KR20230138220A - An electronic device based on micropattern formed by addictive printing using smart materials, and a manufacturing method thereof - Google Patents

An electronic device based on micropattern formed by addictive printing using smart materials, and a manufacturing method thereof Download PDF

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KR20230138220A
KR20230138220A KR1020220036001A KR20220036001A KR20230138220A KR 20230138220 A KR20230138220 A KR 20230138220A KR 1020220036001 A KR1020220036001 A KR 1020220036001A KR 20220036001 A KR20220036001 A KR 20220036001A KR 20230138220 A KR20230138220 A KR 20230138220A
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이보연
오선종
여선주
김영수
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한국기계연구원
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Abstract

One embodiment of the present invention provides a technique for laminating and patterning a transparent stimulus-variable material (programmable material) based on 3D printing technology on a flexible/stretchable conductive device (film) to enable it to deform itself in three dimensions in response to an external stimulus in a desired shape. An electronic device based on smart material micropatterned additive manufacturing, according to an embodiment of the present invention, includes: a conductive part formed of a conductive material and having electrical conductivity and flexibility; and a stimulus variable part formed by laminating and patterning a stimulus variable material whose molecular arrangement changes by an external physical stimulus onto a surface of the conductive part.

Description

스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자 및 이의 제조방법 {AN ELECTRONIC DEVICE BASED ON MICROPATTERN FORMED BY ADDICTIVE PRINTING USING SMART MATERIALS, AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}Electronic devices based on smart material micropattern laminated printing and their manufacturing method {AN ELECTRONIC DEVICE BASED ON MICROPATTERN FORMED BY ADDICTIVE PRINTING USING SMART MATERIALS, AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유연/신축 전도성 소자(필름) 위에 3D 프린팅 기술 기반으로 투명한 자극가변 소재(프로그래머블 소재)를 적층 및 패터닝하여 원하는 형상으로 외부자극에 대해 스스로 3차원 변형이 가능하게끔 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device based on smart material micro-pattern lamination printing and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a transparent stimulus-tunable material (programmable material) based on 3D printing technology on a flexible/stretchable conductive element (film). It is about a technology that enables three-dimensional transformation in response to external stimuli into a desired shape by patterning.

4D 변형 기술이란, 시간에 따라 온도 변화, 자기장 변화와 같은 외부 자극원에 의해 3차원으로 변형이 일어나는 구조체에 대한 기술을 의미하며, 이와 같은 4D 변형 기술은 소프트 로봇, 마이크로 생체 로봇, 마이크로 그리퍼, 웨어러블 디바이스, 인공 근육 등의 분야에 다양하게 이용될 수 있어, 이에 대한 연구가 증가하고 있다.4D deformation technology refers to a technology for structures that undergo three-dimensional deformation by external stimulation sources such as temperature changes and magnetic field changes over time. Such 4D deformation technology includes soft robots, micro biological robots, micro grippers, It can be used in a variety of fields such as wearable devices and artificial muscles, so research on it is increasing.

4D 변형 구조체의 형성을 위한 기존의 4D 프린팅 연구에서는, 주로 비전도성의 스마트 소재를 이용하여 소자를 제작하고, 그 스마트 소재의 변형을 연구하며, 스마트 소재 자체가 변형 소자가 되어 활용되도록 한다. 따라서, 기계적 특성만 요구되는 그리퍼나 소프트 로봇의 움직임 등에 주로 적용되는 한계가 있다.In existing 4D printing research for the formation of 4D deformable structures, devices are mainly manufactured using non-conductive smart materials, the deformation of the smart materials is studied, and the smart materials themselves are used as deformable devices. Therefore, there are limitations in its application mainly to the movements of grippers or soft robots that require only mechanical properties.

미국 공개특허 제2020-0316847호(발명의 명칭: Object of additive manufacture with encoded predicted shape change and method of manufacturing same)에서는, 3차원 프린터로부터 제1 중합성 소재의 다수의 층을 분배하는 단계, 3차원 프린터로부터 제2 중합성 소재의 다수의 층을 분배하는 단계 등을 수행하여 2개의 층을 구비하는 소자를 제조하는 사항 및, 온도 변화의 외부 자극에 대해 제1중합성 소재의 팽윤성 보다 제2중합성 소재의 팽윤성이 낮아, 외부 자극에 의해 상기 소자가 소정의 형상으로 가변하는 사항 등이 개시되어 있다.In U.S. Patent Publication No. 2020-0316847 (title of the invention: Object of additive manufacture with encoded predicted shape change and method of manufacturing same), dispensing multiple layers of a first polymeric material from a three-dimensional printer, three-dimensional Manufacturing a device having two layers by performing steps such as distributing multiple layers of the second polymerizable material from a printer, and the second polymerization rather than the swelling property of the first polymerizable material in response to an external stimulus of temperature change. It is disclosed that the swellability of the material is low and that the element changes into a predetermined shape by external stimulation.

대한민국 등록특허 제10-1749212호(발명의 명칭: 4D 프린팅 어셈블리 구조물)에서는, 일체형으로 연장 형성되며 4D 프린터로 특정 부분이 변형되도록 디자인된 직선 구조의 프레임 및 상기 프레임 사이사이에 마련되며 시간의 흐름에 따라 변형이 일어나는 복수개의 관절부를 포함하고, 상기 관절부는 서로 상이한 열전도율을 가지도록 설정되는 어셈블리 구조물이 개시되어 있다.In Republic of Korea Patent No. 10-1749212 (title of the invention: 4D printing assembly structure), a frame of a straight structure is formed as an integrated extension and designed to be deformed in a specific part by a 4D printer, and a frame is provided between the frames to prevent the passage of time. An assembly structure is disclosed that includes a plurality of joints that undergo deformation according to , wherein the joints are set to have different thermal conductivities.

