KR101006547B1 - Method for fabricating nano-structure form - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 조사를 통해 일정한 기울기를 갖는 나노 헤어 구조물을 제조하는 기법에 관한 것으로, 전자빔 리소그라피 방법 또는 탄소나노튜브를 사용하여 수직인 나노 구조물을 제조하거나 혹은 기울어진 노광 공정을 이용하여 마이크로 구조물의 건식 접착제를 제조하는 종래 방식과는 달리, 홀 패턴을 갖는 마스터 몰드를 이용하여 기판 상에 수직형의 고분자 나노 헤어 구조물을 형성하고, 고분자 나노 헤어 구조물에 대해 일정한 각도에서 에너지를 가하여 일정한 기울기를 갖는 경사형 나노 헤어 구조물로 변형시킨다는 것으로, 이를 통해 접착 대상물의 표면 거칠기와 무관하게 균일한 접촉을 하고, 동시에 분자간 인력에 따라 강한 접착력을 실현할 수 있으며, 또한 나노 헤어 구조물의 손상없이 반복적인 사용이 가능한 건식 접착제를 제작할 수 있는 것이다.The present invention relates to a technique for producing a nano hair structure having a constant slope through the irradiation of energy, to manufacture a vertical nanostructure using an electron beam lithography method or carbon nanotubes or to use a tilted exposure process of the microstructure Unlike the conventional method of manufacturing a dry adhesive, a vertical polymer nano hair structure is formed on a substrate using a master mold having a hole pattern, and energy is applied at a predetermined angle with respect to the polymer nano hair structure to have a constant slope. By transforming it into an inclined nano hair structure, it enables uniform contact regardless of the surface roughness of the object to be bonded, and at the same time, it can realize strong adhesive force according to intermolecular attraction, and can be repeatedly used without damaging the nano hair structure. Produce Dry Glue That would be.
또한, 본 발명은 나노 헤어 구조물에 에너지를 가함에 있어서 그 조사 각도를 변형시켜 줌으로써, 후크와 같은 형상으로도 제조할 수 있으며, 이는 벨크로와 같은 탈부착형 접착제로 사용 가능하다.In addition, the present invention by modifying the irradiation angle in applying the energy to the nano-hair structure, can be manufactured in the shape of a hook, which can be used as a removable adhesive such as Velcro.
Description
본 발명은 나노 구조물을 제조하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지 조사를 통해 일정한 기울기(경사)를 갖는 나노 헤어 구조물을 제조하는데 적합한 나노 구조물 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for manufacturing a nanostructure, and more particularly to a nanostructure manufacturing method suitable for producing a nano hair structure having a constant slope (tilt) through energy irradiation.
일반적인 접착제의 종류를 몇 가지로 분류해 볼 때, 주로 접착제가 액체 상태에서 발라져 굳어지는 방식에 따라 나누어 볼 수 있다.When classifying general adhesives into several types, they can be divided mainly by the way the adhesive is applied and hardened in the liquid state.
첫 번째로는, 가장 흔하게 접할 수 있는 풀이나 목공용 접착제, 다용도 접착제(속칭, "돼지 본드"), 페놀계 접착제나 혹은 용제가 증발하는 용제 증발형 접착제 등이 있다. 다시 말해, 끈끈한 용액 또는 에멀젼(emulsion)이 말라서 굳는 방식의 접착제이다.First, the most commonly encountered glue or woodworking adhesives, multipurpose adhesives (collectively, "pig bonds"), phenolic adhesives, or solvent evaporative adhesives where solvents evaporate. In other words, a sticky solution or emulsion is an adhesive that dries and hardens.
두 번째로는, 접착제로서는 보기 드물지만, 흔히 셀로판 테이프 따위에 발라지는 감압형 접착제(pressure sensitive adhesive)가 있다. 이러한 접착제는 표면이 계속 점액상태와 같이 끈끈한 상태를 유지하고 이의 점성에 따라 계속 접착 상 태가 유지되는 방식이다. 또한 열로 녹인 후 굳게 하는 감열형 접착제라는 것이 있는데, 글루 건(glue gun) 등이 대표적이다.Secondly, pressure sensitive adhesives, which are rare for adhesives, are often applied to cellophane tape. These adhesives are in such a way that the surface is kept sticky like mucus and the adhesive state is maintained according to its viscosity. There is also a heat-sensitive adhesive that melts after heat and hardens, such as a glue gun.
세 번째로는, 쓰기 전과 굳은 후의 상태가 다른 화학반응형 접착제가 있다.Third, there are chemically reactive adhesives that differ in state before and after use.
그러나, 위에서 언급한 종래의 각종 접착제들은 모두 쉬운 착탈이 불가능하다는 단점이 있으며, 또한 탈착 후 다른 표면(접착제가 접착되었던 대상물의 표면)을 오염시킨다는 단점이 있다.However, all of the conventional adhesives mentioned above have the disadvantage that easy detachment and detachment are not possible, and also have the disadvantage of contaminating another surface (the surface of the object to which the adhesive is adhered) after detachment.
따라서, 쉬운 탈착을 위한 접착제를 고려해 볼 수 있으나, 이러한 접착제는 쉬운 탈착에 비례하여 그 접착 능력 또한 낮아지기 때문에 그 응용 가능성이 현저하게 낮아지는 문제가 있다.Therefore, although an adhesive for easy desorption may be considered, such an adhesive has a problem in that its applicability is significantly lowered because its adhesive ability is also lowered in proportion to easy desorption.
