The tactile sensor study, which simulates the human sensory organs, received a lot of attention in that it can detect human movement by attaching it to the electronic skin and can be applied to soft robotics to detect the surrounding environment. Among them, crack-based bending strain sensors are in high demand due to the advantage of being able to detect very fine vibrations or bending with high sensitivity. However, conventional bending sensors have difficulties due to the disadvantages of low detection range and low linearity to be used by being attached to actuators or human bodies. In this paper, a bending strain sensor was fabricated with a polydimethylsiloxane substrate having an inverted pyramid structure with regular intervals and sizes of hundreds of micrometers and a uniform platinum layer of tens of nanometers. The inverse pyramid structure of a certain arrangement induces the formation of uniform cracks and prevents propagation of cracks, allowing them to have high linearity (0.99) in a wide sensing range (> 5.5% bending strain). Also, the size and spacing of the inverse pyramids were adjusted to compare and optimize electrical characteristics. The manufactured sensor enables smart gloves applications and soft robotics applications based on a simple manufacturing process and high reliability.
인체의 감각기관을 모사한 촉각센서 연구는 전자 피부에 부착하여 인간의 움직임을 감지할 수 있으며, 소프트 로보틱스에 적용되어 주변 환경을 감지할 수 있다는 점에서 많은 주목을 받았다. 그 중 크랙 기반의 벤딩 스트레인 센서는 높은 민감도로 매우 미세한 진동이나 벤딩을 감지할 수 있다는 장점 때문에 수요가 많다. 하지만 기존의 벤딩 센서는 액추에이터나 인체에 부착되어 사용되기에는 감지 범위가 낮으며, 선형성이 낮다는 단점 때문에 어려움이 있었다. 본 학위논문에서는 수백 마이크로미터의 일정한 간격과 크기의 역 피라미드 구조의 폴리디메틸실록산 기판과 수십 나노미터대의 균일한 백금층으로 벤딩 스트레인 센서를 제작하였다. 일정한 배열의 역 피라미드 구조가 균일한 크랙의 형성을 유도하며, 크랙의 전파를 막아주는 역할을 하여 넓은 감지 범위 (> 5.5% bending strain)에서 높은 선형성(0.99)을 갖도록 해주며, 피라미드의 크기와 간격을 조절해가며 전기적 특성을 비교하였다. 제작된 센서는 간단한 제작공정과 높은 신뢰성을 바탕으로 스마트장갑 응용과 소프트 로보틱스 응용이 가능하도록 했다.
