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WO2016163650A1 - 전기장을 이용한 전기 방사 장치 및 이를 이용한 투명 전극의 제조 방법 - Google Patents

전기장을 이용한 전기 방사 장치 및 이를 이용한 투명 전극의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2016163650A1
WO2016163650A1 PCT/KR2016/002446 KR2016002446W WO2016163650A1 WO 2016163650 A1 WO2016163650 A1 WO 2016163650A1 KR 2016002446 W KR2016002446 W KR 2016002446W WO 2016163650 A1 WO2016163650 A1 WO 2016163650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nanofibers
voltage
alignment direction
electric field
nanomaterial
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002446
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박장웅
현병관
지상윤
안병완
Original Assignee
희성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 희성전자 주식회사 filed Critical 희성전자 주식회사
Publication of WO2016163650A1 publication Critical patent/WO2016163650A1/ko

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02—Spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like

Definitions

  • the present invention relates to an electrospinning apparatus using an electric field and a method of manufacturing a transparent electrode using the same, and more particularly coaxially aligned by the electric field generated by the auxiliary electrode by providing an auxiliary electrode between the spinning nozzle and the integrated substrate.
  • the present invention relates to an electrospinning apparatus using an electric field capable of manufacturing a nanofiber having a double layer structure, and a method of manufacturing a transparent electrode using the same.
  • Display devices require a transparent electrode having transparency, and indium tin oxide (ITO) has been commonly used.
  • ITO indium tin oxide
  • such indium tin oxide is difficult to be applied to a flexible display device due to its low flexibility and stretchability.
  • a transparent electrode including another material for example, a transparent electrode using graphene or silver nanowires has been developed.
  • the results of the research to date is that the transparent electrode using graphene or silver nanowires has a complicated process, low reliability of the product, and high price.
  • An object of the present invention is to provide an electrospinning apparatus using an electric field and a method of manufacturing a transparent electrode using the same, which can produce nanofibers having a flexible, stretchable and directional coaxial bilayer structure in a simple and economical process. .
  • the electrospinning apparatus using the electric field according to the present invention the voltage is applied, the inner nozzle for emitting at least one of the nanomaterial and the polymer material, and formed to surround the inner nozzle and the other of the nanomaterial and the polymer material
  • a spinning nozzle for spinning a nanofiber comprising a coaxial bilayer between the nanomaterial layer formed of the nanomaterial and the polymer material layer formed of the polymer material, including an external nozzle that emits light;
  • a method of manufacturing a transparent electrode using an electrospinning apparatus includes: arranging a plurality of auxiliary electrodes between an integrated substrate and a spinning nozzle to surround nanofibers emitted from the spinning nozzle; Applying a voltage to the spinning nozzle, spinning a nanofiber comprising a coaxial bilayer between the nanomaterial layer formed of a nanomaterial and the polymer material layer formed of a polymer material from the spinning nozzle on the integrated substrate; Applying a predetermined voltage to the plurality of auxiliary electrodes to concentrate the nanofibers emitted from the spinning nozzle in a straight line by an electric field generated between the plurality of auxiliary electrodes; The voltage is periodically changed such that opposite voltages are applied to some of the auxiliary electrodes of the plurality of auxiliary electrodes that are opposite to each other, or voltages having different magnitudes are applied, and thus the electric field generated by the change of the voltage Forming the nanofibers concentrated in a straight line in a predetermined alignment direction; Removing the polymer material from the nanofibers
  • the nanofibers radiated from the spinning nozzle can be concentrated in the center of the centralized auxiliary electrode by disposing a concentrated auxiliary electrode between the integrated substrate and the spinning nozzle, the nanofibers having directivity are manufactured. Is easy.
  • the steering auxiliary electrode between the integrated substrate and the spinning nozzle and periodically applying a voltage to generate a voltage difference between the electrodes facing each other, the nanofibers emitted from the spinning nozzle can be aligned and moved in a predetermined alignment direction. Since it is possible, a transparent electrode made of nanofibers having directivity can be produced.
  • the transparent electrode using the nanofiber of a grid pattern can be manufactured, the surface roughness and density of a transparent electrode can be controlled precisely.
  • a transparent electrode having a grid pattern having flexibility or elasticity may be provided by a simple and economic process, and the flexible display device or the flexible display device may be easily implemented using the transparent electrode.
  • the process is very simple and economical advantages.
  • FIG. 1 is a view showing an electrospinning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method of aligning nanofibers using the electrospinning apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the spinning nozzle illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a nanofiber made of a coaxial bilayer by the electrospinning apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a transparent electrode using an electrospinning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an electrospinning apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing an electrospinning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a method of aligning nanofibers using the electrospinning apparatus shown in FIG. 1.
  • 3 is an enlarged cross-sectional view of the spinning nozzle illustrated in FIG. 1.
  • 4 is a perspective view showing a nanofiber made of a coaxial bilayer by the electrospinning apparatus shown in FIG. 1.
  • an electrospinning apparatus includes a spinning nozzle 10, an integrated substrate 20, an electric field generating module, and a power supply 70.
  • the spinning nozzle 10 is connected to a spinning solution tank 40 and a syringe pump (not shown).
  • the spinning solution tank 40 stores a spinning solution for spinning.
  • the spinning solution includes a nanomaterial and a polymer material.
  • the spinning solution tank 40 includes a nanomaterial tank 41 including the nanomaterial having conductivity, and a polymer material tank 42 including the polymer material.
  • the nanomaterial and the nanomaterial layer 51 formed from the nanomaterial may be formed of a material having various nano shapes, for example, nanoparticles, nanowires, nanotubes, and nanoparticles. It may include at least one selected from the group consisting of a rod, a nanowall, a nano belt, a nano belt, and a nano ring.
  • the nanomaterial and the nanomaterial layer 51 may include, for example, nanoparticles such as copper, silver, gold, copper oxide, and cobalt.
  • the nanomaterial and the nanomaterial layer 51 may include, for example, nanowires such as copper nanowires, silver nanowires, gold nanowires, and cobalt nanowires.
  • the nanomaterial and the nanomaterial layer 51 may be composed of a nanomaterial solution in which the above-described nanomaterial is dissolved in a soluble solvent such as methanol, acetone, detrahydrofuran, toluene, or dimethylformamide.
  • the soluble solvent may include alkanes such as hexane, aromatics such as toluene, ethers such as diethyl ether, and chloroform.
  • Alkyl halides such as Alkyl halides, Esters, Aldehydes, Ketones, Amines, Alcohols, Amides, Carboxylates ( Carboxylic acids), and water.
  • the nanomaterial solution may be formed using, for example, the organic solvent described above.
  • the nanomaterial is exemplary, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • the polymer material and the polymer material layer 52 formed from the polymer material are polymer solutions containing various polymer materials.
  • the polymer material is polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polymethylmethacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane, polyetherurethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyl Latex, cellulose acetate propionate, polymethylacrylate (PMA), polyvinyl acetate (PVAc), polyacrylonitrile (PAN), polyperfuryl alcohol (PPFA), polystyrene, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polycaprolactone, polyvinyl fluoride, and at least one selected from the group consisting of polyamide.
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PMMA polymethylmethacryl
  • the polymer material and the polymer material layer 52 may include a copolymer of the above-described material, for example, a polyurethane copolymer, a polyacryl copolymer, a polyvinylacetate copolymer, a polystyrene copolymer, It may include at least one selected from the group consisting of a polyethylene oxide copolymer, a polypropylene oxide copolymer, and a polyvinylidene fluoride copolymer.
  • the polymer material and the polymer material layer 52 may be composed of a polymer solution in which the polymer material described above is dissolved in a soluble solvent such as methanol, acetone, detrahydrofuran, toluene, or dimethylformamide.
  • the soluble solvent may include alkanes such as hexane, aromatics such as toluene, ethers such as diethyl ether, and chloroform.
  • Alkyl halides such as Alkyl halides, Esters, Aldehydes, Ketones, Amines, Alcohols, Amides, Carboxylates ( Carboxylic acids), and water.
  • a polymer solution is exemplary, and the technical idea of the present invention is not limited thereto.
  • the spinning nozzle 10 receives the nanomaterial and the polymer material from the spinning solution tank 10 and spins through a spinning nozzle tip located at an end thereof.
