calcined. . Referring to FIGS. 25 and 26, the dielectric constant of BT950 having a tetragonal phase transition was measured to be higher than that of BT having a cubic structure before calcination like the cubic structure, and as the amount of particles increased to 5,10,15,20vol%, the It was confirmed that the dielectric constant increased.

또한 도 24 및 도 26을 참조하면, BaTiO3 나노입자 함량이 15vol%인 경우 산호초형 BaTiO3 나노입자의 유전율이 구형 BaTiO3 나노입자에 비해 약 64% 더 높은 것을 확인할 수 있었다. Coral 나노입자의 함량이 20vol%가 될 경우 입자의 높은 표면적으로 인해 균일한 샘플 제작이 어려워 데이터의 신뢰성을 위해 15vol%의 결과로 비교하였다.Also, referring to FIGS. 24 and 26 , when the content of BaTiO 3 nanoparticles was 15 vol%, it was confirmed that the dielectric constant of the coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles was about 64% higher than that of the spherical BaTiO 3 nanoparticles. When the content of coral nanoparticles was 20 vol%, it was difficult to prepare a uniform sample due to the high surface area of the particles, so the result was 15 vol% for reliability of data.

도 27은 실시예 5 내지 7 및 비교예 1 내지 4에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이고, 도 28은 구형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 표면개질 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다. 도 27 및 28을 참조하면 개질 후의 BaTiO3 입자를 혼합한 복합 유전체층의 유전율을 5,10,15vol% 별로 확인해본 결과, 개질 후 입자의 복합 유전체층의 유전율이 개질 전 화학적 처리를 하지 않는 입자의 복합 유전체층의 유전율 보다 약간 감소하는 것을 볼 수 있다. 하소만 진행한 BT950 의 샘플은 높은 유전율에 비해 분산이 진행되지 않아 균일한 물성을 얻을 수 없으므로 전기접착식 그리퍼 응용 실험에 사용할 수 없다. 코팅 즉, 표면개질을 하면 코팅으로 인해 하소만 진행한 샘플에 비해 전체 유전율이 낮아질 수 있다는 문헌의 결과에 비하여 본 실험 결과는 큰 차이가 없이 유전상수가 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 27 is the result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 5 to 7 and Comparative Examples 1 to 4, and FIG. 28 is the content (vol%) of spherical BaTiO 3 nanoparticles and changes in the dielectric constant according to the presence or absence of surface modification. It is a graph. 27 and 28, as a result of checking the dielectric constant of the composite dielectric layer mixed with BaTiO 3 particles after modification by 5, 10, and 15 vol%, the dielectric constant of the composite dielectric layer of the particles after modification is a composite of particles without chemical treatment before modification. It can be seen that the dielectric constant of the dielectric layer is slightly decreased. The sample of BT950, which has only been calcined, cannot be used for electro-adhesive gripper application experiments because dispersion does not proceed compared to the high dielectric constant and thus uniform properties cannot be obtained. Compared to the results of the literature that coating, that is, surface modification, can lower the overall dielectric constant compared to the sample subjected to only calcination due to the coating, it was confirmed that the dielectric constant was maintained without a significant difference in the results of this experiment.

도 29는 실시예 8 내지 10, 14 내지 16 및 비교예 1에 따른 복합 유전체층의 유전율을 측정한 결과이고, 도 30은 산호초형 BaTiO3 나노입자의 함량(vol%) 및 표면개질 유무에 따른 유전율 변화를 보여주는 그래프이다. 도 29 및 30을 참조하면, 산호초형의 입자를 15vol% 넣은 경우, 개질 후의 입자를 넣은 복합 유전체층의 유전율이 화학적 처리 전 입자의 복합체보다 23% 낮게 측정되었다. 이는 PVP가 입자 표면에 코팅이 되면서 BaTiO3의 유전적 특성을 낮추는 코팅층 역할을 진행하며 특히 산호초형의 경우에서 그 효과가 크다는 것을 확인할 수 있었다.29 is the result of measuring the dielectric constant of the composite dielectric layers according to Examples 8 to 10, 14 to 16 and Comparative Example 1, and FIG. 30 is the dielectric constant according to the content (vol%) of coral reef-type BaTiO 3 nanoparticles and the presence or absence of surface modification. This is a graph showing the change. Referring to FIGS. 29 and 30 , when 15 vol% of coral reef-type particles were added, the dielectric constant of the composite dielectric layer containing the modified particles was 23% lower than that of the composite particles before chemical treatment. As PVP is coated on the particle surface, it acts as a coating layer to lower the dielectric properties of BaTiO 3 , and it can be confirmed that the effect is particularly large in the case of coral reef type.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As mentioned above, although preferred embodiments of the present invention have been described, those of ordinary skill in the art can add, change, delete or It will be possible to variously modify and change the present invention by addition, etc., which will also be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (20)

