JP5006394B2 - 極疎水性表面加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は極疎水性表面加工方法及びこの方法で製造された極疎水性表面構造物を有する固体基材に関し、より詳しくは金属基材の表面処理と負極複製による表面加工方法及びこの方法で表面処理された固体基材に関するものである。
一般に金属やポリマーなどの固体基材の表面は固有の表面エネルギーを有している。これは任意の液体が固体基材に接触する時、液体と固体間の接触角として現れる。接触角の大きさが９０度より小さい場合、球形状の水滴は固体表面でその形態を失って表面を濡らす親水性（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ）を示す。また、接触角の大きさが９０度より大きい場合、球状の水滴は固体表面で球の形状を維持しながら表面を濡らさずに外部力によって容易に流れる疎水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）を示す。ハスの花葉の上に水滴が落ちた場合、ハスの花葉を濡らさないで表面を流れる現象がこれと同様である。
一方、固体基材の表面が有する固有の接触角はその表面を微細な凹凸形状を有するように加工すると、その値を変化させることができる。つまり、接触角が９０度より小さい親水性表面は表面加工を通じて親水性がさらに大きくなり、接触角が９０度より大きい疎水性表面も表面加工を通じて疎水性がさらに大きくなることができる。このような固体基材の疎水性表面は下記のような多様な応用が可能である。つまり、疎水性表面は空調システムの凝縮機に適用して凝縮効率を上げることができ、空になった飲料缶内部の残余量を完全に除去して缶容器の再活用（リサイクル）工程をさらに簡単にすることができる。また、冬季には車両内部のガラスに外部との温度差によって結露が生じる現象を防止することができ、水との抵抗性が非常に重要視される船舶の表面に適用すると同一な動力でより高い推進力を示す。それだけでなく、冬季に雪が積もって問題になる皿型アンテナの表面に適用すると水分や雪が積もらないようにし、給水配管に適用すると流量と流速を増加させることができる。
しかし、固体表面の接触角を任意の用途のために変化させる技術は現在までは半導体製造技術を応用したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程に依存して固体表面のマイクロあるいはナノ単位の微細な凹凸を形成する方法が大部分であった。このようなＭＥＭＳ工程は半導体技術を機械工学的に応用した先端の技術であるが、半導体工程は非常に高価の工程である。
金属表面にナノ単位の凹凸を形成する時、金属表面の酸化、一定温度と一定電圧の印加、特殊な溶液での酸化及びエッチングなど、一般的な作業環境では不可能な作業を行わなければならない。このような工程を行うためには基本的に特別に考案された清浄室で作業を行うべきで、前記作業のためには専用の機械が必要で、これらの機械もまた高価の装備である。
さらに、半導体工程の特性上広い表面を一度に処理できない点もまた短所として作用する。このように従来の技術は工程が非常に複雑で量産が難しく、高い製作費用でその適用自体が容易ではないことが現実である。
本発明の目的は、簡単な工程で大量の疎水性表面の加工を可能にして生産原価を節減する極疎水性表面加工方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記極疎水性表面加工方法を通じて微細ホールを有する金属基材から負極複製することによって、極疎水性表面構造物を有する固体基材を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記極疎水性表面加工方法を通じて微細ホールを有する金属基材から負極複製することによって、極疎水性表面構造物を有する固体基材を提供することにある。