상술한 바와 같은 이유로 게코 도마뱀에서 영감을 얻은 기울어진 나노 구조물이 건식 접착제로 사용될 수 있음에 대한 연구가 세계 도처에서 진행되고 있다.Research into the tilted nanostructures inspired by gecko lizards can be used as dry glue for the same reason as described above is being conducted around the world.
즉, 영국의 University of Manchester의 연구자들이 2003년 전자빔 리소그라피(e-beam lithography) 방법으로 폴리 이미드의 수직한 나노 섬모를 직경 500㎚, 높이 2㎛로 제조하여 발표한 바 있으며, 미국의 University of California 연구자들이 탄소나노튜브(CNT)를 사용하여 높이 4㎛, 직경 20㎚의 고종횡비 구조물을 얻어 11 N/㎠의 접착력을 보였다고 발표한 바 있다.That is, in 2003, researchers at the University of Manchester, UK produced vertical nano cilia of polyimide with a diameter of 500 nm and a height of 2 μm by e-beam lithography. California researchers reported using carbon nanotubes (CNTs) to obtain high aspect ratio structures of 4 µm in height and 20 nm in diameter, which showed 11 N /
또한, 미국의 Carnegie Mellon University의 연구자들이 2007년 노광 공정을 소정 각도로 기울여 진행하여 높이 100㎛, 직경 25㎛의 기울어진 구조물을 얻었음을 발표한 바 있다.In addition, researchers at Carnegie Mellon University in the United States announced that in 2007, the exposure process was inclined at an angle to obtain an inclined structure having a height of 100 µm and a diameter of 25 µm.
그러나, 종래 진행된 건식 접착제와 같은 경우, CNT를 제외한 나머지는 마이크로 크기의 섬모로 만들었기 때문에 그 접착 능력이 현저하게 떨어진다는 문제점이 있으며, 또한 구조물끼리의 얽힘에 의하여 반복 사용이 곤란하다는 또 다른 문제점이 있다.However, in the case of the conventional dry adhesive, except for the CNT is made of micro-sized cilia, the adhesive ability is remarkably inferior, and another problem that it is difficult to repeatedly use due to the entanglement between the structures There is this.
또한, CNT로 만들어진 종래 접착제의 경우, 대면적의 합성이 불가능하다는 근본적인 단점을 갖는다.In addition, the conventional adhesive made of CNTs has a fundamental disadvantage that large-area synthesis is impossible.
본 발명은, 일 관점에 따라, 기판 상에 나노 헤어 구조물을 형성하는 과정과, 상기 나노 헤어 구조물에 기 설정된 일정 각도로 에너지를 가하여 경사형 나노 헤어 구조물로 변형시키는 과정을 포함하는 나노 구조물 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, a method of manufacturing a nanostructure includes forming a nano hair structure on a substrate, and applying the energy at a predetermined angle to the nano hair structure to transform it into an inclined nano hair structure. To provide.
본 발명은, 다른 관점에 따라, 패터닝 공정을 수행하여 기판 상에 다수의 하부 패턴 구조물을 형성하는 과정과, 상기 다수의 각 하부 패턴 구조물 상에 고분자의 나노 헤어 구조물을 형성하는 과정과, 상기 나노 헤어 구조물에 기 설정된 일정 각도로 에너지를 가하여 경사형 나노 헤어 구조물로 변형시키는 과정을 포함하는 나노 구조물 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a process of forming a plurality of lower pattern structures on a substrate by performing a patterning process, forming a nano hair structure of a polymer on each of the plurality of lower pattern structures, and the nano The present invention provides a method of manufacturing a nanostructure, including a process of transforming the hair structure into an inclined nano hair structure by applying energy at a predetermined angle.
본 발명은 고분자로 된 나노 헤어 구조물에 에너지를 가하여 나노 헤어 구조물이 에너지의 조사 방향으로 일정하게 기울어지게 하는 방식을 통해 건식 접착제를 제작함으로써, 접착 대상물의 표면 거칠기와 무관하게 균일한 접촉을 하고, 동시에 분자간 인력에 따라 강한 접착력을 실현할 수 있다.The present invention provides a dry adhesive by applying energy to the nano-hair structure made of a polymer so that the nano-hair structure is inclined in a constant direction of the irradiation of energy, thereby making uniform contact regardless of the surface roughness of the object to be bonded, At the same time, strong adhesion can be realized depending on the intermolecular attraction.
또한, 본 발명은 건식 접착제의 접착면으로서 기능하는 나노 헤어 구조물을 기울어지게 형성함으로써, 기울어진 구조물의 반대 방향으로 힘을 가하는 방식을 통해 상대적으로 약한 힘으로도 접착 대상물의 표면 오염없이 탈착이 가능한 건식 접착제를 실현할 수 있으며, 이를 통해 나노 헤어 구조물의 손상없이 반복적인 사용이 가능한 건식 접착제를 제공할 수 있다.In addition, the present invention by tilting the nano-hair structure that functions as an adhesive surface of the dry adhesive, by applying a force in the opposite direction of the inclined structure, it is possible to detach the surface of the adhesive object even with a relatively weak force without contamination Dry adhesives can be realized, thereby providing a dry adhesive that can be used repeatedly without damaging the nano-hair structure.
