PDMS-Ecoflex 하이브리드 소재를 이용한 투명 신축성 기판의 기계적 및 광학적 특성
이원재1·박소연2·남현진3·좌성훈1,†
1서울과학기술대학교 나노IT디자인융합대학원, 2서울과학기술대학교 신소재공학과, 3서울과학기술대학교 일반대학원
Mechanical and Optical Characteristics of Transparent Stretchable Hybrid Substrate using PDMS and Ecoflex Material
Won Jae Lee1, So-Yeon Park2, Hyun Jin Nam3, and Sung-Hoon Choa1,†
1Graduate School of Nano IT Design Fusion, Seoul National University of Science and Technology, 232, Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Korea
2Department of Materials Science and Engineering, Seoul National University of Science and Technology, 232, Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Korea
3Dept. Of Manufacturing System and Design Engineering, Seoul National University of Science and Technology, 232, Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul 01811, Korea
(Received December 1, 2018: Corrected December 26, 2018: Accepted December 28, 2018)
초 록: 신축성 기판은 신축성 전자소자의 신축성, 공정성, 내구성을 결정하는 매우 중요한 소재로서 신축성 전자소자 를 개발함에 있어서 우선적으로 고려해야 된다. 특히 현재 사용되는 신축성 기판은 히스테리시스가 존재하여 센서 및 기 타 응용에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 신축성 소재 기판으로 사용되는 PDMS와 Ecoflex를 혼합한 PDMS-Ecoflex 하이브리드 신축성 기판을 제작하여 신축성과 히스테리시스 특성을 향상하고자 하였다. 인장 시험을 통하여 신축성 하이 브리드 기판의 기계적 거동을 관찰하였으며, 투과도 측정을 통하여 투과도를 평가하였다. Ecoflex의 함량이 증가할수록 하이브리드 신축성 기판은 더 유연해지며, 탄성계수는 감소한다. 또한 PDMS 기판은 270% 변형률에서 파단이 발생한 반 면, PDMS-Ecoflex 하이브리드 기판은 500%의 변형률까지 파단되지 않으며 우수한 신축성을 갖는 것을 알 수 있었다.
반복 인장시험에서 PDMS와 Ecoflex의 혼합비를 2:1로 제작된 기판은 히스테리시스가 발생하였다. 반면 1:1의 혼합비로 제작된 기판의 경우 50%, 100%의 변형률에서는 히스테리시스가 발생하지 않았다. 결론적으로 500% 이상의 신축성을 갖으면서 히스테리시스가 없은 기판을 제작하였다. 기판의 혼합비에 따른 광투과도 측정 결과, Ecoflex 기판의 투과도는 68.6% 이였으나, PDMS-Ecoflex 함량이 2:1, 1:1인 하이브리드 기판의 경우, 각각 78.6%, 75.4%의 투과율을 보이며, 향 후 투명 신축성 기판으로서 개발 가능성을 보여주었다.
Abstract: In the stretchable electronic devices, the stretchable substrate is a very essential material which determines the stretchability, performances and durability of the stretchable electronic devices. In particular, the current stretchable materials have hysteresis making difficult to used as sensors and other electronic devices. In this study, we developed a PDMS-Ecoflex hybrid stretchable substrate mixed with PDMS and Ecoflex material in order to increase stretchability and improve hysteresis characteristics. Mechanical behavior of the hybrid substrate was evaluated using a tensile test, and optical transmittance of the hybrid substrate was also measured. As the content of Ecoflex increases, the PDMS-Ecoflex hybrid substrate becomes more flexible, and the elastic modulus decreases. In addition, the PDMS substrate failed a tensile strain of 270%, while the PDMS-Ecoflex hybrid substrate did not fail even at 500% strain indicating excellent stretchability. In the repeated tensile test, the hybrid substrate with 2:1 mixing ratio of PDMS and Ecoflex showed hysteresis. On the other hand, in the case of the hybrid substrate with the mixing ratio of 1:1, hysteresis did not occur at a strain of 50% and 100%. Hence, we developed a stretchable substrate with over 150% stretchability and no hysteresis characteristics. The optical transmittance of the Ecoflex substrate was 68.6%, whereas the transmittances of the hybrid substrate with mixing ratio of 2:1 and 1:1 were 78.6% and 75.4%, respectively. These results indicate that the PDMS- Ecoflex hybrid substrate is a potential candidate for a transparent stretchable substrate.
