자극응답성 액정 엘라스토머(liquid crystal elastomer)는 하이드로겔(hydrogel), 형상 기억 고분자(shape memory polymer)와 더불어 생체 특성을 모방한 인공 근육, 소프트 액추에이터 및 소프트 로봇을 위한 스마트 소재로 최근 높은 관심을 받고 있다. 특히, 액정 엘라스토머는 고무 탄성과 액정 이방성이 결합된 비등방성 탄성 고분자로, 열, 빛, 전기 및 수분과 같은 외부자극에 반응하여 가역적이며, 액정 분자들의 배향조절을 통한 프로그램된 변형이 가능하다. 액정 엘라스토머가 개념 증명을 하는 수준을 넘어 실제로 유용한 소프트 액추에이터 및 로봇 시스템에 적용되기 위해서는 우수한 구동력 및 작업 용량, 높은 구동 변형률, 빠른 응답 시간, 낮은 구동 온도, 다양한 외부 자극반응성 및 높은 에너지 전환 효율 등을 확보하는 것이 중요하다. 본 기고문에서는 액정 엘라스토머의 개념에 대해 소개하고, 이러한 소재가 소프트 액추에이터로써 광범위하게 활용될 수 있도록 다양한 성능들을 향상시킬 수 있는 방법에 대해 소개하고자 한다.
본 연구에서는 분극의 이방성이 없는 ring-dot형 적층형 압전 변압기를 이용한 압전 AC-DC 컨버터를 개발하였다. 동작주파수 범위가 매우 좁은 압전 변압기의 특성을 고려하여 압전 컨버터는 발진주파수의 피드백 제어를 위한 PFM 구동방식과 출력제어를 위한 PWM 구동방식을 이용한 혼합형 구조로 설계되었다. 개발된 압전 컨버터의 최소 발열을 동반하는 안정적 구동을 보이는 최대전력 값은 25W였으며 허용전류 값은 약 900mA이었다. 압전 컨버터의 출력전압의 크기는 구동 발진주파수의 크기에 따라 제어가 가능하였으며, 최대전력에서 효율적이고 안정적인 동작특성을 나타내었다.
디지털 홀로그래피가 아날로그 홀로그래피와 비슷한 품질을 나타내기 위해서는 $1{\mu}m$의 픽셀피치를 가지고 있는 대면적 SLM 개발이 필수적이다. 이러한 대면적 초고해상도 SLM을 구현하기 위해서는 최근 미세 픽셀 기술이 급격히 발전하고 있는 대면적 지향의 평판디스플레이 기술을 기반으로 개발되어야 할 것으로 생각된다. 디스플레이 기술을 기반으로 스티칭 기술 등의 포토리소그래피 기술과 수직채널 TFT등의 구동 소자 기술, 고굴절율 이방성을 가지는 액정 소재 기술, 모듈 기반의 구동 기술 등을 집약하여 $1{\mu}m$급의 픽셀 피치를 가지는 대면적 초고해상도 SLM을 개발 중이다. 이렇게 개발된 초고해상도 대면적 SLM은 홀로그램 영상 재현 이외에도 다양한 광학 소자로 응용이 기대된다.
현재 액정 표시장치는 액정의 유전율 이방성 특성에 따라 Positive LC 와 Negative LC로 구분되어 개발 된다. Positive LC에는 TN(Twisted Nematic)모드와 IP(In Plane Switching) 모드가 있다. Negative LC에는 VA(Vertical alignment) 모드가 있다. 데이타 전압을 교류구동 시키므로, LCD Pixel들은 극성반전을 하게 되며, 이때 특정 Pattern에서 화면상에 비정상적인 색깔이 나타난다. 특정 Pattern이란 데이타 전압이 교류구동을 할 때, Vcom Level이 데이타 전압에 의한 Coupling 때문에 왜곡이 발생되고, 이 왜곡에 의하여 레드, 그린, 블루 Pixel의 충전을 차가 발생해서, 화면의 좌우는 적색편향 하게 보이고, 중앙은 녹색편향 발생된다.
저항이 5$\Omega$-cm인 n-type Si(100) 웨이퍼를 실리콘 식각시 마스크로 사용하기 위하여 습식 열산화법을 이용하여 100$0^{\circ}C$에서 SiO2을 2400$\AA$ 성장시킨 후, OPCVD 공정을 통해 785$^{\circ}C$서 SiH2Cl2 가스 30sccm과 NH3가스 100sccm을 이용하여 Si3N4를 3000$\AA$ 증착시켰다. 이 웨이퍼를 포토-리쏘그라피 공정을 거쳐 지름 2$\mu\textrm{m}$의 포토레지스트 패턴을 제작한 후 600W의 RF power하에서 CF4 가스 10sccm, CHF3 가스 15sccm, O2가스 8sccm 및 Ar가스 10sccm을 이용하여 MERIE 방법으로 Si3N4를 식각한 다음, 7:1 BHF 용액내에서 30초간의 습식식각을 통해 40wt.%의 KOH 용액내에 8$0^{\circ}C$에서 30초간의 이방성 식각을 통해 피라미드 모양의 Si FEA(field emitter array)를 제작하였다. 본 실험은 다음과 같이 완성된 Si FEA를 샤프닝 산화 후 산화막 식각을 통해 마스크를 제거한 다음, tip의 열화학적 내구성을 증가시키고 장시간 구동시 안정성과 전계방출 전류밀도를 높이기 위해 tip의 표면에 Ti를 sputter 방법으로 약 300$\AA$ 증착시킨 후, RTA 장비를 이용하여 2단계 열처리 (first annealing:$600^{\circ}C$/30sec, second annealing : 85$0^{\circ}C$/15sec)를 통해 Si FEA의 경우보다 낮은 turn-on 전압과 높은 전계방출 특성을 나타낼 것으로 기대된다.