유전물질을 포함하는 유전체를 포함하는 매트릭스; 및
상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인;을 포함하고,
상기 무기물 나노입자는 큐빅(cubic) 및 테트라고날(tetragonal)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 결정구조를 포함하는 것인 복합 유전체.a matrix comprising a dielectric comprising a dielectric material; and
A domain comprising inorganic nanoparticles dispersed in the matrix;
The inorganic nanoparticle is a composite dielectric comprising at least one crystal structure selected from the group consisting of cubic (cubic) and tetragonal (tetragonal). 제1항에 있어서,
상기 무기물 나노입자의 형태가 구형(sphere) 및 산호초형(coral-like)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.According to claim 1,
The composite dielectric, characterized in that the inorganic nanoparticles include at least one selected from the group consisting of a sphere and a coral-like shape. 제2항에 있어서,
상기 무기물 나노입자의 형태가 산호초형(coral-like)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.3. The method of claim 2,
The composite dielectric, characterized in that the form of the inorganic nanoparticles comprises a coral-like (coral-like). 제1항에 있어서,
상기 무기물 나노입자가 테트라고날(tetragonal) 결정구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.According to claim 1,
The composite dielectric, characterized in that the inorganic nanoparticles include a tetragonal crystal structure. 제1항에 있어서,
상기 무기물 나노입자는
산화제로 전처리된 무기물 나노입자가 하기 구조식 1로 표시되는 화합물로 표면 개질된 것을 특징으로 하는 복합 유전체:
[구조식 1]
Figure pat00005

상기 구조식 1에서,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
n은 5 내지 5,000의 정수 중 어느 하나이다.According to claim 1,
The inorganic nanoparticles are
Composite dielectric, characterized in that inorganic nanoparticles pretreated with an oxidizing agent are surface-modified with a compound represented by the following Structural Formula 1:
[Structural Formula 1]
Figure pat00005

