액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화를 이용한 에너지 전환 장치 document_id 1020120121909

[청구항 1] 외부의 물리력에 의해 상호간의 간격이 변화하는 하부 전극기판 및 상부 전극기판 상기 전극기판들 사이의 간격 변화에 따라 상기 전극기판들 중 적어도 하나와의 접촉각 및 접촉면적이 변화하는 이온성 액체 또는 물 상기 전극기판들 중 적어도 하나 이상에 형성되어, 상기 변화에 따라 전기에너지가 발생하도록 하는 에너지 전환층; 및 상기 에너지 전환층 상에 상기 이온성 액체 또는 물의 형상이 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있도록 적층된 소수성 물질층 을 포함하여 구성된 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화를 이용한 에너지 전환 장치 [청구항 2] 제1항에 있어서,상기 하부 전극기판과 상기 상부 전극기판 사이를 지지하며, 장치 내부와 외부를 서로 격리시키는 격벽;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 3] 제2항에 있어서,상기 격벽에 의해 격리된 상기 하부 전극기판과 상기 상부 전극기판 사이에 배치된 비전도성 가스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 4] 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 에너지 전환층은 무기물층 및 유기물층이 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 5] 제1항에 있어서,상기 하부 전극기판 또는 상기 상부 전극기판은 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원되는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 6] 제2항에 있어서,상기 격벽은 직사각형, 삼각형, 역삼각형, 원형, 타원형 또는 원기둥형 중 적어도 어느 하나의 모양을 가지고,상기 에너지 전환 장치는 어레이 형태로 연결될 수 있도록 상기 격벽에 의하여 삼각형태, 사각형태, 오각형태, 육각형태, 원형태, 격자형태 또는 벌집형태인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 7] 제4항에 있어서,상기 상부 전극기판과 상기 하부 전극기판 사이의 간격은 상기 이온성 액체 또는 물의 직경의 크기에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 8] 제4항에 있어서,상기 유기물층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, pmma), 폴리에틸렌(polyethylene, pe), 폴리스티렌(polystyrene, ps), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, pvp), 폴리4비닐페놀(poly(4-vinylpenol, pvp)) 또는 폴리이서술폰(polyethersulfone, pes), 폴리(4-메톡시페닐아크릴레이트) (poly(4-methoxyphenylacrylate); pmpa), 폴리(페닐아크릴레이트) (poly(phenylacrylate); ppa), 폴리(2,2,2-트리플로로에틸 메타아크릴레이트) (poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate); ptfma), 사이아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan; cyepl), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride; pvc), 폴리(파라반사) 수지 (poly (parabanic acid) resin; ppa), 폴리(t-부틸스티렌) (poly(t-butylstyrene); ptbs), 폴리티에닐렌비닐렌 (polythienylenevinylene; ptv), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate; pva), 폴리(비닐 알코올) (poly(vinyl alcohol); pva), 폴리(r메틸스티렌) (poly(rmethylstyrene); pams), 폴리(비닐 알코올)-코-폴리(비닐 아세테이트)-코-폴리(이타콘산) (poly(vinyl alcohol)-co-poly(vinyl acetate)-co-poly(itaconic acid); pvaia), 폴리올레핀 (polyolefin), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 파릴렌-c (parylene-c), 폴리이미드 (polyimide), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; ots), 폴리(트리아릴아민) (poly(triarylamine); ptta), 폴리-3-헥실티오펜 (poly-3-hexylthiophene; p3ht), 가교 결합된 폴리-4-비닐페놀 (cross-linked poly-4-vinylphenol; cross-linked pvp), 폴리(퍼플로로알케닐비닐 에테르) (poly(perfluoroalkenylvinyl ether)), 나일론-6 (nylon-6), n-옥타데실포스포닉 산 (n-octadecylphosphonic acid; odpa) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하고, 상기 무기물층은 산화실리콘(sio2), 산화티타늄(tio2), 산화알루미늄(al2o3),탄탈(ta2o5), 오산화 탄탈럼(tantalum pentoxide), 산화아연(zinc oxide, zno), 산화탄탈륨(tantalum pentoxide, ta2o5), 산화이트륨(yttrium oxide, y2o3), 산화세륨(cerium oxide, ceo2), 이산화타이타늄(titanium dioxide, tio2), 티탄산바륨(barium titanate, batio3), 바륨 지르코네이트 티타네이트(barium zirconate titanate, bzt), 이산화지르코늄(zirconium dioxide, zro2), 산화란탄륨(lanthanum oxide, la2o3), 하프늄실리케이트(hafnon, hfsio4), 란타늄 알루미네이트(lanthanum aluminate, laalo3), 질화규소(silicon nitride, si3n4), perovskite 물질로는, 스트론튬 티타네이트(strontium titanate, srtio3), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate, bst), 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate, pzt), 티탄산칼슘구리(calcium copper titanate,ccto), 또는 산화하프늄(hfo2) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 9] 제4항에 있어서,상기 소수성 물질층은 