Keywords: Stretchable Substrate, PDMS, Ecoflex, Mechanical Properties
†
Corresponding author E-mail: [email protected]
© 2018, The Korean Microelectronics and Packaging Society
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License(http://creativecommons.org/
licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is
properly cited.
1. 서 론
최근 웨어러블(wearable), 전자피부(e-skin, electronic skin), soft-robot과 같은 기술에 대한 관심이 크게 증가하고 있 으며, 이에 따라 유연하면서도 신축성(stretchable)이 있는 전자 소자들의 대한 개발도 다양하게 진행되고 있다.1,2) 신축성 소재 및 기판으로 Polydimethylsiloxane (PDMS) 탄 성 소재(elastomer)는 우수한 생체적합성,3) 광학 투과도,4) 성형성,5) 산소 투과성6)과 같은 특성으로 인하여 가장 널 리 이용되고 있는 소재 중 하나이다. 또한 스핀 코팅(spin- coating), 몰딩(molding)과 같은 비교적 간단한 방법으로 제 작이 가능한 장점이 있으며 우수한 기계적인 특성을 갖기 때문에 웨어러블 소자, 신축성 소자 및 센서, 전자 피부, 유연 전자소자 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다.7-10) 신축성 전자 소자에서 가장 중요한 부분은 신축성이다.
신축성 전자 소자는 응용 분야에 따라서 작게는 10% 에 서 많게는 100% 이상의 신축성을 요구한다. 가령 전자 피 부에 적용할 경우 피부의 탄성율은 약 75% 정도이다.11) 또한 신체에 부착할 경우 무릎이나 팔꿈치의 변형율은 100% 정도이다. 따라서 피부 혹은 신체에 적용하기 위해 서는 100% 이상의 변형율을 갖는 기판 소재의 개발이 필 요하다. 또한 가혹한 기계적인 변형에서도 파괴되지 않 는 우수한 신축성 및 내구성이 필수적이다.
PDMS 기판의 신축성을 향상시키기 위하여 다양한 방 법에 대한 연구들이 수행되었다. Liu 등12)은 PDMS기판 을 스핀 코팅 공정의 회전속도를 이용해 다양한 두께로 제작하여 두께에 따른 기계적인 강도와 탄성계수(Young’s modulus)의 거동을 분석하였다. Choi 등13)은 PDMS인 Sylgard 184와 Sylgard 170에 대해 주제(base agent)와 경 화제(curing agent)의 혼합비를 달리한 기판을 제작하여 탄성계수의 변화거동을 관찰하였다. Liu 등14)은 다양한 경화온도로 기판을 제작하여 경화온도가 PDMS기판의 탄성계수와 극한인장강도(ultimate tensile stress)에 미치는 영향에 대한 연구를 수행한 바 있다.