In Structural Formula 1,
R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C5 alkyl group,
n is an integer from 5 to 5,000. 제5항에 있어서,
상기 산화제로 전처리된 무기물 나노입자가 표면에 수산화기(-OH)를 포함하고,
표면 개질된 상기 무기물 나노입자는 상기 구조식 1의 화합물의 카보닐기(C=O)와 전처리된 상기 무기물 나노입자의 수산화기(-OH)와의 수소결합(hydrogen bonding)을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.6. The method of claim 5,
The inorganic nanoparticles pretreated with the oxidizing agent include a hydroxyl group (-OH) on the surface,
The surface-modified inorganic nanoparticles include hydrogen bonding between the carbonyl group (C=O) of the compound of Structural Formula 1 and the hydroxyl group (-OH) of the pretreated inorganic nanoparticles, composite dielectric . 제1항에 있어서,
상기 무기물 나노입자가 바륨티타네이트(BaTiO3), 실리콘옥사이드(SiO2), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 티타늄옥사이드(TiO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate), 스트론튬 티타나이트(SrTiO3), 티탄산 납(PbTiO3), 칼륨 니오베이트(KNbO3) 및 리튬 탄탈레이트(LiTaO3)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.According to claim 1,
The inorganic nanoparticles are barium titanate (BaTiO 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), lead zirconate titanate (PZT, lead zirconate titanate), strontium titanate nitro (SrTiO 3), lead titanate (PbTiO 3), potassium niobate (KNbO 3) and lithium tantalate composite dielectric material characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of (LiTaO 3). 제1항에 있어서,
상기 유전체가 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리비닐리덴디플루오라이드(PVDF), 실리콘(silicone), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 폴리우레탄(polyurethane), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리락틱그리코릭에시드(PLGA), Ecoflex, Dragon skin 및 Sorta-clear로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.According to claim 1,
The dielectric is polydimethylsiloxane (PDMS), polyvinylidene difluoride (PVDF), silicone, styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene-styrene (SIS), polyurethane (polyurethane), styrene- Butadiene-styrene (SBS), styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), polymethyl meta A composite dielectric comprising at least one selected from the group consisting of acrylate (PMMA), polylactic glycolic acid (PLGA), Ecoflex, Dragon skin, and Sorta-clear. 제1항에 있어서,
상기 복합 유전체의 유전율(permittivity)이 2.5 내지 100.0 F/m인 것을 특징으로 하는 복합 유전체.According to claim 1,
A composite dielectric, characterized in that the dielectric constant (permittivity) of the composite dielectric is 2.5 to 100.0 F/m. 제1항에 있어서,
상기 복합 유전체가 상기 유전체 100부피%에 대하여 상기 무기물 나노입자 1 내지 60부피%를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체.According to claim 1,
The composite dielectric, characterized in that it comprises 1 to 60% by volume of the inorganic nanoparticles with respect to 100% by volume of the dielectric. 유연기판;
상기 유연기판 상에 형성되고, 탄소 물질 및 금속 입자 중 1종 이상을 포함하는 제1 전극 및 제2 전극을 각각 포함하는 전극 패턴; 및
상기 전극 패턴 상에 형성되고, 제1항에 따른 복합 유전체를 포함하는 유전체층;을
포함하는 전기접착식 그리퍼.flexible substrate;
an electrode pattern formed on the flexible substrate and including a first electrode and a second electrode each including at least one of a carbon material and a metal particle; and
A dielectric layer formed on the electrode pattern and comprising the composite dielectric according to claim 1;
Electro-adhesive gripper included. (a) 무기물 나노입자를 제공하는 단계; 및
(b) 유전물질을 포함하는 유전체와 상기 무기물 나노입자를 혼합하여 상기 유전체를 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인을 포함하는 복합 유전체를 제조하는 단계;를
포함하는 복합 유전체의 제조방법.(a) providing inorganic nanoparticles; and
(b) mixing a dielectric material containing a dielectric material and the inorganic nanoparticles to prepare a composite dielectric including a matrix containing the dielectric material and a domain containing inorganic nanoparticles dispersed in the matrix;
A method for manufacturing a composite dielectric comprising 제12항에 있어서,
상기 단계(a)가
무기물 나노입자 전구체를 수열법(hydrothermal method)으로 반응시켜 무기물 나노입자를 제조하는 단계(a');인 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법.13. The method of claim 12,
The step (a) is
The method of manufacturing a composite dielectric, characterized in that; (a') of preparing inorganic nanoparticles by reacting the inorganic nanoparticle precursor with a hydrothermal method. 제12항에 있어서,
상기 단계(b)가
유전물질을 포함하는 유전체와 상기 무기물 나노입자를 혼합하고 경화시켜 상기 유전체를 포함하는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 분산된 무기물 나노입자를 포함하는 도메인을 포함하는 복합 유전체를 제조하는 단계(b');인 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법.13. The method of claim 12,
The step (b) is
Mixing and curing a dielectric containing a dielectric material and the inorganic nanoparticles to prepare a composite dielectric including a matrix containing the dielectric and a domain containing the inorganic nanoparticles dispersed in the matrix (b'); Method for manufacturing a composite dielectric, characterized in that. 제12항에 있어서,
상기 복합 유전체의 제조방법이
단계(b) 전에,
상기 무기물 나노입자를 하소(calcination)하는 단계(a'');를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법.13. The method of claim 12,
The manufacturing method of the composite dielectric is
Before step (b),
The method of manufacturing a composite dielectric, characterized in that it further comprises; calcining (calcination) the inorganic nanoparticles (a''). 제15항에 있어서,
단계(a")의 상기 하소가 750 내지 1,200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법.16. The method of claim 15,
The method of manufacturing a composite dielectric, characterized in that the calcination of step (a") is performed at a temperature of 750 to 1,200 ℃. 제15항에 있어서,
단계(a")의 상기 하소에 의해 상기 무기물 나노입자가 큐빅(cubic) 구조에서 테트라고날(tetragonal) 구조로 상전이(phase transition)되는 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법.16. The method of claim 15,
A method of manufacturing a composite dielectric, characterized in that by the calcination of step (a"), the inorganic nanoparticles undergo a phase transition from a cubic structure to a tetragonal structure. 제15항에 있어서,
단계(a")와 단계(b) 사이에,
하소된 상기 무기물 나노입자를 히드록실화(hydroxylation)하여 상기 무기물 나노입자의 표면에 히드록시기(-OH)를 형성하는 단계(c); 및
하기 구조식 1로 표시되는 화합물을 사용하여 표면에 히드록시기(-OH)가 형성된 상기 무기물 나노입자를 표면 개질하는 단계(d);를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법:
[구조식 1]
Figure pat00006

상기 구조식 1에서,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5의 알킬기이고,
n은 5 내지 5,000의 정수 중 어느 하나이다.16. The method of claim 15,
Between step (a") and step (b),
(c) forming a hydroxyl group (-OH) on the surface of the inorganic nanoparticles by hydroxylation of the calcined inorganic nanoparticles; and
A method for producing a composite dielectric, characterized in that it further comprises: (d) surface-modifying the inorganic nanoparticles having a hydroxyl group (-OH) formed on the surface using a compound represented by the following structural formula (1):
[Structural Formula 1]
Figure pat00006