본 발명의 기술요지는, 전자빔 리소그라피 방법 또는 탄소나노튜브를 사용하여 수직인 나노 구조물을 제조하거나 혹은 기울어진 노광 공정을 이용하여 마이크로 구조물의 건식 접착제를 제조하는 종래 방식과는 달리, 홀 패턴을 갖는 마스터 몰드를 이용하여 기판 상에 수직형의 고분자 나노 헤어 구조물을 형성하고, 고분자 나노 헤어 구조물에 대해 일정한 각도에서 에너지를 가하여 일정한(또는 균일한) 기울기(경사)를 갖는 경사형 나노 헤어 구조물로 변형시킨다는 것으로, 본 발명은 이러한 기술적 수단을 통해 종래 기술들에서의 문제점들을 효과적으로 개선할 수 있다.The technical aspect of the present invention is different from the conventional method of manufacturing a vertical nanostructure using an electron beam lithography method or carbon nanotube or a dry adhesive of a microstructure using a tilted exposure process, and having a hole pattern. A master mold is used to form a vertical polymeric nano hair structure on a substrate, which is transformed into an inclined nano hair structure having a constant (or uniform) slope (tilting) by applying energy at a constant angle to the polymeric nano hair structure. By this means, the present invention can effectively improve the problems in the prior art through such technical means.
여기에서, 고분자의 나노 헤어 구조물은 용액 공정, 진공 증착 공정, 모세관 력 패터닝 공정 등을 통해 형성할 수 있으며, 에너지로서는, 예컨대 빔 에너지, 광선 에너지, 열 에너지 등을 이용할 수 있다. 빔 에너지의 경우, 예컨대 전자빔(엑시머 레이저(excimer laser), 극 자외선(extreme ultraviolet), X-레이(ray) 등), 이온빔 등이 사용될 수 있고, 광선 에너지의 경우, 예컨대 적외선(IR), 자외선(UV), 가시광선 등이 사용될 수 있으며, 열 에너지의 경우, 예컨대 대류를 통한 열 에너지, 전도를 통한 열 에너지, 적외선(IR) 램프를 통한 적외선 에너지 등이 사용될 수 있다.Here, the polymer nano hair structure may be formed through a solution process, a vacuum deposition process, a capillary force patterning process, and the like, and as energy, for example, beam energy, light energy, heat energy, or the like may be used. In the case of beam energy, for example, electron beams (excimer lasers, extreme ultraviolet rays, X-rays, etc.), ion beams, etc. may be used, and in the case of light energy, for example, infrared (IR) rays, ultraviolet rays (UV), visible light, and the like may be used, and in the case of thermal energy, for example, thermal energy through convection, thermal energy through conduction, infrared energy through an infrared (IR) lamp, and the like may be used.
또한, 본 발명은 마스터 몰드를 이용하지 않고 나노 임프린트 공정, 모세관력 패터닝 공정, 전사 공정 등을 이용하여 기판 상에 나노 헤어 구조물을 형성할 수 있으며, 이러한 방식을 통해 고단차 패턴으로 된 경사형 나노 헤어 구조물을 갖는 건식 접착제를 제작할 수 있다.In addition, the present invention can form a nano hair structure on the substrate using a nano imprint process, a capillary force patterning process, a transfer process, etc. without using a master mold, in this way inclined nano-pattern in a high step pattern Dry adhesives having a hair structure can be produced.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
[실시 예1]Example 1
도 1a 내지 1d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 건식 접착제로 사용 가능한 나노 구조물을 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도이다.1A to 1D are process flowcharts illustrating a process of manufacturing a nanostructure that can be used as a dry adhesive according to a first embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 홀 패턴(104)을 갖는 마스터 몰드(102), 예컨대 SAM 처리 된 마스터 몰드를 준비하는데, 마스터 몰드(102)의 홀 패턴(104)은, 이 기술분야에 잘 알려진 포토리소그라피 공정 등을 통해 형성할 수 있다. 여기에서, 마스터 몰드는, 예컨대 양극 산화 알루미늄(AAO : anodic aluminum oxide) 기판, 공중합체 고분자 등으로 대체될 수 있다.Referring to FIG. 1A, a
다음에, 후속하는 공정을 통해 마스터 몰드 상에 형성될 경사형 나노 헤어 구조물을 갖는 기판이 마스터 몰드로부터 쉽게 탈거될 수 있도록 표면 처리를 선택적으로 수행할 수 있는데, 이러한 표면 처리는, 예컨대 마스터 몰드의 표면 에너지를 낮추어 줄 수 있도록, 그 표면에 불화 혹은 하이드로카본(hydrocarbon)의 작용기를 포함한 자기조립단분자 처리를 하거나 혹은 테프론 처리를 하는 방식으로 수행할 수 있다.Subsequently, a surface treatment may optionally be performed so that the substrate having the inclined nano hair structure to be formed on the master mold can be easily removed from the master mold through a subsequent process, such surface treatment being performed, for example, of the master mold. In order to lower the surface energy, the surface may be treated by self-assembled monomolecular treatment containing fluorine or hydrocarbon functional groups or by Teflon treatment.