  • the spinning nozzle 10 may include an inner nozzle 11 that radiates at least one of the nanomaterial and the polymer material, and is formed to surround the inner nozzle 11 to transfer another one of the nanomaterial and the polymer material.
  • the inner nozzle 11 is connected to the nanomaterial tank 41 to radiate the nanomaterial supplied from the nanomaterial tank 41
  • the outer nozzle 12 is the polymer material.
  • the spinning nozzle 10 has a coaxial double cylinder structure, and the spinning nozzle 10 can be spun together without mixing the nanomaterial and the polymer material. Accordingly, the spinning nozzle 10 may radiate the nanomaterial layer 51 formed of the nanomaterial and the polymer material layer 52 formed of the polymer material to form a coaxial double layer structure.
  • the syringe pump (not shown) is a pump that pressurizes the spinning solution filled in the spinning nozzle 10.
  • the spinning nozzle 10 is formed in the shape of a syringe, the syringe pump (not shown) will be described by way of example to pressurize the piston of the syringe.
  • the present invention is not limited thereto, and a pump (not shown) is built in the spinning solution tank 40 to pressurize the spinning solution in the spinning solution tank 40, and thus the spinning nozzle 10 may be discharged from the spinning solution tank 40. It is also possible to provide the spinning solution in).
  • the integrated substrate 20 is a substrate on which the nanofibers 50 formed having the coaxial bilayer structure of the nanomaterial layer 51 and the polymer material layer 52 radiated from the spinning nozzle 10 are integrated.
  • the integrated substrate 20 has a flat plate shape, but the present invention is not limited thereto, and the integrated substrate 20 may have a plate shape, a drum shape, a parallel rod shape, an intersecting rod shape, or a grid shape.
  • the integrated substrate 20 is located below the spinning nozzle 10 and is a non-conductive substrate.
  • the integrated substrate 20 is described as an example of a plate-shaped substrate, but is not limited thereto, and a free standing substrate that does not support the lower side of the integration target may be used, and the free standing substrate may be used.
  • the center portion In the case of the center portion is penetrated frame shape or the center portion is perforated it is also possible to form a horseshoe shape (outer edge is not connected).
  • the center portion may have a polygonal shape with the outer border connected thereto or the center portion may have a polygonal shape with the outer border connected thereto.
  • the nanofibers radiated and aligned on the integrated substrate when the free standing substrate is used further include a process of separating from the integrated substrate and transferring to a separate substrate.
  • An integrated electrode 21 is installed below the integrated substrate 20.
  • the integrated electrode 21 has a voltage opposite to that of the radiation nozzle 10 or is grounded to generate a voltage difference between the radiation nozzle 10 and to form an electric field.
  • the power supply unit 70 applies a voltage to the spinning nozzle 10.
  • the integrated electrode 21 is grounded so that a voltage difference with the radiation nozzle 10 occurs.
  • about 11.8 kV is applied to the spinning nozzle 10, and the integrated electrode 21 will be described with an example of having a ground voltage, for example, a voltage of 0V.
  • the voltage is a direct current (DC), for example, it is also possible to use alternating current (AC).
  • DC direct current
  • AC alternating current
  • the radiation nozzle 10 and the ground electrode 21 are controlled to have opposite voltages to each other.
  • the electric field generating module applies a voltage to the plurality of auxiliary electrodes 60 and the plurality of auxiliary electrodes 60 disposed between the radiation nozzle 10 and the integrated substrate 20 to generate an electric field. It includes an auxiliary electrode power supply.
  • the plurality of auxiliary electrodes 60 are formed to form one ring shape.
  • the plurality of auxiliary electrodes 60 are made of four auxiliary electrodes, for example.
  • the present invention is not limited thereto, and the number of the plurality of auxiliary electrodes 60 may be set in proportion to the alignment direction of the nanofibers.
  • the four auxiliary electrodes 60 may be formed in one ring shape, and may be spaced apart from each other by a predetermined interval, and different voltages may be applied to the four auxiliary electrodes 60.
  • the plurality of electrodes 60 When the preset voltage is applied from the auxiliary electrode power supply, the plurality of electrodes 60 is used as a concentrated electrode for concentrating the nanofibers in a straight line shape, and when the voltage is periodically changed from the auxiliary electrode power supply, It can be used as a control electrode for aligning the nanofibers in a predetermined alignment direction.
  • a voltage applied to the plurality of electrodes 60 may be applied to a voltage similar to the voltage applied to the radiation nozzle 10. In the present embodiment, for example, about 11.8 kV voltage is applied to the spinning nozzle 10, so that about 11 kV is also applied to the plurality of electrodes 60 when used as the concentrated electrode. .
  • a part of the plurality of electrodes 60 is applied or grounded opposite to the voltage applied to the spinning nozzle 10.
  • a ground voltage for example, a voltage of 0 V is applied to at least some of the plurality of electrodes 60 when used as the steering electrode.
  • the plurality of electrodes 60 serve as both the concentrated electrode and the steering electrode, but the present disclosure is not limited thereto, and the plurality of electrodes 60 may include: It is also possible to include only one of the concentrated electrode and the steering electrode, it is also possible that the concentrated electrode and the steering electrode is provided separately.
  • a movement mechanism for moving the integrated substrate 20 in the alignment direction may be installed.
  • the plurality of electrodes 60 may include a pair of first and second pilot auxiliary electrodes 61 and 62 arranged to be spaced apart from each other in a predetermined first alignment direction X of the nanofiber 50. And a pair of third and fourth pilot auxiliary electrodes 63 and 64 disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance in a second alignment direction Z crossing the first alignment direction X at a predetermined angle. .
  • the first, second, three, and four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 are arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance to form one ring shape.
  • the set angle is described as an example of 90 degrees.
  • the auxiliary electrode power supply unit may include four first, second, third and fourth power supply units for applying voltages to the first, second, third, and fourth pilot electrodes 61, 62, 63, and 64, respectively.
  • An example will be described as including 71, 72, 73 and 74. That is, a first power supply unit 71 for applying a voltage to the first control auxiliary electrode 61, a second power supply unit 72 for applying a voltage to the second control auxiliary electrode 62, and the second power supply unit 72.
  • a third power supply unit 73 for applying a voltage to the three pilot control electrodes 63 and a fourth power supply 74 for applying a voltage to the fourth control auxiliary electrodes 64.
  • the voltage applied from the auxiliary electrode power supply unit is alternating current (AC).
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a transparent electrode using an electrospinning apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of auxiliary electrodes 60 are disposed between the integrated substrate 20 and the radiation nozzle 10 (S11).
  • the four first, second, third, and four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 are disposed, for example.
  • the first, second, three, and four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 are arranged to form a ring shape with a predetermined distance from each other.
  • the first, second, third, and fourth pilot electrodes 61, 62, 63, and 64 have a circular or elliptical ring shape
  • the first, second, third, and fourth pilot electrodes may concentrate the nanofibers in the center of the ring shape.
  • the shape of the first, second, third and fourth pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 is not limited to a ring shape, and surrounds the nanofibers emitted from the spinning nozzle 10.
  • the number of the auxiliary electrodes 60 is not limited to four, and may be set in proportion to the alignment direction of the nanofibers 50.
  • the nanomaterial and the polymer material are radiated together from the spinning nozzle 10.
  • the voltage may vary depending on the type of the spinning solution, the type of the integrated substrate 20, the processing environment, and the like, and may range from about 100V to 30000V. In the present embodiment, it will be described with an example that a voltage of about 11.8 kV is applied to the spinning nozzle 10.
  • the nanomaterial and the polymeric material may be spun simultaneously, and may have the same spinning length.
  • the polymer material in the outer nozzle 12 of the spinning nozzle 10 is radiated in a hollow cylindrical shape, and the nanomaterial in the inner nozzle 11 is discharged while being filled in the polymer material, and is coaxially discharged.
  • the nanofibers 50 having a double layer structure are solidified. That is, referring to FIG. 4A, the nanofibers 50 radiated from the spinning nozzle 10 have a coaxial double layer structure composed of the polymer material layer 52 and the nanomaterial layer 51. At this time, the nanomaterial and the polymer material are not mixed with each other. It is preferable that the spinning speed of the polymer material is equal to or greater than the spinning speed of the nanomaterial.
  • the polymeric material and the nanomaterial should be at the same or similar level of vapor pressure.
  • the viscosity of the polymer material should be equal to or greater than the viscosity of the nanomaterial.
