Stretchable Conductive Adhesives Based on Silicone Rubber/Silver Nanoparticle/Carbon Nanotube Composites :실리콘 러버/실버 나노파티클/탄소나노튜브 복합소재 기반 신축성 전도성 접착제

정미주

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정미주 (숭실대학교, 숭실대학교 대학원)

지도교수: 허완수

발행연도: 2017

저작권: 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2017

Highly Stretchable Conductive Composites Based on Elastomer/Silver nanomaterials

정미주 , 허완수 , 김희숙 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2017.10 학술대회자료

Stretchable Conductive Adhesives Based on Silicone Rubber/Silver Nanoparticle/Carbon Nanotube Composites

정미주 화학공학과 2017.01 학위논문

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신축성 있는 전도성 접착제는 신축성 있는 센서 및 액추에이터와 같은 다양한 분야에서 잠재적 인 응용으로 인해 새로운 재료이다. 현재 신축성 있는 전도성 접착제는 원하는 전기 전도성을 위해 고농도의 필러를 필요로 하기 때문에 낮은 전기 전도성 및 전기 기계적 안정성과 같은 몇 가지 어려운 한계를 가지고 있다. 최근에는 신축성 있는 전도성 접착제에서 필러의 크기와 모양에 따라 필러 사이의 접촉점 수가 접촉 저항을 줄이는데 효과적 일 수 있다.
본 연구에서는 실리카 입자 및 다중 벽 탄소나노튜브 (MWCNT)와 같은 충전제를 첨가하여 실리콘 고무 /은 나노 복합체의 전기 전도성 및 전기 기계적 안정성이 향상되었음을 입증했다. 18 vol %의 은 나노 입자로 전기 퍼콜레이션 네트워크가 거의 형성되지 않았다. 실리카 입자가 15 vol %까지 증가 할 때, 전기 저항은 3.0 x 10-3 Ω·cm에 이르렀으며 이는 실리카 입자가 없는 퍼콜레이션 역치에서의 전기 저항률과 유사하다. 실리카 입자가 15 vol % 인 경우, 복합 재료의 저항 비 (R / R0)는 30 % 변형에서 10까지 증가했다. 전자 기계적 안정성을 향상시키기 위해 은 나노 입자 18vol %를 함유 한 실리콘 고무 /은 나노 복합체에 MWCNT를 5 wt%까지 첨가하였으며 전기 저항은 5.2 × 10-2 Ω·cm이었다. 또한, MWCNT를 갖는 나노 복합체는 개선 된 전기 기계적 안정성을 나타낸다. MWCNT를 첨가함으로써 기계적 변형이 30 %로 증가함에 따라 저항 비는 1.8로 증가했다. 또한 변형률이 10 %, 20 %, 30 % 인 복합 재료의 저항 비는 1000 변형 사이클 후에 1.5보다 작다. 실험 데이터는 MWCNT가 복합재료에서 은 나노 입자의 전기 전도 네트워크를 촉진한다는 것을 보여준다. 1 차원 CNT가있는 전기 접착제는 다양한 신축성 전자 제품에 활용 될 수 있다.

Stretchable conductive adhesives are emerging materials due to their potential applications in various fields such as stretchable sensors and actuators. Currently stretchable conductive adhesives have some challenging limitations properties, such as the low electrical conductivity and electromechanical stability because it requires high concentration of fillers for desired electrical conductivity. Recently, depending on the sizes and shapes of filler in stretchable conductive adhesives, the number of contact points between fillers can be effective to reduce contact resistance.
In this study, we demonstrate that the electrical conductivity and electromechanical stability of silicone rubber/silver nanocomposites have been improved by adding fillers such as silica particles and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). With 18 vol% of silver nanoparticles, it was found that the electrical percolation network barely formed. When the silica particles increased up to 15 vol%, the electrical resistivity reached 3.0×10-3 Ω·cm, which is similar to the electrical resistivity at the percolation threshold without silica particles. However, the electromechanical stability results show that the silica particle is not an effective candidate for stretchability. With 15 vol% of silica particles, the resistance ratio (R/R0) of composites increased up to 10 at 30% strain. To improve the electromechanical stability, the MWCNTs were added up to 5 wt% in the silicone rubber/silver nanocomposites with 18 vol% of silver nanoparticles and the electrical resistivity showed 5.2×10-2 Ω·cm. Additionally, the nanocomposites with MWCNTs show an improved electromechanical stability. By adding MWCNTs, the resistance ratio increased to 1.8 as the mechanical strain increased to 30%. Also the resistance ratio of the composites with 10%, 20%, and 30% of strain was smaller than 1.5 after 1000 strain cycles. Experimental data show that MWCNTs prompted the electrical conductive network of silver nanoparticles in the composites. The electrical adhesives with 1-dimensional CNT could be utilized in various stretchable electronics.

#composites #nanocomposites #electrically conductive adhesives #stretchable #siver #CNT

ABSTRACT IN ENGLISH ⅷ
ABSTRACT IN KOREAN x
CHAPTER 1 Introduction 1
1.1 Electronic packaging 1
1.2 Electrical interconnections 3
1.3 Electrical conductive adhesives (ECAs) 5
1.4 Isotropic conductive adhesives (ICAs) 7
1.4.1 Electrical properties of ICAs on percolation threshold 7
1.4.2 Improvement of electrical and mechanical properties of ICAs 9
1.5 Recent advances on ICAs 9
1.5.1 Variety of materials to improve properties of ICAs 9
1.5.2 Improvement of electrical and stretchability of ICAs 10
CHAPTER 2 Experiments 13
2.1 Materials 13
2.2 Preparation of silicone rubber/silver/silica nanocomposites 16
2.3 Preparation of silicone rubber/silver/MWCNT nanocomposites 19
2.4 Characterization 19
CHAPTER 3 Results and Discussion 20
3.1 Effects of silica particle on the electrical percolation threshold of silicone
rubber/silver nanocomposites 20
3.2 Effects of MWCNT on the electrical percolation threshold of silicone
rubber/silver nanocomposites 28
3.3 Electromechanical stability of silicone rubber/silver nanocomposites 30
3.4 Effect of silica particle content on the electromechanical stability of
nanocomposites 34
3.5 Effect of MWCNT content on the electromechanical stability of
nanocomposites 38
CHAPTER 4 Conclusion 45
REFERENCES 47

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