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특정 가스와 반응하여 저항 변화를 나타내는 금속 입자가 코팅된 1차원 고분자 나노섬유로 구성되고,상기 1차원 고분자 나노섬유가 와이어 형태의 지지체 상에 감김으로써 3차원 네트워크 구조를 형성하여 얀(yarn) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 3차원 네트워크 구조는 상기 1차원 고분자 나노섬유가 상기 지지체 상에 무작위로 얽힘으로써 형성되는 3차원 다공성 멤브레인 구조이고상기 얀 구조를 이루는 나노섬유와 나노섬유 사이에 50 nm 내지 5 μm 크기 범위의 열린 매크로 기공(macropores)을 형성하는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 1차원 고분자 나노섬유의 표면에는 1 nm ~ 100 nm 크기 범위의 금속 입자가 코팅되고,금속 입자와 금속 입자 사이에 50 nm 크기 이하의 나노갭(nanogap)이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 1차원 고분자 나노섬유는 직경이 100 nm ~ 10 μm 크기 범위를 가지고,상기 얀 구조는 직경이 10 μm ~ 5,000 μm 크기 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 지지체는 직경이 1 ~ 5,000 μm 크기 범위를 가지고, 50 ~ 3,000 MPa 범위의 인장 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 금속 입자는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 은(Ag), 금(Au), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn), 루테늄(Ru), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 바나듐(V) 중 1종 혹은 2종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 지지체는 Fe, W, Ti, Cu, Ni, Zn, stainless steel로 구성된 군으로부터 선택되는 금속이거나, 면, 마, 견, 모로 구성된 군으로부터 선택되는 천연 섬유이거나, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 레이온, 아세테이트 유리 섬유, 금속 섬유로 구성된 군으로부터 선택되는 인조섬유 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스센서
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제1항에 있어서,상기 지지체 역할을 하는 고분자는 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트(PVAc, polyvinyl acetate), 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리스티렌(PS, polystyrene), 폴리비닐피롤리돈(PVP, polyvinylpyrrolidone), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO, polyethylene oxide), 폴리에틸렌 옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC, polyvinyl chloride), 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카프로락톤, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 (PVDF, poly(vinylidene fluoride)), 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체, 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌옥사이드(PPO, polypropylene oxide), 폴리비닐알콜(PVA, polyvinyl alcohol), 스타이렌 아크릴로나이트릴(SAN, styrene-acrylonitrile), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아닐린(PANI, polyaniline), 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 및 폴리에틸렌(PE, polyethylene) 중 1 종 혹은 2 종 이상의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서
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가스 센서의 제조방법에 있어서,고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액을 포함하는 전기방사용액을 제조하는 단계;다중 전기방사 공정을 이용하여 상기 전기방사용액을 전기방사하여 제조되는 1차원 고분자 나노섬유를 얀 형상의 3차원 네트워크 구조로 제조한 후 와인더를 이용하여 감아서 수집하는 단계;상기 수집된 나노섬유의 표면에 단일 혹은 이종 이상의 금속 입자를 증착하는 단계; 및상기 금속 입자가 증착된 나노섬유를 이용하여 가스센서를 제조하는 단계를 포함하는 가스센서의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 용매는 물(deionized water), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메탄올(methanol), 아이소프로판올(isopropanol), 프름산(formic acid), 아세토니트릴(acetonitrile), 나이트로메테인(nitromethane), 초산(acetic acid), 에탄올(ethanol), 아세톤(acetone), 에틸렌 글리콜(EG, ethylene glycol), 디메틸술폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide), 디메틸포름아마이드(DMF, dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(DMAc, dimethylacetamide) 및 톨루엔(toluene) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 고분자는 상기 용매에 대한 중량비 0
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제9항에 있어서,상기 다중 전기방사 공정에서, 상기 전기방사용액을 토출시키는 토출량은 0
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제9항에 있어서,상기 수집하는 단계는,상기 1차원 고분자 나노섬유를 와인더(winder)를 통해 1 ~ 400 mm/min 범위의 속도로 감아 수집하는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 증착하는 단계는,원자층 증착(atomic layer deposition), 스퍼터 증착(sputter deposition), 전자빔증착(e-beam evaporation deposition), 열증발증착(thermal evaporation deposition) 등의 물리기상증착(physical vapor deposition), 또는 플라즈마강화 화학기상증착(plasma enhanced chemical vapor deposition), 상압 화학기상증착(atmospheric pressure chemical vapor deposition), 저압 화학기상증착(low pressure chemical vapor deposition), 고밀도플라즈마 화학기상증착(high density plasma chemical vapor deposition), 원자층 화학기상증착(atomic layer chemical vapor deposition)등의 화학기상증착(chemical vapor deposition) 중 어느 하나의 증착 방법을 활용하는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 금속 입자는 1 nm ~ 100 nm 크기 범위를 가지고,금속 입자와 금속 입자 사이에 50 nm크기 이하의 나노갭(nanogap)이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 금속 입자가 증착된 나노섬유는 지지체 및 고분자 나노섬유의 구부림에 대한 내성 특성으로 인해 가스센서 소재로 사용되는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법
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제9항에 있어서,상기 가스센서는 H2, C2H2, C2H4, NOx, 및 COx 중 적어도 하나의 유해가스를 감지하는 것을 특징으로 하는 가스센서의 제조방법
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