상기와 같은, 종래기술의 4D 프린팅 기술에서는, 주로 비전도성의 스마트 소재를 프린팅하여 그 스마트 소재의 변형을 이용한다는 한계점이 존재한다.As described above, in the prior art 4D printing technology, there is a limitation in that it mainly prints non-conductive smart materials and uses modifications of the smart materials.

미국 공개특허 제2020-0316847호US Patent Publication No. 2020-0316847 대한민국 등록특허 제10-1749212호Republic of Korea Patent No. 10-1749212

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 유연/신축 전도성 소자(필름) 위에 3D 프린팅 기술 기반으로 투명한 자극가변 소재(프로그래머블 소재)를 적층 및 패터닝하여 원하는 형상으로 외부자극에 대해 스스로 3차원 변형이 가능하게끔 하는 것이다.The purpose of the present invention to solve the above problems is to laminate and pattern a transparent stimulus-variable material (programmable material) on a flexible/stretchable conductive element (film) based on 3D printing technology to form a desired shape that responds to external stimuli on its own. This makes dimensional transformation possible.

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.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 전도성 소재로 형성되어 전기 전도성 및 유연성을 구비하는 전도성부; 및 외부의 물리적 자극에 의해 분자 배열이 가변하는 자극가변 소재가 상기 전도성부의 표면에 적층 및 패터닝되어 형성되는 자극가변부를 포함하고, 외부의 물리적 자극에 의한 상기 자극가변부의 변형에 의하여 형상이 가변하는 것을 특징으로 한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes a conductive portion formed of a conductive material and having electrical conductivity and flexibility; And a magnetic pole variable portion formed by layering and patterning a magnetic pole variable material whose molecular arrangement changes due to an external physical stimulus on the surface of the conductive portion, and a magnetic pole variable portion whose shape is variable due to deformation of the magnetic pole variable portion due to an external physical stimulus. It is characterized by

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성부는 필름, 파이버 또는 관의 형상을 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the conductive part may have the shape of a film, fiber, or tube.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자극가변 소재는, 액정 탄성중합체(liquid crystal elastomer)를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the stimulus variable material may include a liquid crystal elastomer.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자극가변 소재는 액정상을 띠는 반응성 액정단량체(reactive mesogen), 3D 프린팅에 용이한 점도를 부여하는 체인증량제(chain extender), 광중합반응에 이용되는 광재시제(photoinitiator) 및, 가교결합 반응에 이용되는 촉매제(catalyst)를 이용한 합성 반응에 의해 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the stimulus-tunable material includes a reactive liquid crystal monomer (reactive mesogen) having a liquid crystalline phase, a chain extender that provides easy viscosity for 3D printing, and a slag reagent used in a photopolymerization reaction ( It can be formed by a synthetic reaction using a photoinitiator and a catalyst used in the crosslinking reaction.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 반응성 액정단량체는 1,4-Bis-[4-(3-acryloyloxyhexyloxy) benzoyloxy]-2-methylbenzene(RM 257)이고, 상기 체인증량제는 2,2-(ethylenedioxy) diethanethiol(EDDET)와 pentaerythritol terakis(3-mercaptopropionate)(PETMP)일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reactive liquid crystal monomer is 1,4-Bis-[4-(3-acryloyloxyhexyloxy) benzoyloxy]-2-methylbenzene (RM 257), and the chain extender is 2,2-(ethylenedioxy) These may be diethanethiol (EDDET) and pentaerythritol terakis (3-mercaptopropionate) (PETMP).

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1단계에서, 상기 광재시제는 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone(HHMP)이고, 상기 촉매제는 Dipropyl amine(DPA)일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the first step, the slag reagent may be 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone (HHMP), and the catalyst may be Dipropyl amine (DPA).

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성 소재는, 유기 폴리머와 전도성 금속 나노와이어를 혼합하여 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the conductive material may be formed by mixing an organic polymer and a conductive metal nanowire.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성 소재의 조성 비율에 있어서, 전도성 금속 나노와이어의 비율은 80 내지 90 wt%이고, 유기 폴리머의 비율은 10 내지 20 wt%일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the composition ratio of the conductive material, the proportion of conductive metal nanowires may be 80 to 90 wt%, and the proportion of organic polymer may be 10 to 20 wt%.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 전도성부와 상기 자극가변부는 3D 프린팅에 의해 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the conductive portion and the magnetic pole variable portion may be formed by 3D printing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 반응성 액전단량체, 상기 체인증량제, 상기 광재시제 및 상기 촉매제를 이용하여 상기 자극가변 소재를 합성하는 제1단계; 상기 전도성 소재를 생성시키는 제2단계; 상기 전도성 소재를 이용하여 3D 프린팅을 수행함으로써 상기 전도성부를 형성시키는 제3단계; 및 상기 자극가변 소재를 이용하여 상기 전도성부의 표면에 3D 프린팅을 수행함으로써 상기 자극가변부를 형성시키는 제4단계를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes a first step of synthesizing the stimulus-tunable material using the reactive liquid monomer, the chain extender, the slag reagent, and the catalyst; A second step of generating the conductive material; A third step of forming the conductive portion by performing 3D printing using the conductive material; And a fourth step of forming the magnetic pole variable portion by performing 3D printing on the surface of the conductive portion using the magnetic pole variable material.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제3단계와 상기 제4단계 사이, 상기 자극가변 소재를 3D 프린팅하여 확인용 구조체를 형성시키고 상기 확인용 구조체를 이용하여 액정 분자 정렬도를 검사하는 검사 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, between the third step and the fourth step, an inspection step of forming a confirmation structure by 3D printing the stimulus-tunable material and inspecting the alignment of the liquid crystal molecules using the confirmation structure. More may be included.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 자극가변부가 전도성부에 대해 supporting layer이자 driving layer 역할을 하여 움직이게 하는 4D 프린팅 기술이 구현될 수 있다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration is that a 4D printing technology that allows the magnetic pole variable portion to move by acting as a supporting layer and driving layer for the conductive portion can be implemented.

