Graphene-polymer 복합체를 이용한 유연한 압력센서의 개발

Abstract

유연한 piezoresistive sensor의 개발은 electronic skin과 soft robotics와 같은 미래의 다양한 응용 분야에서 새롭게 부상하고 있다. 이 sensor의 재료로서 저비용, low-cost, super-elastic, superb electrical property와 쉬운 제작과정으로 인해 graphene-polymer nano composite은 최고의 후보 중에 하나이다. 본 논문에서는 polymer matrix인 polydimethylsiloxane (PDMS)과 conductive filler로 graphene flakes를 사용하여 일반적인 인간의 압력 감지 범위 전체를 커버하는 압력범위에서 동작가능 한 piezoresistive nano composite을 개발 하였다. 기하학적으로 높은 종횡비로 인해 낮은 percolation threshold를 갖는 graphene flakes의 균일한 분산은 PDMS matrix내에 uniform한 분포를 가능하게 한다. 따라서 외부에서 static force가 인가될 때, 넓은 압력 감지 범위 (100 Pa – 1,020 kPa)에서 linear한 iezoresistive response를 나타낸다. 또한 sensor는 dynamic하게 가해지는 force에도 민감함 piezoresistive responses를 보인다. 더불어 3D 구조로 제작 가능한 방법을 제시하고 이의 특성을 보여준다. 이 연구에서 증명되고 묘사 된 특성에 기반 하여, graphene-PDMS nanocomposite은 인간의 압력 인식 능력을 설명 할 수 있는 유연한 force sensor의 촉망받는 재료가 될 수 있다.