스마트 팩토리 로봇암용 내열성/전도성 건식 접착층 패드

고영천 숭실대학교 대학원 2021 국내석사

마이크로 피라미드 구조를 갖는 PDMS에 PEDOT:PSS 박막 기반 저항성 압력센서 감도 향상에 관한 연구

김성용 인하대학교 대학원 2025 국내박사

In recent years, the rapidly changing development of technology has accelerated the convergence of traditional industries and ICT (Information and Communication Technology) technologies. The development of smart materials and manufacturing technologies in various industries has led to the flowering of the era of intelligent systems and smart technologies. Researchers have interests in smart sensing with a flexible pressure sensor for wearable electronics, human-machine interfaces, and biomedical devices. In this dissertation, the concept of pressure sensors and types of flexible pressure sensors such as capacitive, conductive, and piezoresistive were investigated, and the piezoresistive pressure sensor was selected as the research scope. As a basic study prior to the development of a piezoresistive pressure sensor, a conductive piezoelectric pressure sensor based on PDA/PVA (polydopamine/polyvinyl alcohol) was fabricated, and the characteristics of the sensor were verified by implementing a closed circulatory system, which is an actual human circulatory system. For the piezoresistive pressure sensor, a low-cost sensor was manufactured and characterized by adding a PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedi -oxythiophene):poly(styrenesulfonate)) thin film to the PDMS (polydimethyl -siloxane) surface patterned as a micro-pyramid of random heights, which improves the sensitivity and response time of the sensor. The uniqueness of this research exhibits the CACE(Cu-assisted chemical etching) process to fabricate micro-pyramidal structures with arbitrary heights and experiments with electrical properties for the use of highly sensitive pressure sensors. The sensor detects changes in resistance to pressure when a constant pressure is applied to the upper surface. The sensor was fabricated by etching silicon molds for 3, 5, and 10 minutes, and a PDMS mold was fabricated using the fabricated silicon molds. The structure of each mold was confirmed using scanning electron microscope images. The properties of PEDOT:PSS composites were analyzed by the Raman spectroscopy. Characteristic experiments of the sensor were measured in a load range of 0kPa to 2.58kPa. The sensitivity was 391kPa⁻¹ in the range of 0.3kPa to 1.48kPa and the R² value was 0.96, confirming a strong linear relationship between pressure and current changes. The dynamic range of the sensor ranged from 0.35kPa to 2.58kPa, and the rise and fall times were 52.91 ms and 4.38 ms, respectively. The PDMS/PEDOT:PSS sensor developed in this dissertation exhibited higher sensitivity(391kPa⁻¹) than sensors using other materials, and showed excellent performance especially in the low-pressure range (0kPa∼2.65kPa). Keyword :| PDMS | Pressure Sensor | strain seonsor | piezoresistive sensor | resistive pressure sensor | micropyramid structure | 최근 급변하는 기술의 발전은 전통산업과 ICT(Information and Communication Technology) 기술의 융합 환경을 가속 시키고 있다. 다양한 산업 분야에서 스 마트 소재 및 제조 기술의 발전이 이뤄지며, 지능형 시스템 및 스마트 기술 시 대를 개화시켰다. 연구자들은 웨어러블 전자 제품, 인간-기계 인터페이스, 바이 오메디컬 기기를 위한 유연한 압력센서를 사용한 스마트 센싱 기술에 관심을 두고 있다. 본 연구에서는 압력센서의 개념과 용량성, 전도성, 압전저항형 등 유연한 압력 센서의 종류를 조사하였으며, 압전저항형 압력센서를 연구 범위로 선정하였다. 압전저항형 압력센서 개발에 앞서 기초연구로 PDA/PVA(polydopamine/ polyvinyl alcohol) 기반 전도성 압전 압력센서를 제작하고, 실제 인체의 혈액 순 환계(circulatory system)를 모사한 폐쇄형 순환계를 구현하여 센서의 특성을 확 인하였다. 압전저항형 압력센서는 무작위 높이의 마이크로 피라미드로 패턴화된 PDMS (polydimethylsiloxane) 표면에 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate)) 박막을 추가하여, 감도와 응답 시간을 향상한 저가형 센서를 제작하고 이를 분석하였다. 이 연구의 독창성은 CACE(Cu-assisted chemical etching) 공정을 통해 임의의 높이를 가진 마이크로 피라미드 구조를 제작하고, 고감도 압력센서로서의 전기적 특성을 실험한 데 있다. 센서는 상부 표면에 일정한 압력이 가해질 때 저항 변화를 감지하며, 3분, 5 분, 10분동안 에칭한 실리콘 몰드를 제작해 이를 이용하여 PDMS 몰드를 형성 하였다. 제작된 몰드는 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope)을 통해 구조를 확인하였고, PEDOT:PSS 복합재의 특성은 라만 분광법으로 분석하였다. 센서의 특성은 0kPa∼2.58kPa의 부하 범위에서 측정되었으며, 0.3kPa∼ 1.48kPa 범위에서 감도는 391kPa⁻¹이다. R² 값은 0.96으로 값이 1에 가까울수록 회귀선이 데이터에 잘 맞는다는 것을 의미하며, 압력과 전류 변화 사이에 강력 한 선형 관계가 있음을 확인하였다. 센서의 동적 범위는 0.35kPa∼2.58kPa였으 며, 상승 및 하강시간은 각각 52.91ms와 4.38ms로, 빠른 응답 시간을 보였다. 본 연구에서 개발한 PDMS/PEDOT:PSS 센서는 다른 재료를 사용한 센서보 다 감도(391kPa⁻¹)가 더 높았으며, 특히 저압 범위(0kPa∼2.65kPa)에서 우수한 성능을 나타내었다. 주제어 : | PDMS/PEDOT:PSS | 압력센서 | 스트레인센서 | 압저항센서 | 저항압력센서 | 마이크로피라미드 구조 |