여기에서, 마스터 몰드(102)는 상대적으로 딱딱한 재질이거나 혹은 상대적으로 유연한 재질로 제작할 수 있는데, 후속하는 공정을 통해 마스터 몰드 상에 형성될 경사형 나노 헤어 구조물을 갖는 기판이 상대적으로 유연한 재질일 때 마스터 몰드를 상대적으로 딱딱한 재질로 제작할 수 있고, 경사형 나노 헤어 구조물을 갖는 기판이 상대적으로 딱딱한 재질일 때 마스터 몰드를 상대적으로 유연한 재질로 제작할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 마스터 몰드와 기판 중 어느 한 쪽을 상대적으로 유연한 재질로 제작함으로써, 서로간의 쉬운 탈착을 유도한다.Here, the
다음에, 일 예로서 도 1b에 도시된 바와 같이, 홀 패턴(104)이 형성된 마스터 몰드(102) 상에 고분자(106)를 형성(즉, 고분자가 홀 패턴(104) 내부를 매립하는 형태로 형성)하는데, 이러한 고분자로서는, 예컨대 소프트(soft) PUA(poly urethane Acrylate), 하드(hard) PUA, 아모포스테프론(AF teflon), 퍼플로로폴리이서(PFPE : perfluoropolyethers), 폴리스타이렌(PS : polystylene) 등의 고분자를 포함하는 모든 유기물을 사용할 수 있다. 여기에서, 고분자의 형성은 용액 공정(용매 + 고분자)을 이용하거나 혹은 진공 증착 공정 또는 모세관력 패터닝 공정(고체 상태 고분자) 등을 통해 실현할 수 있다.Next, as an example, as shown in FIG. 1B, the
이러한, 용액 공정에서는 가압 공정 또는 스핀 코팅 공정을 이용하게 되는데, 가압 공정의 경우에는 마스터 몰드 상에 용매와 고분자로 된 용액을 형성한 후 롤러 등과 같은 가압 부재를 이용하는 기 설정된 압력 조건(예컨대, 1bar 내지 2bar 등)에서의 가압 공정을 실시하여 홀 패턴의 내부에 용액을 매립시키고, 용액에 포함된 용매를 제거한 후, 마스터 몰드로부터 나노 헤어 구조물이 형성된 기판을 탈거하는 방식으로 실현할 수 있다. 여기에서, 용매의 제거는 UV 노광 공정 또는 어닐링 공정 등을 통해 실현할 수 있다.In the solution process, a pressurization process or a spin coating process is used. In the pressurization process, a solution of a solvent and a polymer is formed on a master mold, and a predetermined pressure condition (for example, 1 bar) using a pressure member such as a roller is used. To 2 bar or the like) to embed the solution in the hole pattern, and remove the solvent contained in the solution, it can be realized by removing the substrate on which the nano-hair structure is formed from the master mold. Here, the removal of the solvent can be realized through a UV exposure process or an annealing process.
또한, 스핀 코팅 공정의 경우에는, 예컨대 딥(Dip) 코팅, 드라이 캐스팅(Dry casting) 등을 수행하여 마스터 몰드에 형성된 홀 패턴의 내부에 용매와 고분자로 된 용액을 매립시키고, 용액에 포함된 용매를 제거한 후, 마스터 몰드로부터 나노 헤어 구조물이 형성된 기판을 탈거하는 방식으로 실현할 수 있으며, 여기에서의 용매 제거 또한 UV 노광 공정 또는 어닐링 공정 등을 통해 실현할 수 있다.In addition, in the spin coating process, for example, dip coating, dry casting, and the like are embedded to embed a solution of a solvent and a polymer in the hole pattern formed in the master mold, and the solvent contained in the solution. After the removal, the substrate may be realized by removing the substrate on which the nano-hair structure is formed from the master mold, and solvent removal may also be realized through a UV exposure process or an annealing process.
이후, 마스터 몰드(102)로부터 기판을 탈거하면, 일 예로서 도 1c에 도시된 바와 같이, 상부에 수직형의 나노 헤어 구조물(110a)이 형성된 기판(108)이 완성된다.Subsequently, when the substrate is removed from the
다음에, 나노 헤어 구조물(110a)에 박막의 표면 개질 물질을 형성하는데, 이와 같이 표면 개질 물질을 형성하는 이유는 후속하는 공정에서 나노 헤어 구조물에 전자빔을 조사할 때 전자가 산포(diffusion)되는 것을 원활하게 해 줄 뿐만 아니라 SEM에서의 측정시 전자의 차지(charge)를 막아주기 위해서이다. 또한, 이러한 표면 개질 물질은 나노 헤어끼리의 무너짐(collapse)을 막아주어 기판의 반복적인 사용을 가능하도록 도와주는 역할을 하게 된다.Next, a surface modified material of a thin film is formed on the
여기에서, 표면 개질 물질로는 금속 물질이나 유기물을 이용할 수 있는데, 금속 물질의 경우 예컨대 백금, 철, 알루미늄, 구리, 니켈, 티타늄, 은, 몰리브덴, 코발트, 텅스텐, 금 등이 될 수 있으며, 유기물의 경우, 예컨대 silane 계열 및 thiol 계열의 자기조립단분자, 모듈러스(modulus)가 상대적으로 큰 고분자(PS, PMMA, Teflon)와 저분자(Pentacene), 접착력이 상대적으로 강한 고분자 등이 될 수 있다.Herein, a metal material or an organic material may be used as the surface modifying material. For the metal material, for example, platinum, iron, aluminum, copper, nickel, titanium, silver, molybdenum, cobalt, tungsten, or gold may be used. In the case of, for example, silane-based and thiol-based self-assembled molecules, modulus (modulus) may be a relatively large polymer (PS, PMMA, Teflon) and low molecules (Pentacene), a relatively strong adhesive strength.