本発明の極疎水性表面加工方法は、ｉ）粒子噴射器の噴射ノズルを金属基材の表面と対向するように位置させる段階、ｉｉ）前記粒子噴射器を駆動して微細粒子を前記金属基材の表面に噴射してマイクロスケールの微細凹凸を形成する段階、ｉｉｉ）前記金属基材を陽極酸化加工処理して、その表面に複数個のナノスケールの微細ホールからなる正極形状を有する陽極酸化部分を形成する段階、ｉｖ）前記金属基材を非ぬれ性高分子物質に浸漬して凝固させることで前記正極形状を有する陽極酸化部分に対応する負極形状の表面を有する負極複製体を形成する段階、及びｖ）前記負極複製体から前記金属基材と陽極酸化物を湿式エッチングで除去してマイクロスケールの凹凸にナノスケールの突出柱が形成されたデュアルスケールの極疎水性表面構造物を形成する段階を含み、前記微細ホールの縦横比は３乃至１０の範囲に属するように形成することを特徴とする。
前記粒子噴射器に使用される粒子は直径が５０乃至１８０μｍの範囲に属することを特徴とする。
前記微細ホールの直径は３５乃至２００ｎｍの範囲に属するように形成することを特徴とする。
前記微細ホールの縦横比は好ましくは５乃至７．５の範囲に属するように形成することができる。
前記非ぬれ性高分子物質はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）及びＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）からなる群より選択した少なくともいずれか一つの物質であることを特徴とする。
前記金属基材はアルミニウム（Ａｌ）材質からなる。
前記金属基材は金属材料からなる。
前記粒子噴射器は砂粒子を噴射するサンドブラスター（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｅｒ）であることを特徴とする。
前記粒子噴射器は微細金属球を噴射する粒子噴射器であることを特徴とする。
固体基材は、表面の少なくとも一部にマイクロスケールの凹凸が形成されたベースと、前記ベース上に前記マイクロスケールの凹凸に沿って備えられたナノスケールの直径を有する複数個の突出柱を含み、ナノスケールとマイクロスケールの構造が共に形成されたデュアルスケールの構造を有し、前記突出柱の縦横比は３乃至１０の範囲に属するように形成されたことを特徴とする。
前記突出柱の直径は３５乃至２００ｎｍの範囲に属するように形成されたことを特徴とする。
前記突出柱の縦横比は好ましくは５乃至７．５の範囲に属するように形成することができる。
前記ナノスケールの突出柱に対するマイクロスケールの凹凸の直径比は２５０乃至５１４０の範囲属するように形成されたことを特徴とする。
前記ベースに備えられる柱は非ぬれ性高分子物質からなることを特徴とする。
前記非ぬれ性高分子物質はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）及びＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）からなる群より選択した少なくともいずれか一つの物質であることを特徴とする。
以下、本発明の好ましい実施例による極疎水性表面加工方法及びこの方法で製造された極疎水性表面構造物を有する固体基材を添付した図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明は以下に開示される実施例に限られるわけではなく、互いに異なる多様な形態で実現され、単に本実施例は本発明の開示が完全になるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供させるものである。
本発明において、マイクロスケールとは１μｍ以上１，０００μｍ未満の範囲に属する大きさのことであり、ナノスケールは１ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満の範囲に属する大きさのことである。
本発明による固体基材の表面加工装置は、金属基材１３の表面に微細凹凸を生成する粒子噴射器１０と、金属基材１３の微細凹凸１５が生成された表面に陽極酸化を実施する陽極酸化装置２０と、陽極酸化装置２０を通じて陽極酸化作業された金属基材１３と非ぬれ性物質３２を共に収容して金属基材１３の表面形状に対応した負極複製を実施する負極複製装置３０を含む。