그리고, 본 발명의 효과는, 프로그래머블 소재를 적층 프린팅 하여 변형을 유도하는 기술이므로 형상을 아는 다양한 전도성 소재/소자에 적용 가능하다는 것이다.Additionally, the effect of the present invention is that it can be applied to various conductive materials/devices whose shapes are known because it is a technology that induces deformation by layer-printing programmable materials.

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. The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 각 실시 예에 따른 전자소자의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자의 제조방법에 대한 이미지이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 분자 정렬도 확인에 대한 이미지이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자의 변형에 대한 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자의 시간에 따른 변형을 나타낸 이미지이다.
1 is a schematic diagram of an electronic device according to each embodiment of the present invention.
Figure 2 is an image of a method of manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention.
Figures 3 and 4 are images for confirming the alignment of liquid crystal molecules according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are images of deformation of electronic devices according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an image showing the deformation of an electronic device over time according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals 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 said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 각 실시 예에 따른 전자소자의 모식도이다. 구체적으로, 도 1의 (a)는 제1실시예에 의한 제1전자소자(11)를 나타내고, 도 1의 (b)는 제2실시예에 의한 제2전자소자(12)를 나타내며, 도 1의 (c)는 제3실시예에 의한 제3전자소자(13)를 나타낸다. 도 1에서 보는 바와 같이, 자극가변부(100)의 형상, 위치, 수 등을 조절하여 본 발명의 전자소자를 형성할 수 있다.1 is a schematic diagram of an electronic device according to each embodiment of the present invention. Specifically, Figure 1 (a) represents the first electronic device 11 according to the first embodiment, Figure 1 (b) represents the second electronic device 12 according to the second embodiment, and (c) in 1 represents the third electronic device 13 according to the third embodiment. As shown in Figure 1, the electronic device of the present invention can be formed by adjusting the shape, position, and number of the magnetic pole variable parts 100.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 전자소자는, 전도성 소재로 형성되어 전기 전도성 및 유연성을 구비하는 전도성부(200); 및 외부의 물리적 자극에 의해 분자 배열이 가변하는 자극가변 소재가 전도성부(200)의 표면에 적층 및 패터닝되어 형성되는 자극가변부(100)를 포함한다.As shown in Figure 1, the electronic device of the present invention includes a conductive portion 200 formed of a conductive material and having electrical conductivity and flexibility; And a magnetic pole variable portion 100 formed by layering and patterning a stimulus variable material whose molecular arrangement changes due to an external physical stimulus on the surface of the conductive portion 200.

본 발명의 전자소자는, 외부의 물리적 자극에 의한 자극가변부(100)의 변형에 의하여 형상이 가변할 수 있다. 여기서, 형상 변화는 3차원적인 형상 변화를 의미한다.The electronic device of the present invention may have a variable shape due to deformation of the magnetic pole variable portion 100 caused by an external physical stimulus. Here, shape change means three-dimensional shape change.

외부의 물리적 자극으로는 온도 변화, 자계 또는 전계, 물리적 접촉 등 다양한 자극을 의미할 수 있다. 그리고, 자극가변 소재는, 스마트 소재 또는 프로그래머블 소재(programmable matter)로, 외부 환경/자극에 의해 물리적 특성이 변할 수 있는 소재일 수 있다. External physical stimuli can refer to various stimuli such as temperature changes, magnetic or electric fields, and physical contact. In addition, stimulus-variable materials may be smart materials or programmable materials, whose physical properties can change depending on the external environment/stimulus.

전도성부(200)와 자극가변부(100)는 3D 프린팅에 의해 형성될 수 있다. 즉, 전도성부(200)는 적층 성형에 의하여 형성될 수 있으며, 또한, 자극가변부(100)는 적층 성형에 의하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 기존에 4D 프린팅이 용이하지 않은 전도성 소재의 구조체에 4D 변형 기술을 구현할 수 있다.The conductive portion 200 and the magnetic pole variable portion 100 may be formed by 3D printing. That is, the conductive portion 200 may be formed by lamination molding, and the magnetic pole variable portion 100 may be formed by lamination molding. Accordingly, 4D deformation technology can be implemented in structures made of conductive materials that are not easily 4D printed.

여기서, 4D 프린팅 기술은, 미리 설계된 시간이나 임의 환경 조건이 충족되면 스스로 모양을 변경 또는 제조하여 새로운 형태로 바뀌는 물체를 3D 프린팅하는 기술을 의미한다.Here, 4D printing technology refers to a technology that 3D prints an object that changes its shape or manufactures itself into a new form when a pre-designed time or arbitrary environmental condition is met.

전도성부(200)는 필름, 파이버 또는 관의 형상을 구비할 수 있다. 여기서, 자극가변부(100)는 적어도 하나 이상 형성될 수 있으며, 자극가변부(100)는 선형, 소정의 도형 형상, 3차원 구조체 등 다양한 형상으로 적층 성형될 수 있다.The conductive portion 200 may have the shape of a film, fiber, or tube. Here, at least one magnetic pole variable portion 100 may be formed, and the magnetic pole variable portion 100 may be laminated and molded into various shapes such as a linear shape, a predetermined geometric shape, or a three-dimensional structure.

본 발명의 실시 예에서는, 전도성부(200)의 형상이 상기와 같이 형성된다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 전도성부(200)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the shape of the conductive portion 200 is described as being formed as above, but it is not limited thereto, and the conductive portion 200 may be formed in various shapes.

도 1에서 보는 바와 같이 전도성부(200)가 필름 형상으로 형성되는 경우에는, 전도성부(200)의 상부 또는 하부의 표면에 자극가변 소재가 패터닝되어 자극가변부(100)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 1, when the conductive portion 200 is formed in a film shape, a magnetic pole variable material may be patterned on the upper or lower surface of the conductive portion 200 to form the magnetic pole variable portion 100.

