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제어신호에 따라 원하는 움직임을 할 수 있는 가동 스테이지와, 상기 가동 스테이지의 상면을 향해 분사할 수 있는 분사노즐이 내부에 설치되고, 내부 압력을 조절할 수 있는 제1 압력조절부가 결합되는 작업챔버 내에서 유연성 기판이 상기 가동 스테이지 위에 위치되게 하고, 제1 연통관을 통해 상기 분사노즐과 연통되는 상부 출구와 압력을 조절할 수 있는 제2 압력조절부가 결합된 하부 입구가 마련된 인쇄원료 탱크에 분말 형태의 금속 나노입자들과 탄소나노튜브들을 포함하는 인쇄원료 혼합물이 투입되게 하는 준비단계;제어부가 소정의 움직임 제어신호를 상기 가동 스테이지에 제공하여 상기 유연성 기판을 스트레인 센서의 소정의 도전선로 패턴에 대응하는 경로를 따라 원하는 속도로 움직이도록 상기 가동 스테이지의 움직임을 제어하는 단계;상기 제1 압력조절부가 가동되어 상기 작업챔버 내부에 상대적 저압 분위기를 형성함과 동시에, 상기 제2 압력조절부가 가동되어 상기 인쇄원료 탱크의 상기 하부 입구에 상대적 고압 분위기를 형성하는 단계;상기 가동 스테이지의 움직임을 제어하는 단계와 병행하여, 상기 저압 분위기와 상기 고압 분위기 간의 압력차에 기인한 압축파에 의해 상기 인쇄원료 탱크 내의 상기 인쇄원료 혼합물이 에어로졸화 된 상태로 상기 제1 연통관을 통해 강제 이송되어 상기 분사노즐을 통해 상기 유연성 기판의 표면 쪽으로 분사되도록 하는 단계;상기 분사노즐을 통해 분사된 상기 인쇄원료 혼합물이 상기 유연성 기판의 표면과 충돌하여 그 표면에 균열을 만들고 탄소나노튜브들이 그 균열 속으로 침투해 들어가서 상기 유연성 기판과 기계적으로 록킹되면서 고착되고 그 위에 상기 인쇄원료 혼합물의 금속나노입자들과 탄소나노튜브들이 소정의 폭과 높이로 증착되어 상기 유연성 기판의 표면에 상기 스트레인 센서의 소정의 도전선로 패턴대로 직접 인쇄되도록 하는 단계; 상기 소정의 스트레인 센서의 도전선로 패턴의 양단에 전기적으로 연장되어 상기 유연성 기판 밖으로 돌출되게 연장된 제1 및 제2 리드선을 연결하는 단계; 및상기 스트레인 센서의 소정의 도전선로 패턴이 인쇄된 상기 유연성 기판의 표면에 상기 유연성 기판과 같은 크기의 유연성 덮개를 접합시켜 상기 스트레인 센서의 소정의 도전선로 패턴이 상기 유연성 기판과 상기 유연성 덮개 사이에 샌드위치 되도록 하는 단계를 포함하고,상기 '상기 스트레인 센서의 소정의 도전선로 패턴대로 직접 인쇄되도록 하는 단계'는 상기 분사노즐을 통해 금속 나노입자들과 탄소나노튜브의 인쇄원료 혼합물이 상기 유연성 기판의 표면과 충돌하여 불규칙한 균열을 만들면서 상기 탄소나노튜브들이 그 표면의 균열 속으로 침투해 들어가서 고착되어 상기 유연성 기판의 표면에 기계적으로 록킹된 씨드층이 형성되는 단계; 및 후속적으로 상기 씨드층 위에 고속 분사된 상기 인쇄원료 혼합물이 상기 씨드층 위에 가해져서 상기 씨드층의 탄소나노튜브와 결합하면서 소정의 폭과 높이로 증착되어 상기 유연성 기판의 표면에 상기 소정의 도전선로 패턴이 인쇄되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 유연성 기판과 상기 유연성 덮개는 shore A 기준으로 10 이상 70 이하의 동일한 쇼어 경도(shore hardness)를 가지거나 또는 shore D를 기준으로 22 이하의 동일한 쇼어 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 유연성 기판과 상기 유연성 덮개는 폴리디메틸실록산(PDMS)로 만든 기판인 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 소정의 스트레인 센서의 도전선로 패턴은 각각 제1방향으로 일정한 길이를 가지며 선형으로 연장된 복수의 선형 도전선로들을 포함하며, 상기 복수의 선형 도전선로들은 상기 제1 방향과는 수직인 제2 방향으로 서로 간에 일정한 간격을 유지하면서 직렬연결을 이루도록 나란히 배치되고, 상기 복수의 선형 도전선로의 단면 구조는 상기 탄소나노튜브들이 상기 유연성 기판의 표면에 형성된 불규칙한 균열 속으로 침투해 들어가서 고착되어 상기 유연성 기판의 표면에 기계적으로 록킹된 씨드층; 및 상기 씨드층 위에 소정의 폭과 높이로 