KR101824247B1 - Electrode Material Having Complex Substrate - Metal High Bonding Interfacial Structure by carbon structures - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는 카본구조체(21)를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 기판, 유연성을 갖는 기판에 담지되며 카본구조체(21)로 이루어지고 유연성을 갖는 기판과 금속층(30)을 상호접합하는 기능을 구비하는 접합층(20), 접합층(20) 위에 형성되는 금속층(30)을 포함하고 접합층(20)이 금속층(30)과 유연성을 갖는 기판사이의 접합력을 증대시켜 유연성과 전기전도성에 있어서 우수한 효과를 얻는 것을 특징으로 하는 카본구조체(21)를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 제공한다.One embodiment of the present invention is an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using a carbon structure (21), comprising: a substrate having flexibility; a substrate having flexibility; a carbon structure (21) And a metal layer 30 formed on the bonding layer 20 so that the bonding layer 20 can bond to the metal layer 30 and the metal layer 30, The present invention provides an electrode material having a substrate-to-metal interfacial interface structure using a carbon structure (21), characterized by enhancing the bonding force between the substrate and the substrate having excellent flexibility and electrical conductivity.
Description
본 발명은 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연성을 갖는 기판, 금속층, 카본구조체로 이루어진 접합층으로 이루어져 접합층이 기판과 금속층을 상호접합하여 기판-금속간의 접합력을 향상시켜 유연성을 증대시킨 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using a carbon structure, and more particularly, to an electrode material having a substrate structure having flexibility, a metal layer, and a carbon structure, To an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using a carbon structure which is bonded to improve the bonding strength between the substrate and the metal to increase flexibility.
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최근 들어, 전기 산업 및 전자 산업의 기술 개발에 따라서 다양한 가전 제품 및 전자 제품이 개발되고 있다. 대부분의 가전 제품 및 전자 제품들은 전기 소자, 전자 소자 및 반도체 패키지들이 삽입되는 회로 기판을 포함한다. 회로 기판들은 전기 소자, 전자 소자 및 반도체 패키지들을 전기적으로 연결하는 회로 배선들을 포함한다. 종래 기술에 의한 회로 배선들은 절연 기판상에 형성된 금속막을 패터닝 하여 형성되었다. 일반적으로, 염료감응형 태양전지의 경우 상대전극으로는 전기전도성 및 저항 등을 고려하여 통상적으로 백금을 전도성 기판에 코팅하여 사용하게 된다. 한편, 최근에는 백금의 고가성으로 인하여 이를 대체하기 위한 다양한 시도들이 시행되고 있으며, 그 중 탄소나노튜브를 이용해 다양한 형태의 전극을 제조하고 있다. 기본적으로 이러한 태양전지의 상대전극은 베이스가 되는 기판위에 전도성을 가지는 ITO 또는 FTO로 이루어지는 전도성물질을 진공증착하여 전도성기판을 만들고, 그 상면에 백금 또는 나노카본이나 전도성고분자와 같은 백금대체전극을 추가로 코팅하여 촉매전극으로 사용하게 된다. 이러한 구조에서는 베이스가 되는 기판은 전도성을 가지는 ITO 또는 FTO가 상면에 코팅된 유리기판을 사용하거나 또는 전도성을 가지는 금속으로 이루어지는 금속기판을 사용하고, 그 상면에 백금대체제로 탄소나노튜브를 이용하여 사용한다. 통상 상기의 경우, 제조공정이 까다로워 제작비용이 비싸지고, 고온열처리가 필요하여 플라스틱 기판은 사용할 수 없게 된다. 따라서 최근의 경량형 플렉시블한 장치에는 사용할 수 없는 문제점이 있 다. 또한, 최근 염료감응형 태양전지에서 개발에 관한 가장 중요한 도전중의 하나는 상대전극으로 사용되는 백금 (Pt)이 희소성 고가의 소재이므로 이를 효율적으로 대체할 수 있는 소재를 개발하여 염료감응형 태양전지의 대규모 제작에서의 경제성을 확보하려는 것이다. 이에 부응하는 하나의 대안으로써 그래핀을 이용하는데 많은 연구들이 수행되고 있다.Recently, various home appliances and electronic products have been developed depending on the technology development of the electric industry and the electronic industry. Most household appliances and electronic products include circuit boards into which electrical components, electronic components and semiconductor packages are inserted. The circuit boards include circuit wiring that electrically connects the electrical element, the electronic element, and the semiconductor packages. Circuit wirings according to the prior art are formed by patterning a metal film formed on an insulating substrate. Generally, in the case of a dye-sensitized solar cell, platinum is usually coated on a conductive substrate in consideration of electrical conductivity and resistance as a counter electrode. In recent years, various attempts have been made to replace the platinum due to the high price of platinum, and various types of electrodes are manufactured using carbon nanotubes. Basically, a counter electrode of such a solar cell is formed by forming a conductive substrate by vacuum depositing a conductive material made of ITO or FTO having conductivity on a substrate to be a base, adding a platinum substitute electrode such as platinum, nano-carbon or conductive polymer to the upper surface thereof To be used as a catalyst electrode. In this structure, the substrate to be the base may be a glass substrate coated with ITO or FTO having conductivity, or a metal substrate made of a metal having conductivity, and using carbon nanotubes as a substitute for platinum on the upper surface thereof do. Generally, in the above case, the production process becomes complicated, and the manufacturing cost becomes high, and the plastic substrate can not be used because high temperature heat treatment is required. Therefore, there is a problem that it can not be used in recent lightweight flexible devices. Recently, one of the most important challenges in the development of a dye-sensitized solar cell is to develop a material that can efficiently replace platinum (Pt) used as a counter electrode since the material is scarce and expensive, In order to secure economical efficiency in large scale production. A number of studies have been conducted to use graphene as an alternative to this.