그리고, 전도성부(200)가 파이버(fiber) 형상으로 형성되는 경우, 전도성부(200)의 외측면에 자극가변 소재가 패터닝되어 자극가변부(100)가 형성될 수 있으며, 전도성부(200)가 관의 형상으로 형성되는 경우, 전도성부(200)의 외측면 또는 내측면에 자극가변부(100)가 형성될 수 있다.In addition, when the conductive portion 200 is formed in the shape of a fiber, a magnetic pole variable material may be patterned on the outer surface of the conductive portion 200 to form the magnetic pole variable portion 100, and the conductive portion 200 When formed in the shape of a tube, the magnetic pole variable portion 100 may be formed on the outer or inner surface of the conductive portion 200.

자극가변 소재는, 액정 탄성중합체(liquid crystal elastomer)를 포함할 수 있다. 액정 탄성중합체를 합성하기 위하여, 기본적으로 thiol-acrylate Michael addition과 광중합반응(photo polymerization)을 기반으로 할 수 있다. Michael addition은 C-C 결합을 형성하는 가장 적합한 방법 중 하나이며, 이를 통해 프린팅 가능한 점도 특성을 갖도록 하여 프린팅 한 후 ultraviolet (UV) 광원을 조사하여 광중합반응을 통해 완전히 굳게 만들 수 있다.The stimulus-tunable material may include a liquid crystal elastomer. To synthesize a liquid crystal elastomer, it can be basically based on thiol-acrylate Michael addition and photo polymerization. Michael addition is one of the most suitable methods to form C-C bonds, and through this, it can be printed to have printable viscosity properties and then completely hardened through photopolymerization by irradiating an ultraviolet (UV) light source.

자극가변 소재는 액정상을 띠는 반응성 액정단량체(reactive mesogen), 3D 프린팅에 용이한 점도를 부여하는 체인증량제(chain extender), 광중합반응에 이용되는 광재시제(photoinitiator) 및, 가교결합 반응에 이용되는 촉매제(catalyst)를 이용한 합성 반응에 의해 형성될 수 있다.Stimulus-tunable materials include a reactive liquid crystal monomer (reactive mesogen) with a liquid crystalline phase, a chain extender that provides easy viscosity for 3D printing, a photoinitiator used in photopolymerization reactions, and a cross-linking reaction. It can be formed through a synthetic reaction using a catalyst.

구체적으로, 반응성 액정단량체는 1,4-Bis-[4-(3-acryloyloxyhexyloxy) benzoyloxy]-2-methylbenzene(RM 257)이고, 체인증량제는 2,2-(ethylenedioxy) diethanethiol(EDDET)와 pentaerythritol terakis(3-mercaptopropionate)(PETMP)일 수 있다.Specifically, the reactive liquid crystal monomer is 1,4-Bis-[4-(3-acryloyloxyhexyloxy) benzoyloxy]-2-methylbenzene (RM 257), and the chain extender is 2,2-(ethylenedioxy) diethanethiol (EDDET) and pentaerythritol terakis. It may be (3-mercaptopropionate)(PETMP).

여기서, 체인증량제로는 기존에 주로 사용하던 amine spacer가 아닌 thiol spacer를 사용하여 상온 프린팅이 가능하면서 좀 더 길고 유연한 chain을 형성할 수 있다. 상기된 EDDET는 di-functional flexible spacer이며, PETMP는 tetra-functional crosslinking monomer이다.Here, as a chain extender, a thiol spacer is used instead of the amine spacer commonly used, allowing room temperature printing and forming a longer and more flexible chain. The above-mentioned EDDET is a di-functional flexible spacer, and PETMP is a tetra-functional crosslinking monomer.

그리고, 광재시제는 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone(HHMP)이고, 촉매제는 Dipropyl amine(DPA)일 수 있다. Additionally, the slag reagent may be 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone (HHMP), and the catalyst may be Dipropyl amine (DPA).

자극가변 소재의 형성 과정에서는 합성 비율이 매우 중요하며, 반응성 액정단량체에 비해 체인증량제인 thiol spacer 비율이 너무 낮으면 젤화(gelation) 되지 않아 점성이 물처럼 너무 낮아 프린팅에 적합하지 않을 수 있다. 반면에, 일정량 초과의 촉매제를 섞으면 재료 혼합과정에서 몇 분 채 되지 않고 재료가 굳어버릴 수 있다.In the process of forming stimulus-tunable materials, the synthesis ratio is very important, and if the ratio of thiol spacer, a chain extender, is too low compared to the reactive liquid crystal monomer, gelation will not occur and the viscosity may be too low like water, making it unsuitable for printing. On the other hand, if you mix more than a certain amount of catalyst, the material may harden in less than a few minutes during the mixing process.

전도성 소재는, 유기 폴리머와 전도성 금속 나노와이어를 혼합하여 형성될 수 있다. 여기서, 전도성 소재의 조성 비율에 있어서, 전도성 금속 나노와이어의 비율은 80 내지 90 wt%이고, 유기 폴리머의 비율은 10 내지 20 wt%일 수 있다.Conductive materials can be formed by mixing organic polymers and conductive metal nanowires. Here, in the composition ratio of the conductive material, the ratio of the conductive metal nanowires may be 80 to 90 wt%, and the ratio of the organic polymer may be 10 to 20 wt%.

전도성 탄성중합체인 전도성 소재를 유연한 기계적 성질을 부여할 수 있는 유기 폴리머인 탄성고분자 용액과 전도성 마이크로/나노 입자의 비율 및 조합이 중요할 수 있다. The ratio and combination of elastomeric solution, an organic polymer that can give flexible mechanical properties to a conductive material, which is a conductive elastomer, and conductive micro/nanoparticles may be important.

