Highly Sensitive and Stretchable Multi-dimensional Strain Sensor with Pre-strained Anisotropic Metal Nanowire Percolation Networks :금속 나노와이어의 이방성 패턴을 이용한 유연 다차원 스트레인 센서 개발

김권규

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김권규 (서울대학교, 서울대학교 대학원)

지도교수: 고승환

발행연도: 2016

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2017

Flexible and Highly Sensitive Multi-dimensional Strain Sensor with Intersecting Metal Nanowire Arrays

김권규 , 조현민 , 고승환 대한기계학회 춘추학술대회 2017.05 학술대회자료

2016

Highly Sensitive and Stretchable Multi-dimensional Strain Sensor with Pre-strained Anisotropic Metal Nanowire Percolation Networks

김권규 기계항공공학부 2016.01 학위논문

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Novel designs for flexible strain-gauge sensors have been widely reported, yet remained unsuccessful in distinguishing complex characteristics of the multi-dimensional strain. Here, to overcome the limitation of the conventional single axis-strain sensor, we demonstrate a multi-dimensional strain sensor composed of two layers of pre-strained silver nanowire percolation network with decoupled and polarized electrical response in principal and perpendicular directional strain. The information on the magnitude and effective direction of surface strain are successfully calculated up to 35 % maximum strain. At the same time, the fabricated multi-dimensional sensor exhibits a markedly large gauge factor (>20) at excellent agreement with a model predicted by 3D percolation theory. The potential of the proposed sensor as a versatile wearable device has been further confirmed through its implementation as a large-area multi pixel strain sensor array on a human hand and a remote controller for an artificial 3D simulation model.

#다차원 스트레인 센서 #나노와이어 퍼콜레이션 네트워크 #유연전자소자 #이방성 저항 변화

Chapter 1. Introduction 6
1.1. Study Background 6
1.2. Purpose of Research 8
Chapter 2. Fabrication 9
2.1. Fabrication of the Strain Sensor 9
2.2. Material 13
Chapter 3. Result 14
3.1. Pre-strained AgNW 14
3.2. Calculation of resistance through 3D percolation theory 18
3.3. Monte-Carlo simulation of resistance through 3D percolation theory 20
3.4. Off-axis strain detection of multi-dimensional strain sensor 22
3.5. Calculation of the effective strain for off-axis deformation 24
3.6. Cyclic response of the strain sensor 26
3.7. Multi-pixel strain sensor fabrication 28
3.8. Applications of multi-dimensional strain sensor 30
Chapter 4. Summary 33
References 34
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