레이저 유도된 그래핀을 이용한 적층 구조의 스트레인-온도 하이브리드 패치 센서

스트레인-온도 하이브리드 패치 센서는 인체의 미세한 움직임과 온도와 같은 여러 자극을 동시에 감지할 수 있기 때문에 최근, 전자피부와 웨어러블 의료/헬스케어 센서 관련 연구 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 흑린 (black phosphorus, BP)이 도포된 레이저 유도 그래핀 (laser-induced graphene, LIG)을 이용하여 layer-by-layer (LBL) 구조의 스트레인-온도 하이브리드 패치 센서를 제작 및 평가하였다. 제작이 간단한 CO2 레이저로 유도된 그래핀은 캐리어 이동성이 뛰어나고 전기적, 기계적, 온도적으로 우수한 특성을 지닌 흑린을 산화로부터 보호하는 역할을 하고, LBL 구조는 여러 자극 간 상호 간섭을 감소시키는 역할을 한다. 신축성을 지닌 polystyrene-blockpoly(ethylene-ran-butylene)-block-polystyrene (SEBS) 기판 위에 제작된 하이브리드 패치 센서는 14.6 % 이상의 스트레인 범위에서 5,567 의 높은 게이지 상수와 아레니우스 방정식을 통해 10,906 K 의 우수한 온도 지수를 보이며 20,000 회 인장 반복 실험을 통해 뛰어난 내구성 및 재현성을 보였다. 또한 사람의 체온 범위를 포괄하는 35 – 50 °C 의 온도 범위에서 안정적인 저항 응답 특성을 나타냈다.

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