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압전 또는 마찰 전기를 이용하도록 구성된 스펀지 구조의 소형 발전기에 있어서,제1 전극;상기 제1 전극 상에 형성된 스펀지(sponge) 구조의 폴리머; 상기 스펀지 구조의 폴리머의 상부로부터 제2 전극을 일정 거리만큼 이격시키도록 구성된 절연성 스페이서; 상기 스펀지 구조의 폴리머의 상부로부터 일정 거리만큼 이격되어 형성된 제2 전극을 포함하여 이루어지는 스펀지 구조의 소형 발전기
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제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 Al, Ni, Cr, Pt, Au, ITO, 및 '그래핀, 탄소 나노 튜브, 저온처리, 무정형 및 흑연 재료 중 적어도 하나를 포함하는 탄소 계열 전극' 중 적어도 하나를 포함하는 하나의 층 또는 복수의 층으로 구성된 스펀지 구조의 소형 발전기
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제1항에 있어서, 상기 스펀지 구조를 가지는 폴리머는 그 내부에 복수의 기공을 포함하고, 상기 기공의 크기에 따라 외부에서 작용하는 자극이나 하중에 의해 발생하는 전류 또는 전압의 차이가 발생하는 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기
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제2항에 있어서, 상기 복수의 기공 내부에 금속 및 무기물의 나노 입자가 위치되며, 상기 나노 입자의 기공 내 움직임에 의하여 발생하는 마찰 전기 에너지를 회수하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기
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제1항에 있어서, 상기 스펀지 구조를 가지는 폴리머는 유기 폴리머(organic polymer) 또는 무기 폴리머(inorganic polymer) 물질이며, 상기 유기 폴리머는 PMMA, PET, PEEK, PS, PE, COC 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 무기 폴리머는 PDMS, ORMOCER 중 적어도 어느 하나를 포함하는 스펀지 구조의 소형 발전기
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압전 또는 마찰 전기를 이용하도록 구성된 스펀지 구조의 소형 발전기 제조방법에 있어서,(a) 기판을 준비하는 단계;(b) 상기 기판 상에 구형 입자들과 폴리머를 포함하는 구조를 형성시키는 단계;(c) 상기 구형 입자들과 폴리머를 포함하는 구조를 상기 기판으로부터 분리시키는 단계;(d) 상기 구형 입자들과 폴리머를 포함하는 구조에서 상기 구형 입자들을 제거하여 스펀지 구조의 폴리머를 형성시키는 단계; (e) 상기 스펀지 구조상에 스페이서를 적층시키는 단계;(f) 상기 스펀지 구조의 폴리머 상에 제1 전극을 형성시키는 단계; 및(g) 상기 제1 전극이 형성된 스펀지 구조의 폴리머로부터 일정 거리 이격된 위치에 하부 전극을 형성시키는 단계;를 포함하되,상기 구형 입자들은 폴리스티렌 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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압전 또는 마찰 전기를 이용하도록 구성된 스펀지 구조의 소형 발전기 제조방법에 있어서,(a) 고체상의 구형 입자들과 액체상의 폴리머를 혼합하는 단계;(b) 상기 구형 입자들과 폴리머를 포함하는 구조에서 상기 구형 입자들을 제거하여 스펀지 구조의 폴리머를 형성시키는 단계; (c) 상기 스펀지 구조상에 스페이서를 적층시키는 단계;(d) 상기 스펀지 구조의 폴리머 상에 제1 전극을 형성시키는 단계; 및(e) 상기 제1 전극이 형성된 스펀지 구조의 폴리머로부터 일정 거리 이격된 위치에 하부 전극을 형성시키는 단계;를 포함하되,상기 구형 입자들은 폴리스티렌 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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압전 또는 마찰 전기를 이용하도록 구성된 스펀지 구조의 소형 발전기 제조방법에 있어서,(a) 고체상의 구형 입자들과 액체상의 폴리머를 혼합하는 단계;(b) 상기 구형 입자들과 폴리머를 포함하는 구조에 대한 가열 및 냉각 열처리를 통해 수축된 상기 구형 입자들이 폴리머에 형성된 기공 내부에 존재하도록 복수의 기공을 포함하는 스펀지 구조의 폴리머를 형성하는 단계; (c) 상기 스펀지 구조상에 스페이서를 적층시키는 단계;(d) 상기 스펀지 구조의 폴리머 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및(e) 상기 제1 전극이 형성된 스펀지 구조의 폴리머로부터 일정 거리 이격된 위치에 하부 전극을 형성하는 단계;를 포함하되,상기 구형 입자들은 폴리스티렌 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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제8항에 있어서, 상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에, 기판 상에 구형의 입자들을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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제10항에 있어서, 상기 기판 상에 구형 입자들을 형성시키는 단계는, 상기 구형 입자들을 액체와 혼합하는 단계; 및상기 구형 입자들과 액체의 혼합체 중 액체를 상온에서 건조시켜 상기 구형 입자들만을 상기 기판 상에 남기는 단계를 포함하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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제11항에 있어서, 상기 기판 상에 구형 입자들과 폴리머를 포함하는 구조를 형성시키는 단계는, 유기 폴리머 또는 무기 폴리머로 이루어진 폴리머 용액으로 스핀 코팅을 통해 균일한 층을 적층하는 단계; 진공상태를 유지하여 폴리스티렌 입자들 사이에 폴리머 용액이 침투할 수 있게 하는 단계; 및상기 기판 상의 액체상태의 폴리머를 고체상태의 구형 입자들과 폴리머를 가지는 구조로 형성시키기 위해 열처리하는 단계;를 포함하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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제6항 또는 제7항에 있어서,상기 구형 입자들을 제거하여 스펀지 구조의 폴리머를 형성시키는 단계는, 아세톤(acetone)이나 톨루엔(toluene) 용액을 이용하여 구형의 폴리스티렌 및 구형 입자들을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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제6항에 있어서, 상기 스펀지 구조의 폴리머를 형성하는 방법은, 구형입자 템플릿을 이용하는 기술, 열처리 시에 열팽창을 이용하는 기술, 다공성 알루미나 마스크(porous alumina mask)를 이용한 AAO(anodic aluminum oxide) 기술 및 용매 증발을 이용한 용액증발법 (solution evaporation method) 중 어느 하나를 포함하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펀지 구조의 폴리머는 테프론 및 소수성 물질 코팅 처리된 것을 특징으로 하는 스펀지 구조의 소형 발전기 제조 방법
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