• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.639-643
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• 2021

본 연구에서는 3차원 다층 미세유체 디바이스를 제작하기 위한 접착제로서 불소화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP) 나노입자를 연구하였다. FEP 분산 용액을 1500 rpm에서 30초 동안 단순 스핀 코팅하여 기판에 3 ㎛ 두께의 균일하게 분포된 FEP 나노 입자 층을 형성하였다. FEP 나노입자는 300 ℃에서 1시간 동안 열처리 후 소수성 박막으로 변형되었으며, FEP 나노입자를 이용하여 제작된 폴리이미드 필름 기반 미세유체 디바이스는 최대 2250 psi의 압력을 견디는 것을 확인하였다. 마지막으로 기존의 포토리소그래피로 제작하기 어려운 16개의 마이크로 반응기로 구성된 3차원 다층 미세유체 디바이스를 FEP가 코팅된 9개의 폴리이미드 필름을 간단한 1단계 정렬로 성공적으로 구현하였다. 개발된 3차원 다층 미세유체 디바이스는 화학 및 생물학의 다양한 응용을 위한 고속대량 스크리닝, 대량 생산, 병렬화 및 대규모 미세유체 통합과 같은 강력한 도구가 될 가능성이 있습니다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.93-99
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• 2022

초소형, 웨어러블 기기 기술의 빠른 발전에 따라, 전자기기 구동을 위한 시공간적인 제한이 없는 지속적인 전기 공급을 필요로 한다. 이에 따라, 두 가지 다른 재료의 접촉과 분리로 만들어지는 정전기를 활용하는 마찰대전 나노발전기(Triboelectric nanogenerator, TENG)는 간단한 원리 덕분에, 복잡한 과정 및 설계 없이도 자연에서 버려지는 다양한 형태의 에너지들을 효과적으로 수확하는 수단으로 활용되고 있다. 하지만, TENG의 실생활의 적용을 위해서는 전기적 출력의 증가가 필요하다. 또한, 전기적 출력의 증가뿐만 아니라 전기적 출력의 안정적인 발생은 TENG의 상용화를 위해서 해결해야 될 과제이다. 본 연구에서는 TENG의 출력을 향상시킬 뿐만 아니라, 향상된 출력을 안정적으로 나타낼 수 있는 방법을 제안하였다. 출력의 향상 및 안정성을 위해서 TENG 구성 요소 중 하나인 접촉층을 일렉트렛으로 사용하였다. 활용된 일렉트렛은 Fluorinated ethylene propylene (FEP) 필름에 코로나 차징과 열처리 과정을 순차적으로 진행함으로써 제작되었다. 코로나 차징으로 인해 인위적으로 주입된 전하가 열처리 과정에 의해서 깊은 트랩으로 들어가게 되어 전하의 이탈 현상이 최소화된 일렉트렛을 제작하고 이를 TENG 제작에 활용하였다. 제작된 일렉트렛의 출력 성능은 수직 접촉 분리 모드 TENG의 전압 출력을 측정함으로써 검증되었고, 코로나 차징 과정을 거친 일렉트렛은 어떠한 처리도 되지 않은 FEP 필름에 대비 12배 높은 출력 전압을 나타냈다. 일렉트렛의 시간 및 습도 안정성은 일반 외부 환경 및 극한의 습도 환경에 일렉트렛을 노출시킨 후, TENG의 출력 전압을 측정함으로써 확인되었다. 또한, 박수를 모티브로 한 Clap-TENG에 일렉트렛을 적용하여 LED를 작동시킴으로써 실생활에 적용할 수 있음을 보여주었다.

• 전기학회논문지
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• 제56권8호
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• pp.1450-1454
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• 2007

This paper presents a microfabricated Clark-type sensor which exactly can measure dissolved oxygen in the cell containing solution. We designed, fabricated, and characterized a microfabircated Clark-type oxygen sensor for measuring dissolved oxygen. The microfabricated oxygen sensor consists of 3-electrodes on a glass substrate, a FEP (Fluorinated ethylene propylene) oxygen-permeable membrane, and PDMS (Polydimethylsiloxane) reservoir for storing sample solution. Thin-film Ag/AgCl was employed as a reference electrode and its durability was verified by obtaining a stable open circuit potential for 2 hours against a commercial Ag/AgCl electrode and a stable cyclic voltammetry curve. Selectivity, response time, and linearity of the fabricated oxygen sensor were also verified well by cyclic voltammetry and amperometry depending. The fabricated oxygen sensor showed a 90% response time of 40sec and an excellent linearity with a correlation coefficient of 0.994.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.276-277
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• 2007

본 논문에서는 미량의 세포를 포함한 용액 내에서 세포의 산소호흡량을 측정하기 위해 FEP(Fluorinated Ethylene Propylene)를 멤브레인으로 사용한 Clark-type 센서를 제안하였다. 제안된 Clark-type 센서는 3-전극 시스템을 구성하는 유리 기판, 산소를 선택적으로 투과 시키는 FEP 멤브레인과 세포를 담을 수 있는 PDMS reservoir로 구성된다. 산소 센서의 3-전극 시스템에서 작업 전극과 상대 전극으로는 Au, 기준 전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. 기준 전극은 Ag 전극을 0.1M KCl/Tris-HCl 용액에서 chlorination하여 표면에 AgCl이 형성되도록 하였고, OCP(Open Circuit Potential) test를 수행한 결과 2시간 동안 안정적인 OCP 특성을 보여 좋은 내구성을 가짐을 확인하였다. 또한, 산소 유무에 따른 cyclic voltammetry 그래프의 차이를 확인하고, amperometry로 감도 및 반응 시간, 선형성을 측정/분석하였다. 제작된 산소 센서는 40초의 90% 반응 시간과 0.994의 아주 좋은 선형 상관계수를 보여주었다.

• 한국재료학회지
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• 제30권10호
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• pp.522-532
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• 2020

Conductive polymer composites with high electrical and mechanical properties are in demand for bipolar plates of phosphoric acid fuel cells (PAFC). In this study, composites based on natural graphite/fluorinated ethylene propylene (FEP) and different ratios of carbon black are mixed and hot formed into bars. The overall content of natural graphite is replaced by carbon black (0.2 wt% to 3.0 wt%). It is found that the addition of carbon black reduces electrical resistivity and density. The density of composite materials added with carbon black 3.0 wt% is 2.168 g/㎤, which is 0.017 g/㎤ less than that of non-additive composites. In-plane electrical resistivity is 7.68 μΩm and through-plane electrical resistivity is 27.66 μΩm. Compared with non-additive composites, in-plane electrical resistivity decreases by 95.7 % and through-plane decreases by 95.9 %. Also, the bending strength is about 30 % improved when carbon black is added at 2.0 wt% compared to non-additive cases. The decrease of electrical resistivity of composites is estimated to stem from the carbon black, which is a conductive material located between melted FEP and acts a path for electrons; the increasing mechanical properties are estimated to result from carbon black filling up pores in the composites.