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대한민국 등록특허 제 10-1514276호 (발명의 명칭:탄소나노튜브와 그래핀산화물이 혼합된 나노카본 기반 일체형 전도성 촉매전극의 제조방법 및 이에 의해 제조된 촉매전극, 이하 종래기술1이라 한다.)에 탄소나노튜브 분말을 제1용매에 분산하여 분산용액을 만드는 제1단계, 그래핀산화물 분말을 제2용매에 분산하여 분산용액을 만드는 제2단계, 제1단계와 제2단계에서 형성된 각 분산용액을 혼합하여 혼합용액을 만드는 제3단계, 제3단계의 혼합용액을 비전도성기판 표면에 결합시키는 제4단계, 제4단계를 거친 기판을 제1건조시키는 제5단계, 제5단계를 마친 전도성기판에 포함된 그래핀산화물을 수계전해질을 이용하여 전기화학적 환원법으로 환원시키는 제6단계, 제6단계를 마친 기판을 제2건조시키는 제7단계로 이루어져, 비전도성 기판위에 탄소나노튜브와 그래핀산화물이 혼합되어 이루어진 나노카본 기반의 막이 결합되어 전도성을 이루어 촉매전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 그래핀산화물이 혼합된 나노카본 기반의 일체형 전도성 촉매전극의 제조방법이 기재되어 있다.Korean Patent No. 10-1514276, entitled METHOD FOR MANUFACTURING NANOCARBON-BASED INNER CONDUCTIVE CATALYST ELECTRODE COMPRISING CARBON NANOTUBE AND GRAPPIN OXIDE AND CATALYTIC ELECTRODE PROVIDED BY THE SAME, hereinafter referred to as Prior Art 1) A first step of dispersing the carbon nanotube powder in a first solvent to prepare a dispersion solution, a second step of dispersing the graphene oxide powder in a second solvent to prepare a dispersion solution, A fourth step of bonding the mixed solution of the third step to the surface of the nonconductive substrate, a fifth step of first drying the substrate after the fourth step, a fifth step of drying the substrate after the fourth step, A sixth step of reducing the graphene oxide contained in the substrate by an electrochemical reduction method using an aqueous electrolyte, and a seventh step of secondly drying the substrate after the sixth step. Thus, the carbon nanotube A method of manufacturing a nano-carbon based integrated conductive catalyst electrode comprising a mixture of a carbon nanotube and a graphene oxide, characterized in that a nanocarbon-based film formed by mixing a graphene oxide .
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본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카본 기반 구조체의 경우 폴리머와 혼합되어 전기저항이 매우 높다는 제1문제점, 폴리머 실링 및 패키징을 하지 않는 경우 하부기판과 접착력이 매우 낮은 제2문제점, 웨어러블 소재에 적용하기에 접합력과 유연성이 부족한 제3문제점을 해결하고자 하는 것이다.The first problem is that the carbon-based structure is mixed with the polymer to have a very high electrical resistance. The second problem is that when polymer sealing and packaging are not performed, the second problem is that the adhesion to the lower substrate is very low. To solve the third problem of lack of bonding strength and flexibility.
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본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
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상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 기판, 유연성을 갖는 기판에 담지되며 카본구조체로 이루어지고 유연성을 갖는 기판과 금속층을 상호접합하는 기능을 구비하는 접합층, 접합층 위에 형성되는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using a carbon structure, comprising: a substrate having flexibility; a substrate having flexibility; There is provided an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using a carbon structure, which comprises a bonding layer having a function of mutually bonding a metal layer with a substrate having a high flexibility and a metal layer formed on the bonding layer .
