PDMS 바인더 기반 스트레처블 발열 전극용 카본계 페이스트의 레올로지 및 발열 특성

• 영문명: Rheological and Heating Characteristics of Carbon-Based Pastes for Stretchable Heating Electrodes Based on a PDMS Binder
• 발행기관: 한국마이크로전자및패키징학회
• 저자명: 김관규 강지웅 남수용
• 간행물 정보: 『마이크로전자 및 패키징학회지』제33권 제2호, 48~57쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2026.06.30

국문 초록

본 연구에서는 스트레처블(stretchable) 발열 전극용 카본계 페이스트를 개발하기 위해 PDMS를 바인더로 사용하고, 전도성 카본 단독(Paste 1), 카본/CNT 복합(Paste 2), 카본/CNF 복합(Paste 3) 조성의 페이스트를 제조하였다. 제조된 페이스트의 분산성 및 유변학적 거동을 평가하기 위해 레올로지 특성을 분석하였으며, 전기 전도성 및 발열 특성을 평가하기 위해 두께 200 μm의 PDMS 필름 위에 스크린 인쇄 방식으로발열 패턴을 형성한 후 150°C에서 30분간 경화하였다. 제작된 발열 전극 패턴에 대해 초기 전기 전도성, 전압 인가에 따른 발열 특성, 인장 변형률(strain)에 따른 전도성 및 발열 안정성을 평가하였다. 또한 FE-SEM 분석을 통해 각 전극 패턴의 표면 및 단면 미세구조를 관찰하였다. 그결과, 카본/CNF 복합 페이스트(Paste 3)는 우수한 분산성, 낮은 전기 저항, 높은 발열 성능 및 인장 변형 조건에서의 안정적인 발열 특성을 나타내었다. 이는 CNF가 PDMS 바인더 내에서 카본 입자의 분산성과 전도성 네트워크 형성을 향상시켰기 때문으로 판단된다. 따라서 카본/ CNF 복합 페이스트는 스트레처블 발열 전극용 소재로서 높은 적용 가능성을 갖는 것으로 확인되었다.

영문 초록

Carbon-based pastes with a polydimethylsiloxane (PDMS) binder were developed for stretchable heating electrode applications, and the effects of carbon-based filler composition on rheological behavior, electrical conductivity, and heating performance were investigated. Three paste formulations were prepared: carbon-only paste (Paste 1), carbon/carbon nanotube (CNT) composite paste (Paste 2), and carbon/carbon nanofiber (CNF) composite paste (Paste 3). The rheological properties of the pastes were analyzed in terms of viscosity, storage modulus (G′), and loss modulus (G″) to evaluate the dispersion behavior of the fillers in the PDMS binder. Heating electrode patterns were fabricated on a 200 μm-thick PDMS film by screen printing and subsequently cured at 150°C for 30 min. The electrical resistance, voltage-dependent heating characteristics, resistance variation under tensile strain, and heating stability were evaluated. Field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) was also performed to examine the surface and cross-sectional microstructures of the printed electrodes. Among the prepared pastes, the carbon/CNF composite paste showed the lowest resistance, superior heating performance, and stable heating behavior under tensile deformation. These results indicate that CNF effectively promotes the formation of conductive networks and improves filler dispersion in the PDMS binder. Therefore, the carbon/CNF composite paste is a promising candidate for stretchable heating electrode materials.

목차

1. 서 론

2. 실험 방법

3. 결과 및 고찰

4. 결 론

감사의 글

References

키워드

PDMS Carbon paste Stretchable heating electrode Rheology Heating characteristics Carbon nanofiber

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