PDMS 복합분리막을 이용한 프로필렌/질소 분리에 관한 연구 : Propylene/nitrogen Separation by PDMS Composite Membrane

Andrew Rubio Premacio 명지대학교 대학원 2008 국내석사

Composite membranes consisting of PDMS were coated unto polyethylene sheet as support membrane for the separation of propylene over nitrogen gas. In order to enhance the selectivity and permeance of propylene over nitrogen gas, hydrophobic nanosized silica particles were embedded into the rubbery PDMS polymer at 10% and 20% loading. SEM images and TGA analysis determined the morphological and thermal characteristics of composite membranes. Pure gas tests were done on several manufactured membranes with nitrogen, oxygen, and propylene at pressures form 3 to 6 bar and temperatures 25, 35 and 45 °C. Addition of hydrophobic TS-720 increased the permeances of PDMS for all three gases without any significant improvement in selectivity. The mixed gas performance of silica-filled and unfilled PDMS were evaluated with a 15% of propylene/nitrogen mixture. It was observed that PDMS with TS-720 silica increased the mixed gas propylene permeance and propylene/nitrogen selectivity, while permeance and selectivity of mixed gas were respectively lower than each of pure gas. As with pure gases, the propylene permeance and propylene/nitrogen selectivity decreased with temperature in both pure PDMS and PDMS-filled with TS-720. These results indicated that TS-720 silica only increased the solubility of propylene in PDMS due to the increase in the available free volume in the PDMS polymer. 질소가스에서 프로필렌 가스 회수를 위하여 지지체막인 PE 막 위에 고무상 고분자인 PDMS 복합 분리막을 제조하였다. 질소에서 프로필렌 가스 투과도 및 선택도 증가를 위하여 10% 및 20%의 소수성 나노 실리카 입자인 TS-720을 PDMS 고무상 고분자에 충진하였다. SEM 과 TGA 열분석기를 사용하여 제조된 분리막의 구조와 기계적 열안정성을 확인하였다. 제조된 복합분리막을 이용하여 3 에서 6 bar의 유입압력, 25۫, 35, 45۫C의 온도에서 질소, 산소, 프로필렌의 순수가스 투과실험을 실시하였다. 소수성 TS-720 silica를 채운 PDMS막과 채우지 않은 PDMS막을 15% 프로필렌/질소 혼합가스를 이용하여 투과실험을 실시하였다. Fumed silica를 첨가한 PDMS의 투과도는 세가지 가스 모두 증가하였지만 선택도는 향상되지 않았다. 혼합가스의 투과도와 선택도는 순수가스보다 더 낮았지만 fumed silica를 첨가한 막은 프로필렌의 투과도와 프로필렌/질소 선택도가 순수 PDMS막보다 증가하였다. 본 연구의 결과 TS-720 silica를 채운 PDMS 분리막에서 자유부피도 증가로 인하여 프로필렌 용해도의 PDMS 분리막에의 증가로 나타난 것으로 해석된다.