  • a predetermined set voltage is applied to the first, second, third, and fourth pilot electrodes 61, 62, 63, and 64.
  • the set voltage is a voltage similar to the voltage applied to the radiation nozzle 10, and applied to the first, second, third, and four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, 64.
  • the voltages to be set are equal in magnitude to each other.
  • first, second, third and fourth pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 May be concentrated and fixed to a center portion between the first, second, third and fourth pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64.
  • the nanofibers 50 are not whipped or dispersed and are straight. It may be emitted in the form (S13).
  • the voltages applied to the first, second, third, and fourth pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 are periodically changed to form the nanofibers. Align 50 in the alignment direction.
  • the change period of the voltage may be set in consideration of the alignment direction or length of the nanofiber 50.
  • S14 The greater the difference in the voltage applied to the first, second, third, and fourth pilot electrodes 61, 62, 63, and 64, the better the nanofiber 50 can move in the alignment direction. have.
  • the closer the distance between the first, second, third, and fourth pilot electrodes 61, 62, 63, and 64 the better the nanofiber 50 can move in the alignment direction.
  • the first pilot auxiliary electrode 61 and the second pilot auxiliary electrode 62 are disposed.
  • the voltage of is changed periodically. That is, when voltages opposite to each other or voltages of different magnitudes are applied to the first and second control auxiliary electrodes 61 and 62 disposed to face each other, a voltage difference is generated.
  • the nanofibers 50 may be moved and aligned in the first alignment direction X by the electric field generated by the electric field.
  • a voltage having a magnitude similar to that of the radiation nozzle 10 is applied to one of the first pilot auxiliary electrode 61 and the second pilot auxiliary electrode 62, and a ground voltage is applied to the other. For example, when a voltage of 0 V is applied, the nanofibers 50 move toward the ground voltage.
  • the positively charged nanofibers 50 move in a direction toward the first pilot auxiliary electrode 61. do.
  • the nanofibers 50 are aligned while being moved in the direction (-X) toward the first pilot auxiliary electrode 61.
  • the second fibers are aligned in the first alignment direction X. While moving in the direction Z, the second alignment direction Z may be formed in a plurality of rows. Meanwhile, referring to FIG.
  • the positively charged nanofibers 50 move in the direction toward the second control auxiliary electrode 62. do. Accordingly, the nanofibers 50 are aligned while being moved in the direction X toward the second pilot auxiliary electrode 62.
  • the voltage difference between the third control auxiliary electrode 63 and the fourth control auxiliary electrode 64 may be controlled to move in the second alignment direction Z.
  • the third controlled auxiliary electrode 63 and the fourth controlled auxiliary electrode 64 are formed.
  • the voltage of) is changed periodically. That is, opposite voltages are applied or different voltages are generated so as to generate a voltage difference between the third control auxiliary electrode 63 and the fourth control auxiliary electrode 64 disposed to face each other in the second alignment direction Z.
  • a voltage having a magnitude is applied, the nanofibers 50 may be aligned while moving in the second alignment direction Z by the electric field generated by the voltage difference.
  • a voltage having a magnitude similar to that of the radiation nozzle 10 is applied to any one of the third controlled auxiliary electrode 63 and the fourth controlled auxiliary electrode 64, and the other is a ground voltage, for example.
  • the nanofibers 50 move to the ground voltage side.
  • the positively charged nanofibers 50 may move in a direction toward the third auxiliary electrode 63. have. Therefore, the nanofibers 50 may be aligned while moving in the direction (-Z) toward the third pilot auxiliary electrode 63.
  • the nanofibers 50 aligned in the second alignment direction Z may be formed.
  • the plurality of columns may be formed in the first alignment direction X while moving in the first alignment direction X by a predetermined distance.
  • the nanofibers 50 when the ground voltage is applied to the fourth control auxiliary electrode 64, the positively charged nanofibers 50 in the direction toward the fourth control auxiliary electrode 64 Move. Accordingly, the nanofibers 50 may be aligned while moving in the direction Z toward the fourth pilot auxiliary electrode 64. In this case, when the difference in voltage between the first pilot auxiliary electrode 61 and the second pilot auxiliary electrode 62 is controlled, the nanofibers 50 aligned in the second alignment direction Z may be formed. The plurality of columns may be formed in the first alignment direction X while moving in the first alignment direction X by a predetermined distance.
  • annealing is performed.
  • the annealing may increase the bonding force between the nanomaterials in the nanomaterial layer 51.
  • the annealing may be performed at a temperature range in which the integrated substrate 20 is not damaged.
  • the annealing may, for example, be carried out at a temperature in the range of about 20 ° C to about 500 ° C, for example at a temperature in the range of about 20 ° C to about 300 ° C.
  • the annealing may be performed in an air atmosphere, an inert atmosphere including argon gas or nitrogen gas, or a reducing atmosphere including hydrogen gas.
  • the annealing is optional and may be omitted.
  • the polymer material layer 52 is removed to form a transparent electrode composed of only the nanomaterial layer 51.
  • S16 (S17)
  • the polymer material layer 52 is removed using an organic solvent. can do. Referring to Figure 4, it can be confirmed by comparing before and after the polymer material layer is removed.
  • the organic solvent may include any kind of solvent capable of dissolving the polymer material layer 52.
  • the organic solvent is an alkanes such as hexane, aromatics such as toluene, ethers such as diethyl ether, alkyl halides such as chloroform, and the like. Alkyl halides, esters, aldehydes, aldehydes, ketones, amines, alcohols, alcohols, amides, carboxylic acids, And various materials such as water.
  • the organic solvent may be, for example, acetone, fluoroalkanes, pentanes, hexane, 2,2,4-triketylpentane, or decane.
  • the present invention is not limited thereto, and the polymer material layer 52 may be removed using reactive ion etching.
  • the nanofiber 50 has the polymer material layer 52 surrounding the outside.
  • FIG. 4B when the polymer material layer 52 is removed, only the nanomaterial layer 51 remains, and the transparent electrode is made of the nanomaterial layer 51 only.
  • the nanomaterial layer 51 is rod-shaped.
  • the transparent electrode may further include a transparent conductive layer (not shown) formed on the nanomaterial layer 51.
  • the transparent conductive layer may include a transparent material and may include a conductive material.
  • the transparent conductive layer can reduce the electrical resistance of the transparent electrode and can implement an electrode that applies more current more uniformly.
  • the transparent conductive layer may cover the transparent electrode, and may block the nanomaterial layer 51 from external air to prevent oxidation.
  • the transparent conductive layer may include a two-dimensional nanomaterial layer having conductivity.
  • the two-dimensional nanomaterial layer may be composed of two-dimensional nanomaterials, and may include, for example, carbon nanomaterials such as graphene, graphite, or carbon nanotubes. The meaning of the two-dimensional nanomaterial means that the nanomaterial has a planar shape, for example, may have a shape such as a sheet.
  • the present invention is not limited thereto, and the nanofiber 50 may be spun so that the nanomaterial layer formed from the nanomaterial is surrounded by the outer side of the polymer material layer, and the hollow nanomaterial is removed when the polymer material layer is removed. It is also possible to form a transparent electrode made of a layer.
  • FIG. 6 is a view showing an electrospinning apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the plurality of auxiliary electrodes of the electrospinning apparatus is different from the above embodiment in that the auxiliary auxiliary electrode 65 and the steering auxiliary electrode 60 are separately provided. It demonstrates in detail centering on a different point.
  • the concentrated auxiliary electrode 65 is disposed to surround the nanofibers 50 emitted from the spinning nozzle 10, and a predetermined voltage is applied from the concentrated auxiliary electrode power supply 75.
  • the concentrated auxiliary electrode 65 is composed of one electrode having a ring shape.
  • the concentration auxiliary electrode 65 is applied with the same voltage as the spinning nozzle 10 to concentrate the nanofibers 50 to the center of the ring.
  • the steering auxiliary electrode 60 is disposed at a position spaced apart from the concentrated auxiliary electrode 65 by a predetermined interval in the radial direction (-Y) of the nanofiber 50.
  • the steering auxiliary electrode 60 includes four first, two, three, four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64.
  • the four first, second, Three, four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, 64 are spaced apart from each other by a predetermined interval to form a ring shape.
  • the nanofibers ( 50 may be moved in the first alignment direction X or the second alignment direction Z.