이어서, 기 설정된 일정 각도에서 나노 헤어 구조물(110a)을 향해 에너지를 가하면, 고분자의 수축에 의한 스트레스를 받게 되며, 그 결과, 일 예로서 도 1d에 도시된 바와 같이, 나노 헤어 구조물이 에너지를 가한 방향으로 일정하게 기울어짐으로써 경사형 나노 헤어 구조물(110)로 변형된다.Subsequently, when energy is applied toward the nano-
여기에서, 나노 헤어 구조물에 가해지는 에너지로서는, 예컨대 빔 에너지, 광선 에너지, 열 에너지 등을 이용할 수 있는데, 빔 에너지의 경우, 예컨대 전자빔(엑시머 레이저(excimer laser), 극 자외선(extreme ultraviolet), X-레이(ray) 등), 이온빔 등이 사용될 수 있고, 광선 에너지의 경우, 예컨대 적외선(IR), 자외 선(UV), 가시광선 등이 사용될 수 있으며, 열 에너지의 경우, 예컨대 대류를 통한 열 에너지, 전도를 통한 열 에너지, 적외선(IR) 램프를 통한 적외선 에너지 등이 사용될 수 있다. 이때, 경사형 나노 헤어 구조물(110)의 경사각(기울어짐 정도)은 에너지의 가속 전압과 조사시간에 의해 결정되거나 혹은 에너지의 조사 각도에 의해 결정된다.Here, as the energy applied to the nano-hair structure, for example, beam energy, light energy, heat energy and the like can be used. In the case of beam energy, for example, an electron beam (excimer laser, extreme ultraviolet light, X Rays, ion beams, etc. may be used, and in the case of light energy, for example, infrared (IR), ultraviolet (UV), visible light, etc. may be used, and in the case of thermal energy, for example, heat through convection Energy, thermal energy through conduction, infrared energy through infrared (IR) lamps, and the like can be used. In this case, the inclination angle (tilt degree) of the inclined
본 실시 예에 따라 제작된 한쪽 방향으로 기울어진 고분자의 경사형 나노 헤어 구조물들은 압력이 가해질 때 수직으로 된 구조물 보다 변형이 더 쉽기 때문에 그 모듈러스(modulus)가 더 낮으며, 이로 인해 표면의 거칠기와는 무관하게 균일한 접촉을 실현할 수 있으며, 또한 상호간의 분자간 인력에 의해 강한 접착 효과를 갖게 된다. 즉, 경사형 나노 헤어 구조물로 된 접착면은 매끈한 표면 뿐만 아니라 거친 표면에서도 강한 접착을 실현할 수 있기 때문에 다양한 용도 및 다양한 환경에서의 건식 접착제로서 활용이 가능하다.The slanted nano-hair structures of the polymer inclined in one direction manufactured according to this embodiment have a lower modulus because they are easier to deform than the vertical structures when pressure is applied, resulting in a roughness of the surface. It is possible to realize uniform contact irrespective of each other and to have a strong adhesive effect due to intermolecular attraction between them. That is, the adhesive surface made of the inclined nano hair structure can realize a strong adhesion not only on the smooth surface but also on the rough surface, and thus can be utilized as a dry adhesive in various applications and various environments.
더욱이, 경사형 나노 헤어 구조물의 기울어진 반대 방향으로 힘을 가하게 되면 상대적으로 약한 힘으로도 표면(접착 대상물의 표면)의 오염없이 손쉽게 탈착할 수 있기 때문에 나노 헤어 구조물의 손상없이 반복적인 사용이 가능하며, 헤어 구조에 의한 초소수성 효과에 의해 깨끗한 표면의 유지가 가능하다.Furthermore, applying force in the opposite direction of the inclined nano hair structure allows easy detachment without contamination of the surface (surface of the adhesive object) even with relatively weak force, thus allowing repeated use without damaging the nano hair structure. It is possible to maintain a clean surface by the superhydrophobic effect of the hair structure.
한편, 본 실시 예에서는 나노 헤어 구조물에 에너지를 조사하여 임의의 경사각을 갖는 경사형 나노 헤어 구조물로 변형시키는 것으로 하여 설명하였으나, 이와는 달리 조사 각도를 상대적으로 크게 하여 나노 헤어 구조물의 선단 부분을 후크(hook) 형상으로 제조할 수 있음은 물론이다.Meanwhile, in the present embodiment, the nano hair structure is irradiated with energy to be transformed into an inclined nano hair structure having an arbitrary inclination angle. However, in contrast, the tip of the nano hair structure is hooked with a relatively large irradiation angle. Of course, it can be manufactured in a hook) shape.