유기 폴리머로는 실리콘 기반 유기 폴리머인 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane; PDMS)을 이용할 수 있고, 전도성 금속 나노와이어는 은 또는 금으로 형성될 수 있다.Polydimethylsiloxane (PDMS), a silicon-based organic polymer, can be used as the organic polymer, and the conductive metal nanowire can be formed of silver or gold.

그리고, 상기와 같은 전도성 금속 나노와이어의 비율이 형성됨으로서, 유기 폴리머 내부에서 전도성 금속 나노와이어 입자들이 전기적으로 연결되기에 용이할 수 있다. 상기와 같은 유기 폴리머와 전도성 금속 나노와이어의 혼합물은 고점도 페이스트 분산 및 탈포에 용이한 고점도용 믹서를 사용하여 균일하게 혼합될 수 있다.In addition, by forming the ratio of conductive metal nanowires as described above, it can be easy for the conductive metal nanowire particles to be electrically connected within the organic polymer. The mixture of organic polymer and conductive metal nanowire as described above can be uniformly mixed using a high-viscosity mixer that is convenient for dispersing and defoaming the high-viscosity paste.

3D 프린팅 가능한 재료는 shear rate가 증가함에 따라 viscosity가 감소하는 shear-thinning 특성을 가질 수 있다. 이러한 rheology 특성을 측정하기 위해서 rheometer를 사용하여 shear rate에 따른 자극가변 소재의 viscosity를 측정한 결과 shear-thinning 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다.3D printable materials can have shear-thinning properties where viscosity decreases as shear rate increases. In order to measure these rheological characteristics, the viscosity of the magnetically variable material according to the shear rate was measured using a rheometer, and it was confirmed that it had shear-thinning characteristics.

본 발명의 전자소자를 포함하는 마이크로 그리퍼(micro gripper)를 형성시킬 수 있다. 상기와 같은 본 발명의 전자소자로 마이크로 그리퍼를 형성시키는 경우, 마이크로 단위의 길이를 구비하는 마이크로 물체를 본 발명의 전자소자와 접촉시킨 후, 온도 변화 자극을 본 발명의 전자소자에 제공하여, 본 발명의 전자소자의 일 부위가 마이크로 물체를 감싸도록 하여 파지가 수행되도록 함으로써 마이크로 그리퍼로 이용할 수 있다.A micro gripper containing the electronic device of the present invention can be formed. When forming a micro gripper with the electronic device of the present invention as described above, a micro object having a length of micro units is brought into contact with the electronic device of the present invention, and then a temperature change stimulus is provided to the electronic device of the present invention to A part of the electronic device of the invention can be used as a micro gripper by surrounding a micro object and allowing gripping.

그리고, 이와 같이, 파지된 마이크로 물체 또는 마이크로 물체 주위에 형성된 구성에 전도성부(200)를 통한 전기 인가 등을 수행할 수 있다. 이와 같이, 자극가변부(100)가 전도성부(200)에 대해 supporting layer이자 driving layer 역할을 하여 움직이게 하는 4D 프린팅 기술이 구현될 수 있다.And, in this way, electricity can be applied through the conductive portion 200 to the held micro-object or to a structure formed around the micro-object. In this way, 4D printing technology can be implemented that causes the magnetic pole variable portion 100 to move by acting as a supporting layer and driving layer for the conductive portion 200.

이하, 본 발명의 전자소자의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the manufacturing method of the electronic device of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자의 제조방법에 대한 이미지이다. 구체적으로, 도 2의 (a)는 전자소자의 3D 프린팅 구조에 대한 툴패스 설계 도면에 대한 이미지이고, 도 2의 (b)는 전도성부(200)가 프린팅되는 사항에 대한 것이고, 도 2의 (c)는 전도성부(200)의 표면에 자극가변부(100)가 프린팅되는 사항에 대한 이미지이다.Figure 2 is an image of a method of manufacturing an electronic device according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figure 2 (a) is an image of a tool path design drawing for the 3D printing structure of an electronic device, Figure 2 (b) is about the printing of the conductive portion 200, and Figure 2 (c) is an image of the magnetic pole variable portion 100 being printed on the surface of the conductive portion 200.

도 2에서 보는 바와 같이, 먼저, 제1단계에서, 반응성 액전단량체, 체인증량제, 광재시제 및 촉매제를 이용하여 자극가변 소재를 합성할 수 있다. 그리고, 제2단계에서, 전도성 소재를 생성시킬 수 있다. 자극가변 소재의 합성 과정과 전도성 소재의 합성 과정은 상기되어 있다.As shown in Figure 2, in the first step, a stimulus-tunable material can be synthesized using a reactive liquid monomer, a chain extender, a slag reagent, and a catalyst. And, in the second step, a conductive material can be created. The synthesis process of the magnetic pole-tunable material and the synthesis process of the conductive material are described above.

다음으로, 제3단계에서, 전도성 소재를 이용하여 3D 프린팅을 수행함으로써 전도성부(200)를 형성시킬 수 있다. 그 후, 제4단계에서, 자극가변 소재를 이용하여 전도성부(200)의 표면에 3D 프린팅을 수행함으로써 자극가변부(100)를 형성시킬 수 있다.Next, in the third step, the conductive portion 200 can be formed by performing 3D printing using a conductive material. Then, in the fourth step, the magnetic pole variable portion 100 can be formed by performing 3D printing on the surface of the conductive portion 200 using a magnetic pole variable material.

여기서, 다양한 형상의 본 발명의 전극소자의 형성을 위해, 제3단계와 제4단계는 반복적으로 수행될 수도 있다. 이와 같은 경우에는, 전도성 소재를 배출하는 노즐과 자극가변 소재를 배출하는 노즐이 교번적으로 이용되면서 적층 성형이 수행될 수 있다.Here, in order to form the electrode element of the present invention in various shapes, the third and fourth steps may be performed repeatedly. In this case, lamination molding can be performed while the nozzle discharging the conductive material and the nozzle discharging the magnetic pole variable material are alternately used.