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또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 첫째, 카본구조체를 도포용 보조기판(40) 표면에 코팅하는 단계, 둘째, 첫째 단계의 카본구조체 위에 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판을 올리는 단계, 셋째, 둘째 단계의 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판을 경화하여 둘째 단계의 카본구조체를 둘째 단계의 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판에 담지하는 단계, 넷째, 첫째 단계의 도포용 보조기판(40)을 제거하여 접합층을 형성하는 단계, 다섯째, 접합층 표면에 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법을 제공한다.In the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding structure using the carbon structure of the present invention, first, a step of coating the carbon structure on the surface of the
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또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 카본구조체는 카본나노튜브, 카본블랙파우더, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the carbon structure may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black powder, graphite and graphene . ≪ / RTI >
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또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 기판은 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial high-interface structure using the carbon structure of the present invention, the substrate having flexibility may be characterized by being made of a polymer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 상기 접합층의 카본구조체의 일부가 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed such that a part of the carbon structure of the bonding layer is exposed.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층을 완전히 함입하여 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having the substrate-metal interfacial high-interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed by completely filling the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층에 나노구조체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed of a nanostructure on the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층에 결정화구조(Nucleation)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having the substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed of a nucleation layer in the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 다섯째 단계의 금속층은 넷째 단계의 접합층의 카본구조체의 일부가 노출될 수 있게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer in the fifth step is formed such that a part of the carbon structure of the bonding layer in the fourth step is exposed .
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 다섯째 단계의 금속층은 넷째 단계의 접합층을 완전히 함입하여 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method for manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer in the fifth step may be formed by completely embedding the bonding layer in the fourth step.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 다섯째 단계의 금속층은 넷째 단계의 접합층에 나노구조체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer in the fifth step may be formed as a nanostructure in the bonding layer in the fourth step.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 다섯째 단계의 금속층은 넷째 단계의 접합층에 결정화구조(Nucleation)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer in the fifth step may be formed as a nucleation layer in the bonding layer in the fourth step. have.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 첫째 단계의 코팅은 습식공정 또는 화학증착(CVD)인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the coating in the first step may be a wet process or a chemical vapor deposition (CVD) process.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 둘째 단계와 셋째 단계 사이에 폴리머 레진 또는 폴리머 레진을 포함한 기판과 접합층을 상호압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, a step of compressing the substrate including the polymer resin or polymer resin and the bonding layer between the second step and the third step, And further comprising
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 다섯째 단계는 건식공정인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the fifth step may be a dry process.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 건식공정은 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the dry process may be a CVD (Chemical Vapor Deposition) process.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 다섯째 단계는 전해도금 또는 무전해도금인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the fifth step may be electrolytic plating or electroless plating.
또한, 본 발명의 카본 구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 포함하는 유연전극 소자를 제공한다.Further, there is provided a flexible electrode element including an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention.
또한, 본 발명의 카본 구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 포함하고 있는 유연전극 소자를 포함하는 전자기기를 제공한다.Further, there is provided an electronic device including a flexible electrode element including an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 기재, 기재 위에 형성되는 접착층(50), 접착층(50)에 담지되는 카본구조체로 이루어지는 접합층, 접합층 위에 형성되는 금속층을 포함하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 제공한다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, it is possible to provide a flexible substrate, an
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 접착층(50)은 폴리머 레진으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 기재는 섬유, 유리, 플라스틱, 섬유 유리 복합체 및 유리 플라스틱 복합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 복합체인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial high-junction interface structure using the carbon structure of the present invention, the substrate may be at least one composite material selected from the group consisting of fiber, glass, plastic, fiberglass composite, . ≪ / RTI >
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 카본구조체는 카본나노튜브, 카본블랙파우더, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the carbon structure may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black powder, graphite and graphene . ≪ / RTI >
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또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층의 카본구조체의 일부가 노출될 수 있게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having the substrate-metal interfacial bonding structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed such that a part of the carbon structure of the bonding layer is exposed.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층을 완전히 함입하여 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having the substrate-metal interfacial high-interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed by completely filling the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층에 나노구조체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed of a nanostructure on the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 금속층은 접합층에 결정화구조(Nucleation)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the electrode material having the substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed of a nucleation layer in the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 심재(11), 심재(11) 위에 담지되는 카본구조체, 카본구조체 위로 형성되는 금속층을 포함하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재를 제공한다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, a
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 접합층은 카본나노튜브, 카본블랙파우더, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the bonding layer may be formed of one or more kinds selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon black powder, graphite and graphene .
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또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 심재(11)는 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 금속층은 접합층의 카본구조체의 일부가 노출될 수 있게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed such that a part of the carbon structure of the bonding layer is exposed.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 금속층은 접합층을 완전히 함입하여 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed by completely embedding the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 금속층은 접합층에 나노구조체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed as a nanostructure on the bonding layer.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 금속층은 접합층에 결정화구조(Nucleation)로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the linear electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention, the metal layer may be formed of a nucleation layer in the bonding layer.
