| 초록 |
본 연구에서는, 유연기판에 에너지 저장장치인 평면형 마이크로수퍼커패시터 (microsupercapacitor: MSC)를 어레이 형태로 배열하고, 각 MSC를 액체 금속인 Galinstan으로 연결한 후 유연 폴리머 속에 내장 (encapsulation)하여, 스트레칭에 안정한 전기화학적 특성을 보이면서 외부 충격과 오염으로부터 안전한 스트레처블 소자 공정을 확립하였다. 금속 몰드에 탄성고분자인 Ecoflex를 drop-casting 하여 제작한 두 개의 Ecoflex를 위 아래 기판으로 사용하여, Ecoflex 기판 사이에 MSC 어레이가 embedding 되는 구조를 갖게 한다. MSC들 간의 전기적 연결은 300 μm 두께의 Galinstan으로 만드는데, 액체금속 연결선 공정을 단순화하기 위해 MSC 2개가 직렬로 연결된 형태로 디자인하여 다섯 셋트를 병렬 연결하여 전체 전기용량을 증가시켰다. 평면형 MSC의 전극은 Au 패턴 위에 layer-by-layer 방법으로 20 층 적층한 COOH기로 기능화된 다중벽 탄소나노튜브 (multi-walled carbon nanotube)를 사용하였으며, 패터닝이 가능하며 동작 포텐셜 구간이 큰 이온겔 형태의 전해질을 도포하였다. 이렇게 만들어진 MSC 어레이는 한 방향으로 100% 까지 늘여도 용량의 변화가 최대 3% 이내로 측정되었다. 이와 같은 스트레처블 소자의 스트레인 분포는 유한요소법 (finite element method:FEM)으로 분석하여 실험 결과와 비교하였다. 본 연구에서 제작한 내장형 스트레처블 에너지 저장장치는 다양한 종류의 구동소자와 함께 집적하여 웨어러블 소자의 실용화에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. |