실란(silane)계 물질, 플루오르중합체(fluoropolymer) 물질, 트리클로로실란(trichlorosilane), 트리에톡시실란(trimethoxysilane), 펜타플루오르페닐프로필트리클로로실란(pentafluorophenylpropyltrichlorosilane), (벤질옥시)알킬트리메톡시실란 ((benzyloxy)alkyltrimethoxysilane; bsm-22), (벤질옥시)알킬트리클로로실란 ((benzyloxy)alkyltrichlorosilane; bts), 헥사메틸디실라잔 (hexamethyldisilazane; hmds), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; ots), 옥타데실트리메톡시실란 (octadecyltrimethoxysilane; otms), 디비닐테트라메틸디실록산-비스-(벤조시클로부텐) (divinyltetramethyldisiloxane-bis(benzocyclobutene); bcb) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 10] 제4항에 있어서,상기 하부전극기판 또는 상기 상부전극기판은 전극을 포함하며,상기 전극은 ito, igo, 크롬, 알루미늄, izo(indium zinc oxide), igzo(indium gallium zinc oxide), zno, zno2 또는 tio2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(pedot, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(cnt, carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(polythiophene, pt), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, ppv), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 11] 제4항에 있어서,상기 하부전극기판 또는 상기 상부전극기판 중적어도 어느 하나는 금속 기판, 유리 기판 또는 고분자 소재의 기판이며,상기 고분자 소재의 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, pet), 폴리아릴레이트(polyarylate, par), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, pmma), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, pen), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, pes), 폴리이미드(polyimide, pi), 폴리카보네이트(polycarbonate, pc) 또는 고분자복합재료(fiber reinforced plastics, frp) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라스틱 기판 또는 필름인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 12] 제4항에 있어서,상기 이온성 액체는 nacl, licl, nano3, na2sio3, alcl3-nacl, licl-kcl, kcl, na,naoh h2so4, ch3cooh, hf, cuso4, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 agcl 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 13] 제3항에 있어서,상기 비전도성 가스는 공기, 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논 또는 라돈 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 14] 외부의 물리력에 의해 상호간의 간격이 변화하는 하부 전극기판 및 상부 전극기판 상기 전극기판들 사이의 간격 변화에 따라 상기 전극기판들 중 적어도 하나와의 접촉각 및 접촉면적이 변화하는 전도성 액체 상기 하부 전극기판 또는 상기 상부 전극기판에 형성되어, 상기 변화에 따라 전기에너지가 발생하도록 하는 에너지 전환층; 및 상기 에너지 전환층 상에 상기 전도성 액체의 형상이 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있도록 적층된 친수성 물질층 을 포함하여 구성된 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화를 이용한 에너지 전환 장치 [청구항 15] 제14항에 있어서,상기 하부 전극기판과 상기 상부 전극기판 사이를 지지하며, 장치 내부와 외부를 서로 격리시키는 격벽;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 16] 제15항에 있어서,상기 격벽에 의해 격리된 상기 하부 전극기판과 상기 상부 전극기판 사이에 배치된 비전도성 가스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 17] 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,상기 에너지 전환층은 무기물층 및 유기물층이 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 18] 제14항에 있어서,상기 하부 전극기판 또는 상기 상부 전극기판은 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원되는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 19] 제15항에 있어서,상기 격벽은 직사각형, 삼각형, 역삼각형, 원형, 타원형 또는 원기둥형 중 적어도 어느 하나의 모양을 가지고,상기 에너지 전환 장치는 어레이 형태로 연결될 수 있도록 상기 격벽에 의하여 삼각형태, 사각형태, 오각형태, 육각형태, 원형태, 격자형태 또는 벌집형태인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 20] 제17항에 있어서,상기 상부 전극기판과 상기 하부 전극기판 사이의 간격은 상기 전도성 액체의 직경의 크기에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 21] 제17항에 있어서,상기 유기물층은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, pmma), 폴리에틸렌(polyethylene, pe), 폴리스티렌(polystyrene, ps), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, pvp), 폴리4비닐페놀(poly(4-vinylpenol, pvp)) 또는 폴리이서술폰(polyethersulfone, pes), 폴리(4-메톡시페닐아크릴레이트) (poly(4-methoxyphenylacrylate); pmpa), 폴리(페닐아크릴레이트) (poly(phenylacrylate); ppa), 폴리(2,2,2-트리플로로에틸 메타아크릴레이트) (poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate); ptfma), 