PDMS기반의 고원형 신경 접속 전극 구조 설계 및 구현

김준민 서울대학교 대학원 2016 국내박사

복잡한 표면 굴곡을 갖는 신경 조직과 효과적으로 인터페이스하기 위한 PDMS기반의 유연한 평판형 미세전극을 개발하고 그 성능을 검증하였다. 기록전극 측면에서, 기존의 요철형 전극 구조를 탈피하고 고원지형 모양의 전극을 특징으로하는 플라토(plateau)전극 제조 방법을 제안하였다. 기존의 다른 생체적합성 폴리머인 폴리이미드나 패럴린으로 제작된 다채널전극은 낮은 적합성(conformability)과 신경조직과 비교하여 높은 영률 그리고 뉴런과 전극 사이에 공기 갇힘 현상이 발생하는 한계를 가지고 있었다. 전극의 요철 구조는 뇌와 같이 부드러운 신경 조직에서는 재분포(repopulation)현상으로 문제가 완화되지만 척수와 같이 신경 다발로 이루어진 조직에서는 신호 열화의 주된 요인이 되었다. 본 연구에서사용한PDMS는생체적합성폴리머중가장신경조직과의영률이유사하고 뛰어난 적합성을 가지고 있어 기록용전극의 재료로 적합하다. 그러나 다른폴리머와 유사하게 PDMS의 소수성 특성으로 인하여 전극의 크기가 작아질수록 공기 갇힘현상이 두드러지게 발생하였고 이로인하여 실험의 신뢰성에 문제가 발생하였다. 개발된 플라토전극은 신경조직과의 적합성 및 공기 갇힘 현상을 효과적으로 해결함으로써 신뢰성있는 동물실험을 수행할 수 있었다. 자극전극 측면에서, 기존 수직형 벽면 전극의 전류 밀도 분포는 전극의 가장자리에서 가장 강하게 나타나 조직을 균일하게 자극하기 어려웠다. 하지만 전극의 벽면 모양에 따라 전극의 표면에 유기되는 전류 밀도 분포가 변하는 것을 확인하고 PDMS기반의 경사벽면을 갖는 전극 제작 기법을 제안하고 제작하였다. 경사각을 제어하기 위해서 음성감광제의 노광에너지를 변화시키는 방법을 이용하였다. 과소노광정도와 마스크와 감광제의 간격에 따라 감광제 기둥의 경사를 효율적으로 제어할 수 있으며,이를 이용하여 전극 벽면의 경사를 제어할 수 있었다. 그리고 수직 벽면 전극, 경사벽면 전극, 표면 부착형 전극구조에서 전류 밀도 분포를 검증하기 위하여 COMSOL을 이용해 전류 밀도 분포를 시뮬레이션하였다. 다층 기판 제작에 있어 가장 중요한 층간연결 기법을 기존의 수직형 층간연결에서 경사형 층간연결로 대체함으로써 도금공정없이 다층기판을 제작하는 공정 기술을 제안하였다. 그리고 층간연결 과정에서 PDMS와 금을 연결하기 위한 티타늄을 배제하는 공정을 제안함으로써 층간연결에서 발생하는 저항을 효과적을 방지하였다. 그리고 PDMS기판의 인장 및 굽힘시험을 수행하여 인장비율이4%이내에서는 단선이 발생하지 않음을 확인하였고 3000회의굽힘 실험 동안에 성능의 열화가 미미함을 확인하였다. 본 연구에서는 8개의 층간연결과 5회의 도선 교차가 발생하는 양면 기판을 제작하여 제안 기법의 유효성을 검증하였다. 기존 방식으로 제작한 오목한(recessed) 전극과 제안한 플라토 전극을 이용하여 동물 실험을 수행하였다. 오목한 전극에서는 공기 갇힘 현상으로 인하여 신뢰성 있는 신호 기록이 이루어지지 않았으나, 플라토 전극에서는 공기 갇힘 현상이 일어나지 않아 효과적으로 생체 신호를 기록할 수 있었다. 동물 실험은 두가지 환경에서 진행하였는데, 한 실험은 설치류의 회음부를 물리적으로 자극함으로써 발생하는 척수신경 신호를 기록함으 로써 자극의 유효성을 검증하였고, 다른하나는 2가지의 냄새물질을 설치류의 코에 주입한 후, 뇌의 후각망울에서 그 신호를 측정함으로써 자극의 유효성을 검증하였다.

