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제1 전극;상기 제1 전극 상에 복수의 탄성체 기둥;상기 복수의 기둥 상에 상부 탄성체 필름; 및상기 상부 탄성체 필름 상에 접촉 또는 이격되어 위치하는 제2 전극;을 포함하고,상기 상부 탄성체 필름은 상기 탄성체 기둥과 화학 결합에 의해 연결된 것인, 마찰전기 나노발전소자
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제1항에 있어서,상기 상부 탄성체 필름은 두께가 1
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제2항에 있어서,상기 상부 탄성체 필름은 두께가 1
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제3항에 있어서,상기 상부 탄성체 필름은 두께가 2
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제1항에 있어서,상기 탄성체 기둥은 높이가 1 내지 4 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제6항에 있어서,상기 탄성체 기둥은 높이가 2 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제1항에 있어서,상기 마찰전기 나노발전소자가 제1 전극과 복수의 탄성체 기둥 사이에 하부 탄성체 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제1항에 있어서, 상기 마찰전기 나노발전소자가상기 제1 전극 상에 상기 탄성체 기둥과 반대 방향으로 위치하는 제1 기판; 및상기 제2 전극 상에 상기 상부 탄성체 필름과 반대 방향으로 제2 기판;을추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제1항에 있어서, 상기 마찰전기 나노발전소자가 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 추가로 포함하고,상기 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서가 상기 복수의 탄성체 기둥의 외부에 위치하고, 상기 스페이서는 두께가 상기 탄성체 기둥의 높이(h)와 탄성체 필름의 두께(t)의 합(h + t)과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제10항에 있어서, 상기 마찰전기 나노발전소자는 제1 전극 또는 제2 전극에 수직방향으로 압축변형 시, 먼저 상기 스페이서가 압축 변형하고 나중에 상기 스페이서와 상기 탄성체 기둥이 같이 압축 변형하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제10항에 있어서상기 스페이서가 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록공중합체(SIS), 폴리디메틸실록산(PDMS), 다공성의 스펀지 형태의 셀룰로오스 섬유, 폴리비닐 알코올(PVA), 및 폴리에스테르(polyester)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제1항에 있어서,상기 탄성체 기둥이 원 기둥, 타원 기둥, 다각 기둥, 원뿔 기둥, 타원뿔 기둥 및 다각뿔 기둥으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 형태인 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제1항에 있어서,상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 독립적으로 Al, Ni, Cr, Pt, Au, ITO, 그래핀, 탄소나노튜브, 흑연, Ag 필름, Ag 나노와이어 및 FTO 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제8항에 있어서,상기 탄성체 기둥, 하부 탄성체 필름, 및 상부 탄성체 필름이 각각 독립적으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 및 폴리우레탄아크릴레이트(PUA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제8항에 있어서, 상기 마찰전기 나노발전소자가 상기 상부 탄성체 필름과 상기 제2 전극 사이에 고분자 필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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제16항에 있어서,상기 고분자 필름은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자
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(a) 하부 탄성체 필름과, 상기 하부 탄성체 필름 상에 복수의 탄성체 기둥을 포함하는 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계;(b) 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 복수의 탄성체 기둥 상에 상부 탄성체 필름을 위치시켜 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계;(c) 제1 전극 상에 상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 하부 탄성체를 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계; 및(d) 제2 전극 상에 상기 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름의 상부 탄성체 필름을 위치시켜 제1 전극-하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름-제2 전극을 제조하는 단계;를 포함하고,단계 (b)가상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥의 탄성체 기둥과, 상기 적층체의 상부 탄성체 필름을 접촉시키고 화학결합으로 연결시키는 연결 단계; 및상기 연결 단계 후에 상기 적층체에서 상기 기재와 상기 자기 조립 단일층을 제거하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥-상부 탄성체 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 것인 마찰전기 나노발전소자의 제조방법
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제18항에 있어서, 상기 단계 (a)가,몰드에 하부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 주입하는 단계;상기 하부 탄성체 전구체를 경화시켜 몰드 내에 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계; 및상기 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 상기 몰드에서 분리하여 하부 탄성체 필름-탄성체 기둥을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법
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제18항에 있어서, 상기 마찰전기 나노발전소자의 제조방법이 단계 (b) 전에 상부 탄성체 필름을 제조하는 단계를 추가로 포함하고,상기 상부 탄성체 필름을 제조하는 단계가기재 상에 자기 조립 단일층(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하는 단계;상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 전구체를 포함하는 혼합물을 코팅하는 단계;상기 상부 탄성체 전구체를 경화시켜 상기 기재와, 상기 기재 상에 자기 조립 단일층과, 상기 자기 조립 단일층 상에 상부 탄성체 필름을 포함하는 적층체를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법
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제18항에 있어서,마찰전기 나노발전소자의 제조방법이 단계 (d) 후에(e) 단수 또는 복수의 탄성체 스페이서를 상기 복수의 탄성체 기둥의 외부에 위치시키고, 상기 제1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰전기 나노발전소자의 제조방법
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