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에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체 및 그 제조방법

  • 기술번호 : KST2015129712
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 자왜(magnetostrictive) 소재로 이루어진 제1 층 및 상기 제1 층 상에 형성되며 단결정 압전(piezoelectric) 소재로 이루어진 제2 층을 포함하며 이루어지며, 상기 제2층의 압전 단결정의 003c#011003e# 방향은 제2 층의 두께방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체, 이를 포함하여 이루어지는 유니모프 캔틸레버형 에너지 하베스트 소자 및 상기 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법에 대한 것이다. 본 발명에 따른 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체는 자왜 소재로 이루어진 제1 층 상에 압전 단결정 소재로 이루어진 제2 층을 적층함에 있어서 상기 압전 단결정의 003c#011003e# 방향을 층 두께 방향과 일치시킴으로써 003c#001003e# 방향으로 배향시킨 경우에 비해 높은 횡방향 압전 변형 상수(transverse piezoelectric strain constant) 및 전기-기계 결합계수(electromechanical coupling factor)를 가져 분극 방향과 변형 방향이 서로 수직을 이루는 31 모드 또는 32 모드로 작동시 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있는 에너지 하베스트 소자에 포함되어 사용될 수 있고, 자왜층 및 압전층을 구비함으로써 자기전기적 효과(magnetoelectric effect)와 압전 효과(piezoelectric effect)를 모두 발현할 수 있기 때문에 진동, 음파, 초음파, 자기장 등 다양한 외부 자극을 수용하여 휴대용 저전력 전자기기 및 무선 센서 네트워크 등의 기술 분야에서 고효율의 에너지 하베스팅 소자로서 유용하게 사용될 수 있으며, 상기 자기전기 복합재료 적층체의 기계적 공진 주파수가 외부 자기장의 주파수와 일치하도록 제작될 경우, 작은 세기의 외부 자기장으로부터 큰 전기신호를 얻을 수 있으며, 상기 자기전기 복합재료 적층체의 길이 및 두께를 적절히 조절하거나 상기 자기전기 복합재료 적층체에 부착되는 질량체(proof mass)를 적절히 선택함으로써 쉽게 공진 주파수제어가 가능하다는 장점을 가진다.
Int. CL H01L 41/083 (2006.01) H01L 41/22 (2006.01)
CPC H01L 41/20(2013.01) H01L 41/20(2013.01) H01L 41/20(2013.01) H01L 41/20(2013.01)
출원번호/일자 1020130063313 (2013.06.03)
출원인 한국기계연구원, 인하대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-1447561-0000 (2014.09.29)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20141010) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.06.03)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국기계연구원 대한민국 대전광역시 유성구
2 인하대학교 산학협력단 대한민국 인천광역시 미추홀구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 류정호 대한민국 경남 창원시 성산구
2 정대용 대한민국 서울 종로구
3 윤운하 대한민국 경남 창원시 성산구
4 박동수 대한민국 경남 창원시 성산구
5 김종우 대한민국 경남 창원시 성산구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김정수 대한민국 서울시 송파구 올림픽로 ***(방이동) *층(이수국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 인하대학교 산학협력단 인천광역시 미추홀구
2 한국기계연구원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2013.06.03 수리 (Accepted) 1-1-2013-0490793-22
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2014.02.07 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2014.03.10 수리 (Accepted) 9-1-2014-0019982-73
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2014.03.28 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0218188-98
5 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2014.05.27 수리 (Accepted) 1-1-2014-0499404-87
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2014.05.27 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2014-0499405-22
7 등록결정서
Decision to grant
2014.09.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0665844-04
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.07.22 수리 (Accepted) 4-1-2015-5098802-16
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2016.09.05 수리 (Accepted) 4-1-2016-5127132-49
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2017.11.28 수리 (Accepted) 4-1-2017-5193093-72
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2018.03.02 수리 (Accepted) 4-1-2018-5036549-31
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2018.12.27 수리 (Accepted) 4-1-2018-5266647-91
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번호 청구항
1 1
