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연구
신소재공학과 박철민 교수 연구팀, 액체 정보 감지 LIFS 소자 개발
등록일: 2019-09-05  |  조회수: 248

 박철민 교수 연구팀, 액체 정보 감지 LIFS 소자 개발

생체의학 진단, 헬스 모니터링 기술에 기여

 

 

 

박철민 교수(신소재공학과) 연구팀이 액체 극성에 따라 같은 주파수 내에서 발생하는 사운드의 세기 차이를 이용해 액체 정보를 감지하는 Liquid-interactive ferroelectric sound(LIFS) 소자를 개발했다. 본 연구는 연구의 우수성을 인정받아 지난 8월 8일 국제 학술지인 '네이처 커뮤니케이션' 지에 게재됐다.

 

 

 

액체 정보를 직접적으로 감지하고 저장할 수 있는 기술은 현재 많이 연구되고 있으며, 대부분 인간의 감각 중에서 시각과 후각을 통해 연구가 이루어지고 있다. 하지만 이러한 연구 방식은 색을 띄지 않는 액체와 독성이 강한 액체의 경우 연구자에게 매우 위험하고 해로운 실정이다.

 

따라서 본 연구팀은 용액공정이 가능한 강유전체 고분자를 이용하여 직류 전압에 따라 극성 방향이 바뀌는 고분자 도메인의 영역을 조절했다. 이로써 교류 전압을 인가했을 때 고분자의 압전 특성에 의한 진동이 발생하는 사운드 소자를 구현해냈다.

 

특히 같은 평면 내에 존재하는 두 개의 분리된 전극 위로 PVDF-TrFE 고분자 층으로 이루어진 단순한 소자 구조를 만들어냈다. 더불어 소자의 고분자 표면 위로 극성을 띄는 액체가 위치했을 때 두 개의 분리되어 있는 전극에 교류 전압을 인가하여 액체의 극성 정도에 따라 사운드 세기가 달라지는 센서 소자를 개발했다. 또한, PVDF-TrFE 고분자의 강유전성을 이용하여 액체 정보를 저장할 수 있는 비휘발성 메모리 사운드 소자를 고안했다. 

그림1. 유기발광보드 도식(OLEB)(좌), 지문 인식 발광 디스플레이(우)

 

 

 

이밖에도 패드 타입의 소자를 개발하여 액체의 위치를 감지할 수 있는 기능성을 구현했다. 나아가 미소유체채널(microfludic channel) 형태로 개발하여 사운드 레벨을 통해 인간의 혈청과 같은 유동성을 갖는 정보를 직접적으로 모니터링이 가능했다.

박철민 교수는 “연구팀이 개발한 액체 정보를 감지하는 강유전체 고분자 메모리 사운드 소자의 경우 용액공정이 가능하기 때문에 저렴한 제작비용이 장점”이라며 “본 연구에서 개발된 LIFS에 의해 유연하고 미소유체에 적합한 특성은 생체의학 진단, 위독성이 강한 액체 감지, 휘발성유기화학물질 (VOCs) 감지 그리고 헬스 모니터링 기술에 있어서 중요한 원천기술이 될 것으로 기대된다.”고 밝혔다.

 

 

 

 

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