본 발명의 실시예에 따르면, 폴리머와 담지되어 있어 전기저항이 매우 낮다는 제1효과, 폴리머 실링 및 패키징을 하지 않아도 하부기판과 접착력이 매우 높다는 제2효과, 웨어러블 소재에 적용하기에 접합력과 유연성이 우수하다는 제3효과를 제공하고자 하는 것이다.According to the embodiment of the present invention, a first effect that is carried by a polymer and a very low electrical resistance, a second effect that a bonding strength with a lower substrate is very high even without polymer sealing and packaging, a bonding strength and flexibility And the third effect is that it is excellent.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 고접합 계면구조를 형성하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 유연성을 갖는 기판과 카본 구조체가 결합한 형상을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 기재위에 형성된 고접합 계면구조의 일실시예를 나타내는 모식도이다.
도 10은 본 발명의 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재의 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 전기저항을 측정한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실험예1의 굽힘실험을 보여주는 사진이다.
도 13은 본 발명의 실험예2의 당김실험을 보여주는 사진이다.
도 14는 본 발명의 Twist실험을 보여주는 사진이다.
도 15는 비교예1의 Peel Test를 보여주는 사진이다.
도 16은 비교예2의 Peel Test를 보여주는 사진이다.
도 17은 실시예1의 Peel Test를 보여주는 사진이다.
도 18은 실시예2의 Peel Test를 보여주는 사진이다.1 is a schematic view showing a process of forming a highly bonded interface structure of the present invention.
Fig. 2 is a schematic view showing a shape in which a flexible substrate of the present invention and a carbon structure are combined.
3 is a schematic view showing one embodiment of the highly bonded interface structure of the present invention.
4 is a schematic view showing an embodiment of the highly bonded interface structure of the present invention.
5 is a schematic view showing one embodiment of the highly bonded interface structure of the present invention.
6 is a schematic view showing one embodiment of the highly bonded interface structure of the present invention.
7 is a schematic view showing one embodiment of the highly bonded interface structure of the present invention.
Fig. 8 is a schematic view showing one embodiment of the highly bonded interface structure of the present invention.
9 is a schematic diagram showing an embodiment of a high bonded interface structure formed on the substrate of the present invention.
10 is a schematic view showing an embodiment of a linear electrode material having a highly bonded interface structure of the present invention.
11 is a graph showing the electrical resistance of an electrode material having a highly bonded interface structure according to the present invention.
12 is a photograph showing the bending test of Experimental Example 1 of the present invention.
13 is a photograph showing the pulling test of Experimental Example 2 of the present invention.
14 is a photograph showing the Twist experiment of the present invention.
15 is a photograph showing the peel test of Comparative Example 1. Fig.
16 is a photograph showing the peel test of Comparative Example 2. Fig.
17 is a photograph showing the Peel Test of Example 1. Fig.
18 is a photograph showing the peel test of the second embodiment.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일실시예는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 기판(10), 유연성을 갖는 기판(10)에 담지되며 카본구조체(21)로 이루어지고 유연성을 갖는 기판(10)과 금속층(30)을 상호접합하는 기능을 구비하는 접합층(20), 접합층(20) 위에 형성되는 금속층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 제공한다.One embodiment of the present invention relates to an electrode material having a substrate-metal interfacial high-interface structure using a carbon structure, comprising a
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법에 있어서, 첫째, 카본구조체(21)를 도포용 보조기판(40) 표면에 코팅하는 단계, 둘째, 첫째 단계의 카본구조체(21) 위에 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판을 올리는 단계, 셋째, 둘째 단계의 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판을 경화하여 둘째 단계의 카본구조체(21)를 둘째 단계의 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판에 담지하는 단계, 넷째, 첫째 단계의 도포용 보조기판(40)을 제거하여 접합층(20)을 형성하는 단계, 다섯째, 접합층(20) 표면에 금속층(30)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법을 제공한다.In addition, in the method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding structure using the carbon structure of the present invention, first, a step of coating the surface of the
기존의 카본구조체(21) 담지 금속 박막은 기지상 전체가 금속이며 카본구조체(21)를 모두 감싸고 있어 굽힘 형태(Bendable) 또는 웨어러블(Wearable)특성을 가지지 않으나, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속간 고접합 계면구조를 갖는 전극재는 높은 유연성을 확보할 수 있고, 높은 전기전도도 특성을 가지는 금속 나노 결정 또는 금속 나노 구조체를 포함하고 있으므로 높은 전기전도도 특성을 갖을 수 있다. 이에 대하여 후술하도록 한다.The
카본구조체(21)는 카본나노튜브, 카본블랙파우더, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The
유연성을 갖는 기판(10)은 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. 물론, PDMS 레진, PI Film, 에폭시 또는 폴리에스테르 등을 배제하지는 않는다.The
PDMS레진을 사용할 때에는 70℃ 내지 120℃의 온도에서 1내지 2시간동안 건조하여 열경화 할 수 있다. 70℃미만의 온도의 경우 PDMS레진이 경화되지 않아 사용하기에 부적합하며, 120℃를 초과하는 경우 열이 너무 높아 PDMS레진의 물성 또는 구조가 변화할 수 있어 사용하기에 부적합하다.When the PDMS resin is used, it can be thermally cured by drying at a temperature of 70 ° C to 120 ° C for 1 to 2 hours. When the temperature is lower than 70 DEG C, the PDMS resin is not cured and is unsuitable for use. When the temperature exceeds 120 DEG C, the heat is too high to change the physical properties or structure of the PDMS resin, which is unsuitable for use.