  • FIG. 1 When a pair of electrodes facing each other among the four first, second, third, and four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 are applied with a voltage to generate a voltage difference, the nanofibers ( 50 may be moved in the first alignment direction X or the second alignment direction Z.
  • FIG. 1 When a pair of electrodes facing each other among the four first, second, third, and four pilot auxiliary electrodes 61, 62, 63, and 64 are applied with a voltage to generate a voltage difference, the nanofibers ( 50 may be moved in the first alignment direction X or the second alignment direction Z.
  • a transparent electrode made of nanofibers or nanofibers having directivity can be manufactured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 전기 방사 장치는, 집적 기판과 방사 노즐 사이에 집중 보조전극을 배치함으로써, 방사노즐로부터 방사되는 나노 섬유를 집중 보조전극의 중심부로 집중시킬 수 있기 때문에, 방향성을 갖는 나노 섬유의 제조가 용이하다. 또한, 집적 기판과 방사 노즐 사이에 조종 보조전극을 배치하고 서로 대향되는 전극에 전압차가 발생하도록 전압을 주기적으로 변화하여 인가함으로써, 방사노즐로부터 방사되는 나노 섬유를 미리 설정된 정렬 방향으로 정렬시키며 이동시킬 수 있기 때문에, 방향성을 갖는 나노 섬유로 이루어진 투명 전극을 제조할 수 있다.

Description

전기장을 이용한 전기 방사 장치 및 이를 이용한 투명 전극의 제조 방법
본 발명은 전기장을 이용한 전기 방사 장치 및 이를 이용한 투명 전극의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사 노즐과 집적 기판 사이에 보조 전극을 설치함으로써 상기 보조 전극에 의해 발생된 전기장에 의해 정렬되는 동축 이중층 구조의 나노 섬유를 제조할 수 있는 전기장을 이용한 전기 방사 장치 및 이를 이용한 투명 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 스마트 전자장치의 발달로 인하여, 기존의 견고한 디스플레이 장치를 대신하는 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 장치 또는 신축성 디스플레이(Stretchable Display) 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 디스플레이 장치에는 투명성을 가지는 투명 전극이 요구되며, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)이 통상적으로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 인듐 주석 산화물은 유연성이나 신축성이 낮아 플렉서블 디스플레이 장치에 적용되기 어렵다.
이러한 인듐 주선 산화물의 한계를 극복하기 위하여, 다른 물질을 포함하는 투명 전극, 예를 들어, 그래핀이나 은 나노 와이어를 이용한 투명 전극이 개발되고 있다. 그러나, 현재까지의 연구 결과는 그래핀이나 은 나노 와이어를 이용한 투명 전극은 공정이 복잡하고, 제품의 신뢰성이 낮고, 가격이 비싼 한계가 있다.
본 발명의 목적은, 간단하고 경제적인 공정으로 유연성이나 신축성을 가지며 방향성을 갖는 동축 이중층 구조의 나노 섬유를 제조할 수 있는 전기장을 이용한 전기 방사 장치 및 이를 이용한 투명 전극의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 전기장을 이용한 전기 방사 장치는, 전압이 인가되고, 나노 물질과 고분자 물질 중 적어도 하나를 방사하는 내부 노즐과, 상기 내부 노즐을 둘러싸도록 형성되어 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질 중 다른 하나를 방사하는 외부 노즐을 포함하여, 상기 나노 물질로 형성된 나노 물질층과 상기 고분자 물질로 형성된 고분자 물질층이 동축 이중층으로 이루어진 나노 섬유를 방사하는 방사 노즐과; 상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질을 포함하는 나노 섬유가 집적되는 집적 기판과; 상기 방사 노즐과 상기 집적 기판 사이에 배치되고 전기장을 발생시켜, 상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 섬유가 직선 형태로 집중 방사되도록 상기 나노 섬유의 분산을 방지하고, 상기 나노 섬유를 미리 설정된 정렬 방향으로 정렬시키는 전기장 생성 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법은, 집적 기판과 방사 노즐 사이에 상기 방사 노즐로부터 방사되는 나노 섬유를 둘러싸도록 복수의 보조전극들을 배치하는 단계와; 상기 방사 노즐에 전압을 인가하여, 상기 집적 기판 상에 상기 방사 노즐로부터 나노 물질로 형성된 나노 물질층과 고분자 물질로 형성된 고분자 물질층이 동축 이중층으로 이루어진 나노 섬유를 방사하는 단계와; 상기 복수의 보조전극들에 미리 설정된 전압을 인가하여, 상기 복수의 보조전극들 사이에 발생된 전기장에 의해 상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키는 단계와; 상기 복수의 보조전극들 중 서로 대향되는 일부의 보조전극들에 서로 반대의 전압이 인가되거나 서로 다른 크기의 전압이 인가되도록 주기적으로 전압을 변화시켜, 상기 전압의 변화에 따라 발생된 전기장에 의해 상기 직선 형태로 집중되는 상기 나노 섬유가 미리 설정된 정렬 방향으로 정렬되어 형성되는 단계와; 상기 나노 섬유로부터 상기 고분자 물질을 제거하여, 상기 나노 물질로 구성된 투명 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 전기 방사 장치는, 집적 기판과 방사 노즐 사이에 집중 보조전극을 배치함으로써, 방사노즐로부터 방사되는 나노 섬유를 집중 보조전극의 중심부로 집중시킬 수 있기 때문에, 방향성을 갖는 나노 섬유의 제조가 용이하다.
또한, 집적 기판과 방사 노즐 사이에 조종 보조전극을 배치하고 서로 대향되는 전극에 전압차가 발생하도록 전압을 주기적으로 변화하여 인가함으로써, 방사노즐로부터 방사되는 나노 섬유를 미리 설정된 정렬 방향으로 정렬시키며 이동시킬 수 있기 때문에, 방향성을 갖는 나노 섬유로 이루어진 투명 전극을 제조할 수 있다.
또한, 그리드 패턴의 나노 섬유를 이용한 투명 전극을 제조할 수 있기 때문에, 투명 전극의 표면 거칠기 및 밀도를 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 간단하고 경제적인 공정으로 유연성이나 신축성을 가지는 그리드 패턴의 투명 전극을 제공할 수 있으며, 상기 투명 전극을 이용하여 플렉서블 디스플레이 장치 또는 신축성 디스플레이 장치를 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 나노 물질과 고분자 물질을 함께 방사하여 동축 이중층 화이버를 형성하고, 고분자 물질을 제거하여 투명 전극을 제공할 수 있으므로, 공정이 매우 간단하고 경제적인 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방사 장치가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기 방사 장치를 이용한 나노섬유의 정렬 방법이 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 방사 노즐을 확대 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전기 방사 장치에 의해 동축 이중층으로 이루어진 나노 섬유가 도시된 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 방사 장치가 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방사 장치가 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 전기 방사 장치를 이용한 나노섬유의 정렬 방법이 도시된 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 방사 노즐을 확대 도시한 단면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 전기 방사 장치에 의해 동축 이중층으로 이루어진 나노 섬유가 도시된 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방사 장치는, 방사 노즐(10), 집적 기판(20), 전기장 생성 모듈 및 전원 공급부(70)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 방사 노즐(10)에는 방사 용액 탱크(40)와 시린지 펌프(미도시)가 연결된다.
상기 방사 용액 탱크(40)는 방사(Spinning)를 원하는 방사 용액이 저장된다. 상기 방사 용액은 나노 물질과 고분자 물질을 포함한다. 상기 방사 용액 탱크(40)는, 전도성을 갖는 상기 나노 물질을 포함하는 나노 물질 탱크(41)와, 상기 고분자 물질을 포함하는 고분자물질 탱크(42)를 포함한다.