In Structural Formula 1,
R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C5 alkyl group,
n is an integer from 5 to 5,000. 제18항에 있어서,
단계(d)에서 상기 무기물 나노입자와 상기 구조식 1로 표시되는 화합물의 몰비가 10:0.01 내지 10:2인 것을 특징으로 복합 유전체의 제조방법.19. The method of claim 18,
A method for producing a composite dielectric, characterized in that the molar ratio of the inorganic nanoparticles to the compound represented by Structural Formula 1 in step (d) is 10:0.01 to 10:2. 제15항에 있어서,
단계(a")의 상기 하소가 질소(N2) 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 복합 유전체의 제조방법.16. The method of claim 15,
The method of manufacturing a composite dielectric, characterized in that the calcination of step (a") is performed in a nitrogen (N 2 ) atmosphere.
KR1020200043430A 2020-04-09 2020-04-09 Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same KR102410667B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043430A KR102410667B1 (en) 2020-04-09 2020-04-09 Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043430A KR102410667B1 (en) 2020-04-09 2020-04-09 Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210125786A true KR20210125786A (en) 2021-10-19
KR102410667B1 KR102410667B1 (en) 2022-06-17

Family

ID=78228355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200043430A KR102410667B1 (en) 2020-04-09 2020-04-09 Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102410667B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010030861A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Kanto Denka Kogyo Co Ltd Barium titanate fine particle and its manufacturing method
JP2019065094A (en) * 2017-09-28 2019-04-25 株式会社豊田中央研究所 Dielectric composite material

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010030861A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Kanto Denka Kogyo Co Ltd Barium titanate fine particle and its manufacturing method
JP2019065094A (en) * 2017-09-28 2019-04-25 株式会社豊田中央研究所 Dielectric composite material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yu Dai and Xiaojun Zhu, Improved dielectric properties and energy density of PVDF composites using PVP engineered BaTiO3 nanoparticles, Korea J. Chem. Eng., 35(7), 1570-1576 (2018)) 1부.* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102410667B1 (en) 2022-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10850496B2 (en) Chemical-free production of graphene-reinforced inorganic matrix composites
EP3056469A1 (en) Production method for graphene
US11127953B2 (en) Carbon nanotube-transition metal oxide composite and method for making the same
JP2018530497A (en) Production of highly oriented graphene oxide films and graphite films obtained therefrom
JP2007217658A (en) High dielectric constant nanocomposite, method of manufacture thereof, and article comprising the same
Sadhu et al. Enhanced dielectric properties and energy storage density of surface engineered BCZT/PVDF-HFP nanodielectrics
JP7479390B2 (en) Dispersible edge-functionalized graphene platelets
WO2010143344A1 (en) Metal nanosheet and method for producing the same
Bo et al. Mechanical bending properties of sodium titanate (Na 2 Ti 3 O 7) nanowires
Kim et al. Synthesis of BaTiO 3 nanoparticles as shape modified filler for high dielectric constant ceramic–polymer composite
KR102410667B1 (en) Composite dielectric substance having high permittivity, electro-adhesion gripper comprising same and method of preparing same
WO2015087967A1 (en) Method for producing silver particles, and silver particles produced by said method
KR102253843B1 (en) Electro-adhesion gripper and method for preparing the same
EP1664417B1 (en) Composite of vapor grown carbon fiber and inorganic fine particle and use thereof
Wondu et al. Fabrication of thermoplastic polyurethane composites with a high dielectric constant and thermal conductivity using a hybrid filler of CNT@ BaTiO3
JP5615590B2 (en) Method for producing crystal-oriented ceramics
CN113773541A (en) Preparation method of KTN/PI composite film with high breakdown and low dielectric loss
CA3093382A1 (en) Dielectric composite containing dispersed primary nanoparticles of aluminum or aluminum oxide
Hou et al. A facile and green strategy for large-scale synthesis of silica nanotubes using ZnO nanorods as templates
Pandey et al. Fabrication of TiO2 nanodot films using simple solution dipping method and block copolymer template
KR102290115B1 (en) Method of manufacturing composite dielectric layer and electro-adhesion gripper comprising same
JP5245087B2 (en) Nanocarbon material composite paste and pattern forming method using the same
KR102530198B1 (en) Method of manufacturing composite dielectric layer and electro-adhesion gripper comprising the same
KR102256175B1 (en) ULTRATHIN NANOPLATE α-QUARTZ CRYSTALLINE PARTICLE AND METHOD OF PREPARING THE SAME
KR101156508B1 (en) A polymer composite resin incouding composite powder having Titanium dioxide an internal carbon nano tube and Method for fabricating thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant