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특정 가스 분자와 반응하여 색이 변하는 색변화 염료 물질, 및 공기 중 수분의 흡착을 유도하는 친수성 입자가 결착된 고분자 나노섬유로 이루어지고,상기 고분자 나노섬유가 3차원 네트워크 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 3차원 네트워크 구조는 1차원 형상의 구조를 가지는 상기 고분자 나노섬유가 서로 무작위적으로 얽혀서 이루어진 형상, 또는 일정 방향으로 정렬되어 적층된 형상의 3차원 다공성 멤브레인 구조인 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 친수성 입자는 극성 특성을 갖는 산화물 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 친수성 입자는 직경이 2 nm ~ 500 nm의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 친수성 입자는 antimony tetroxide (Sb2O4), cobalt(II,III) oxide (Co3O4), iron(II,III) oxide (Fe3O4), lead(II,IV) oxide (Pb3O4), manganese(II,III) oxide (Mn3O4), silver(I,III) oxide (Ag2O2), triuranium octoxide (U3O8), copper(I) oxide (Cu2O), dicarbon monoxide (C2O), dichlorine monoxide (Cl2O), lithium oxide (Li2O), potassium oxide (K2O), rubidium oxide (Rb2O), silver oxide ([Ag2O), thallium(I) oxide (Tl2O), sodium oxide (Na2O), aluminium(II) oxide (AlO), barium oxide (BaO), beryllium oxide (BeO), cadmium oxide (CdO), calcium oxide (CaO), chromium(II) oxide (CrO), cobalt(II) oxide (CoO), copper(II) oxide (CuO), iron(II) oxide (FeO), lead(II) oxide (PbO), magnesium oxide (MgO), mercury(II) oxide (HgO), nickel(II) oxide (NiO), palladium(II) oxide (PdO), strontium oxide (SrO), sulfur monoxide (SO), disulfur dioxide (S2O2), tin(II) oxide (SnO), titanium(II) oxide (TiO), vanadium(II) oxide (VO), zinc oxide (ZnO), aluminium oxide (Al2O3), antimony trioxide (Sb2O3), arsenic trioxide (As2O3), bismuth(III) oxide (Bi2O3), boron trioxide (B2O3), chromium(III) oxide (Cr2O3), dinitrogen trioxide (N2O3), erbium(III) oxide (Er2O3), gadolinium(III) oxide (Gd2O3), gallium(III) oxide (Ga2O3), holmium(III) oxide (Ho2O3), indium(III) oxide (In2O3), iron(III) oxide (Fe2O3), lanthanum oxide (La2O3), lutetium(III) oxide (Lu2O3), nickel(III) oxide (Ni2O3), phosphorus trioxide (P4O6), promethium(III) oxide (Pm2O3), rhodium(III) oxide (Rh2O3), samarium(III) oxide (Sm2O3), scandium oxide (Sc2O3), terbium(III) oxide (Tb2O3), thallium(III) oxide (Tl2O3), thulium(III) oxide (Tm2O3), titanium(III) oxide (Ti2O3), tungsten(III) oxide (W2O3), vanadium(III) oxide (V2O3), ytterbium(III) oxide (Yb2O3), yttrium(III) oxide (Y2O3), cerium(IV) oxide (CeO2), chlorine dioxide (ClO2), chromium(IV) oxide (CrO2), dinitrogen tetroxide (N2O4), germanium dioxide (GeO2), hafnium(IV) oxide (HfO2), lead dioxide (PbO2), manganese dioxide (MnO2), plutonium(IV) oxide (PuO2), rhodium(IV) oxide (RhO2), ruthenium(IV) oxide (RuO2), selenium dioxide (SeO2), silicon dioxide (SiO2), sulfur dioxide (SO2), tellurium dioxide (TeO2), thorium dioxide (ThO2), tin dioxide (SnO2), titanium dioxide (TiO2), tungsten(IV) oxide (WO2), uranium dioxide (UO2), vanadium(IV) oxide (VO2), zirconium dioxide (ZrO2), antimony pentoxide (Sb2O5), arsenic pentoxide (As2O5), dinitrogen pentoxide (N2O5), niobium pentoxide (Nb2O5), phosphorus pentoxide (P2O5), tantalum pentoxide (Ta2O5), vanadium(V) oxide (V2O5), chromium trioxide (CrO3), molybdenum trioxide (MoO3), rhenium trioxide (ReO3), selenium trioxide (SeO3), sulfur trioxide (SO3), tellurium trioxide (TeO3), tungsten trioxide (WO3), uranium trioxide (UO3), xenon trioxide (XeO3), manganese heptoxide (Mn2O7), rhenium(VII) oxide (Re2O7), technetium(VII) oxide (Tc2O7), osmium tetroxide (OsO4), ruthenium tetroxide (RuO4), xenon tetroxide (XeO4), iridium tetroxide (IrO4), hassium tetroxide (HsO4) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 색변화 염료 물질은 특정 가스 분자와 반응하게 되면 가시광선 영역 안에서의 파장의 주파수 변화, 가시광선 영역 안에서 밖으로의 파장의 주파수 변화, 가시광선 영역 밖에서 안으로의 파장의 주파수 변화 또는 파장의 강도 변화로 인해 색변화 특성을 보이는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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7
제1항에 있어서,상기 색변화 염료 물질은 lead(II) acetate(Pb(CH3COO)2), iron(II) acetate(Fe(CH3COO)2), nickel(II) acetate(Ni(CH3COO)2), copper(II) acetate(Cu(CH3COO)2), cadmium acetate(Cd(CH3COO)2), cobalt(II) acetate(Co(CH3COO)2), manganese(II) acetate (Cu(CH3COO)2), bismuth(III) acetate(Co(CH3COO)3), silver(I) acetate(Ag(CH3COO)), silver nitride (AgNO3), o-tolidine, m-tolidine, bromophenol blue+TBAH, methyl red + TBAH, thymol blue + TBAH, fluorescein, bromocresol purple, bromophenol red, LiNO3, 5-10-15-20-tetraphenylporphyrinatozinc (II), 5-10-15-20-tetrakis(2,4,6-trimethylphenyl)porphyrinatozinc (II) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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8