PDMS microarray chip을 이용한 중금속에 의해 유도되는 단일 가닥 oligonucleotide cleavage 연구

구진아 단국대학교 대학원 2010 국내석사

인체는 산업의 발전으로 인한 환경 호르몬, 독성을 지닌 화학 물질 등 다양한 오염 물질에 노출이 되고 있다. 특히, 수은, 납, 카드뮴과 같은 중금속은 다양한 질병을 유발하는 물질로써 세계 보건 기구(WHO, World Health Organization)에서는 이 들 중금속에 대한 혈중농도의 권고 기준을 정하여 엄격하게 관리를 하고 있다. 본 연구에서는, 실험실에서 구축한 레이저 유도 형광 현미경을 이용하여 중금속에 의한 20mer의 단일 가닥 oligonucleotide cleavage를 정량적으로 측정하였다. 적은 양의 시료를 이용하여 빠르고, 정확한 정량 분석을 위해 polydimethysiloxane(PDMS) microarray chip에 형광체 Cy5 tagged oligonucleotide을 고정시켰다. PDMS microarray chip의 array pattern은 216 nm Nd:YAG laser를 이용하여 제작할 수 있었으며, 반응성이 없는 PDMS에 생체 분자를 고정시키기 적당한 표면 성질을 갖게 하기 위해 산소 플라즈마 처리를 한 후, 3-(aminopropyl) triethoxysilane (APTES)를 chemical vapor deposition (CVD) 방법을 이용하여 코팅하였다. PDMS 표면에 flexibility와 wettability를 부여하여 단일 가닥 oligonucleotide immobilization의 효율을 더 높이기 위해 cross-linker로 Sulfosuccinimidyl-4-(N-maleimidomethyl) cyclohexane-1- carboxylate (sulfo-SMCC)를 사용하였으며, 이는 APTES와 amide bond를 형성한다. 양 말단기에 각각 thiol기와 형광체 Cy5가 tagging 되어 있는 단일 가닥 oligonucleotide와 cross-linker의 maleimide기가 공유 결합을 이룬다. PDMS microarray chip에 고정된 oligonucletide와 납, 카드뮴 이온을 반응시킨 후 island에 cleavage 되지 않고 남아 있는 oligonucleotide를 레이저 유도 현미경을 이용하여 monitoring함으로써 정량적으로 확인할 수 있었다. 두 금속 이온 모두 공기 중에서 22% 이상 형광 세기의 감소를 보였다. Oligonucleotide cleavage의 정확한 정량 분석을 위해 oligonucleotide cleavage를 유도하는 다양한 요인에 의한 영향을 보았다. 특히, 과산화수소와 같은 산화제가 첨가 되면 oligonucleotide cleavage가 증가함을 볼 수 있었다. Cleaved oligonucleotide fragments는 MALDI-TOF-MASS를 이용하여 정성적으로 확인하였다. 본 연구에서는 용액 내에 금속 이온이 존재 할 경우 발생하는 형광체의 quenching 현상을 고려하였다. 납과 카드뮴 모두 농도가 증가할수록 형광체의 quenching이 발생하였으며, quenching constant는 각각 0.22, 0.84였다. 흥미롭게도, 카드뮴은 납에 비해 더 낮은 농도에서부터 quenching이 발생 하였으며, oligonucleotide cleavage 실험은 금속 이온에 의한 quenching이 일어나지 않는 농도 범위에서 수행하였다. 결과적으로, 단일 가닥 oligonucleotide cleavage는 중금속 이온이 존재 할 경우 발생 하는 활성 산소 종(Reactive oxygen species, ROS)에 의해 유도 될 수 있음을 PDMS microarray chip과 레이저 유도 형광 현미경으로 확인하였다. In this work, a new method to determine the level of DNA cleavage quantitatively using laser induced fluorescence microscopy was described. A single strand oligonucleotide tagged with a Cy5 fluorophore was immobilized on a pillar of polydimethylsiloxane(PDMS) microarray chip, of which the use can improve the sample throughput and reduce the volume and analysis time significantly. The immobilization