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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장경욱
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 가천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 논문에서는 가볍고 유연한 Nylon-yarn 가스 센서를 제작하였다. 가스 센서 제작을 위해 사용한 재료는 다중 벽 탄소나노튜브 (Multied-walled Carbon Nanotube, MWCNT)와 Nylon-yarn 실을 사용하였다. MWCNT는 전기적, 기계적, 화학적 안정성이 우수하여 가스 센서의 재료로 널리 사용되고 있다. 가스 센서 제작에 있어서는 Nylon-yarn 실과 유리기판은 에탄올, 아세톤, 증류수에 각 20분씩 초음파세척기(HWASHIN, POWER SONIC 410)를 활용하여 초음파를 인가해 세척하였다. MWCNT가 분산된 용액을 만들었으며, 분산된 용액은 에탄올과 MWCNT를 혼합한 용액(에탄올 5 ml당 3 mg의 MWCNT의 파우더를 혼합)에 초음파를 1시간 동안 인가하여 MWCNT를 분산시켰다. MWCNT를 분산시킨 용액에 세척한 Nylon-yarn 실을 침적시켜 초음파를 인가하여 3시간 동안 증착 시킨 후 실온에서 24H 동안 건조시켰다. 건조된 Nylon-yarn 실을 MWCNT가 분산된 용액에 침적시킨 후 실온에서 24시간 동안 건조시켰다. 나일론 실 위에 MWCNT가 박막 처리가 된다. MWCNT 박막 처리된 Nylon-yarn 실위에 1mm의 간격을 마스킹 한 후 금 전극을 증착한다. 금은 Ion Coater(HOYEON, HC-21)를 통해 증착하여 가스 센서를 제작하였다. 제작된 가스 센서는 FE-SEM(HITACHI, S-4700), XRD(RIGAKU, D/MAX-2200)를 통해 구조적 특징을 분석하였다. 제작된 가스 센서의 가스 검출 민감성을 확인하기 위해 가스실험을 진행하였다. 챔버는 온도와 가스 농도를 조절 하면서 가스 검출 실험을 진행하였다. 챔버내의 분위기는 각각의 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm 농도에서 각기 다른 20 ℃, 40 ℃, 60 ℃ 온도에서 실험을 진행하였다. 가스 검출 실험은 센서의 저항변화를 검출하여 민감도(Sensitivity)와 흡착 에너지를 분석하였다. 가스 투입 후 2분 가량 센서의 저항이 변화했으며, 이후 센서의 저항 변화는 없었으며, 안정적이었다. 센서와 가스 분자의 흡착에너지 분석에서는 챔버내의 온도가 20 ℃ 일 때 가스 농도가 높을수록 흡착에너지가 작아졌으며, 가스농도 50ppm 일 때 챔버내의 온도가 높을수록 흡착에너지가 작아졌다. 흡착에너지의 감소는 센서와 가스 분자의 결합을 쉽고 빠르게 할 것으로 판단된다.
본 논문에서 제작한 가스 센서를 활용하여 온도 및 가스 농도를 변화하여 가스 검출 실험을 진행 하였다. 제작된 가스 센서는 MWCNT 분산체에 Nylon-yarn 실을 침적시켜 가스 센서를 제작하였으며, 가스 검출 실험은 챔버내의 온도 20 ℃, 40 ℃, 60 ℃에서 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm 가스 농도 별로 진행 하였다. 가스 검출 후 센서의 변화하는 저항을 통해 가스 센서의 민감도를 분석하였다. 간편한 공정을 통하여 Nylon-yarn 가스 센서를 제작 할 수 있었다.
본 논문에서 제작한 가스 센서를 활용하여 온도 및 가스 농도를 변화하여 가스 검출 실험을 진행 하였다. 제작된 가스 센서는 MWCNT 분산체에 Nylon-yarn 실을 침적시켜 가스 센서를 제작하였으며, 가스 검출 실험은 챔버내의 온도 20 ℃, 40 ℃, 60 ℃에서 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm 가스 농도 별로 진행 하였다. 가스 검출 후 센서의 변화하는 저항을 통해 가스 센서의 민감도를 분석하였다. 간편한 공정을 통하여 Nylon-yarn 가스 센서를 제작 할 수 있었다.
목차
제 1장. 서 론 1제 2장. 관 계 이 론 32.1. 질소산화물 32.2. 웨어러블 센서 52.3. 가스 센서 82.3.1. 반도체 가스 센서 82.3.2. 섬유기반 웨어러블 가스 센서 102.3.3. 가스 센서의 복합화 102.4. 탄소나노튜브 11제 3장. 실 험 방 법 133.1. 실험 재료 133.2. Nylon-yarn 가스 센서 제작 143.3. 가스 검출 방법 15제 4장. 결과 및 고찰 17제 5장. 결 론 35
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