한편 웨어러블 디바이스나 신축성 스트레인 센서 (stretchable strain sensor)와 같이 반복적인 하중(dynamic load)에서 작동하는 소자의 경우 히스테리시스(hysteresis) 특성이 매우 중요하다. 즉 변형이 증가할 때의 특성과 변 형이 감소할 때의 특성이 같아야 하나 소재의 히스테리 시스가 클 경우 센서의 성능이 저하된다. 또한 외력이 제 거되면 본래의 모습으로 돌아가야 하지만 그 변형된 상 태로 유지된다. 즉 반복적인 하중이 가해지는 환경에서 큰 히스테리시스와 같은 비가역적(irreversible) 거동은 소 자의 성능에 큰 영향을 미친다.15) 히스테리시스는 흔히 기계적인 변형이 발생할 때 전자소자에 사용되는 전도성 물질의 필러(filler)간의 접촉저하로 인해 발생되기도 하 지만 폴리머(polymer)소재의 고유한 점탄성(viscoelastic) 특성에 의해서도 발생할 수 있다. Amjadi 등16)은 PDMS 기판에 silver nanowire(AgNWs)를 인쇄하여 스트레처블
스트레인 센서를 제작하였고, 센서 소재에서 히스테리시 스가 발생하는 것이 아닌 PDMS의 점탄성특성으로 인하 여 히스테리시스가 발생한다고 보고하였다. Kim 등17)의 결과에 의하면 PDMS의 비선형 특성은 주제와 경화제의 비율에 따라 변할 수 있다고 보고되고 있다. 경화제의 양 이 증가하면 비선형 및 히스테리시스 특성이 증가하며 이 는 PDMS의 softening 현상 및 잔류 변형율에 기인한 것 이다. 또한 주제의 양을 늘리게 되면 softening 현상이 감 소하며 따라서 비선형성과 히스테리시스는 감소한다. 따 라서 궁극적으로 신축성 기판으로 PDMS을 사용할 경우 PDMS의 신축성과 히스테리시스 특성을 향상시켜야 한 다. 한편 최근 Ecoflex 및 ClearFlex와 같은 신축성이 매 우 높은 소재가 개발되고 있다. 그러나 Ecoflex 소재는 투 명하지 않은 단점이 있으며 히스테리시스 특성과 같은 기 계적인 특성에 대한 연구가 아직 부족한 상황이다.
고신축성의 소자개발을 위해서 신축성기판의 개발은 가장 중요한 요소 중 하나이다. 소재의 강도(stiffness)가 낮은 소재를 사용한다면 신축성은 증가시킬 수 있다. 그 러나 낮은 강도의 소재는 소자 제작공정에서 핸들링 (handling)의 불편함과 같은 어려움이 발생할 수 있다. 그 러므로 신축성 소자개발을 위해서는 적절한 강도와 신축 성을 갖는 기판소재의 선택이 중요할 것으로 사료된다.18) 본 연구에서는 PDMS에 Ecoflex 0030을 혼합하는 쉽고 간단한 방법을 통하여 PDMS 소재의 신축성을 향상시키 고자 하였으며, 궁극적으로 투명하고 히스테리시스 특성 이 없는 투명 신축성 소재 기판을 개발하고자 하였다.
PDMS와 Ecoflex 0030을 다양한 혼합비로 제작하였으며, 제작된 기판의 신축성과 히스테리시스 거동을 관찰하였 다. 또한 PDMS와 Ecoflex 0030의 혼합비에 따른 소재의 광학적 특성을 분석함으로서 향후 투명 디스플레이용 소 자의 적용 가능성을 검토하였다.
2. 실험 방법
본 연구에서 사용된 신축성 기판은 PDMS (Sylgard 184, Dow Corning)와 Ecoflex 0030 (Smooth on Inc.) 소재를 이 용하여 제작되었다. PDMS는 주제와 경화제의 비율은 통 상적으로 많이 사용하는 10:1의 무게비로 혼합하여 사용 하였고, Ecoflex 0030은 주제와 경화제의 비율을 1:1의 무 게비로 혼합하여 사용하였다. PDMS와 Ecoflex 0030의 혼 합비에 따른 기계적인 물성을 분석하기 위하여 4 종류의 각기 다른 기판을 제작하였다. 즉 PDMS 및 Ecoflex 0030 으로 각각 제작한 기판과, PDMS와 Ecoflex의 혼합비를 2:1, 1:1 비율로 각각 혼합하여 기판을 제작하였다. 기판 소재의 균일한 혼합을 위하여 페이스트 믹서(paste mixer) 로 1350 rpm에서 2분 간 혼합하였고, 용액속의 기포를 제 거하기 위하여 진공 챔버에서 10분간 탈포과정을 수행하 였다. 균일한 두께를 갖는 기판 제작을 위하여 스텐실 인 쇄(stencil printing) 공정을 이용하였다. 스텐실 인쇄 공정
은 간단하고, 대량생산이 용이하며, 재료의 손실이 적은 장점이 있다. 기판 제작에 사용된 스텐실의 패턴은 60 mm
× 95 mm로 하였고, 두께는 300 µm로 제작하였다. 기판 제 작을 위해 혼합된 용액을 스텐실 인쇄한 후 컨벡션 오븐 (convection oven)에서 60°C로 30분간 경화시켜 기판을 제 작하였다. 경화된 기판은 실험을 위하여 10 mm × 65 mm 의 크기로 잘라서 사용하였다.