前記粒子噴射器１０は微細粒子１１を既に設定された速度と圧力で噴射して金属基材１３の表面１３ａに衝突させる。金属基材１３の表面１３ａと微細粒子１１の衝突過程で金属基材１３の表面１３ａは衝撃エネルギーを受け、そのために金属基材１３の表面１３ａは変形を起こす。粒子噴射器１０は、一例として砂粒子を噴射するサンドブラスターを適用することができ、砂粒子の代わりに金属球などの微細粒子を噴射して加工することもできる。適用できる金属基材にはアルミニウム、鋼鉄、銅などの金属板材が含まれる。また、前記粒子噴射器１０に使用される粒子として直径が５０乃至１８０μｍの範囲に属する粒子を用いることができる。このような粒子噴射器１０の作動によって金属基材１３の表面にはマイクロ（ｍｉｃｒｏ）単位の凹凸表面の形成が可能である。
図２は本発明の好ましい実施例によって処理された表面に微細凹凸を有する金属基材を示す斜視図であり、その一部を拡大して断面で示した。
図示されているように、表面に微細凹凸１５を有する金属基材１３で、前記微細凹凸１５の大きさ、つまり、凸部１５ａの高さや凹部１５ｂの深さまたは凸部１５ａの間の間隔などは前記粒子噴射器１０の粒子噴射速度、噴射圧力及び微細粒子１１の大きさに応じて変わることがあり、これらの値を既に設定して適用することで調節することができる。
非ぬれ性物質を除いて一般的な固体、つまり、金属やポリマーの接触角は９０度より小さい濡れ性物質である。このような金属基材の表面をみた実施例による表面加工方法によって微細凹凸１５を有するように加工すると、接触角はさらに小さくなってぬれ性がさらに強くなる現象を示す。
図３は陽極酸化処理工程を説明するために示した装置構成図である。図示されているように、陽極酸化装置２０は金属基材１３の受容空間が備えられる本体２１と、本体２１に収容される電解液２３と、金属基材１３に正極及び負極を印加する電源供給部２５を備える。
前記本体２１は内部に金属基材１３の貯蔵空間が備えられ、貯蔵空間には電解液２３が収容される。このような金属基材１３はアルミニウム（Ａｌ）などの伝導体として具備可能であり、本体２１に一対で備えられるようにする。前記金属基材１３はアルミニウムに限定されず、電源の印加が可能な任意の伝導体として具備可能である。そして、電源供給部２５を通じて金属基材１３のいずれか一つ１３ｂには正極を印加し、他の一つ１３ｃには負極を印加する。このような作用で、金属基材１３の表面には極微細単位（ｎｍ単位）の孔の表現が可能な陽極酸化加工が行われる。
より具体的に陽極酸化加工（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）を説明すると、金属基材１３を本体２１の電解液２３に浸漬する。ここで、電解液２３は一例として硫酸、リン酸またはシュウ酸を選択的に利用することができる。次に、電源供給部２５を通じていずれか一つの金属基材１３ｂに正極を印加し、他の一つの金属基材１３ｂ）には負極を印加する。その結果、金属基材１３の表面には図４に示されているように酸化膜のアルミナが形成されることによって、金属基材１３の表面に陽極酸化部分１４が形成される。このような陽極酸化部分１４はナノメートル単位の直径を有する極微細ホール１７からなる。前記極微細ホール１７は陽極酸化時に使用される電解液と印加電圧の制御を通じて直径と深さを調節することができる。本発明で前記極微細ホール１７の直径は３５乃至２００ｎｍの範囲に属するように形成することができる。
このような陽極酸化装置２０による陽極酸化加工で金属基材１３の表面には図５に図示されているように粒子噴射器１０の加工によるマイクロ（ｍｉｃｒｏ）メートル単位の凹凸１５とナノ単位の微細ホール１７を共に形成可能にして微細凹凸表面の形成が可能である。参考的に図６Ａと図６Ｂは陽極酸化工程後微細ホール１７が形成された金属基材１３表面の電子顕微鏡写真である。
前記粒子噴射器及び陽極酸化加工処理された金属基材１３は負極複製装置３０に収容される。
前記負極複製装置３０は図７及び図８に示されているように、本体３１と本体３１内に備えられて金属基材１３及び非ぬれ性高分子溶液３２を収容する受容部３３と、本体３１の側面に沿って備えられて受容部３３の非ぬれ性高分子溶液３２を固体化する冷却部３５を備える。