상기 나노 물질 및 상기 나노 물질로부터 형성된 나노 물질층(51)은 다양한 나노 형상을 가지는 물질로 구성될 수 있고, 예를 들어 나노 입자(nanoparticle), 나노 와이어(nanowire), 나노 튜브(nanotube), 나노 로드(nanorod), 나노 월(nanowall), 나노 벨트(nanobelt) 및 나노 링(nanoring)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 나노 물질 및 나노 물질층(51)은, 예를 들어 구리, 은, 금, 구리 산화물, 코발트 등의 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 물질 및 나노 물질층(51)은, 예를 들어 구리 나노 와이어, 은 나노 와이어, 금 나노 와이어, 코발트 나노 와이어 등의 나노 와이어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 물질 및 나노 물질층(51), 메탄올, 아세톤, 데트라하이드로퓨란, 톨루엔 또는 디메틸포름아미드 등의 용해성 용매에 상술한 나노 물질이 용해된 나노 물질 용액으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 용해성 용매는 헥산(hexane)과 같은 알칸족(Alkanes), 톨루엔(toluene)과 같은 방향족(Aromatics), 디에틸 에테르(diethyl ether)와 같은 에테르족(Ethers), 클로로포름(chloroform)과 같은 알킬 할라이드족(Alkyl halides), 에스테르족(Esters), 알데히드족(Aldehydes), 케톤족(Ketones), 아민족(Amines), 알코올족(Alcohols), 아미드족(Amide), 카르복실산족(Carboxylic acids), 및 물 등 다양한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어 하기에 상술한 유기 용매를 사용하여 상기 나노 물질 용액을 형성할 수 있다. 그러나, 상기 나노 물질은 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 물질 및 상기 고분자 물질로부터 형성된 고분자 물질층(52)은, 다양한 고분자 물질을 포함하는 고분자 용액이다. 상기 고분자 물질은, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리우레탄, 폴리에테르우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 및 폴리아마이드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자 물질 및 상기 고분자 물질층(52)은, 상술한 물질의 공중합체를 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리우레탄 공중합체, 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 및 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자 물질 및 상기 고분자 물질층(52)은, 메탄올, 아세톤, 데트라하이드로퓨란, 톨루엔 또는 디메틸포름아미드 등의 용해성 용매에 상술한 고분자 물질이 용해된 고분자 용액으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 용해성 용매는 헥산(hexane)과 같은 알칸족(Alkanes), 톨루엔(toluene)과 같은 방향족(Aromatics), 디에틸 에테르(diethyl ether)와 같은 에테르족(Ethers), 클로로포름(chloroform)과 같은 알킬 할라이드족(Alkyl halides), 에스테르족(Esters), 알데히드족(Aldehydes), 케톤족(Ketones), 아민족(Amines), 알코올족(Alcohols), 아미드족(Amide), 카르복실산족(Carboxylic acids), 및 물 등 다양한 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 고분자 용액은 예시적이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방사 노즐(10)은, 상기 방사 용액 탱크(10)로부터 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질을 공급받고, 끝단에 위치한 방사 노즐팁을 통하여 방사한다. 상기 방사 노즐(10)은, 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질 중 적어도 하나를 방사하는 내부 노즐(11)과, 상기 내부 노즐(11)을 둘러싸도록 형성되어 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질 중 다른 하나를 방사하는 외부 노즐(12)을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 내부 노즐(11)은 상기 나노 물질 탱크(41)와 연결되어, 상기 나노 물질 탱크(41)로부터 공급받은 상기 나노 물질을 방사하고, 상기 외부 노즐(12)은 상기 고분자물질 탱크(42)와 연결되어, 상기 고분자물질 탱크(42)로부터 공급받은 상기 고분자 물질을 방사하는 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 상기 방사 노즐(10)은 동축 이중 실린더 구조로 이루어짐으로써, 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질을 혼합하지 않은 상태에서 함께 방사할 수 있다. 따라서, 상기 방사 노즐(10)은, 상기 나노 물질로 형성된 나노 물질층(51)과 상기 고분자 물질로 형성된 고분자 물질층(52)이 동축 이중층 구조를 이루도록 방사할 수 있다.
상기 시린지 펌프(미도시)는, 상기 방사 노즐(10)에 채워진 상기 방사 용액을 가압하는 펌프이다. 본 실시예에서는, 상기 방사 노즐(10)은 주사기 형상으로 이루어지고, 상기 시린지 펌프(미도시)는 상기 주사기의 피스톤을 가압하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 방사 용액 탱크(40)내에 펌프(미도시)가 내장되어 상기 방사 용액 탱크(40)내의 방사 용액을 가압하여, 상기 방사 용액 탱크(40)로부터 상기 방사 노즐(10)로 방사 용액을 제공하는 것도 가능하다.
상기 집적 기판(20)은, 상기 방사 노즐(10)로부터 방사되는 상기 나노 물질층(51)과 상기 고분자 물질층(52)이 동축 이중층 구조를 가지며 형성된 나노 섬유(50)가 집적되는 기판이다. 상기 집적 기판(20)은 평판 형상을 가지는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 판형, 드럼형, 평행한 로드형, 교차한 로드형 또는 그리드형으로 이루어지는 경우도 가능하다. 상기 집적 기판(20)은, 상기 방사 노즐(10)의 하측에 위치되고, 비전도성 기판이다. 본 실시예에서는, 상기 집적 기판(20)은 판형 기판인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 집적 대상의 하측을 지지하지 않는 프리 스탠딩(free standing)기판이 사용될 수 있으며, 상기 프리 스탠딩 기판의 경우 중앙 부분이 관통된 프레임 형상이거나 중앙 부분이 뚫려 있고 외곽 테두리가 연결되지 않은 편자(horseshoe)형상으로 이루어진 것도 가능하다. 또한 중앙 부분이 뚫려 있고 외곽 테두리가 연결된 다각형 형상을 가지거나, 중앙 부분이 뚫려 있고 외곽 테두리가 연결되지 않은 다각형 형상을 가질 수 있다. 상기 프리 스탠딩 기판의 사용시 상기 집적 기판에 방사되어 정렬된 나노 섬유들은 집적 기판으로부터 분리하여 별도의 기판에 전사하는 공정을 더 포함한다.
상기 집적 기판(20)의 하부에는 집적 전극(21)이 설치된다. 상기 집적 전극(21)은, 상기 방사 노즐(10)과의 사이에 전압차를 발생시켜 전기장을 형성하도록 상기 방사 노즐(10)과 반대의 전압을 갖거나 접지된다.
상기 전원 공급부(70)는, 상기 방사 노즐(10)에 전압을 인가한다. 상기 전원 공급부(70)에 의하여 상기 방사 노즐(10)에 전압이 인가되면. 상기 집적 전극(21)은 상기 방사 노즐(10)과의 전압 차이가 발생하도록 접지된다. 본 실시예에서는, 상기 방사 노즐(10)에는 약 11.8kV가 인가되고, 상기 집적 전극(21)은 접지 전압, 예를 들어 0V의 전압을 갖는 것으로 예를 들어 설명한다. 본 실시예에서는, 상기 전압이 직류(DC)인 것으로 예를 들어 설명하나, 교류(AC)를 사용하는 것도 물론 가능하다. 상기 교류를 사용하는 경우, 상기 방사 노즐(10)과 상기 접지 전극(21)은 서로 반대의 전압을 갖도록 제어된다. 상기 교류를 사용시, 상기 집적 기판(20)에 집적되는 나노 섬유의 두께를 증가시켜 보다 두꺼운 투명 전극의 제조가 가능하다.
상기 전기장 생성 모듈은, 상기 방사 노즐(10)과 상기 집적 기판(20) 사이에 배치되어 전기장을 발생시키는 복수의 보조 전극들(60)과, 상기 복수의 보조 전극들(60)에 전압을 인가하는 보조전극 전원공급부를 포함한다.
상기 복수의 보조 전극들(60)은, 하나의 링 형상을 이루도록 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 복수의 보조 전극들(60)은 4개의 보조전극들로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 복수의 보조 전극들(60)의 개수는 상기 나노 섬유의 정렬 방향에 비례하게 설정될 수 있다. 상기 4개의 보조 전극들(60)은 하나의 링 형상을 이루되, 서로 소정간격 이격되게 배치되어, 상기 4개의 보조 전극들(60)에 각각 서로 다른 전압이 인가될 수 있다.