제3단계에서, 기본적으로 내경이 210㎛인 27G 노즐을 사용하였고 토출압력은 700 kPa 수준으로 고정할 수 있다.In the third step, a 27G nozzle with an inner diameter of 210㎛ was basically used, and the discharge pressure could be fixed at the level of 700 kPa.

도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 전도성 소재 용액의 고점도 및 shear-thinning 특성 때문에 재료 토출이 균일하게 잘 되며 형상 유지가 잘 되어 3D 프린팅에 적합함을 확인할 수 있다.As shown in Figure 2 (b), due to the high viscosity and shear-thinning characteristics of the conductive material solution, the material is discharged uniformly and the shape is well maintained, making it suitable for 3D printing.

제4단계에서, 프린팅 노즐은 내경 140 ㎛에 해당하는 30G 노즐 사용하여 프린팅 속도를 달리하며 프린팅 선폭을 조절함. 토출 압력은 약 500 kPa로 고정하고, 프린팅 속도를 100, 200, 300 그리고 500 mm/min으로 변경할 수 있다.In the fourth step, the printing nozzle uses a 30G nozzle with an inner diameter of 140 ㎛, and the printing line width is adjusted by varying the printing speed. The discharge pressure is fixed at approximately 500 kPa, and the printing speed can be changed to 100, 200, 300 and 500 mm/min.

프린팅 속도가 빨라짐에 따라 선폭은 줄어들고, 프린팅 속도가 500 mm/min일 때, 최소 50 ㎛의 선폭을 가짐. 이 때, 선폭은 프린팅 속도, 토출 압력, 노즐의 내경을 달리하여 원하는 범위 내로 조절 가능하다.As the printing speed increases, the line width decreases, and when the printing speed is 500 mm/min, the line width is at least 50 ㎛. At this time, the line width can be adjusted within a desired range by varying the printing speed, discharge pressure, and inner diameter of the nozzle.

제4단계에서는, 도 2에서 보는 바와 같이, 전도성부(200)의 프린팅 두께 정보를 파악한 후 전도성부(200)의 표면 상에 자극가변부(100)를 다양한 패턴으로 프린팅할 수 있다.In the fourth step, as shown in FIG. 2, after determining the printing thickness information of the conductive portion 200, the magnetic pole variable portion 100 can be printed in various patterns on the surface of the conductive portion 200.

본 발명의 전자소자의 제조방법에 대한 나머지 상세한 사항은, 상기된 본 발명의 전자소자에 대한 설명과 동일하다.The remaining details of the manufacturing method of the electronic device of the present invention are the same as the description of the electronic device of the present invention described above.

도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 분자 정렬도 확인에 대한 이미지이다. 구체적으로, 도 3의 (a)는, 생성된 확인용 구조체(300)에 대한 것이다. 그리고, 액정 분자 정렬도를 확인하기 위해 Backlight 위에 놓인 교차된 편광판(cross polarizer) 사이에 하나의 확인용 구조체(300)를 배치시킨 경우에 대해서, 도 3의 (b) 내지 (d) 각각은 선평관판과 자극가변 소재의 분자(액정 분자)의 정렬 방향이 0도(degree), 45도(degree), 90(degree)인 경우에 대한 이미지이다.Figures 3 and 4 are images for confirming the alignment of liquid crystal molecules according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figure 3(a) relates to the generated confirmation structure 300. In addition, in the case where one confirmation structure 300 is placed between crossed polarizers placed on the backlight to check the alignment of the liquid crystal molecules, each of (b) to (d) in Figure 3 is a line plane This is an image for the case where the alignment directions of the tube plate and the molecules of the magnetic pole-tunable material (liquid crystal molecules) are 0 degrees, 45 degrees, and 90 degrees.

액정 분자 정렬도를 확인하기 위해 Backlight 위에 놓인 교차된 편광판(cross polarizer) 사이에 다른 확인용 구조체(300)를 배치시킨 경우에 대해서, 도 4의 (a) 내지 (c) 각각은 선평관판과 자극가변 소재의 분자(액정 분자)의 정렬 방향이 0도(degree), 45도(degree), 90(degree)인 경우에 대한 이미지이다. For the case where another confirmation structure 300 is placed between the cross polarizers placed on the backlight to check the alignment of the liquid crystal molecules, (a) to (c) in Figure 4 each have a linear polarizer and a magnetic pole. This is an image for the case where the alignment directions of the molecules of the variable material (liquid crystal molecules) are 0 degrees, 45 degrees, and 90 degrees.

여기서, 하나의 확인용 구조체(300)는 액정 분자 정렬도가 우수한 확인용 구조체(300)를 나타내고, 다른 확인용 구조체(300)는 액정 분자 정렬도가 낮은 확인용 구조체(300)를 나타낼 수 있다.Here, one confirmation structure 300 may represent a confirmation structure 300 with excellent liquid crystal molecule alignment, and the other confirmation structure 300 may represent a confirmation structure 300 with low liquid crystal molecule alignment. .

상기와 같은 액정 분자 정렬도의 확인을 위하여, 본 발명의 전자소자의 제조방법은, 제3단계와 제4단계 사이, 기판 상 자극가변 소재를 3D 프린팅하여 확인용 구조체(300)를 형성시키고 확인용 구조체(300)를 이용하여 액정 분자 정렬도를 검사하는 검사 단계를 더 포함할 수 있다.In order to confirm the alignment of liquid crystal molecules as described above, the manufacturing method of the electronic device of the present invention involves 3D printing a stimulus-tunable material on a substrate between the third and fourth steps to form a confirmation structure 300 and confirm it. An inspection step of inspecting the alignment of liquid crystal molecules using the dragon structure 300 may be further included.