즉, 일 예로서 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판 상에 형성된 나노 헤어 구조물에, 예컨대 80도 등의 조사 각도로 에너지를 조사함으로써, 도 2b에 도시된 바와 같이, 각 나노 헤어 구조물의 선단 부분을 후크 형상으로 제조할 수 있다.That is, as an example, as shown in Figure 2a, by irradiating energy to the nano-hair structure formed on the substrate, for example, at an irradiation angle, such as 80 degrees, as shown in Figure 2b, the tip portion of each nano-hair structure Can be produced in a hook shape.
이러한 후크 형상의 나노 헤어 구조물(또는 나노 벨크로 구조물)은, 신발, 의류, 가방 등에 널리 사용되고 있는 벨크로(velcro)와 같은 탈부착형 접착제(일명 "찍찍이"로 널리 알려진 착탈 자유로운 밴드) 등에 적용할 수 있다.The hook-shaped nano hair structure (or nano velcro structure) can be applied to a detachable adhesive such as velcro (removable free band, also known as "sticky"), which is widely used in shoes, clothes, bags, and the like. .
[실시 예2][Example 2]
도 3a 내지 3c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 건식 접착제로 사용 가능한 나노 구조물을 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도이다.3A to 3C are flowcharts illustrating a process of manufacturing a nanostructure that can be used as a dry adhesive according to a second embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 이 기술분야에 잘 알려진, 노광 공정, 임프린트 공정, 모세관력 패터닝 공정 등과 같은 패터닝 공정을 실시하여 기판(302)상에 목적으로 하는 패턴을 갖는 다수의 하부 패턴 구조물(304)을 형성한다. 이때, 하부 패턴 구조물(304)은 용매 혹은 부분 경화 등을 통해 약간의 유동성을 갖는 상태로 유지하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3A, a plurality of lower pattern structures 304 having a desired pattern on a substrate 302 may be subjected to patterning processes, such as the exposure process, the imprint process, the capillary patterning process, and the like, which are well known in the art. To form. At this time, the lower pattern structure 304 is preferably maintained in a state having some fluidity through a solvent or partial curing.
다음에, 하부 패턴 구조물(304)이 형성된 기판(302)에 대해 나노 임프린트 공정, 모세관력 패터닝 공정, 전사 공정 등과 같은 패터닝 공정을 실시함으로써, 일 예로서 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 하부 패턴 구조물(304) 상에 그 폭이 상대적으로 작은 고분자의 고분자 나노 헤어 구조물(306a)을 형성한다.Next, by performing a patterning process such as a nano imprint process, a capillary force patterning process, a transfer process, and the like on the substrate 302 on which the lower pattern structure 304 is formed, as shown in FIG. A polymer nano hair structure 306a of a polymer having a relatively small width is formed on the pattern structure 304.
다시, 기 설정된 일정 각도에서 나노 헤어 구조물(306a)을 향해 에너지를 가 하면, 고분자의 수축에 의한 스트레스를 받게 되며, 그 결과, 일 예로서 도 3c에 도시된 바와 같이, 수직의 나노 헤어 구조물(306a)이 에너지를 조사한 방향으로 일정하게 기울어짐으로써 경사형 나노 헤어 구조물(306)로 변형된다.Again, when energy is applied toward the nano-hair structure 306a at a predetermined angle, the polymer is subjected to stress due to shrinkage of the polymer. As a result, as shown in FIG. 3C, the vertical nano-hair structure ( 306a is deformed into the inclined nano hair structure 306 by being inclined constantly in the direction of the energy irradiation.
이때, 나노 헤어 구조물에 가해지는 에너지로서는, 예컨대 빔 에너지, 광선 에너지, 열 에너지 등을 이용할 수 있는데, 빔 에너지의 경우, 예컨대 전자빔(엑시머 레이저(excimer laser), 극 자외선(extreme ultraviolet), X-레이(ray) 등), 이온빔 등이 사용될 수 있고, 광선 에너지의 경우, 예컨대 적외선(IR), 자외선(UV), 가시 광선 등이 사용될 수 있으며, 열 에너지의 경우, 예컨대 대류를 통한 열 에너지, 전도를 통한 열 에너지, 적외선(IR) 램프를 통한 적외선 에너지 등이 사용될 수 있다. 여기에서, 경사형 나노 헤어 구조물(306)의 경사각(기울어짐 정도)은 에너지의 가속 전압과 조사시간에 의해 결정되거나 혹은 에너지의 조사 각도에 의해 결정된다.In this case, as the energy applied to the nano-hair structure, for example, beam energy, light energy, heat energy and the like can be used. In the case of beam energy, for example, an electron beam (excimer laser, extreme ultraviolet light, X- Rays, ion beams, etc. may be used, and in the case of light energy, for example, infrared (IR), ultraviolet (UV), visible light, etc. may be used, and in the case of thermal energy, for example, thermal energy through convection, Thermal energy through conduction, infrared energy through infrared (IR) lamps, and the like may be used. Here, the inclination angle (tilt degree) of the inclined nano hair structure 306 is determined by the acceleration voltage and irradiation time of energy or the irradiation angle of energy.