기판의 종류별로 기계적인 물성을 평가하기 위하여 만 능인장시험기(E3000LT, Instron)를 이용하여 인장시험 (tensile test)을 진행하였다. 또한 기판소재의 히스테리시 스 거동을 평가하기 위하여 50, 100, 150%의 다양한 변 형률로 10 cycles씩 인장(loading)과 회복(unloading)을 반 복하며 반복(cyclic) 인장실험을 진행하였다. 인장 및 회 복시의 속도는 시편의 슬림(slip) 및 인장 속도의 영향을 최소화 하기 위하여 1.5 mm/min의 속도로 시행하였다. 또 한 본 논문에서는 신축성 기판의 투명전자소자로의 가능 성을 확인하기 위하여 PDMS와 Ecoflex 0030의 혼합비에 따른 투과도(transmittance) 분석을 수행하였다. 투과도 분 석은 Scinco사의 S-3100 장비를 이용하여 400~800 nm의 가시광 영역 파장에서의 평균 투과도를 측정하였다.
3. 실험 결과 및 고찰
Fig. 1은 PDMS와 Ecoflex 0030 소재의 혼합비에 따른 기판의 인장시험 결과로서 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)를 보여주고 있다. 인장시험은 500% 변형율까지 시 행하였으며, 파단이 발생하면 시험을 중지하였다. 참고로 500%의 변형률은 장비의 최대 변형율 시험 범위였다. 시 험결과 Ecoflex 0030의 함량이 증가할수록 응력-변형률 곡선의 기울기가 급격히 감소함을 알 수 있었으며 소재 가 더 유연해짐을 알 수 있다. PDMS로 제작된 기판의 경 우 약 170% 이하의 변형률에서는 선형적인 곡선이 관찰 되었으나, 170% 이상의 변형률에서는 비선형적인 특성
이 관찰되었다. 이러한 소재의 비선형적인 특성을 가공 경화효과(work hardening effect)라고 부르며 이러한 변화 는 폴리머 체인(polymer chain)의 소성변형(plastic defor- mation)에 의해 발생되는 것으로 알려져 있다. 응력-변형 율 곡선의 기울기가 비선형적인 영역에서는 선형적인 영 역보다 같은 변형에도 더 큰 응력이 작용되는 것을 알 수 있다. 그 이유는 응력-변형율 곡선의 기울기가 비선형적 인 영역에서는 폴리머 체인에 슬립이 발생하고, 이때 적 용되는 기계적인 응력을 흡수하기 때문이다.14) PDMS와 Ecoflex 0030이 2:1 비율로 혼합된 소재의 경우 약 250%
의 변형율에서 이러한 가공경화효과가 나타나며 PDMS 소재에 비해 더 큰 변형율에서도 선형적인 탄성 거동 (elastic behavior)을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 반면 에 PDMS와 Ecoflex 0030을 1:1로 혼합한 기판과 Ecoflex 0030기판의 경우 500%의 변형율까지 선형적인 그래프가 나타내며 가공경화효과가 관찰되지 않음을 알 수 있었 다. 또한 PDMS로 제작된 기판은 270% 변형률에서 파단 이 발생한 반면, Ecoflex 0030이 혼합된 기판은 500% 변 형률까지 파단되지 않으며 PDMS로 제작된 기판에 비해 매우 우수한 신축성을 갖는 것을 알 수 있었다. 따라서 PDMS에 Ecoflex 0030을 혼합하는 간단한 방법을 통하여 PDMS 소재의 신축성을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있었다.
