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직접 프린팅을 이용한 분리 가능 은 나노 파티클 마이크로 패턴 제작
송대섭(D.-S. Song),안성훈(S.-H. Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
은 나노 파티클 마이크로 패턴은 다양한 정밀 프린팅 기술을 이용해 만들어지고 있다. 은 나노 파티클은 다른 재료에 비해 우수한 전기 전도성과 뛰어난 기계적 강성을 가짐으로써 전극, 센서, 전지 등에 적용되도록 연구되고 있다. 마이크로 패턴을 만들기 위한 나노 리소그래피 같은 기존의 적층 공정은 정밀하지만 복잡하고 좋은 기판이 있어야 된다는 한계를 가진다. 이 연구에서는 에어로졸 직접 프린팅 시스템을 이용하여 유연 PDMS 기판에 은 나노 파티클을 마이크로 패턴으로 만들었다. 최적화된 적층 변수 환경을 찾았고 이를 통해 400 마이크로미터 폭의 패턴을 반복적으로 적층할 수 있었다. 최적화된 적층이 된 마이크로 패턴은 PDMS 기판의 부드러운 특성 때문에 기판에는 접착되지 않고, 나노 파티클끼리만 응집되는 현상을 가졌다. 이 현상을 이용하여 적층된 마이크로 패턴을 분리하여 떼어내었다. 분리된 마이크로 패턴을 전자 주사 현미경, 엑스레이 회절 등을 통해 분석하였다. 분리된 은 나노 파티클 마이크로 패턴은 우수한 전기 전도성과 순수한 은 나노 파티클 특성을 가짐으로써 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다. 또한 기존의 기판에 적층된 마이크로 패턴에 비해 자유롭게 분리되어 유지될 수 있으므로 그 활용도가 더 많을 것으로 기대된다.
Mg-Ti Multilayer 를 이용한 구조색 기반 수소 가스 센서 제작
김영균(Y.-G. Kim),박정우(J. Park),송대섭(D.-S. Song),안성훈(S.-H. Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
친환경 연료라는 장점으로 인하여 수소에너지가 각광을 받고 있다. 하지만 수소 에너지가 실제 산업에 사용되려면 수소를 보관하고 운송하는 문제를 해결해야 한다. 더 많은 양의 수소를 먼 거리로 운송하기 위하여 지하 수소 수송관이 건설되기도 하는데, 압축된 수소가 누출되지 않도록 센싱하는 것이 아주 중요한 연구 과제이다. Mg 은 수소와 결합할 경우 수소화가 진행되어 MgH₂으로 바뀌면서 굴절률이 변화된다. 이러한 현상을 이용하여 수소 가스 저장장치, 가스 센서 연구 등에 이용되어 왔다. 하지만 마그네슘은 아주 가벼운 금속이며, 증착 에너지가 낮아서 정확한 두께로 증착하기 어려운 물질이다. 그리고 증착 접착성이 낮아서 박막 안정성이 떨어지는 물질이다. 이 연구에서는 Mg-Ti 멀티레이어를 이용하여 구조색으로 수소가스를 센싱하는 가스 센서를 제안한다. 낮은 접착성을 개선하기 위하여 Ti 레이어를 접착층으로 사용하였고, FDTD 를 이용하여 제작된 샘플과 해석 값과의 비교를 통해 E-beam PVD 공정 Parameter 를 설정하였다. 그리고, Mg-Ti 의 두께 변수별 FDTD 스펙트럼 해석을 통하여 육안으로 식별이 용이한 수소 컬러 센서의 다층 박막 설계안을 결정하였다. 결정된 공정 변수와 디자인안을 바탕으로 E-beam PVD 공정을 통해 센서가 제작되었다. 제작된 센서는 FIB In Situ TEM과 EDS 로 인하여 분석되었고, 공정 중에 산소의 노출이 센서의 불량에 미치는 영향을 분석하였다.