따라서, 본 실시 예에 따라 제작된 2단차 패턴의 경사형 나노 헤어 구조물은, 전술한 실시 예1에 따라 제작된 경사형 나노 헤어 구조물에서 실현되는 효과를 동일하게 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 단차를 갖는 패턴으로 구현하기 때문에 필요 또는 용도에 따른 적용 범위를 더욱 확대할 수 있는 또 다른 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the inclined nano-hair structure of the two-step pattern manufactured according to the present embodiment can not only realize the same effect realized in the inclined nano-hair structure manufactured according to the above-described
한편, 본 실시 예에서는 2단차 패턴으로 경사형 나노 헤어 구조물을 제조하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 패터닝 공정을 반복 수행함으로써, 2단차 이상의 고단차 패턴으로 제조할 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the present embodiment has been described as manufacturing the inclined nano-hair structure in a two-step pattern, the present invention is not necessarily limited to this, by repeating the patterning process if necessary, to a high step pattern of two or more steps Of course, it can be manufactured.
다른 한편, 본 실시 예에서는 나노 헤어 구조물에 에너지를 조사하여 임의의 경사각을 갖는 경사형 나노 헤어 구조물로 변형시키는 것으로 하여 설명하였으나, 전술한 실시 예1에서와 동일하게, 조사 각도를 상대적으로 크게 하여 나노 헤어 구조물의 선단 부분을 후크(hook) 형상으로 제조할 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the present embodiment was described as to transform the nano-hair structure into an inclined nano-hair structure having an arbitrary inclination angle by applying energy, but in the same manner as in Example 1, the irradiation angle is relatively large Needless to say, the tip portion of the nano-hair structure can be manufactured in a hook shape.
즉, 일 예로서 도 4a에 도시된 바와 같이, 각각의 하부 패턴 구조물상에 나노 헤어 구조물에, 예컨대 80도 등의 조사 각도로 에너지를 조사함으로써, 도 4b에 도시된 바와 같이, 각 나노 헤어 구조물의 선단 부분을 후크 형상으로 제조할 수 있다.That is, as an example, as shown in FIG. 4A, by irradiating energy onto the nano-hair structure on each lower pattern structure, for example, at an irradiation angle such as 80 degrees, each nano-hair structure as shown in FIG. 4B. The tip portion of can be manufactured in the shape of a hook.
이러한 후크 형상의 나노 헤어 구조물(또는 나노 벨크로 구조물)은, 신발, 의류, 가방 등에 널리 사용되고 있는 벨크로와 같은 탈부착형 접착제(일명 "찍찍이"로 널리 알려진 착탈 자유로운 밴드) 등에 적용할 수 있다.Such a hook-shaped nano hair structure (or nano velcro structure) can be applied to a detachable adhesive such as Velcro, which is widely used in shoes, clothes, bags, and the like (removable free band, also known as "sticky").
[실험 예]Experimental Example
본 발명의 발명자들은 마스터 몰드를 이용하여 건식 접착제로 사용 가능한 경사형 나노 구조물을 제조하는 실험을 실시하였으며, 이하에서는 그 실험 결과에 대해 설명한다.The inventors of the present invention conducted an experiment for producing a slanted nanostructure that can be used as a dry adhesive using a master mold, and the results of the experiment will be described below.
도 5a 내지 5d는 본 발명에 따라 PUA 패턴을 이용하여 나노 구조물 형상의 건식 접착제를 제조한 실험 결과를 보여주는 결과물의 사시도이다.5A to 5D are perspective views showing results of experiments in which a dry adhesive having a nanostructure shape was manufactured using a PUA pattern according to the present invention.
도 5a 및 5b를 참조하면, 홀 패턴(504)을 갖는 마스터 몰드(502)를 준비하 고, 마스터 몰드(502) 상에 UV 경화가 가능한 PUA(506)를 홀 패턴(504)을 완전히 매립하는 형태로 형성하였다.5A and 5B, a
이후, 마스터 몰드(502)로부터 PUA(506)를 탈거함으로써, 도 5c에 도시된 바와 같이, 수직형의 나노 헤어 구조물(510a)이 형성된 PUA 기판(508)을 완성하였으며, 스퍼터를 이용한 스퍼터링 공정을 실시하여 나노 헤어 구조물에 대략 4㎚ 두께로 백금(Pt)을 증착하였다.Then, by removing the
다시, 대략 30도 정도로 기울어진 각도에서 전자빔(에너지)을 조사하였더니, 도 3d에 도시된 바와 같이, 나노 헤어 구조물들이 전자빔의 조사 방향으로 일정하게 기울어져 경사형 나노 헤어 구조물로 변형되었다.Again, when the electron beam (energy) was irradiated at an angle inclined to about 30 degrees, as shown in Figure 3d, the nano hair structures are constantly inclined in the direction of the irradiation of the electron beam to be deformed to the inclined nano hair structure.
여기에서, 표면 개질 물질로서 기능하는 백금이 전자빔을 조사할 때 전자가 산포(diffusion)되는 것을 원활하게 해 줄 뿐만 아니라 SEM에서의 측정시 전자의 차지(charge)를 막아주며, 또한 나노 헤어끼리의 무너짐(collapse)을 막아주기 때문에 기판의 반복적인 사용을 가능하게 해 준다.Here, platinum, which functions as a surface modifying material, not only facilitates electron diffusion when irradiating an electron beam, but also prevents charge of electrons when measured in SEM, and also prevents This prevents collapse and allows for repeated use of the substrate.