제1항에 있어서,상기 색변화 염료 물질은 직경이 1 nm ~ 1 ㎛ 의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 친수성 입자와 상기 색변화 염료 물질이 상기 고분자 나노섬유의 내부와 표면에 균일하게 결착되는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 색변화 염료 물질은 황화수소(H2S) 가스와 반응하여 색변화를 보이는 아세트산 납(lead(II) acetate)을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 고분자 나노섬유는 상기 친수성 입자와 상기 색변화 염료 물질이 포함된 고분자 용액을 전기방사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 고분자 나노섬유는 직경이 100 nm ~ 10 ㎛의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 친수성 입자의 중량 비율은 상기 고분자 나노섬유에 사용되는 고분자의 중량 대비 0
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제1항에 있어서,상기 색변화 염료 물질의 중량 비율은 상기 고분자 나노섬유에 사용되는 고분자의 중량 대비 0
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제1항에 있어서,상기 고분자 나노섬유를 구성하는 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 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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제1항에 있어서,상기 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서는 환경 유해가스(H2S, SOx, NOx, COx) 또는 사람의 날숨에 포함된 생체지표가스 (CH3COCH3, C2H5OH, C6H5CH3)를 감지하는 센서로 이용되는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서
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고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액에 친수성 입자와 색변화 염료 물질을 혼합하여 전기방사용액을 제조하는 전기방사용액 제조 단계;전기방사용액을 이용한 전기방사 공정을 통해 친수성 입자와 색변화 염료 물질이 결착된 고분자 나노섬유를 제조하는 나노섬유 제조 단계; 및상기 고분자 나노섬유를 멤브레인 형태로 집전판에 수집하는 멤브레인 수집 단계를 포함하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액에 친수성 입자와 색변화 염료 물질을 혼합하여 전기방사용액을 제조하는 전기방사용액 제조 단계;고온교반 과정을 통해 전기방사용액에 포함된 상기 색변화 염료 물질을 용해시키는 고온교반 단계;급랭 과정을 통해 미세 결정으로 응고된 색변화 염료 물질을 함유하는 전기방사 용액을 제조하는 급랭 단계;전기방사용액을 이용한 전기방사 공정을 통해 친수성 입자와 색변화 염료 물질이 결착된 고분자 나노섬유를 제조하는 나노섬유 제조 단계; 및상기 고분자 나노섬유를 멤브레인 형태로 집전판에 수집하는 멤브레인 수집 단계를 포함하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 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), 디메틸 술폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide), 디메틸포름아마이드(DMF, dimethylformamide), 디메틸아세트아마이드(DMAc, dimethylacetamide) 및 톨루엔(toluene) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 고분자는 각각의 특정 용매에 중량비 0
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 친수성 입자는 평균 입도가 2 nm ~ 500 nm의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 색변화 염료 물질은 볼밀링(ball-milling), 자이러토리 크러셔(gyratory crusher), 해머 밀(hammer mill), 조크러셔(jaw crusher), 콘 밀(corn mill), 롤 크러셔(roll crusher), 에지 러너(edge runner), 링-롤 밀(ring-roll mill), 스탬프 밀(stamp mill), 로드 밀(rod mill), 스크루(screw) 중쇄기, 충격 미분쇄기, 제트 밀(jet mill), 탑식 마찰기, 콜로이드 밀(colloid mill), 소니케이션(sonication) 중 어느 하나에 의해 분쇄되어 평균 입도가 1 nm ~ 1 ㎛의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제18항에 있어서,상기 고온교반 단계는,상기 색변화 염료 물질의 녹는점 이상에서 교반하여 상기 색변화 염료 물질을 용해시키는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제18항에 있어서,상기 급랭 단계는,상기 고온교반 단계에서 용해된 색변화 염료 물질을 포함하는 전기방사용액을 섭씨 25 °C 이하의 온도에서 급랭하여 색변화 염료 물질을 재결정화 하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제18항에 있어서,상기 고온교반 단계는,상기 색변화 염료 물질로서 아세트산 납 (lead(II) acetate)을 사용하는 경우 아세트산 납의 녹는점인 75 °C 이상에서 교반하여 아세트산 납을 액화하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제25항에 있어서,상기 급랭 단계는,액화된 아세트산 납을 25 °C 이하의 온도에서 급랭하여 재결정화 하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 나노섬유 제조 단계는,전기방사공정을 통해 전기방사용액을 전기방사하여 1차원 구조의 고분자 나노섬유를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 나노섬유 제조 단계는,0
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 나노섬유 제조 단계는,전기방사용액을 토출시키기 위한 시린지와 집전판 사이에 1 ~ 50 kV 의 전압을 인가하여 1 차원 구조의 고분자 나노섬유를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 멤브레인 수집 단계는,스테인레스 스틸 (stainless steel), 종이 (paper), 부직포, 플라스틱(plastic) 기판 중 어느 하나의 집전판을 사용하여 일정한 두께의 고분자 나노섬유 멤브레인을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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제17항 또는 제18항에 있어서,상기 멤브레인 수집 단계는,두께가 5 ~ 1000 ㎛의 범위를 가지는 고분자 나노섬유 멤브레인을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 나노섬유 멤브레인 색변화 센서의 제조 방법
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