前記受容部３３には金属基材１３及び非ぬれ性高分子溶液３２が共に収容される。非ぬれ性高分子溶液３２はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）からなる群よって選択した少なくともいずれか一つの物質からなることができる。このような受容部３３の非ぬれ性高分子溶液３２は金属基材１３の外部で凝固されるようにする。このような非ぬれ性高分子溶液３２の凝固を容易にするために受容部３３の側面には冷却水が流れるように冷却部３５が備えられるのが好ましい。
非ぬれ性高分子溶液３２が前述した作用で凝固作用が行われると、図９Ａ乃至図９Ｆに示されているように、金属基材１３の表面の正極形状に対応する負極形状の表面を有する非ぬれ性高分子負極複製体１８の形成が可能である。つまり、金属基材１３の外側面を囲むように非ぬれ性高分子溶液が充填された状態で非ぬれ性高分子溶液３２を凝固させると、金属基材１３の表面形状に対応した負極の形状の表面を有する非ぬれ性高分子負極複製体１８の生成が可能である。次に、非ぬれ性高分子負極複製体１８と密着した金属基材１３及び陽極酸化物１４を除去する。アルミニウム（Ａｌ）を金属基材として使用して陽極酸化物でアルミナが形成された場合に、湿式エッチングによってこれらを除去することができる。その結果、非ぬれ性高分子負極複製体１８の表面には金属基材１３の表面形状の負極複製が行われることによって、ぬれ性が極度に低くなる極疎水性の表面構造物を有する高分子固体基材１９の形成が可能である。
このような高分子固体基材１９の表面は、金属基材１３の表面のマイクロ（ｍｉｃｒｏ）スケールの凹凸１５と、ナノスケールの微細ホール１７の直径のような大きさの直径を有する複数個の突出柱１９ｂ）が形成されて、いわゆるデュアルスケール（ｄｕａｌ-ｓｃａｌｅ）構造の表面を有する高分子固体基材１９を得ることができる。
つまり、本発明では前記極微細ホール１７の直径が３５乃至２００ｎｍの範囲に属するように形成するので、前記突出柱１９ｂの直径もまた３５乃至２００ｎｍの範囲に属する。したがって、前記粒子噴射器１０から噴射される粒子の直径が５０乃至１８０μｍの範囲に属し、前記突出柱１９ｂの直径が３５乃至２００ｎｍの範囲に属するので、前記固体基材１９の表面に形成されるナノスケールの突出柱１９ｂ）に対するマイクロスケールの凹凸１５の直径比は２５０乃至５１４０の範囲に属する。前記直径比が２５０未満である場合には、マイクロスケールの凹凸構造が過剰に支配的になってデュアルスケール構造の表面を現わすことができず、５１４０を超える場合にはナノスケールとマイクロスケール間の領域が近くなって、またデュアルスケール構造の特性を現すことができない。また、前記極微細ホール１７の縦横比は３乃至１０の範囲に属するように形成するのが好ましく、さらに好ましくは５乃至７．５の範囲に属するようにする。極微細ホール１７の縦横比は陽極酸化時間を制御することによって調節可能なもので、３未満である場合には前記極微細ホール１７から複製されるナノスケールの突出柱の機能が弱くなり、マイクロスケールの凹凸構造が過剰に支配的になってデュアルスケール構造を現わすことができず、１０を超える場合には前記ナノスケールの突出柱がファンデルワールス引力（ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）による粘着力が発生して互いに粘着する現象が発生してマイクロスケールの凹凸を相殺することができる。
より詳しく、固体基材１９は図９Ｆに示されているように、表面の少なくとも一部に微細凹凸が形成されたベース１９ａと、ベース１９ａ上に微細凹凸に沿って備えられたナノメートル単位直径を有する複数個の突出柱１９ｂを含んで形成されることが分かる。このような突出柱１９ｂは非ぬれ性高分子物質で形成される。前記非ぬれ性高分子物質はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）及びＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）からなる群よって選択可能である。参考的に図１０Ａと図１０Ｂは極疎水性表面構造物を有する固体基材１９の電子顕微鏡写真を言う。