was carried out by chemical vapor deposition process suing 3-(aminopropyl) triethoxysilane(APTES), which was confirmed by a fluorescent emission of fluorescein isothiocyanate(FITC) selectively tagged on the amine functional group. Sulfosuccinimidyl-4-(N-maleimidomethyl) cyclohexane-1- carboxylate (sulfo-SMCC), as a cross-linker, was attached on the surface via the formation of covalent amide bone. The single strand DNA tagged with Cy5 as a fluorophore and thiol functional group ant both terminals was then bonded to the linker by the reactivity with sulfhydryl group. The un-cleaved DNA on the pillar of the microchip after reacted with Pb and Cd ions were quantitatively identified by monitoring the fluorescence level suing a lab-built laser induced fluorescence microscope(LIFM) with CCD camera for imaging and photomultiplier tube (PMT) for photon counting. The fluorescence reduction up to 25 (±1.4)% on the pillar was observed for both metal ions, depending upon the experimental condition. Interestingly Cd showed higher cleavage rate than Pb, which may relate to toxicity and mutation. The cleaved DNA was confirmed by MALDI-TOF-MS as well. We also found that the quenching effect on the fluorescence measurement was severe due to the presence of the metal ions and the extent of it depended upon the kind of metal. Fluorescence quenching constant of 0.84 and 0.14 for Cd and 0.22 for Pb at the linear dynamic range were obtained. Since the higher quenching constant indicated the more quenching, Cd ion suppressed the fluorescence signal more significantly than Pb ion. The result was equivalent to 59 (±2.4)% fluorescence suppression at 9.3 μg/mL of Pb ion. In order to improve analytical figure of merits for precise quantification using this LIFM with DNA microarray chip, carious factors influencing on the cleavage were studied as well. The presence of oxidizing agent, H2O2 and hydroxyl radical scavenger, glucose played significant role to the cleavage level. As a result, the single strand DNA damage in the presence of metal ions was occurred mostly by the oxidative cleavage caused by reactive oxygen species(ROS). Compared to the indirect interaction of metal-DNA, the effect of direct interaction, i.e., metal-DNA binding, on the cleavage, was relatively insignificant.

