광 소결 공정을 통한 Ecoflex 기반 나노 은 페이스트 개발

국문 초록 (Abstract)

Ecoflex는 친환경적이고 인체에 무해하며, 기존 신축성 전극들의 문제점으로 거론되는 회복성과 pre-stretching 공정이 필요하지 않은 우수한 탄성체이다. 그러나 ecoflex의 문제점은 같은 실리콘 고무 계열이거나 소수성 표면을 띈 소재가 아니면 표면에 접착력이 나오지 않는다. 그리고 금속 분말 페이스트 또는 잉크의 기반 재료로 적용하기엔 아직도 많은 한계가 있다. 마이크로 크기의 금속 분말을 사용하면 경화가 불안정하여 전극과 기판의 접착력이 좋지 않고, 바인더 함량을 증가시켜 경화를 안정화하면 전도성이 좋지 않다는 단점이 있다. 본 연구에서는 나노 금속 입자를 사용해 선경화를 진행하였고, 광 소결 공정을 통해 전기전도도를 증가시켜 기존의 문제점을 해결하였다. 이렇게 개발된 전극의 신뢰성 검증을 위해 다양한 분석을 진행하였다. 먼저 Rheology test를 통해 페이스트의 신뢰성을 검증하였고, 내용제성 시험으로 전극과 기판의 접착력을 분석하였다. 광 소결 공정 후에 전극의 전기전도도 변화를 확인하기 위해 SEM 분석을 진행하였다. 마지막으로 ecoflex의 우수한 기계적 특성을 평가하기 위해 인장 시험과 인장 반복 시험을 통해 기계적 내구성까지 검증하였다. 그 결과, 나노 금속 입자를 기반으로 만들어진 전극임에도 불구하고 변형률 5 %까지 인장이 가능하였으며, 변형률 2 %에서 160 번의 반복 인장 시험에도 문제없이 작동하는 것을 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ecoflex is an eco-friendly, harmless, and excellent elastic materials that does not require recovery and pre-stretching processes, which are cited as problems with existing stretchable electrodes. However, the problem with ecoflex is that it does not adhere to the surface unless it is made of the same silicon rubber or hydrophobic surface. And there are still many limitations to the application of metal powder paste or ink base materials. The disadvantage of using micro-sized metal powder is that the curing is unstable and the adhesion property between the electrode and the substrate is not good, and stabilizing the curing by increasing the binder content is not good conductivity. In this study, these problems were pre-cured using nano-metal particles, and existing problems were solved by increasing electrical conductivity through the photonic sintering process. Various analyses were conducted to verify the reliability of these developed electrodes. First, the reliability of the paste was verified through Rheology test, and the adhesion property between the electrode and the substrate was analyzed by solvent resistance test. SEM analysis was conducted to confirm the change in electrical conductivity of the electrodes after the photonic sintering process. Finally, mechanical durability was verified through tensile tests and tensile cycle tests to evaluate the excellent mechanical properties of the ecoflex. As a result, even though the electrode was made based on nano-metal particles, it was able to tensile up to 5 % strain, and it was verified that it worked without any problems with a strain of 2 % to 160 cycles tensile tests.

목차 (Table of Contents)

• 요 약
• Abstract
• 1. 서 론
• 2. 페이스트 개발
• 2-1. 페이스트 개발
• 2-2. 페이스트 및 전극의 신뢰성 평가
• 3. 결과 및 고찰
• 3-1. Rheology property
• 3-2. 전극 특성 평가
• 4. 결 론
• References