Fig. 2는 Ecoflex 0030 함량에 따른 PDMS와 Ecoflex를 혼합한 소재의 탄성계수를 측정한 결과이다. 탄성계수는 10%의 변형률에서 산출하였다. 측정결과 PDMS, 2:1, 1:1, Ecoflex 0030 샘플의 탄성계수는 각각 0.93, 0.53, 0.22, 0.03 MPa으로 각각 측정되었다. 측정된 PDMS의 탄성계수는 타 문헌들과 유사한 값을 나타내었다.1,12) Ecoflex 0030의 함량이 증가할수록 탄성계수가 급격히 감소하는 모습을 보였으며, PDMS 소재는 Ecoflex 0030 소재에 비해 약 31 배 높은 탄성계수를 갖는다는 것을 알 수 있었다.
Fig. 3는 PDMS 소재를 사용하여 변형율을 50%, 100%, 150%로 각각 10 사이클 씩 반복 인장시험을 진행한 결과 이다. 시험 결과 모든 변형율에서 1 사이클의 인장 및 회
Fig. 1. Stress-strain curves of PDMS-Ecoflex 0030 mixed with
different mixing ratio. Fig. 2. Elastic modulus as a function of Ecoflex 0030 mixing ratio.
복 과정에서 히스테리시스가 발생하는 것을 관찰할 수 있 었다. 반면 2~10 사이클 부터는 인장 및 회복 사이클에서 히스테리시스가 발생하지는 않았다. 또한 일정 시간이 지 난 후 시험을 재개하게 되면 다시 히스테리시스 특성이 발생함을 알 수 있었다. Fig. 4는 PDMS와 Ecoflex 0030 을 2:1의 함량으로 혼합하여 제작된 소재의 반복 인장시 험 결과이다. 시험 결과 PDMS 기판의 시험 결과보다 응 력은 다소 낮게 측정되었으나 PDMS와 같은 형태의 히 스테리시스 거동이 관찰됨을 알 수 있었다. 이 같은 현상
은 Mullins effect중 하나인 softening effect라고 알려져 있 다.19) 이러한 softening effect는 일반적으로 첫번째 인장 후에 발생하며, 같은 변형율이 반복적으로 발생하여도 응 력은 첫번째 인장을 할 때 보다 감소하는 특성이 있다.
Fig. 5는 PDMS와 Ecoflex 0030을 1:1의 혼합비로 제작한 기판의 반복 인장시험 결과이다. 1:1 함량으로 혼합한 기 판의 경우 50%, 100%의 변형율에서는 히스테리시스가 Fig. 3. Strain-stress curves of PDMS substrate with different strains
(a) 50% strain (b) 100% strain, and (c) 150% strain. Fig. 4. Strain-stress curves of PDMS-Ecoflex hybrid substrate with different strains (mixing ratio of PDMS to Ecoflex 0030 of 2 to 1) (a) 50% strain (b) 100% strain, and (c) 150%
strain.
관찰되지 않으며, 우수한 신축성을 갖는 것을 Fig. 5(a)와 (b)를 통해 알 수 있었다. 반면에 Fig. 5(c)에서와 같이 150%의 변형율에서는 히스테리시스가 발생하였다. Fig.
6은 Ecoflex 0030으로 제작된 기판의 반복 인장시험 결과 이다. 시험결과 50%, 100%, 150%의 변형률 모두에서 히 스테리시스가 발생하지 않은 것을 알 수 있고, 응력 또한 가장 낮은 것을 알 수 있었다. 이를 통해 우수한 신축성 을 갖는 소재일수록 히스테리시스의 거동 또한 발견되지
않음을 알 수 있었다. 따라서 PDMS와 Ecoflex 0030을 혼 합하는 방법을 이용하여 신축성 소자의 성능을 저해할 수 있는 히스테리시스의 발생문제를 해결 가능할 것으로 판 단된다.
Fig. 7은 각 소재들의 광투과도 측정 결과이다. PDMS, 2:1, 1:1, Ecoflex 0030 기판은 각각 가시광선 영역(400~800 nm)에서 90.1%, 80.2%, 78%, 70.8%의 투과율을 나타냈 다. 550 nm의 파장에서는 각각 89.6%, 78.6%, 75.4%, 68.6%의 투과율을 보였다. 이를 통해 Ecoflex 0030의 함 량이 늘어남에 따라 투과율은 점차 감소함을 알 수 있었 Fig. 5. Strain-stress curves of PDMS-Ecoflex hybrid substrate with
different strains (mixing ratio of PDMS to Ecoflex 0030 of 1 to 1) (a) 50% strain (b) 100% strain, and (c) 150%
strain.