여기서, 액정 분자 정렬도는 자극가변 소재를 프린팅한 경우 자극가변 소재의 분자인 액정 분자의 정렬 비율을 의미할 수 있다.Here, the degree of liquid crystal molecule alignment may mean the alignment ratio of the liquid crystal molecules, which are molecules of the magnetic pole-tunable material, when the magnetic pole-tunable material is printed.

도 3의 (b) 내지 (d)에서 보는 바와 같이, 액정 분자 정렬도를 확인하기 위해 backlight 위에 놓인 교차된 편광판 (cross polarizer) 사이에 액정 탄성중합체인 확인용 구조체(300)를 배치시킬 수 있다. 그리고, 선편광판 과 0° 및 90°일 때는 어두운 빛이 나오는 반면, 45°로 배치할 경우 액정 분자의 광학적 이방성(anisotropy) 특성으로 인해 빛이 보이는 것을 확인할 수 있다.As shown in Figures 3 (b) to (d), the confirmation structure 300, which is a liquid crystal elastomer, can be placed between crossed polarizers placed on the backlight to check the alignment of the liquid crystal molecules. . And, while dark light comes out when the linear polarizer is at 0° and 90°, when it is placed at 45°, light is visible due to the optical anisotropy characteristics of the liquid crystal molecules.

반면, 도 4에서 보는 바와 같이, 액정 탄성중합체 용액인 자극가변 소재 용액이 묽거나 광경화 과정이 지체되어 액정 분자 정렬도가 깨진 경우에는, 45°로 배치해도 빛이 보이지 않을 수 있다. 또한, 분자들이 랜덤하게 형성되어 있어 빛의 산란이 많이 발생하여 프린팅 형상이 기본적으로 뿌옇게 보일 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 4, if the liquid crystal elastomer solution, which is a stimulus-tunable material solution, is diluted or the alignment of the liquid crystal molecules is broken due to a delay in the photocuring process, light may not be visible even when placed at 45°. In addition, since the molecules are formed randomly, a lot of light scattering occurs, so the printed shape may appear blurry.

도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자의 변형에 대한 이미지이다. 구체적으로, 도 5의 (a)와 (b) 각각은, 도 1에서의 제1전자소자(11), 제2전자소자(12), 제3전자소자(13) 및 자극가변부(100)가 형성되지 않은 전도성부(200) 자체인 비교전자소자(14)에 대해 상부와 측부에서 촬상한 이미지이다.5 and 6 are images of deformation of electronic devices according to an embodiment of the present invention. Specifically, Figures 5 (a) and (b) each represent the first electronic element 11, the second electronic element 12, the third electronic element 13, and the magnetic pole variable unit 100 in Figure 1. This is an image taken from the top and side of the comparative electronic device 14, which is the conductive portion 200 itself without formation.

그리고, 도 6의 (a)와 (b)는 변형된 제1전자소자(11)와 비교전자소자(14)에 대한 이미지이고, 도 6의 (c)와 (d)는 제2전자소자(12)와 비교전자소자(14)에 대한 이미지이며, 도 6의 (e)와 (f)는 제3전자소자(13)와 비교전자소자(14)에 대한 이미지이다.6 (a) and (b) are images of the modified first electronic device 11 and the comparative electronic device 14, and FIGS. 6 (c) and (d) are images of the second electronic device ( 12) and the comparative electronic device 14, and (e) and (f) in Figures 6 are images of the third electronic device 13 and the comparative electronic device 14.

상기와 같은 본 발명의 전자소자의 제조방법을 이용하여 전도성부(200)와 자극가변부(100)를 형성시킬 수 있으며, 이 때, 전도성부(200)의 상부 표면 전체 면적은 sub-cm 급 미세 소자의 변형 기술 확보를 위해 10 mm Х6 mm로 할 수 있다.The conductive portion 200 and the magnetic pole variable portion 100 can be formed using the manufacturing method of the electronic device of the present invention as described above. At this time, the total upper surface area of the conductive portion 200 is on the order of sub-cm. To secure the deformation technology of fine devices, it can be set to 10 mm Х6 mm.

도 5와 도 6에서 보는 바와 같이, 소정의 온도 이상에서 자극가변부(100)의 형상 변형에 의하여 전도성부(200)의 형상도 변화하면서 본 발명의 전자소자의 형상이 변화됨을 확인할 수 있다.As shown in Figures 5 and 6, it can be confirmed that the shape of the electronic device of the present invention changes as the shape of the conductive part 200 changes due to the shape deformation of the magnetic pole variable part 100 above a predetermined temperature.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자의 시간에 따른 변형을 나타낸 이미지이다. 구체적으로, 도 7의 (a) 내지 (d)에서 보는 바와 같이, 형상 변형을 위한 전이온도에서 시간에 따라(0, 2, 6, 12초(s)) 제1전자소자(11)에서 형상 변형이 구현됨을 확인할 수 있다.Figure 7 is an image showing the deformation of an electronic device over time according to an embodiment of the present invention. Specifically, as shown in (a) to (d) of FIG. 7, the shape of the first electronic device 11 changes over time (0, 2, 6, 12 seconds (s)) at the transition temperature for shape deformation. You can see that the transformation is implemented.