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금속층(30)은 접합층(20)의 카본구조체(21)가 외부로 노출되도록 형성될 수 있으며, 금속층(30)은 접합층(20)을 완전히 함입하여 형성될 수 있다. 이때, 금속층(30)은 접합층(20)에 나노구조체 또는 결정화구조(Nucleation)로 형성될수 있다. 이때 도금은 무전해도금 또는 전기도금을 사용할 수 있으며, 증착도금, 음극분무도금, 융해금속 침지도금, 용사분무도금 등을 배제하지는 않는다.The
첫째 단계의 코팅은 습식공정 또는 화학증착(CVD)인것으로 바코팅 또는 스프레이 코팅일 수 있으며, 스핀 코팅, 리버스 그라비아 코팅(Reverse Gravure Coating), (Reverse Roll Coating), 이멀젼코팅(Immersion Coating), 붓을 이용한 Painting, 메이어 바 코팅(Meyer Bar Coating) 또는 콤마 코팅 등을 배제하지는 않는다. 바람직하게는 스프레이 코팅을 수행할 수 있는데 스프레이 코팅을 수행하면 카본구조체(21)와 기판(10)면과의 각도조절에 있어서 더욱 효과적일 수 있다.The first stage coating may be a wet process or a chemical vapor deposition (CVD) process, which may be a bar coating or a spray coating, and may be applied by spin coating, Reverse Gravure Coating, Reverse Roll Coating, Immersion Coating, Painting with a brush, Meyer Bar Coating or Comma Coating is not excluded. Preferably, a spray coating may be performed, and spray coating may be more effective in adjusting the angle between the
또한, 다섯째 단계는 건식공정인 것을 특징으로 할 수 있다. 건식공정은 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)인 것으로 금속을 접합층(20)에 증착할 수 있다. CVD는 넓은 면적에 빠른 속도로 박막이나 나노구조를 증착시키기에 유용하며 열CVD, 플라즈마 CVD, 광(光) CVD, MO-CVD 또는 레이저 CVD 등이 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 바람직하게는 전해도금 또는 무전해도금을 사용할 수 있다. 또한, 무전해도금에 있어서, 공지된 무전해도금 기술을 적용할 수 있으며, 환상구리, 착좌제 및 환원제등을 적용할 수 있다.The fifth step may be a dry process. The dry process is CVD (Chemical Vapor Deposition), and metal can be deposited on the
셋째 단계에서 경화는 열경화 또는 광경화를 수행할 수 있고, 바람직하게는 열경화를 수행할 수 있다.In the third step, the curing may be thermosetting or photo-curing and preferably thermosetting.
둘째 단계와 셋째 단계 사이에 상호압착하는 단계가 더 포함되는 경우에는 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판보다는 PI Film 또는PI기판을 사용하는 것이 바람직하며, 이때는 Cold Press방식으로 0.2bar 내지 0.6bar의 압력을 주어 전사하여 상호압착할 수 있다. 또한, 이때는 PI레진을 이용하여 250℃ 내지 400℃ 의 온도로 1 내지 2시간동안 건조하여 열경화 시킬 수 있다. 0.2bar미만의 압력일 경우 압착이 잘 이루어지지 않아 사용하기에 부적합하며, 0.6bar를 초과하는 경우 압력이 너무 강하여 기판 또는 레진의 물성이 깨지거나 변하여 사용하기에 부적합하다. In the case where the second step and the third step further include a step of mutually pressing, it is preferable to use a PI film or a PI substrate rather than a substrate containing a polymer resin or a polymer resin. In this case, It is possible to transfer and apply pressure by applying pressure. In this case, the thermosetting resin can be thermally cured by using a PI resin at a temperature of 250 ° C to 400 ° C for 1 to 2 hours. If the pressure is less than 0.2 bar, it is not suitable for use because it is not pressed properly. If it exceeds 0.6 bar, the pressure is too strong and the physical properties of the substrate or resin are broken or unfit for use.
본 발명의 카본구조체(21)를 이용한 기판-금속간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 기판 표면에 담지된 카본구조체(21)는 높은 온도와 높은 습도 분위기인 습식 기반 공정에서도 벗김 현상(Peel off)없이 높은 고 접착성의 성능을 보여주며, 굽힘과 접합력에서 우수한 효과를 얻을 수 있다. 계면에서의 높은 접합력과 유연성은 유연 소재의 전극 특성을 가지므로 유연성과 높은 고 접합력을 필요로 하는 디스플레이 소재와 소자, 전기적 메쉬 제품 등에 응용이 가능할 수 있다.The
또한, 본 발명의 카본 구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 포함하는 유연전극 소자를 제공한다.Further, there is provided a flexible electrode element including an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention.