図９Ａ乃至図９Ｆは本発明の好ましい実施例による負極複製体加工方法を概略的に示す工程流れ図である。
図９Ａ乃至図９Ｆを参考にして本発明の負極複製体加工方法を説明する。図１乃至図８と同一参照番号は同一機能の同一部材を言う。
まず、粒子噴射器１０の噴射ノズル１２を金属基材１３の表面１３ａと対向するように位置させる。
次いで、粒子噴射器１０を駆動して微細粒子１１を金属基材１３の表面に噴射させる。その結果、図９Ｂに示されているように、金属基材１３には微細粒子１１の衝突によってマイクロ（ｍｉｃｒｏ）メートル単位の微細凹凸が生成される。
次に、図９Ｃに示されているように、マイクロ（ｍｉｃｒｏ）メートル単位の微細凹凸１５が生成された金属基材１３の表面に陽極酸化加工処理を行う。このような工程で金属基材１３の表面にナノメートル単位の微細ホール１７を形成させることによって、金属基材１３の表面にはマイクロメートル単位の凹凸１５とナノメートル単位直径の微細ホール１７が共に形成される。
次いで、図９Ｄに示されているように、金属基材１３を非ぬれ性物質３２に浸漬した後、非ぬれ性物質３２を凝固させる。その結果、非ぬれ性物質３２は凝固して非ぬれ性高分子負極複製体１８で形成される。
最後に、図９Ｆに示されているように非ぬれ性高分子負極複製体１８の表面に密着された金属基材１３及び陽極酸化物１４を除去する。
その結果、非ぬれ性高分子固体基材１９の表面は金属基材１３表面のマイクロメートル単位の凹凸１５とナノメートル単位直径の突出柱１９ｂを有することによって極疎水性の表面構造物を有する高分子固体基材１９の形成が可能である。
その結果、非ぬれ性高分子固体基材１９の表面は金属基材１３表面のマイクロメートル単位の凹凸１５とナノメートル単位直径の突出柱１９ｂを有することによって極疎水性の表面構造物を有する高分子固体基材１９の形成が可能である。
（陽極酸化アルミナ及び複製試片準備）
まず、大きさ５０ｍｍ×４０ｍｍの産業用アルミニウム（９９．５％）試片を準備し、５００メッシュ（つまり、５０μｍ直径）サンド粒子を準備した後、圧縮空気を用いたノズルからこれらサンド粒子を前記アルミニウム試片に向かって噴射した。この時、圧縮空気の圧力は６ｋｇｆ/ｃｍ２であり、サンドブラスティング段階は２０回往復した。サンドプルラスティングが完了した後、アルミニウム試片をアセトンに１０分間漬けて脱イオン水で濯いで洗浄した。
まず、大きさ５０ｍｍ×４０ｍｍの産業用アルミニウム（９９．５％）試片を準備し、５００メッシュ（つまり、５０μｍ直径）サンド粒子を準備した後、圧縮空気を用いたノズルからこれらサンド粒子を前記アルミニウム試片に向かって噴射した。この時、圧縮空気の圧力は６ｋｇｆ/ｃｍ２であり、サンドブラスティング段階は２０回往復した。サンドプルラスティングが完了した後、アルミニウム試片をアセトンに１０分間漬けて脱イオン水で濯いで洗浄した。
次に、陽極酸化は０．３Ｍのシュウ酸溶液で進めた。サンドブラスティング処理されたアルミニウム試片をアノードとして白金をカソードとして利用し、電極間距離はほぼ５ｃｍ程度維持した。２つの電極間の４０Ｖ定電圧をパワーサプライ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．， ＬＴＤ， ＤＲＰ-９２００１ＤＵＳ）で供給を受けてサーキュレータ（ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ、Ｌａｂ．Ｃｏｍｐａｎｉｏｎ，ＲＷ-０５２５Ｇ）を利用して１５°Ｃの一定温度の下で４分程度進めた。
前記製作された陽極酸化アルミナを型板（ｔｅｍｐｌａｔｅ）として利用して複製過程を実施した。製作された型板は６％のテフロン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＤｕＰｏｎｔ Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ:Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）と溶剤（ＡＣＲＯＳ、ＦＣ-７５）を混合した０．３％のテフロン溶液に浸漬した後、常温で硬化させた。硬化する間に混合テフロン溶液の溶剤成分は増発され、テフロン薄膜のみが残る。