자왜(magnetostrictive) 소재로 이루어진 제1 층 및 상기 제1 층 상에 형성되며 단결정 압전(piezoelectric) 소재로 이루어진 제2 층을 포함하며 이루어지며, 상기 제2층의 압전 단결정의 003c#011003e# 방향은 제2 층의 두께방향과 일치하되, 상기 단결정은 복합 페로브스카이트 결정 구조를 가지는 능면정계 완화형 강유전체(rhombohedral relaxor ferroelectrics) 단결정인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
2 2
제1항에 있어서, 상기 자왜 소재는 강자성 금속, 페라이트계 세라믹스, 자왜 합금 또는 자성 형상기억 합금인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
3 3
제2항에 있어서, 상기 강자성 금속은 Ni, Co 또는 Fe인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
4 4
제2항에 있어서, 상기 페라이트계 세라믹스는 Fe3O4, NiFe2O4, MnFe2O4, (Ni,Zn)Fe2O4, (Mn,Zn)Fe2O4, CoFe2O4, γ-Fe2O3 또는 바륨페라이트인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
5 5
제2항에 있어서, 상기 자왜 합금은 Terfenol-D, Gafenol, Samfenol-D 또는 Metglas인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
6 6
제2항에 있어서, 상기 자성 형상 기억 합금은 Ni2MnGa 합금, NiMnIn 합금, NiCoMnIn 합금, FePd 합금, FeNiGa 합금 또는 CoNiGa 합금인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
7 7
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8 8
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9 9
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10 10
제1항에 있어서, 제2 층의 단결정 압전 소재는 31 모드 또는 32 모드로 기계적 변형을 전기적 에너지로 변환하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
11 11
제10항에 있어서, 제2 층의 단결정 압전 소재는 d31≠d32인 면내 이방성(in-plane anisotropy)을 가지는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체
12 12
제1항 내지 제6항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항의 자기전기 복합재료 적층체를 포함하여 이루어지는 유니모프 캔틸레버형 에너지 하베스트 소자
13 13
제12항에 있어서, 길이 방향으로 d32(003c#100003e# 방향)를 갖는 것을 특징으로 하는 유니모프 캔틸레버형 에너지 하베스트 소자
14 14
제12항에 있어서, 상기 유니모프 캔틸레버형 에너지 하베스트 소자는 자유단 측에 설치되는 질량체(proof mass)를 더 포함하되, 상기 질량체는 상기 자기전기 복합재료 적층체의 제1 층의 하면 및 제2 층의 상면 중 적어도 한 곳 이상에 설치되는 것을 특징으로 하는 유니모프 캔틸레버형 에너지 하베스트 소자
15 15
제14항에 있어서, 상기 질량체는 Sm계 영구자석, Nd계 영구자석, AlNiCo계 영구자석, 철(Fe), 니켈(Ni) 또는 세라믹 페라이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 유니모프 캔틸레버형 에너지 하베스트 소자
16 16
자왜(magnetostrictive) 소재로 이루어진 제1 층을 준비하는 단계;복합 페로브스카이트 결정 구조를 가지는 능면정계 완화형 강유전체(rhombohedral relaxor ferroelectrics) 단결정 압전(piezoelectric) 소재로 이루어진 층으로서 상기 단결정의 003c#011003e# 방향은 층의 두께방향과 일치하는 제2 층을 준비하는 단계; 및상기 제1 층 상에 제2 층을 적층하는 단계를 포함하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
17 17
제16항에 있어서, 상기 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 일측단에 질량체(proof mass)를 설치하는 단계로서, 상기 제1 층의 하면 및 제2 층의 상면 중 한 곳 이상에 상기 질량체를 설치하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
18 18
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제1 층 상에 제2 층을 적층하는 단계는 에폭시를 이용한 접착에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
19 19
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 자왜 소재는 강자성 금속, 페라이트계 세라믹스, 자왜 합금 또는 자성 형상기억 합금인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
20 20
제19항에 있어서, 상기 강자성 금속은 Ni, Co 또는 Fe인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
21 21
제19항에 있어서, 상기 페라이트계 세라믹스는 Fe3O4, NiFe2O4, MnFe2O4, (Ni,Zn)Fe2O4, (Mn,Zn)Fe2O4, CoFe2O4, γ-Fe2O3 또는 바륨페라이트인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
22 22
제19항에 있어서, 상기 자왜 합금은 Terfenol-D, Gafenol, Samfenol-D 또는 Metglas인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
23 23
제19항에 있어서, 상기 자성 형상 기억 합금은 Ni2MnGa 합금, NiMnIn 합금, NiCoMnIn 합금, FePd 합금, FeNiGa 합금 또는 CoNiGa 합금인 것을 특징으로 하는 에너지 하베스트 소자용 자기전기 복합재료 적층체의 제조방법
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26 26
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 교육과학기술부 한국기계연구원부설재료연구소 일반연구자지원사업 고효율Magnetocaloric 재료의개발및응용(3/3)
2 지식경제부 한국기계연구원부설재료연구소 주요사업 나노구조자기-전기복합재료의다차원구조제어(1/3)
3 교육과학기술부 인하대학교 일반연구자지원 비균일 핵생성을 이용한 저온에서의 고결정성 세라믹 막의 성장