증착되어 형성되는 상기 금속나노입자들과 상기 탄소나노튜브의 혼합물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 '상기 스트레인 센서의 소정의 도전선로 패턴대로 직접 인쇄되도록 하는 단계'는 상기 유연성 기판의 표면에 증착되는 인쇄원료 혼합물의 크기를 모니터링 유닛이 모니터링하여 제어부에 피드백 하는 단계; 및 상기 모니터링 유닛이 피드백해준 정보에 기초하여, 제어부가 상기 유연성 기판이 놓인 가동 스테이지의 움직임 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 작업챔버 내의 상기 상대적 저압 분위기는 1~10 torr의 압력 분위기인 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 '가동 스테이지의 움직임을 제어하는 단계'는 상기 제어부가 상기 분사노즐에서 상기 가동 스테이지까지의 간격을 조절함으로써 상기 인쇄원료 혼합물이 상기 분사노즐을 통해 분사될 때 공기역학적으로 집속되어 상기 유연성 기판의 표면에 정확하게 초점을 맞추어 분사되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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제1항에 있어서, 상기 인쇄원료 혼합물의 금속나노입자와 탄소나노튜브의 혼합비는 60중량% 대 40중량% 내지 90중량% 대 10중량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 금속나노입자와 탄소나노튜브 혼합물의 직접 인쇄에 기반한 유연성 스트레인 센서 제조방법
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유연성 기판; 상기 유연성 기판의 한쪽 면에 직접 인쇄된 소정의 도전선로 패턴; 및상기 도전선로 패턴이 인쇄된 상기 유연성 기판을 덮어 상기 소정의 도전선로 패턴이 샌드위치 되도록 접합된 유연성 덮개를 구비하며, 상기 소정의 스트레인 센서의 도전선로 패턴은 각각 제1방향으로 일정한 길이를 가지며 선형으로 연장된 복수의 선형 도전선로들을 포함하며, 상기 복수의 선형 도전선로들은 상기 제1 방향과는 수직인 제2 방향으로 서로 간에 일정한 간격을 유지하면서 직렬연결을 이루도록 나란히 배치되고, 상기 복수의 선형 도전선로의 단면 구조는, 탄소나노튜브들이 상기 유연성 기판의 표면에 충돌에 의해 형성된 균열 속으로 침투해 들어가서 뿌리박혀 고착되면서 상기 유연성 기판의 표면 위에 뒤엉켜 쌓이는 형태로 상기 유연성 기판의 표면에 기계적으로 록킹된 씨드층; 및 상기 씨드층 위에 소정의 폭과 높이로 증착되어 형성되는 금속나노입자들과 탄소나노튜브들의 혼합물층을 포함하여, 상기 도전선로에 가해지는 스트레인에 의해 상기 금속나노입자들이 서로 떨어지는 경우에도 상기 탄소나노튜브들 간에는 전기적 연결성을 유지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유연성 스트레인 센서
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제10항에 있어서, 상기 유연성 기판과 상기 유연성 덮개는 shore A 기준으로 10 이상 70 이하의 동일한 쇼어 경도(shore hardness)를 가지거나 또는 shore D를 기준으로 22 이하의 동일한 쇼어 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 유연성 스트레인 센서
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제10항에 있어서, 상기 유연성 기판과 상기 유연성 덮개는 폴리디메틸실록산(PDMS)로 만든 기판인 것을 특징으로 하는 유연성 스트레인 센서
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제10항에 있어서, 상기 혼합물층의 금속나노입자와 탄소나노튜브의 혼합비는 60중량% 대 40중량% 내지 90중량% 대 10중량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유연성 스트레인 센서
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