사이아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan; cyepl), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride; pvc), 폴리(파라반사) 수지 (poly (parabanic acid) resin; ppa), 폴리(t-부틸스티렌) (poly(t-butylstyrene); ptbs), 폴리티에닐렌비닐렌 (polythienylenevinylene; ptv), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate; pva), 폴리(비닐 알코올) (poly(vinyl alcohol); pva), 폴리(r메틸스티렌) (poly(rmethylstyrene); pams), 폴리(비닐 알코올)-코-폴리(비닐 아세테이트)-코-폴리(이타콘산) (poly(vinyl alcohol)-co-poly(vinyl acetate)-co-poly(itaconic acid); pvaia), 폴리올레핀 (polyolefin), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 파릴렌-c (parylene-c), 폴리이미드 (polyimide), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; ots), 폴리(트리아릴아민) (poly(triarylamine); ptta), 폴리-3-헥실티오펜 (poly-3-hexylthiophene; p3ht), 가교 결합된 폴리-4-비닐페놀 (cross-linked poly-4-vinylphenol; cross-linked pvp), 폴리(퍼플로로알케닐비닐 에테르) (poly(perfluoroalkenylvinyl ether)), 나일론-6 (nylon-6), n-옥타데실포스포닉 산 (n-octadecylphosphonic acid; odpa) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하고, 상기 무기물층은 산화실리콘(sio2), 산화티타늄(tio2), 산화알루미늄(al2o3),탄탈(ta2o5), 오산화 탄탈럼(tantalum pentoxide), 산화아연(zinc oxide, zno), 산화탄탈륨(tantalum pentoxide, ta2o5), 산화이트륨(yttrium oxide, y2o3), 산화세륨(cerium oxide, ceo2), 이산화타이타늄(titanium dioxide, tio2), 티탄산바륨(barium titanate, batio3), 바륨 지르코네이트 티타네이트(barium zirconate titanate, bzt), 이산화지르코늄(zirconium dioxide, zro2), 산화란탄륨(lanthanum oxide, la2o3), 하프늄실리케이트(hafnon, hfsio4), 란타늄 알루미네이트(lanthanum aluminate, laalo3), 질화규소(silicon nitride, si3n4), perovskite 물질로는, 스트론튬 티타네이트(strontium titanate, srtio3), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate, bst), 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate, pzt), 티탄산칼슘구리(calcium copper titanate,ccto), 또는 산화하프늄(hfo2) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 22] 제17항에 있어서,상기 친수성 물질층은 폴리아크릴산(poly(acrylic acid), paa), 아크릴아미드(acrylamides), 말레산 무수물 공중합체(maleic anhydride copolymers), 메타크릴레이트(methacrylate), 에타크릴레이트(ethacrylate), 아민 작용성 중합체(amine-functional polymers), 아민-관능기를 갖는 중합체(amine-functional polymers), 폴리스티렌설포네이트(polystyrenesulfonate, pss), 비닐산(vinyl acids), 비닐알코올(vinyl alcohols) 또는 -nh, -co-, 아미노기 -nh2, 수산기 -oh 또는 카르복실시 -cooh 의 기능기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 23] 제17항에 있어서,상기 하부전극기판 또는 상기 상부전극기판은 전극을 포함하며,상기 전극은 ito, igo, 크롬, 알루미늄, izo(indium zinc oxide), igzo(indium gallium zinc oxide), zno, zno2 또는 tio2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(pedot, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(cnt, carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(polythiophene, pt), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, ppv), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 24] 제17항에 있어서,상기 하부전극기판 또는 상기 상부전극기판 중적어도 어느 하나는 금속 기판, 유리 기판 또는 고분자 소재의 기판이며,상기 고분자 소재의 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, pet), 폴리아릴레이트(polyarylate, par), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, pmma), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, pen), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, pes), 폴리이미드(polyimide, pi), 폴리카보네이트(polycarbonate, pc) 또는 고분자복합재료(fiber reinforced plastics, frp) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라스틱 기판 또는 필름인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 25] 제17항에 있어서,상기 전도성 액체는 비저항범위가 1uω/cm 내지 1000uω/cm이며, 유전상수(dielectric constant, k)가 5이하인 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치. [청구항 26] 제16항에 있어서,상기 비전도성 가스는 공기, 질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논 또는 라돈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화이용한에너지 전환 장치.