또한, 본 발명의 카본 구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 포함하고 있는 유연전극 소자를 포함하는 전자기기를 제공한다.Further, there is provided an electronic device including a flexible electrode element including an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention.
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 기재(60), 기재(60) 위에 형성되는 접착층(50), 접착층(50)에 담지되는 카본구조체(21)로 이루어지는 접합층(20), 접합층(20) 위에 형성되는 금속층(30)을 포함하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재를 제공한다.In addition, in the electrode material having a substrate-metal interfacial high-junction interface structure using the carbon structure of the present invention, the
접착층(50)은 폴리머 레진으로 이루어져 기재(60)에 접착제의 역할을 하는 것과 동시에 접합층(20)의 카본구조체(21)를 담지하는 기능을 할 수 있다.The
기재(60)는 섬유, 유리, 플라스틱, 섬유 유리 복합체 및 유리 플라스틱 복합체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 복합체인 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게는 섬유와 같은 유연성을 갖는 소재인 것을 선택할 수 있다.The
카본구조체(21)는 카본나노튜브, 카본블랙파우더, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The
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금속층(30)은 접합층(20)의 카본구조체(21)가 외부로 노출되도록 형성될 수 있으며, 금속층(30)은 접합층(20)을 완전히 함입하여 형성될 수 있다. 이때, 금속층(30)은 접합층(20)에 나노구조체 또는 결정화구조(Nucleation)로 형성될수 있다. 이때 도금은 무전해도금 또는 전기도금을 사용할 수 있으며, 증착도금, 음극분무도금, 융해금속 침지도금, 용사분무도금 등을 배제하지는 않는다.The
또한, 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재에 있어서, 유연성을 갖는 심재(11), 심재(11) 위에 담지되는 카본구조체(21), 카본구조체(21) 위로 형성되는 금속층(30)을 포함하는 카본구조체(21)를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 선형 전극재를 제공한다.In the linear electrode material having a substrate-metal interfacial bonding interface structure using the carbon structure of the present invention, the
심재(11)는 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. 물론, PDMS 레진, PI Film, 에폭시 또는 폴리에스테르 등을 배제하지는 않는다.The
접합층(20)은 카본나노튜브, 카본블랙파우더, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The
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금속층(30)은 접합층(20)의 카본구조체(21)가 외부로 노출되도록 형성될 수 있으며, 금속층(30)은 접합층(20)을 완전히 함입하여 형성될 수 있다. 이때, 금속층(30)은 접합층(20)에 나노구조체 또는 결정화구조(Nucleation)로 형성될수 있다. 이때 도금은 무전해도금 또는 전기도금을 사용할 수 있으며, 증착도금, 음극분무도금, 융해금속 침지도금, 용사분무도금 등을 배제하지는 않는다.The
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이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 효과를 구체적으로 설명하도록 한다. 먼저, 고접합 계면구조를 형성했을 때 유도되는 효과를 실시예 및 비교예를 통하여 설명한다. Hereinafter, the effects of the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples of the present invention. First, the effects induced when a high-bonded interface structure is formed will be described with reference to Examples and Comparative Examples.
<비교예1>≪ Comparative Example 1 &
카본나노튜브 1wt%를 에탄올 99wt%에 분산시킨 후, Filteration 방식으로 CNT Film을 제조하였다.1 wt% of carbon nanotubes were dispersed in 99 wt% of ethanol, and CNT films were prepared by filtering.
<실시예1>≪ Example 1 >
비교예1과 동일한 조건으로 Film을 제작하고, PDMS레진을 부어서 80℃에서 1시간 동안 건조하여 Embedded CNT Film을 제조하였다.A film was prepared under the same conditions as in Comparative Example 1, and PDMS resin was poured thereon and dried at 80 ° C for 1 hour to prepare an embedded CNT film.
<실시예2>≪ Example 2 >
실시예1과 동일한 조건으로 Embedded CNT Film을 제조하고, 무전해 도금을 통하여 구리를 도금하여 Cu-Embedded CNT Film을 제조하였다.Embedded CNT films were prepared under the same conditions as in Example 1, and copper was plated through electroless plating to prepare Cu-embedded CNT films.
<실험예1><Experimental Example 1>
비교예1, 실시예1 및 실시예2의 방법으로 제조된 Film들을 유연성과 전기전도성을 확인하기 위하여 굽힘실험을 진행하였고, 그 실험 Cycle에 따른 전기저항의 변화를 표면저항측정기(MCP-T610 model, Mitsubishi Chemical Co., Japan)를 이용하여 저항을 측정하였으며, 이의 결과를 표1에 나타내었다. The bending tests were carried out to confirm the flexibility and electrical conductivity of the films prepared by the methods of Comparative Example 1, Example 1 and Example 2. The change of electrical resistance according to the experiment cycle was measured with a surface resistance meter (MCP-T610 model , Mitsubishi Chemical Co., Japan). The results are shown in Table 1.