最後に製作されたナノハニカム型板（ＡＡＯ ｔｅｍｐｌａｔｅ）を除去した。まず、ＨｇＣｌ２溶液を利用してアルミニウム層を湿式エッチングした後、６５°Ｃ、１．８ｗｔ％のクロム酸と６ｗｔ％のリン酸混合溶液で陽極酸化アルミナ層を５時間湿式エッチングした。
（表面分析）
固体表面で水滴の接触角を測定するために表面分析器であるＤＳＡ-１００（Ｋｒｕｓｓ Ｃｏ．）のｓｅｓｓｉｌｅ ｄｒｏｐ ｍｅｔｈｏｄが使用され、これを通じて極疎水性ナノ構造物の表面を分析した。４ｍＬの脱イオン水水滴の定常状態接触角を測定し、常温で１つの試片当たり最小５ｐｏｉｎｔ異常の接触角を測定した。
固体表面で水滴の接触角を測定するために表面分析器であるＤＳＡ-１００（Ｋｒｕｓｓ Ｃｏ．）のｓｅｓｓｉｌｅ ｄｒｏｐ ｍｅｔｈｏｄが使用され、これを通じて極疎水性ナノ構造物の表面を分析した。４ｍＬの脱イオン水水滴の定常状態接触角を測定し、常温で１つの試片当たり最小５ｐｏｉｎｔ異常の接触角を測定した。
（陽極酸化アルミニウム及び複製試片の表面）
図１１は一般産業用アルミニウムとサンドブラスティング処理されたアルミニウム、そしてサンドブラスティングされた後に陽極酸化処理された多孔性アルミナの表面ＳＥＭイメージを示す。図１１（ａ）は一般産業用アルミニウム表面を示し、図１１（ｂ）はサンドブラスティングされたアルミニウム表面のマイクロスケールの凹凸を示す。そして、図１１（ｃ）はサンドブラスティングされた後に陽極酸化処理された多孔性アルミナの表面を示す。この時、陽極酸化は０．３Ｍシュウ酸と４０Ｖの定電圧、そして１５℃下で４分間進められた。
図１１は一般産業用アルミニウムとサンドブラスティング処理されたアルミニウム、そしてサンドブラスティングされた後に陽極酸化処理された多孔性アルミナの表面ＳＥＭイメージを示す。図１１（ａ）は一般産業用アルミニウム表面を示し、図１１（ｂ）はサンドブラスティングされたアルミニウム表面のマイクロスケールの凹凸を示す。そして、図１１（ｃ）はサンドブラスティングされた後に陽極酸化処理された多孔性アルミナの表面を示す。この時、陽極酸化は０．３Ｍシュウ酸と４０Ｖの定電圧、そして１５℃下で４分間進められた。
図１１（ｃ）でアルミナの表面にマイクロスケールの任意形状の凹凸と共にナノスケールの孔（ｐｏｒｅ、ほぼ４０ｎｍ）が形成されていることが確認できた。孔の深さはほぼ３５０ｎｍであり、孔間距離（ｉｎｔｅｒ-ｐｏｒｅｄｉｓｔａｎｃｅ）は１００ｎｍである。このように陽極酸化工程はサンドブラスティング処理されたアルミニウム表面を多孔性（ｐｏｒｏｕｓ）アルミナ表面に変更させ、マイクロ構造上にナノ構造を有する階層的な構造を示す。
図１２（ａ）はサンドブラスティング処理されたテフロン複製体を示し、図１２（ｂ）はサンドブラスティング処理された後、陽極酸化されたアルミニウム型板から複製された極疎水性テフロン複製体を示す。図１２（ａ）にはナノスケールの柱（ｐｉｌｌａｒ）が存在しないが、図１２（ｂ）にはナノスケールの柱が存在することが見られる。この時、前記ナノ柱の長さはほぼ３００ｎｍである。
（ぬれ特性分析）
図１３は接触角測定結果を示すものであるが、図１３（ａ）はサンドブラスティング処理されたテフロン複製体表面での接触角として１３５°を示し、図１３（ｂ）はサンドブラスティングされた後に陽極酸化処理されたテフロン複製体表面での接触角で１６５°を示す。テフロンの固有接触角が１２０°であるので、マイクロスケールとナノスケールの構造を同時に有するデュアルスケール構造物が表面の疎水性を向上したことが分かる。前記接触角は平均測定値を示し、誤差は２°以内である。
図１３は接触角測定結果を示すものであるが、図１３（ａ）はサンドブラスティング処理されたテフロン複製体表面での接触角として１３５°を示し、図１３（ｂ）はサンドブラスティングされた後に陽極酸化処理されたテフロン複製体表面での接触角で１６５°を示す。テフロンの固有接触角が１２０°であるので、マイクロスケールとナノスケールの構造を同時に有するデュアルスケール構造物が表面の疎水性を向上したことが分かる。前記接触角は平均測定値を示し、誤差は２°以内である。