Fig. 6. Strain-stress curves of Ecoflex 0030 substrate with different strains (a) 50% strain (b) 100% strain, and (c) 150% strain.
다. 그러나 기판의 두께가 300 µm로 제작 된 것을 감안하 여 PDMS와 Ecoflex 0030를 혼합한 기판의 경우, 향후 200 µm 이하의 두께로 기판을 제작한다면 80% 이상의 우수 한 투과율을 갖는 디스플레이 소재 및 기판의 개발이 가 능할 것으로 사료된다.
본 연구의 결과로부터 PDMS에 Ecoflex 0030을 혼합하 는 방법을 통하여 PDMS 기판의 신축성을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있었다. 신축성 소자의 성능을 저해할 수 있 는 히스테리시스 특성 또한 Ecoflex 0030 소재를 혼합하 여 해결할 수 있음을 알 수 있었으며, 궁극적으로는 PDMD와 Ecoflex의 혼합 소재를 통하여 투명 신축성 기 판의 개발이 가능함을 보였다.
4. 결 론
본 연구에서는 신축성 소재 기판으로 사용되는 PDMS 와 Ecoflex 0030을 다양한 혼합비로 제작하여 혼합비에 따른 기판의 신축성과 히스테리시스 특성을 비교 분석하 였다. 인장 시험을 통하여 기판의 신축성을 평가하였으 며, 10 사이클 반복 인장시험을 통해 기판의 히스테리시 스 거동을 관찰하였다. 또한 광투과도 측정을 통하여 제 작된 기판의 혼합비에 따른 투과도를 비교하였다. 인장 시험 결과, Ecoflex 0030의 함량이 증가할수록 응력-변형 률 곡선의 기울기가 급격히 감소하며 탄성계수가 감소함 을 알 수 있었다. 또한 PDMS 기판은 270% 변형률에서 파단이 발생한 반면, Ecoflex 0300이 혼합된 기판은 500%
의 변형률까지 파단되지 않으며 PDMS 기판에 비해 우 수한 신축성을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한 50%, 100%, 150%의 변형율에서 각각 반복 인장시험을 진행한 결과, PDMS와 2:1 혼합비로 제작된 기판은 모든 변형률에서 softening effect가 발생하며 히스테리시스가 발생하였다.
1:1 혼합비로 제작된 기판의 경우 50%, 100%의 변형률 에서는 히스테리시스가 발생하지 않았지만, 150%의 변
형률에서는 히스테리시스가 발생하였다. Ecoflex 0030 기 판의 경우 모든 변형률에서 히스테리시스가 발생하지 않 았다. 기판의 혼합비에 따른 광투과도 측정 결과, Ecoflex 기판의 투과도는 68.6% 이였으나, PDMS-Ecoflex 함량이 2:1, 1:1인 하이브리드 기판의 경우, 550 nm의 파장에서 각각 78.6%, 75.4%의 투과율을 보여주었다.
감사의 글
이 연구는 서울과학기술대학교 교내 학술연구비 지원 으로 수행되었습니다.
References
1. H.-A. Oh, D. Park, K.-S. Han, and T. S. Oh, “Elastic Modulus of Locally Stiffness-variant Polydimethylsiloxane Substrates for Stretchable Electronic Packaging Applications”, J. Micro- electron. Packag. Soc., 22(4), 91 (2015).
2. D.-G. Kim, Y. Kim, and J.-W. Kim, “Recent Trends in Devel- opment of Ag Nanowire-based Transparent Electrodes for Flexible·Stretchable Electronics”, J. Microelectron. Packag.
Soc., 22(1), 7 (2015).
3. M. Belanger, and Y. Marois, “Hemocompatibility, biocompat- ibility, inflammatory and in vivo studies of primary reference materials low-density polyethylene and polydimethylsiloxane:
A review”, J. Biomed. Mater. Res., 58(5), 467 (2001).