1000CycleResistance Change (R x / R 0 )
1000Cycle
2000 CycleResistance Change (R x / R 0 )
2000 Cycle
3000 CycleResistance Change (R x / R 0 )
3000 Cycle
4000 CycleResistance Change (R x / R 0 )
4000 Cycle
5000 CycleResistance Change (R x / R 0 )
5000 Cycle
표1을 참조하면 비교예1은 4000Cycle부터 Crack이 발생하면서 저항이 증가하기 시작하였고, 실시예1와 실시예2은 저항이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 굽힘실험의 Cycle이 늘어날수록 실시예2의 기계적 내구성이 실시예1 보다 확연히 좋은 것과 전기저항도 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Table 1, in Comparative Example 1, the resistance starts to increase from 4000 cycles, and the resistance decreases in Embodiments 1 and 2. It was confirmed that the mechanical durability of Example 2 was significantly better than that of Example 1 and the electrical resistance was lower as the cycle of the bending test was increased.
<실험예2><Experimental Example 2>
비교예1, 실시예1 및 실시예2의 방법으로 제조된 Film들을 유연성과 전기전도성을 확인하기 위하여 당김실험을 진행하였고, 그 실험 Cycle에 따른 전기저항의 변화를 표면저항측정기(MCP-T610 model, Mitsubishi Chemical Co., Japan)를 이용하여 저항을 측정하였으며, 이의 결과를 표1에 나타내었다.The films prepared by the methods of Comparative Example 1, Example 1, and Example 2 were subjected to pulling tests to confirm the flexibility and electrical conductivity, and the change of electric resistance according to the experiment cycle was measured with a surface resistance meter (MCP-T610 model , Mitsubishi Chemical Co., Japan). The results are shown in Table 1.
1000CycleResistance Change (R x / R 0 )
1000Cycle
2000 CycleResistance Change (R x / R 0 )
2000 Cycle
3000 CycleResistance Change (R x / R 0 )
3000 Cycle
표2를 참조하면 비교예1은 2000Cycle부터 Crack이 발생하면서 저항이 증가하기 시작하였고, 실시예1와 실시예2은 저항이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 당김실험의 Cycle이 늘어날수록 실시예2의 기계적 내구성이 실시예1 보다 확연히 좋은 것과 전기저항도 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Table 2, in Comparative Example 1, the resistance started to increase from the 2000 Cycle while cracks occurred, and the resistances of Example 1 and Example 2 were decreased. It was confirmed that the mechanical durability of Example 2 was significantly better than that of Example 1 and the electrical resistance was lower as the cycle of the pulling test was increased.
도 14에 도시된 Twist실험에서도 기계의 물적 내구성이나 전기저항에 있어서 비슷한 결과를 확인할 수 있었다.In the Twist experiment shown in FIG. 14, similar results were obtained in terms of mechanical durability and electrical resistance.
<비교예2>≪ Comparative Example 2 &
비교예1의 방법으로 제조된 CNT Film에 구리를 무전해 도금하여 Cu-CNT Film을 제조하였다.Copper was electroless-plated on the CNT film prepared by the method of Comparative Example 1 to prepare a Cu-CNT film.
<실험예3><Experimental Example 3>
비교예1, 비교예2, 실시예1 및 실시예2의 방법으로 제조된 Film들의 접합력의 정도를 확인하기 위해 박리정도를 실험하였다. Film에 3M Tape를 이용하여 부착 후 Tape를 박리하여 도금층이 피도금체에서 떨어지는지 확인하는 Peel Test를 진행하였다. 그 결과를 표3에 나타내었다.The degree of peeling was tested to confirm the degree of bonding strength of the films produced by the methods of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1 and Example 2. [ The film was attached to the film using a 3M tape, and then the tape was peeled off, and a peel test was performed to confirm whether the plated layer fell off the plated body. The results are shown in Table 3.