연구는 electro-active polymer(EAP)의 특성을 가지는 ion-exchange polymer metal composite(IPMC)을 이용하여 지능형 대장내시경 개발에 목적을 두고 있다. IPMC는 낮은 구동전압과 빠른 반응속도로 인하여 매우 매력적인 물질이다. 본 연구에서는 IPMC구동기의 전극을 무전의 도금 방법을 이용하여 용액함침-환원방법(impregnation-reduction method)으로 제조하였으며 코팅된 백금전극의 횟수에 따라 변위와 변화를 측정하였다. 구동특성을 알아보기 위하여 길이, 주파수에 대한 변위, 힘을 측정하였으며, 주파수 대역은 저주파 대역과 공명주파수 대역을 사용하는 것이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한 다양한 구동적 특성과 수분의 함량에 따른 영향에 대해 고전적 적층 이론 (classical laminate theory, CLT)을 이용하여 이방성 IPMC의 응력분포와 수분이동에 따른 모멘트, 변형률, 곡률(cuvature)을 모델링 하였다.
This paper is to investigate the effects of the asymmetrical support stiffness on the stability of a supercritical driveshaft with asymmetrical shaft stiffness and anisotropic bearings. The equations of motion is derived for a system including a rigid disk, a massless flexible asymmetric shaft, anisotropic bearings and a support beam. The Floquet theory is applied to perform the stability analysis with the variation of the support stiffness, the shaft asymmetry, the shaft damping and the shaft speed. The results show that the asymmetric support stiffness is closely related to the stability caused by primary resonance as well as the supercritical operation. First, the stiffness variation can stabilize the system around primary resonance by weakening the parametric resonance from the shaft asymmetry. Second, it also improve the stability characteristics at a supercritical operation when the support stiffness is not so high relative to the shaft stiffness.
산화세륨($CeO_2$)는 고체산화물연료전지, 자동차 삼원 촉매, 산소 캐패시터 소재 등의 고온환경에서 구동되는 촉매 응용분야에 널리 활용되고 있으며 중요한 희토류 산화물 중에 하나이다. 고온 환경에서 $CeO_2$의 우수한 촉매 활성을 유지하기 위하여 초기 합성단계에서 높은 비표면적을 갖는 미세구조제어 연구와 나노 미세구조가 고온 열 사이클과 산화-환원 사이클 변화에서 안정하도록 하는 연구가 필요하여 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 탄산염 침전법의 전구체 결정화 단계에서의 이방성을 정밀 제어하여 고 비표면적의 flower-like $CeO_2$를 성공적으로 합성할 수 있었다. 또한, 서로 다른 탄산염이온 침전제의 침전 반응 경로 제어를 통한 침전 수화물 전구체의 이방적 결정 특성으로부터 최종 고 비표면적 $CeO_2$ 산화물의 미세구조 제어와 고온 안정 제어를 확인하고 특성을 평가하였다.
구동 IC를 유리기판 위의 Al패드 전극에 연결하는 LCD(Liquid Crystal Display) 모듈을 실장하는 Chip On Glass (COG) 기술을 개발하기 위하여 기존에 잘 알려진 기술 가운데 실제로 적용 가능성이 가장 유망한 이방성 도전 접착제 (ACA, Anisotropic Conductive Adhesives)를 사용한 공정에 대하여 조사하였다. ACA 공정은 본딩 부분에 ACA 수지를 균일하게 분포시키는 공정과 자외선을 조사하여 수지를 경화하여 칩을 실장하는 공정의 2단계로 진행하였다. 칩에 가해준 하중은 2-15kg이었고 칩의 예열 온도는 12$0^{\circ}C$이었다. 이방성 도전체는 Au 또는 Ni이 표면 피막 재료로 사용된 것을 사웅하였으며 전도성 입자의 갯수가 500, 1000, 2000, 4000개/$\textrm{mm}^2$이며 크기가 5, 7, 12$\mu\textrm{m}$이었다. ACA 처리의 결과 입자 크기가 5$\mu\textrm{m}$이고 입자 밀도는 4000개/$\textrm{mm}^2$일 경우가 대단히 낮은 접촉 저항 및 가장 안정된 본딩 특성을 나타냈었다.
We have studied electro-optic characteristics as a function of pretilt angle ($\theta$$_{p}$) in the fringe-field switching (FFS) mode using the LC with positive dielectric anisotropy. When $\theta$$_{p}$ is increased from 0$^{\circ}$ to 20$^{\circ}$, a maximum transmittance and an operating voltage are obviously decreased. In the viewing angle characteristics, the cell with low pretilt angle has a wide region for the contrast ratio greater than 5 and has a best luminance uniformity. Therefore, in the FFS device, a low pretilt angle is favored for high transmittance and wide viewing angle.gle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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