신축성 센서는 웨어러블 전자 기기, 스마트 헬스케어 센서 및 인체 모니터링 센서와 같은 다양한 스마트 기기에 적용 가능 한 잠재력을 가지고 있어 큰 관심을 받고 있다. 최근 디지털 헬스케어 분야 및 사물인터넷 (IoT)을 활용한 모니터링 기술의 발전으로 인해 가볍고 유연하며 신축성이 우수한 웨어러블 센서에 대한 수요가 증가하고 있다. 따라서 인체 적합성 및 생분해성을 가지며 기계적 변형에도 높은 내구성을 가지는 신축성 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
생체적합성을 가지는 고 신축성 소재를 제조하기 위하여, 4 차 암모늄 염과 글리세롤 기반의 깊은 공융 용매와 전도성 고분자인 PEDOT:PSS 혼합물을 UV 광경화를 진행하여 혼합 이온 겔 전도체를 제작하였다. 개발된 센서의 성능과 특성을 살펴보기 위하여 전기적, 기계적 특성, 장기 주기 시험, 인체의 다양한 움직임에 대한 신호 감지 특성을 분석하였다.
혼합 이온 겔 전도체는 에틸렌글리콜 (EG) 후 처리를 통해 전도체 내부에 분산된 PEDOT:PSS 의 구조적 재배열과 분자 간의 수소결합으로 기계적 특성과 전기적 특성을 크게 향상시켰다. 에틸렌글리콜 후처리 전의 전도성 센서는 0.19 S/m 의 전기전도도와 1,600%의 연신율을 가지며 200%의 변형률에서 48,000 번의 반복 주기 테스트 이후 파단이 발생하였다. 에틸렌글리콜 후처리 이후에는 전기전도도를 1.12 S/m 로, 연신율을 3,065%로 크게 증가시켰을 뿐만 아니라 200%의 변형률에서 100,000 번의 반복 테스트 이후에도 파단이 발생하지 않았다. 혼합 이온 겔 전도체는 최대 2,000%의 높은 변형률에서도 낮은 저항 히스테리시를 나타낼 뿐만 아니라, 다양한 기계적 변형에도 신호를 안정적으로 검출 할 수 있어 인체 부착형 센서 및 미래 웨어러블 전자소재 분야에 응용 가능성을 보여준다.