4. A. Piruska, I. Nikcevic, S. H. Lee, C. Ahn, W. R. Heineman, P. A. Limbacha, and C. J. Seliskar, “The autofluorescence of plastic materials and chips measured under laser irradiation”, Lab Chip, 5(12), 1348 (2005).
5. F. Hua, Y. Sun, A. Gaur, M. A. Meitl, L. Bilhaut, L. Rotkina, J. Wang, P. Geil, M. Shim, and J. A. Rogers, “Polymer Imprint Lithography with Molecular-Scale Resolution”, Nano Lett., 4(12), 2467 (2004).
6. S. G. Charati, and S. A. Stern, “Diffusion of Gases in Silicone Polymers: Molecular Dynamics Simulations”, Macromole- cules, 31(16), 5529 (1998).
7. Y. Gao, G. Yu, J. Tan, and F. Xuan, “Sandpaper-molded wear- able pressure sensor for electronic skins”, Sens. Actuators A Phys., 280, 205 (2018)
8. J. H. Kim, J.-Y. Hwang, H. R. Hwang, H. S. Kim, J. H. Lee, J.-W. Seo, U. S. Shin, and S.-H. Lee, “Simple and cost-effec- tive method of highly conductive and elastic carbon nanotube/
polydimethylsiloxane composite for wearable electronics”, Sci. Rep., 8(1), 1375 (2018).
9. K. F. Lei, K,-F, Lee, and M,-Y, Lee, “A flexible PDMS capac- itive tactile sensor with adjustable measurement range for plantar pressure measurement”, Microsyst. Technol., 20(7), 1351 (2014).
10. B. W. An, E.-J. Gwak, K. Kim, Y.-C. Kim, J. Jang, J.-Y. Kim, and J.-U. Park, “Stretchable, Transparent Electrodes as Wear- able Heaters Using Nanotrough Networks of Metallic Glasses with Superior Mechanical Properties and Thermal Stability”, Nano Lett., 16(1), 471 (2015).
11. A. Chortos, J. Liu, and Z. Bao, “Pursuing prosthetic electronic skin”, Nat. Mater., 15(9), 937 (2016).
12. M. Liu, J. Sun, Y. Sun, C. Bock, and Q. Chen, “Thickness- Fig. 7. The optical transmittance of PDMS-Ecoflex hybrid substrate
with different mixing ratio.
dependent mechanical properties of polydimethylsiloxane membranes”, J. Micromech. Microeng., 19(3), 035028 (2009).
13. J.-Y. Choi, D.-W. Park, and T. S. Oh, “Variation of Elastic Stiffness of Polydimethylsiloxane (PDMS) Stretchable Sub- strates for Wearable Packaging Applications”, J. Microelec- tron. Packag. Soc., 21(4), 125 (2014).
14. M. Liu, J. Sun, and Q. Chen, “Influences of heating tempera- ture on mechanical properties of polydimethylsiloxane”, Sens.
Actuators A Phys., 151(1), 42 (2009).
15. C.-X. Liu, and J.-W. Choi, “Analyzing resistance response of embedded PDMS and carbon nanotubes composite under ten- sile strain”, Microelectron. Eng., 117, 1 (2014).
16. M. Amjadi, A. Pichitpajongkit, S. Lee, S. Ryu, and I. Park,
“Highly Stretchable and Sensitive Strain Sensor Based on Sil- ver Nanowire-Elastomer Nanocomposite”, ACS nano, 8(5), 5154 (2014).
17. T. K. Kim, J. K. Kim, and O. C. Jeong, “Measurement of non- linear mechanical properties of PDMS elastomer”, Microelec- tron. Eng., 88(8), 1982 (2011).
18. Y. S. Lee, S. M. Yang, D. Y. Park, W. J. Lee, J. Y. Park, and S.-H Choa “Characteristics of Mechanical Behavior and Envi- ronmental Reliability of Ultra-Stretchable Ecoflex Sub- strates”, Nanotech. Lett. 9(8), 1153 (2017).
19. J. Diani, B. Fayolle, and P. Gilormini, “A review on the Mul- lins effect”, Eur. Polym. J., 45(3), 601 (2009).