표 3및 도 15 내지 도 18을 참조하면 비교예1의 CNT Film은 100%박리가 일어난 것을 확인할 수 있고, 비교예2의 Cu-CNT Film 또한 100%박리가 일어난 것을 확인할 수 있다. 실시예1의 경우 박리가 일어나지 않았으며, 실시예2의 경우 20%정도 박리가 일어난 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재는 카본구조체(21)를 기판(10) 또는 심재(11)에 담지함으로써 기존의 카본구조체를 이용한 계면접합 구조보다 유연성, 전기전도성 및 접합력에서 우수한 효과를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 3 and FIG. 15 to FIG. 18, it can be seen that 100% peeling of the CNT film of Comparative Example 1 and 100% peeling of the Cu-CNT Film of Comparative Example 2 were observed. It can be confirmed that no peeling occurred in Example 1, and about 20% peeling occurred in Example 2. Accordingly, the electrode material having the substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure of the present invention can be made more flexible than the interfacial bonding structure using the existing carbon structure by supporting the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 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.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
10 : 기판
11 : 심재
20 : 접합층
21 : 카본구조체
30 : 금속층
40 : 도포용 보조기판
50 : 접착층(50)
60 : 기재(60)10: substrate
11: Core
20: bonding layer
21: carbon structure
30: metal layer
40: auxiliary substrate for application
50:
60: base material (60)
Claims (38)
i) 카본구조체(21)를 도포용 보조기판(40) 표면에 코팅하는 단계;
ii) 상기 i)단계의 카본구조체(21) 위에 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판을 올리는 단계;
iii) 상기 ii)단계의 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판을 경화하여 상기 ii)단계의 카본구조체(21)를 상기 ii)단계의 폴리머 레진 또는 폴리머 레진이 포함된 기판에 담지하는 단계;
iv) 상기 i)단계의 도포용 보조기판(40)을 제거하여 상기 카본구조체(21)로 이루어진 접합층(20)을 형성하는 단계;
v) 상기 접합층(20) 표면에 금속층(30)을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 iv)단계에서, 상기 카본구조체(21)의 일부는 상기 기판의 상부 영역 내에 위치되는 것을 특징으로 하고,
상기 v)단계에서, 상기 카본구조체(21)의 일부는 상기 금속층 내에 위치되는 것을 특징으로 하고,
상기 기판과 상기 금속층은 접합되어 계면구조를 갖는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법.
A method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial high-interface structure using a carbon structure,
i) coating the carbon structure 21 on the surface of the auxiliary substrate 40 for application;
ii) raising a substrate containing the polymer resin or polymer resin on the carbon structure 21 of step i);
iii) curing the substrate containing the polymer resin or the polymer resin of the step ii) to carry the carbon structure 21 of the step ii) on the substrate containing the polymer resin or the polymer resin of the step ii);
iv) removing the auxiliary substrate 40 for coating in step i) to form a bonding layer 20 of the carbon structure 21;
v) forming a metal layer (30) on the surface of the bonding layer (20);
, Wherein:
In the step iv), a part of the carbon structure 21 is located in the upper region of the substrate,
In the step v), a part of the carbon structure 21 is located in the metal layer,
Wherein the substrate and the metal layer are bonded to each other to have an interfacial structure.
상기 v)단계의 금속층(30)은 상기 iv)단계의 접합층(20)의 카본구조체(21)의 일부가 노출될 수 있게 형성되는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법.
The method of claim 9,
The metal layer 30 of the step (v) is formed such that a part of the carbon structure 21 of the bonding layer 20 of the step iv) is exposed. Wherein the electrode material has a specific surface area.
상기 v)단계의 금속층(30)은 상기 iv)단계의 접합층(20)에 완전히 함입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법.
The method of claim 9,
Wherein the metal layer (30) of the step (v) is completely embedded in the bonding layer (20) of the step iv).
상기 v)단계의 금속층(30)은 상기 iv)단계의 접합층(20)에 나노구조체로 형성되는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법.
The method of claim 9,
Wherein the metal layer (30) of the step (v) is formed of a nanostructure in the bonding layer (20) of step iv).
상기 v)단계의 금속층(30)은 상기 iv)단계의 접합층(20)에 결정화구조(Nucleation)로 형성되는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법.
The method of claim 9,
Wherein the metal layer 30 in the step v) is formed in a nucleation form in the bonding layer 20 in the step iv). The method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial bonding structure using the carbon structure Way.
상기 i)단계의 코팅은 습식공정 또는 화학증착(CVD)인 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고 접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법
The method of claim 9,
Wherein the coating of step i) is a wet process or a chemical vapor deposition (CVD) method. The method of manufacturing an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure
상기 ii)단계와 상기 iii)단계 사이에 상기 폴리머 레진 또는 폴리머 레진을 포함한 기판과 상기 접합층(20)을 상호압착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 제조방법.
The method of claim 9,
And bonding the substrate including the polymer resin or the polymer resin and the bonding layer 20 between the step ii) and the step iii). A method of manufacturing an electrode material having an interfacial structure.
상기 v)단계는 건식공정인 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 형성방법.
The method of claim 9,
Wherein the step (v) is a dry process. The method of claim 1, wherein the step (v) is a dry process.
상기 건식공정은 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정인 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 형성방법.
18. The method of claim 16,
Wherein the dry process is a CVD (Chemical Vapor Deposition) process. A method of forming an electrode material having a substrate-metal interfacial interface structure using the carbon structure.
상기 v)단계는 전해도금 또는 무전해도금인 것을 특징으로 하는 카본구조체를 이용한 기판-금속 간 고접합 계면구조를 갖는 전극재의 형성방법.
The method of claim 9,
Wherein the step (v) is an electrolytic plating or electroless plating, and the step (v) is an electroless plating or electroless plating.
A flexible electrode element comprising an electrode material having a highly bonded interface structure, produced by the method of claim 9.
An electronic device comprising the flexible electrode element of claim 19.
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