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 실시 예들은 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. The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as 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 indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

11 : 제1전자소자
12 : 제2전자소자
13 : 제3전자소자
14 : 비교전자소자
100 : 자극가변부
200 : 전도성부
300 : 확인용 구조체
11: first electronic element
12: Second electronic element
13: Third electronic element
14: Comparative electronic device
100: Magnetic pole variable part
200: conductive part
300: Confirmation structure

Claims (12)

전도성 소재로 형성되어 전기 전도성 및 유연성을 구비하는 전도성부; 및
외부의 물리적 자극에 의해 분자 배열이 가변하는 자극가변 소재가 상기 전도성부의 표면에 적층 및 패터닝되어 형성되는 자극가변부를 포함하고,
외부의 물리적 자극에 의한 상기 자극가변부의 변형에 의하여 형상이 가변하는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
A conductive portion formed of a conductive material and having electrical conductivity and flexibility; and
It includes a magnetic pole variable portion formed by layering and patterning a stimulus variable material whose molecular arrangement changes in response to an external physical stimulus on the surface of the conductive portion,
An electronic device based on smart material fine pattern lamination printing, characterized in that the shape is variable due to deformation of the magnetic pole variable portion due to external physical stimulation.
청구항 1에 있어서,
상기 전도성부는 필름, 파이버 또는 관의 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 1,
An electronic device based on smart material micropattern lamination printing, characterized in that the conductive part has the shape of a film, fiber, or tube.
청구항 1에 있어서,
상기 자극가변 소재는, 액정 탄성중합체(liquid crystal elastomer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 1,
The stimulus-tunable material is a smart material micropattern laminated printing-based electronic device, characterized in that it includes a liquid crystal elastomer.
청구항 3에 있어서,
상기 자극가변 소재는 액정상을 띠는 반응성 액정단량체(reactive mesogen), 3D 프린팅에 용이한 점도를 부여하는 체인증량제(chain extender), 광중합반응에 이용되는 광재시제(photoinitiator) 및, 가교결합 반응에 이용되는 촉매제(catalyst)를 이용한 합성 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 3,
The stimulus-tunable material is a reactive liquid crystal monomer (reactive mesogen) with a liquid crystalline phase, a chain extender that provides easy viscosity for 3D printing, a photoinitiator used in photopolymerization reaction, and a cross-linking reaction. An electronic device based on smart material micropattern lamination printing, characterized in that it is formed by a synthesis reaction using a catalyst.
청구항 4에 있어서,
상기 반응성 액정단량체는 1,4-Bis-[4-(3-acryloyloxyhexyloxy) benzoyloxy]-2-methylbenzene(RM 257)이고, 상기 체인증량제는 2,2-(ethylenedioxy) diethanethiol(EDDET)와 pentaerythritol terakis(3-mercaptopropionate)(PETMP)인 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 4,
The reactive liquid crystal monomer is 1,4-Bis-[4-(3-acryloyloxyhexyloxy) benzoyloxy]-2-methylbenzene (RM 257), and the chain extender is 2,2-(ethylenedioxy) diethanethiol (EDDET) and pentaerythritol terakis ( An electronic device based on smart material micropattern layered printing, characterized by 3-mercaptopropionate (PETMP).
청구항 5에 있어서,
상기 광재시제는 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone(HHMP)이고, 상기 촉매제는 Dipropyl amine(DPA)인 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 5,
An electronic device based on smart material micropattern lamination printing, characterized in that the slag reagent is 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone (HHMP), and the catalyst is Dipropyl amine (DPA).
청구항 1에 있어서,
상기 전도성 소재는, 유기 폴리머와 전도성 금속 나노와이어를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 1,
The conductive material is a smart material micropattern layered printing-based electronic device, characterized in that it is formed by mixing an organic polymer and a conductive metal nanowire.
청구항 7에 있어서,
상기 전도성 소재의 조성 비율에 있어서, 전도성 금속 나노와이어의 비율은 80 내지 90 wt%이고, 유기 폴리머의 비율은 10 내지 20 wt%인 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 7,
In the composition ratio of the conductive material, the proportion of conductive metal nanowires is 80 to 90 wt%, and the proportion of organic polymer is 10 to 20 wt%. An electronic device based on smart material fine pattern lamination printing.
청구항 1에 있어서,
상기 전도성부와 상기 자극가변부는 3D 프린팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자.
In claim 1,
An electronic device based on smart material fine pattern layered printing, characterized in that the conductive part and the magnetic pole variable part are formed by 3D printing.
청구항 1 내지 청구항 9 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 그리퍼.
A micro gripper comprising an electronic device based on smart material fine pattern layered printing according to any one of claims 1 to 9.
청구항 4의 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자의 제조방법에 있어서,
상기 반응성 액전단량체, 상기 체인증량제, 상기 광재시제 및 상기 촉매제를 이용하여 상기 자극가변 소재를 합성하는 제1단계;
상기 전도성 소재를 생성시키는 제2단계;
상기 전도성 소재를 이용하여 3D 프린팅을 수행함으로써 상기 전도성부를 형성시키는 제3단계; 및
상기 자극가변 소재를 이용하여 상기 전도성부의 표면에 3D 프린팅을 수행함으로써 상기 자극가변부를 형성시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자의 제조방법.
In the method of manufacturing an electronic device based on smart material fine pattern lamination printing of claim 4,
A first step of synthesizing the stimulus-tunable material using the reactive liquid monomer, the chain extender, the slag reagent, and the catalyst;
A second step of generating the conductive material;
A third step of forming the conductive portion by performing 3D printing using the conductive material; and
A method of manufacturing an electronic device based on smart material fine pattern lamination printing, comprising a fourth step of forming the magnetic pole variable portion by performing 3D printing on the surface of the conductive portion using the magnetic pole variable material.
청구항 11에 있어서,
상기 제3단계와 상기 제4단계 사이, 상기 자극가변 소재를 3D 프린팅하여 확인용 구조체를 형성시키고 상기 확인용 구조체를 이용하여 액정 분자 정렬도를 검사하는 검사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 소재 미세패턴 적층 프린팅 기반 전자소자의 제조방법.
In claim 11,
Between the third step and the fourth step, the smart device further includes an inspection step of forming a confirmation structure by 3D printing the stimulus-tunable material and inspecting the alignment of the liquid crystal molecules using the confirmation structure. Manufacturing method of electronic devices based on material fine pattern additive printing.
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