상기 복수의 전극들(60)은, 상기 보조전극 전원공급부로부터 미리 설정된 전압이 인가되면 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키는 집중 전극으로 사용되고, 상기 보조전극 전원공급부로부터 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 미리 설정된 정렬 방향으로 정렬시키는 조종 전극으로 사용될 수 있다. 상기 집중 전극으로 사용시 상기 복수의 전극들(60)에 인가되는 전압은 상기 방사 노즐(10)에 인가되는 전압과 비슷한 크기의 전압이 인가될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 방사 노즐(10)에 약 11.8kV 전압이 인가되는 것으로 예를 들어 설명하므로 상기 집중 전극으로 사용시 상기 복수의 전극들(60)에도 약 11kV가 인가되는 것으로 예를 들어 설명한다. 한편, 상기 조종 전극으로 사용시 상기 복수의 전극들(60) 중 적어도 일부에는 상기 방사 노즐(10)에 인가되는 전압과 반대의 전압이 인가되거나 접지된다. 본 실시예에서는, 상기 조종 전극으로 사용시 상기 복수의 전극들(60) 중 적어도 일부에는 접지 전압, 예를 들어 0V의 전압이 인가되는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기와 같이 본 실시예에서는 상기 복수의 전극들(60)이 상기 집중 전극과 상기 조종 전극 역할을 모두 수행하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 복수의 전극들(60)은, 상기 집중 전극과 상기 조종 전극 중 어느 하나만을 포함하는 것도 가능하고, 상기 집중 전극과 상기 조종 전극이 별도로 구비되는 것도 가능하다. 상기 복수의 전극들(60)이 상기 집중 전극 역할만 하는 경우, 상기 집적 기판(20)을 상기 정렬 방향으로 이동시키는 이동 기구가 설치될 수 있다.
상기 복수의 전극들(60)은, 상기 나노 섬유(50)의 미리 설정된 제1정렬방향(X)으로 서로 소정간격 이격되게 배치된 한 쌍의 제1,2조종 보조전극(61)(62)과, 상기 제1정렬방향(X)과 설정 각도로 교차되는 제2정렬방향(Z)으로 서로 소정간격 이격되게 배치된 한 쌍의 제3,4조종 보조전극(63)(64)을 포함한다. 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)은 서로 인접하는 전극끼리 서로 소정간격 이격되게 배치되어, 하나의 링 형상을 이룬다. 본 실시예에서는, 상기 설정 각도는 90도인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 보조전극 전원공급부는, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에 각각 전압을 인가하는 4개의 제1,2,3,4전원공급부(71)(72)(73)(74)를 포함하는 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 상기 제1조종 보조전극(61)에 전압을 인가하는 제1전원공급부(71)와, 상기 제2조종 보조전극(62)에 전압을 인가하는 제2전원공급부(72)와, 상기 제3조종 보조전극(63)에 전압을 인가하는 제3전원공급부(73)와, 상기 제4조종 보조전극(64)에 전압을 인가하는 제4전원공급부(74)를 포함한다. 상기 보조전극 전원공급부로부터 인가되는 전압은 교류(AC)인 것으로 예를 들어 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법을 설명하면, 다음과 같다.
상기 집적 기판(20)과 상기 방사 노즐(10)사이에 복수의 보조 전극들(60)을 배치한다.(S11)
본 실시예에서는, 상기 4개의 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)을 배치하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)은 서로 소정간격 이격되어 하나의 링 형상을 이루도록 배치한다. 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)이 이루는 형상이 원형 또는 타원형의 링 형상일 경우, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에 의해 발생된 전기장에 의해 상기 나노 섬유가 상기 링 형상의 중심부로 집중될 수 있다. 다만, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)이 이루는 형상은 링 형상에 한정되지 않고, 상기 방사 노즐(10)로부터 방사되는 나노 섬유를 둘러싸는 다각형 형상 등도 물론 가능하다. 또한, 상기 보조 전극들(60)의 개수는 4개로 한정되지 않고, 상기 나노 섬유(50)의 정렬 방향에 비례하게 설정될 수 있다.
상기 방사 노즐(10)에 전압을 인가하면, 상기 방사 노즐(10)로부터 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질이 함께 방사된다. 상기 전압은 상기 방사 용액의 종류와 상기 집적 기판(20)의 종류 및 공정 환경 등에 따라 달라질 수 있으며, 약 100V 내지 30000V 범위일 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 방사 노즐(10)에 약 11.8kV 전압이 인가되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질은 동시에 방사될 수 있고, 동일한 방사 길이를 가질 수 있다. 상기 방사 노즐(10)의 외부 노즐(12)내의 상기 고분자 물질은 중공의 실린더 형상으로 방사되고, 상기 내부 노즐(11)내의 상기 나노 물질은 상기 고분자 물질의 내부에 채워진 채로 토출되며, 토출되면서 동축 이중층 구조를 갖는 상기 나노 섬유(50)로 고형화된다. 즉, 도 4a를 참조하면, 상기 방사 노즐(10)에서 방사된 상기 나노 섬유(50)는, 상기 고분자 물질층(52)과 상기 나노 물질층(51)으로 이루어진 동축 이중층 구조로 이루어진다. 이 때, 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질은 서로 섞이지 않는다. 상기 고분자 물질의 방사 속도가 상기 나노 물질의 방사 속도에 비하여 같거나 큰 것이 바람직하다. 상기 고분자 물질과 상기 나노 물질은 증기압이 동일하거나 유사한 수준이어야 한다. 또한, 상기 고분자 물질의 점성은 상기 나노 물질의 점성과 동일하거나 더 커야 한다.(S12)
상기 방사 노즐(10)에 전압이 인가되면, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에도 미리 설정된 설정 전압을 인가한다. 이 때, 상기 설정 전압은 상기 방사 노즐(10)에 인가되는 전압과 유사한 크기의 전압이고, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에 인가되는 전압은 서로 크기가 동일하게 설정된다. 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에 일정한 크기의 상기 설정 전압이 인가되면, 상기 방사 노즐(10)로부터 방사되는 상기 나노 섬유(50)가 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)사이의 중심부로 집중되어 고정될 수 있다. 상기 나노 섬유(50)가 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)의 중심부로 집중됨으로써, 상기 나노 섬유(50)는 휘핑되거나 분산되지 않고 직선 형태로 방사될 수 있다.(S13)
상기 나노 섬유(50)가 직선 형태로 집중되면, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에 인가되는 전압을 주기적으로 변화시켜, 상기 나노 섬유(50)를 상기 정렬 방향으로 정렬시킨다. 상기 전압의 변화 주기는 상기 나노 섬유(50)의 정렬 방향이나 길이 등을 고려하여 설정될 수 있다. (S14) 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)에 인가되는 전압의 차이가 클수록 상기 나노 섬유(50)가 상기 정렬방향으로 보다 잘 이동할 수 있다. 또한, 상기 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)사이의 거리가 가까울수록 상기 나노 섬유(50)가 상기 정렬방향으로 보다 잘 이동할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 나노 섬유(50)를 상기 제1정렬방향(X)으로 정렬시키고자 할 경우, 상기 제1조종 보조전극(61)과 상기 제2조종 보조전극(62)의 전압을 주기적으로 변화시킨다. 즉, 서로 대향되게 배치된 상기 제1조종 보조전극(61)과 상기 제2조종 보조전극(62)에 전압차가 발생하도록 서로 반대의 전압을 인가하거나 서로 다른 크기의 전압을 인가하면, 전압차에 의해 발생된 전기장에 의해 상기 나노 섬유(50)가 상기 제1정렬방향(X)으로 이동되어 정렬될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 제1조종 보조전극(61)과 상기 제2조종 보조전극(62) 중 어느 하나에는 상기 방사 노즐(10)과 유사한 크기의 전압을 인가하고, 나머지 하나에는 접지 전압, 예를 들어 0V의 전압을 인가하면, 상기 나노 섬유(50)가 상기 접지 전압이 인가된 쪽으로 이동하게 된다.