PDMS-Na Y Zeolite 와 PDMS-Chitosan 복합막에 의한 수소, 질소 기체 분리에 관한 연구

하정임 상명대학교 교육대학원 2010 국내석사

소수성 고무상 고분자 PDMS에 NaYzeolite 함량을 1∼40 wt%로 달리하 여 PDMS-NaYzeolite 복합막을 제조하고, PDMS에 chitosan을 0.02∼0.60wt%까지 넣어 복합막을 제조하였다. 그리고 FT-IR, ¹H-NMR, SEM에 의해서 막의 특성을 조사하였다. 기체투과 실험은 30 ℃, 4 kg/cm2 조건에서 수행하였고 복합막의 함량 변화에 따른 H2와 N2의 투과도와 선택도를 조사하였다. PDMS 단일막은 기체투과 압력이 증가하면 H2와 N2의 투과도와 선택도(H2/N2)가 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막의 H2와 N2 투과도는 NaYzeolite 함량 0∼10 wt%까지는 증가하고 그 이후부터는 감소하였고, 선택도(H2/N2)는 0∼2 wt%까지는 감소하고 그 이상에서는 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막은 H2 투과도가 증가하면 선택도(H2/N2)는 0 ∼2 wt%와 10∼40 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 감소하고, 2∼10 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 증가하였다. PDMS-Chitosan 복합막의 H2와 N2 투과도는 chitosan 함량이 증가하면 0∼0.20 wt%까지는 증가하고 그 이상에서는 감소하였다. 그리고 선택도(H2/N2)는 0∼0.20 wt%까지는 감 소하고 0.20∼0.60 wt% 범위에서는 증가하였다. PDMS-Chitosan 복합막의 H2 투과도가 증가하면 선택도(H2/N2)는 chitosan 함량이 0 wt%에서 0.20 wt% 로 증가하면 감소하였다. 그리고 chitosan 함량이 0.60wt%에서 0.20 wt%로 감소하면 선택도(H2/N2)도 감소하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막은 NaYzeolite 함량이 증가할수록, PDMS- Chitosan 복합막은 chitosan 함량이 증가할수록 열적 안정성이 향상된 것을 알 수 있다.

화학 용액 증착법에 이용 가능한 PDMS shadow mask의 제작과 이를 이용한 CdS thin film transistor 제작 : Fabrication of PDMS shadow mask for CdS thin-film transistors by chemical solution deposition

윤주원 성균관대학교 2006 국내석사

PDMS shadow masks were fabricated by replica molding using laser-patterned metal shadow masks, as a primary template which were applied to solution deposition as well as a vapor deposition thanks to solution-tight, free-standing and elastic characteristics of PDMS. We demonstrated how to fabricate CdS thin film transistors using prepared PDMS shadow masks. The patterned CdS thin films were successfully deposited by chemical solution deposition in aqueous solution and aluminium electrodes by thermal evaporation. The electrical characteristics of CdS-TFTs was characterized by a field effect mobility of ~0.01m^2/Vs, a threshold voltage of ~14V and an on/off ratio of ~10^5. PDMS shadow mask는 레이저로 패턴된 금속 재질의 shadow mask를 replica molding방법으로 복제하여 만들 수 있다. 용액의 반투과성과 좋은 탈부착성, 그리고 유연한 특징을 가진 PDMS로 만들어진 PDMS shadow mask는 기상과 용액 증착법의 패터닝에 사용 될 수 있다. 우리는 CdS thin film transistor 제작을 통해 PDMS shadow mask의 실제적 응용을 확인하였다. 반도체 층인 패턴된 CdS thin film은 PDMS shadow mask를 수용액 상에서 가리개로 사용하고 화학 용액 증착법을 이용하여 얻었다. Source와 drain 전극은 다른 모양의 PDMS shadow mask를 선증착된 CdS위에 붙인 후 aluminium을 열기상 증착하여 얻었다. 제작된 CdS-TFTs는 전계효과 이동도가 약 0.01cm^2/Vs, 문턱 전압이 약 14V 그리고 drain 전류의 점멸비가 약 10^5으로 측정되었다.

PDMS 채널에서의 전기삼투에 의한 유체 구동의 특성 조절에 관한 연구

최은수 亞洲大學校 大學院 2003 국내석사

Development of a Hybrid Stamp Coated with a Low-Surface-Energy, Diffusion-Blocking Layer for Organic Electronic Devices