このようなデュアルスケールのナノ構造物上に水滴を落とすと、水滴はデュアルスケールのナノ構造物の頂点と接触し、頂点下の構造物内には水滴が侵入できなくなる。つまり、水滴と固体表面との接触面積が極小に減少し、これは極疎水性として現れる。
以上、本発明を図面に示された実施例を参照して説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明と均等な範囲に属する多様な変形例または他の実施例が可能である。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲によって決められなければならない。
１０ 粒子噴射器
１１ 微細粒子
１３、１３ｂ、１３ｃ 金属基材
１３ａ 表面
１４ 陽極酸化部分
１５ 微細凸凹
１５ａ 凸部
１５ｂ 凹部
１７ 極微細ホール
１８ 非ぬれ性高分子負極複製体
１９ 高分子固体基材
１９ａ ベース
１９ｂ 突出柱
２０ 陽極酸化装置
２１ 本体
２３ 電解液
２５ 電源供給部
３０ 負極複製装置
３２ 非ぬれ性物質
３３ 受容部
３５ 冷却部
１１ 微細粒子
１３、１３ｂ、１３ｃ 金属基材
１３ａ 表面
１４ 陽極酸化部分
１５ 微細凸凹
１５ａ 凸部
１５ｂ 凹部
１７ 極微細ホール
１８ 非ぬれ性高分子負極複製体
１９ 高分子固体基材
１９ａ ベース
１９ｂ 突出柱
２０ 陽極酸化装置
２１ 本体
２３ 電解液
２５ 電源供給部
３０ 負極複製装置
３２ 非ぬれ性物質
３３ 受容部
３５ 冷却部
Claims (7)
- 粒子噴射器の噴射ノズルを金属基材の表面と対向するように位置させる段階;
前記粒子噴射器を駆動して微細粒子を前記金属基材の表面に噴射してマイクロスケールの微細凹凸を形成する段階;
前記金属基材を陽極酸化加工処理して、その表面に複数個のナノスケールの微細ホール（ｈｏｌｅ）からなる正極形状を有する陽極酸化部分を形成する段階;
前記金属基材を非ぬれ性高分子物質に浸漬して凝固させることで前記正極形状を有する陽極酸化部分に対応する負極形状の表面を有する負極複製体を形成する段階;及び
前記負極複製体から前記金属基材と陽極酸化物を湿式エッチングで除去してマイクロスケールの凹凸にナノスケールの突出柱が形成されたデュアルスケールの極疎水性表面構造物を形成する段階;
を含み、
前記微細ホールの縦横比は３乃至１０の範囲に属するように形成し、
前記粒子噴射器に使用される粒子は直径が５０乃至１８０μｍの範囲に属し、
前記微細ホールの直径は３５乃至２００ｎｍの範囲に属するように形成することを特徴とする極疎水性表面加工方法。 - 前記微細ホールの縦横比は５乃至７．５の範囲に属するように形成することを特徴とする、請求項１に記載の極疎水性表面加工方法。
- 前記非ぬれ性高分子物質はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）及びＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）からなる群より選択された少なくともいずれか一つの物質であることを特徴とする、請求項１に記載の極疎水性表面加工方法。
- 前記金属基材はアルミニウム（Ａｌ）材質からなることを特徴とする、請求項１に記載の極疎水性表面加工方法。
- 前記金属基材は金属材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の極疎水性表面加工方法。
- 前記粒子噴射器は砂粒子を噴射するサンドブラスター（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｅｒ）であることを特徴とする、請求項１に記載の極疎水性表面加工方法。
- 前記粒子噴射器は微細金属球を噴射する粒子噴射器であることを特徴とする、請求項１に記載の極疎水性表面加工方法。
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