즉, 도 2a를 참조하면, 상기 제1조종 보조전극(61)에 접지 전압을 인가하면, 양전하를 띠는 상기 나노 섬유(50)는 상기 제1조종 보조전극(61)을 향한 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 나노 섬유(50)는 상기 제1조종 보조전극(61)을 향한 방향(-X)으로 이동되면서 정렬된다. 이 때, 상기 제3조종 보조전극(63)과 상기 제4조종 보조전극(64)사이의 전압의 차이를 제어하면, 상기 제1정렬 방향(X)으로 정렬되는 상기 나노 섬유가 상기 제2정렬방향(Z)으로 이동되면서 상기 제2정렬방향(Z)으로 복수의 열로 형성될 수 있다. 한편, 도 2b를 참조하면, 상기 제2조종 보조전극(62)에 접지 전압을 인가하면, 양전하를 띠는 상기 나노 섬유(50)는 상기 제2조종 보조전극(62)을 향한 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 상기 나노 섬유(50)는 상기 제2조종 보조전극(62)을 향한 방향(X)으로 이동되면서 정렬된다. 이 때, 상기 제3조종 보조전극(63)과 상기 제4조종 보조전극(64)사이의 전압의 차이를 제어하여, 상기 제2정렬 방향(Z)으로도 이동시킬 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 나노 섬유(50)를 상기 제2정렬방향(Z)으로 정렬시켜 그리드 구조를 형성하고자 할 경우, 상기 제3조종 보조전극(63)과 상기 제4조종 보조전극(64)의 전압을 주기적으로 변화시킨다. 즉, 상기 제2정렬방향(Z)으로 서로 대향되게 배치된 상기 제3조종 보조전극(63)과 상기 제4조종 보조전극(64)사이에 전압차가 발생하도록 서로 반대의 전압을 인가하거나 서로 다른 크기의 전압을 인가하면, 전압차에 의해 발생된 전기장에 의해 상기 나노 섬유(50)가 상기 제2정렬방향(Z)으로 이동하면서 정렬될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 제3조종 보조전극(63)과 상기 제4조종 보조전극(64) 중 어느 하나에는 상기 방사 노즐(10)과 유사한 크기의 전압을 인가하고, 나머지 하나는 접지 전압, 예를 들어 0V의 전압을 인가하면, 상기 나노 섬유(50)가 상기 접지 전압 측으로 이동하게 된다.
즉, 도 2c를 참조하면, 상기 제3조종 보조전극(63)을 접지 전압을 인가하면, 양전하를 띠는 상기 나노 섬유(50)는 상기 제3조종 보조전극(63)을 향한 방향으로이동할 수 있다. 따라서, 상기 나노 섬유(50)가 상기 제3조종 보조전극(63)을 향한 방향(-Z)으로 이동하면서 정렬될 수 있다. 이 때, 상기 제1조종 보조전극(61)과 상기 제2조종 보조전극(62)사이의 전압의 차이를 제어하면, 상기 제2정렬방향(Z)으로 정렬되는 상기 나노 섬유(50)가 상기 제1정렬 방향(X)으로도 소정 거리만큼씩 이동하면서 상기 제1정렬방향(X)으로 복수의 열로 형성될 수 있다. 한편, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제4조종 보조전극(64)에 접지 전압을 인가하면, 양전하를 띠는 상기 나노 섬유(50)는 상기 제4조종 보조전극(64)을 향한 방향으로 이동한다. 따라서, 상기 나노 섬유(50)는 상기 제4조종 보조전극(64)을 향한 방향(Z)으로 이동하면서 정렬될 수 있다. 이 때, 상기 제1조종 보조전극(61)과 상기 제2조종 보조전극(62)사이의 전압의 차이를 제어하면, 상기 제2정렬방향(Z)으로 정렬되는 상기 나노 섬유(50)가 상기 제1정렬 방향(X)으로도 소정 거리만큼씩 이동하면서 상기 제1정렬방향(X)으로 복수의 열로 형성될 수 있다.
상기와 같이 그리드 구조의 나노 섬유가 형성되면, 어닐링(Annealing)을 수행한다. 상기 어닐링은 상기 나노 물질층(51)내의 나노 물질 사이의 결합력을 증가시킬 수 있다. 상기 어닐링은 상기 집적 기판(20)이 손상되지 않는 온도 범위에서 수행될 수 있다. 상기 어닐링은, 예를 들어 약 20 ℃ 내지 약 500 ℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있고, 예를 들어 약 20 ℃ 내지 약 300 ℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 어닐링은 공기 분위기, 아르곤 가스나 질소 가스를 포함하는 불활성 분위기 또는 수소 가스를 포함하는 환원성 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 어닐링은 선택적이며 생략될 수 있다.(S15)
이후, 상기 고분자 물질층(52)을 제거하여, 상기 나노 물질층(51)으로만 이루어진 투명 전극을 형성한다.(S16)(S17) 상기 고분자 물질층(52)은, 유기 용매를 이용하여 제거할 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 고분자 물질층이 제거되기 이전과 제거된 이후를 비교하여 확인할 수 있다.
상기 유기 용매는 고분자 물질층(52)을 용해할 수 있는 모든 종류의 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 헥산(hexane)과 같은 알칸족(Alkanes), 톨루엔(toluene)과 같은 방향족(Aromatics), 디에틸 에테르(diethyl ether)와 같은 에테르족(Ethers), 클로로포름(chloroform)과 같은 알킬 할라이드족(Alkyl halides), 에스테르족(Esters), 알데히드족(Aldehydes), 케톤족(Ketones), 아민족(Amines), 알코올족(Alcohols), 아미드족(Amide), 카르복실산족(Carboxylic acids), 및 물 등 다양한 물질을 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는, 예를 들어 아세톤(Acetone), 플로로알칸(Fluoroalkanes), 펜탄(Pentanes), 헥산(Hexane), 2,2,4-트리케틸펜탄(2,2,4-Trimethylpentane), 데칸(Decane), 시클로헥산(Cyclohexane), 시클로펜탄(Cyclopentane), 디이소부틸렌(Diisobutylene), 1-펜텐(1-Pentene), 카본디설파이드(Carbon dissulfide), 카본테트라클로라이드(Carbon tetrachloride), 1-클로로부탄(1-Chlorobutane), 1-클로로펜탄(1-Chloropentane), 실렌(Xylene), 디이소프로필 에테르(Diisopropyl ether), 1-클로로프로판(1-Chloropropane), 2-클로로프로판(2-Chloropropane), 톨루엔(Toluene), 틀로로벤젠(Chlorobenzene), 벤젠(Benzene), 브로모에탄(Bromoethane),디에틸 에테르(Diethyl ether), 디에틸 설파이드(Diethyl sulfide), 클로로포름(Chloroform), 디클로로메탄(Dichloromethane), 4-메틸-2-프로파논(4-Methyl-2-propanone), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 1,2-디클로로에탄(1,2-Dichloroethane), 2-부타논(2-Butanone), 1-니트로프로판(1-Nitropropane), 1,4-디옥산(1,4-Dioxane), 에틸 아세테이트(Ethyl actate), 메틸 아세테이트(Methyl acetate), 1-펜타놀(1-Pentanol), 디메틸 설폭사이드(Dimethyl sulfoxide), 아닐린(Aniline), 디에틸아민(Diethylamine), 니트로메탄(Nitromethane), 아세토니트릴(Acetonitrile), 피리딘(Pyridine), 2-부톡시에탄올(2-Butoxyethanol), 1-프로판올(1-Propanol), 2-프로판올 2-Propanol), 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol), 및 아세트 산(Acetic Acid)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 이에 한정되지 않고, 상기 고분자 물질층(52)은 반응성 이온 식각을 이용하여 제거하는 것도 가능하다.
도 4a를 참조하면, 상기 나노 섬유(50)는 상기 고분자 물질층(52)이 외측을 둘러싸고 있다. 도 4b를 참조하면, 상기 고분자 물질층(52)이 제거되면 상기 나노 물질층(51)만이 남게 되어, 상기 투명 전극은 상기 나노 물질층(51)으로만 이루어진다. 상기 나노 물질층(51)은 로드 형상이다.
또한, 상기 투명 전극은, 상기 나노 물질층(51) 상에 형성된 투명 도전층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 투명 도전층은 투명한 물질을 포함할 수 있고 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 투명 도전층은 상기 투명 전극의 전기 저항을 감소시킬 수 있고, 더 많은 전류를 더 균일하게 인가하는 전극을 구현할 수 있다. 상기 투명 도전층은 상기 투명 전극을 덮을 수 있고, 상기 나노 물질층(51)을 외부공기와 차단시켜 산화를 방지할 수 있다. 상기 투명 도전층은 도전성을 가지는 2차원 나노 물질층을 포함할 수 있다. 상기 2차원 나노 물질층은, 2차원 나노 물질들로 구성될 수 있고, 예를 들어 그래핀, 그라파이트, 또는 탄소나노튜브와 같은 탄소 나노 물질을 포함할 수 있다. 2차원 나노 물질의 의미는 나노 물질이 평면적인 형상을 가짐을 의미하며, 예를 들어 시트(sheet) 등과 같은 형상을 가질 수 있다.
한편, 이에 한정되지 않고, 상기 나노 섬유(50)는 상기 나노 물질로부터 형성된 나노 물질층이 고분자 물질층의 외측에 둘러싸이도록 방사되는 것도 가능하며, 상기 고분자 물질층의 제거시 중공형상의 상기 나노 물질층으로 이루어진 투명 전극이 형성되는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 방사 장치가 도시된 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 방사 장치의 복수의 보조전극들은, 집중 보조전극(65)과 조종 보조전극(60)이 별도로 구비된 것이 상기 일 실시예와 상이하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.