차석균 서울대학교 대학원 2019 국내박사

Since the pioneering work by Whitesides et al., termed “soft lithography”, poly(dimethylsiloxane) (PDMS) has been very widely used as a material composing a stamp from which various materials are transferred onto a target substrate. However, even more than 20 years after the first paper reporting this work, applications of PDMS-stamp-based materials transfer have been rather limited to simple cases where materials transfer alone is sufficient for their success and/or the quality of the transfer-bonded interfaces and the cleanliness of the transferred layers do not matter significantly. This is in part due to the following adverse properties of the PDMS stamp: absorption of small molecules by PDMS free volumes and contamination of the transferred layers by uncured oligomers in PDMS. Here, I develop a hybrid stamp comprised of a PDMS bulk and a perfluoropolyether (PFPE) coating induced by a condensation reaction between not only PDMS and PFPE molecules but also adjacent PFPE molecules. A key role of the PFPE coating layer on the PDMS stamp is effective to prevent organic small molecules from being absorbed into the stamp and the uncured siloxane oligomers of the PDMS from migrating on a layer to be transferred. I prove the effectiveness and versatility of the PFPE-coated PDMS stamp by fabricating an organic light emitting diode whose organic-organic interface is formed by a transfer process and an organic hole-only device with a bottom electrode composed of a graphene bilayer transferred from the stamp. As a result, the mechanically bonded interfaces are sufficiently intimate at the molecular level compared to those of the same interface formed by thermal evaporation. Furthermore, the top surface of the transferred layer that was in contact with the stamp is enough to clean for injecting and extracting charge carriers. The PFPE-coated stamp demonstrated in this work is expected to be widely used in fabricating devices or systems that are especially difficult to realize using high-temperature or wet processes. An exciting example is full-color organic light-emitting device (OLED) displays with a resolution much higher than that of the current displays in smartphones, which is required for virtualreality applications but is difficult to fabricate using the current shadow maskbased patterning. 폴리디메틸실록산(PDMS)은 다양한 재료를 최종 기판으로 옮길 때 사용하는 소재로써 매우 널리 사용되어 왔다. 그러나 많은 연구자들이 오랫동안 이와 관련된 많은 연구들을 진행했음에도 불구하고, PDMS 도장 기반의 층 또는 패턴 전사 공정은 기계적으로 접합된 계면과 전사된 물질의 청결이 중요하지 않은 응용분야에서만 제한적으로 진행되었다. 이는 다음과 같은 PDMS 도장의 불리한 성질에 기인한다: (i) PDMS의 내부로 유기소분자의 흡수, (ii) PDMS의 경화되지 않은 올리고머에 의한 이동된 층의 오염. 이러한 문제가 해결된다면, 도장을 이용한 패턴된 물질 증착은 기존의 쉐도우 마스크 공정과 진공증착 공정으로 제작되는 유기전자소자 분야에서 다양하고 새로운 구조 및 소자를 제작할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 PDMS와 퍼플루오르폴리에테르(PFPE) 분자뿐만 아니라 인접한 PFPE 분자들 사이의 응축 반응에 의해 유도된 PDMS 벌크 및 PFPE 코팅 층으로 구성된 하이브리드 도장을 개발하였다. PDMS 도장 위에 있는 PFPE 코팅 층의 핵심 역할은 PDMS의 경화되지 않은 실록산 올리고머가 전사 될 층 위로 이동하는 것을 막고 전사 될 층의 물질이 도장 내부로 흡수되는 것을 방지하는 것이다. 박막전사 과정에서 가지는 PFPE로 코팅된 PDMS 도장의 효율성과 다 기능성은 전사 공정으로 형성된 유기—유기 계면이 포함된 유기발광 다이오드와 상기 도장으로부터 전사된 그래핀 이중층으로 구성된 하부 전극을 갖는 유기 hole-only 소자를 제작함으로써 증명되었다. 그 결과 기계적으로 결합된 계면의 품질은 열 증발에 의해 형성된 동일한 계면의 품질과 비교하여 비슷한 수준이었다. 또한, 도장과 접촉한 전사 층의 상부 표면은 전하 캐리어를 주입 및 추출하기에 충분하였다. 본 연구에서 개발된 PFPE가 코팅된 도장은 고온 또는 습식 공정을 사용하여 구현하기 가 특히 어려운 전자장치 또는 전자소자 제작에 널리 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 가장 흥미로운 예는 가상 현실 어플리케이션에 필요하지만 현재의 쉐도우 마스크 기반 패터닝을 사용하여 제조하기 어려운 스마트 폰의 현재 디스플레이보다 훨씬 높은 해상도를 갖춘 풀 컬러 유기발광소자 (OLED) 디스플레이이다.

PDMS의 기계적 특성 최적화를 통한 트랜스퍼 프린팅 기반의 다기능 웨어러블 디바이스 개발

김재인 부산대학교 대학원 2024 국내석사