액체 금속을 이용한 열전쌍 온도계 > 논문 검색첫페이지로 이동

본 연구에서는 인체에 착용 가능하며 휘어지는 특성을 갖는 플렉시블 열전쌍 온도 센서를 제작하고 동작 특성을 평가하였다. 센서 제작을 위해 열전쌍 재료로서 상온 이하의 녹는점과 표면 산화막 형성으로 인한 형상 유지 및 탄성 변형이 가능한 액체 금속인 갈륨과 EGaIn 합금을 선택하였으며 유연 기판 위에 프린팅하는 방법을 이용하여 액체 금속의 패턴 형성 및 소자 제작을 수행하였다. 특히 프린팅 방법으로 제작된 액체 금속 균일도 향상을 위해 분사 방식을 사용한 패턴 형성 공정을 도입하였으며, 소자 설계 시 1개의 그라운드(기준접점)로 여러 개의 각기 다른 열전쌍의 신호를 측정할 수 있도록 소자의 디자인을 개선하였다. 제작된 열전쌍 온도 센서를 핫플레이트 위에 올려놓은 후 핫플레이트의 온도를 특정 온도로 맞추어서 열기전력과 온도 사이의 변화를 측정하였으며, 온도와 열기전력이 일정한 기울기를 갖는 일차 함수의 관계가 있는 것이 관찰되었다.

This paper reports flexible thermocouple-type temperature sensors fabricated by using liquid metals and silicone elastomer ultimately entended for wearable devices and medical applications. Eutectic gallium-indium and gallium were prepared and used for two metal electrodes required to make a thermocouple junction by spray printing via shadow masks. To improve accuracy and reliability during temperature measurements, the thermocouple circuit was designed to have a common ground electrode. After the device fabrication, the thermal electromotive force (or voltage) and temperature characteristics of fabricated flexible liquid metal based thermocouples were thoroughly investigated while the temperature was varied from 30 to 100℃ using a hot plate. A linear relationship between the thermal electromotive force and temperature was observed and well matched with the expected Seebeck effect. The accuracy and reliability of the fabricated flexible thermocouples are well-suited for wearable and medical applications.