상기 집중 보조전극(65)은, 상기 방사 노즐(10)로부터 방사되는 상기 나노 섬유(50)를 둘러싸도록 배치되고, 집중 보조전극 전원공급부(75)로부터 미리 설정된 전압이 인가된다. 상기 집중 보조전극(65)은 링 형상으로 이루어진 한 개의 전극으로 이루어진다. 상기 집중 보조전극(65)은, 상기 방사 노즐(10)과 동일한 전압이 인가되어, 상기 나노 섬유(50)를 상기 링의 중심부로 집중시킨다.
상기 조종 보조전극(60)은, 상기 집중 보조전극(65)으로부터 상기 나노 섬유(50)의 방사방향(-Y)으로 소정간격 이격된 위치에 배치된다. 상기 조종 보조전극(60)은 4개의 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하며, 상기 4개의 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64)이 서로 소정간격 이격되어 하나의 링 형상을 이룬다. 상기 4개의 제1,2,3,4조종 보조전극(61)(62)(63)(64) 중에서 서로 대향되는 한 쌍의 전극들이 서로 전압차를 발생하도록 전압을 인가하면, 상기 나노 섬유(50)를 상기 제1정렬방향(X) 또는 상기 제2정렬방향(Z)으로 이동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 방향성을 갖는 나노 섬유나 나노 섬유로 이루어진 투명 전극을 제조할 수 있다.

Claims (16)

  1. 전압이 인가되고, 나노 물질과 고분자 물질 중 적어도 하나를 방사하는 내부 노즐과, 상기 내부 노즐을 둘러싸도록 형성되어 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질 중 다른 하나를 방사하는 외부 노즐을 포함하여, 상기 나노 물질로 형성된 나노 물질층과 상기 고분자 물질로 형성된 고분자 물질층이 동축 이중층으로 이루어진 나노 섬유를 방사하는 방사 노즐과;
    상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 물질과 상기 고분자 물질을 포함하는 나노 섬유가 집적되는 집적 기판과;
    상기 방사 노즐과 상기 집적 기판 사이에 배치되고 전기장을 발생시켜, 상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 섬유가 직선 형태로 집중 방사되도록 상기 나노 섬유의 분산을 방지하고, 상기 나노 섬유를 미리 설정된 정렬 방향으로 정렬시키는 전기장 생성 모듈을 포함하는 전기 방사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기장 생성 모듈은,
    상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 섬유를 둘러싸도록 배치된 복수의 보조전극들과,
    상기 복수의 보조전극들에 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함하는 전기 방사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 보조전극들은 서로 소정간격 이격되게 배치되어 하나의 링 형상을 이루는 전기 방사 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 보조전극들은,
    상기 전원 공급부로부터 미리 설정된 크기의 전압이 인가되면, 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키고,
    상기 전원 공급부로부터 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면, 상기 나노 섬유를 상기 정렬 방향으로 이동시켜 정렬시키는 전기 방사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 보조전극들은,
    상기 나노 섬유의 미리 설정된 제1정렬방향으로 서로 대향되게 배치되어, 서로 동일한 전압이 인가되면 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키고, 서로 반대의 전압이나 서로 다른 크기의 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 상기 제1정렬방향으로 이동시키는 한 쌍의 제1,2조종 보조전극과,
    상기 제1정렬방향과 소정의 각도로 교차되는 제2정렬 방향으로 서로 대향되게 배치되어, 서로 동일한 전압이 인가되면 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키고, 서로 반대의 전압이나 서로 다른 크기의 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 상기 제2정렬방향으로 이동시키는 한 쌍의 제3,4조종 보조전극을 포함하는 전기 방사 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 보조전극들은,
    상기 전원 공급부로부터 미리 설정된 전압이 인가되어, 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키는 집중 보조전극을 포함하는 전기 방사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 보조전극들은,
    상기 전원 공급부로부터 전압이 주기적으로 변화되어 인가되어, 상기 전압의 변화에 따라 발생된 상기 전기장에 의해 상기 나노 섬유를 상기 정렬 방향으로 이동시켜 정렬시키는 조종 보조전극을 더 포함하는 전기 방사 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 보조전극들은,
    상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 섬유를 둘러싸도록 배치되고, 상기 전원 공급부로부터 미리 설정된 전압이 인가되어 상기 나노 섬유가 직선 형태로 집중시키는 집중 보조전극과;
    상기 집중 보조전극으로부터 상기 나노 섬유의 방사 방향으로 소정간격 이격되게 배치되고, 상기 전원 공급부로부터 인가되는 전압이 주기적으로 변화되어 상기 나노 섬유를 상기 전압의 변화에 따라 발생된 전기장에 의해 상기 정렬 방향으로 이동시켜 정렬시키는 조종 보조전극을 포함하는 전기 방사 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 조종 보조전극은,
    상기 나노 섬유의 미리 설정된 제1정렬방향으로 서로 대향되게 배치되어, 서로 반대의 전압이나 서로 다른 크기의 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 상기 제1정렬방향으로 이동시키는 한 쌍의 제1,2조종 보조전극과,
    상기 제1정렬방향과 소정의 각도로 교차되는 제2정렬 방향으로 서로 대향되게 배치되어, 서로 반대의 전압이나 서로 다른 크기의 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 상기 제2정렬방향으로 이동시키는 한 쌍의 제3,4조종 보조전극을 포함하는 전기 방사 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 조종 보조전극은,
    상기 나노 섬유의 미리 설정된 제1정렬방향으로 서로 대향되게 배치되어, 서로 반대의 전압이나 서로 다른 크기의 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 상기 제1정렬방향으로 이동시키는 한 쌍의 제1,2조종 보조전극과,
    상기 제1정렬방향과 소정의 각도로 교차되는 제2정렬 방향으로 서로 대향되게 배치되어, 서로 반대의 전압이나 서로 다른 크기의 전압이 주기적으로 변화되어 인가되면 상기 나노 섬유를 상기 제2정렬방향으로 이동시키는 한 쌍의 제3,4조종 보조전극을 포함하는 전기 방사 장치.
  11. 집적 기판과 방사 노즐 사이에 상기 방사 노즐로부터 방사되는 나노 섬유를 둘러싸도록 복수의 보조전극들을 배치하는 단계와;
    상기 방사 노즐에 전압을 인가하여, 상기 집적 기판 상에 상기 방사 노즐로부터 나노 물질로 형성된 나노 물질층과 고분자 물질로 형성된 고분자 물질층이 동축 이중층으로 이루어진 나노 섬유를 방사하는 단계와;
    상기 복수의 보조전극들에 미리 설정된 전압을 인가하여, 상기 복수의 보조전극들 사이에 발생된 전기장에 의해 상기 방사 노즐로부터 방사되는 상기 나노 섬유를 직선 형태로 집중시키는 단계와;
    상기 복수의 보조전극들 중 서로 대향되는 일부의 보조전극들에 서로 반대의 전압이 인가되거나 서로 다른 크기의 전압이 인가되도록 주기적으로 전압을 변화시켜, 상기 전압의 변화에 따라 발생된 전기장에 의해 상기 나노 섬유를 미리 설정된 정렬 방향으로 이동시켜 정렬되게 형성하는 단계와;
    상기 나노 섬유로부터 상기 고분자 물질을 제거하여, 상기 나노 물질로 구성된 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하는 전기장을 이용한 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 나노 섬유를 형성하는 단계 이후, 상기 나노 섬유를 상기 집적 기판으로부터 분리하여 별도의 기판에 전사하는 단계를 더 포함하는 전기장을 이용한 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 집적 기판은, 프리 스탠딩(free standing) 기판인 전기장을 이용한 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 투명 전극을 형성하는 단계는,
    상기 고분자 물질을 제거시 유기 용매를 이용하거나 반응성 이온 식각을 이용하는 전기장을 이용한 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 투명 전극을 형성하는 단계는,
    상기 나노 물질 상에 투명 도전층을 형성하는 과정을 더 포함하는 전기장을 이용한 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 투명 도전층은 그래핀, 그라파이트 및 탄소나노튜브를 포함하는 전기장을 이용한 전기 방사 장치를 이용한 투명 전극의 제조방법.
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