도 6a는 본 실험에 사용된 마스터 몰드의 단면 SEM 사진을, 도 6b는 수직으로 배열된 나노 헤어 구조물의 SEM 사진을, 도 6c는 전자빔 조사에 의해 기울어진 경사형 나노 헤어 구조물의 SEM 사진을, 도 6d는 전자빔을 부분적으로 조사했을 때 그 차이를 보여주는 SEM 사진을, 도 6e는 3㎝×7㎝의 대면적으로 형성한 경사형 나노 헤어 구조물 배열의 SEM 사진이다.Figure 6a is a cross-sectional SEM picture of the master mold used in this experiment, Figure 6b is a SEM picture of the nano hair structure arranged vertically, Figure 6c is a SEM picture of the inclined nano hair structure tilted by electron beam irradiation, FIG. 6D is a SEM photograph showing the difference when the electron beam is partially irradiated, and FIG. 6E is a SEM photograph of the inclined nano hair structure array formed in a large area of 3 cm × 7 cm.
따라서, 본 발명자들은 본 실험을 통해 전자빔 조사를 통해 건식 접착제로 사용 가능한 경사형 나노 헤어 구조물을 제작할 수 있음을 분명하게 알 수 있었다.Therefore, the present inventors clearly showed that through this experiment, an inclined nano hair structure which can be used as a dry adhesive through electron beam irradiation can be produced.
또한, 본 발명자들은 조사된 전자빔의 가속 전압과 조사시간의 변화에 따라 나노 헤어 구조물의 기울기 각도가 어떻게 달라지는 지는 입증할 수 있는 실험을 실시하였으며, 그 실험 결과는 도 7에 도시된 바와 같다.In addition, the present inventors conducted an experiment to verify how the inclination angle of the nano-hair structure is changed according to the acceleration voltage and the irradiation time of the irradiated electron beam, and the experimental results are shown in FIG. 7.
도 7a는 15㎸의 가속 전압으로 전자빔을 0초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을, 도 7b는 15㎸의 가속 전압으로 전자빔을 3초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을, 도 7c는 15㎸의 가속 전압으로 전자빔을 5초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을, 도 7d는 15㎸의 가속 전압으로 전자빔을 7초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을 각각 나타낸 것으로, 전자빔의 조사시간이 길어질수록 나노 헤어 구조물의 기울임이 점진적으로 커지는 것을 분명하게 알 수 있었다.7A is a SEM photograph of an experimental result obtained by irradiating an electron beam for 15 seconds with an acceleration voltage of 15 kV, and FIG. 7B is an SEM photograph of an experimental result obtained by irradiating an electron beam for 3 seconds with an acceleration voltage of 15 mA, and FIG. SEM image of the experimental results of the irradiation of the electron beam for 5 seconds, Figure 7d is a SEM image of the experimental results of the irradiation of the electron beam for 7 seconds with an acceleration voltage of 15 kHz, respectively, the longer the irradiation time of the electron beam is the tilt of the nano-hair structure Obviously, it grew gradually.
도 8은 전자빔의 가속 전압과 조사시간을 각각 달리하여 실시한 실험 결과에 대한 그래프로서, 가속 전압(5㎸, 10㎸, 15㎸)을 크게 하면 할수록 나노 헤어 구조물의 기울임 정도가 커지고, 또한 조사시간을 크게 하면 할수록 나노 헤어 구조물의 기울임 정도가 커짐을 분명하게 알 수 있었다. 도 8에 있어서, "Template collapsed"라는 것은 나노 헤어 구조물이 "60도 이하"로 기울어질 때 나타나는 현상인 것으로, 나노 헤어 구조물의 바닥 부분이 역시 수축 현상을 보이면서 나노 헤어 구조물이 더 이상 기울어지지 않음을 알 수 있었다.8 is a graph showing the results of experiments with different acceleration voltages and irradiation times of the electron beam. As the acceleration voltages (5 kV, 10 kV, 15 kV) are increased, the degree of inclination of the nano-hair structure is increased, and the irradiation time is increased. It can be clearly seen that the larger the increase of the degree of tilt of the nano hair structure. In Figure 8, "Template collapsed" is a phenomenon that appears when the nano hair structure is tilted to "60 degrees or less", the bottom portion of the nano hair structure also shows a shrinkage phenomenon, the nano hair structure is no longer tilted. And it was found.
다음에, 경사형 나노 헤어 구조물에 대해 실리콘 AFM 캔틸레버로 나노 헤어 구조물의 접착력을 측정하는 실험을 실시, 즉 소프트 PUA, 하드 PUA, 아모퍼스(AF) 테프론 2400 각각에 대해 기울어진 80도 각도와 70도 각도에서의 접착력을 측정하였으며, 그 측정 결과는 아래의 표에서와 같이 나타났다.Next, an experiment was conducted to measure the adhesion of the nano-hair structure with a silicon AFM cantilever on the slanted nano-hair structure, i.e., the inclined 80 degree angle and 70 degrees for the soft PUA, hard PUA, amorphous (AF) Teflon 2400 respectively. Adhesion was measured at an angle, and the measurement results are shown in the table below.
[표][table]
즉, 상기의 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 고분자 나노 헤어 구조물은 수직인 형태에서의 접착력에 비하여 70도로 기울이게 되면, 그 재질에 따라 대략 70%(소프트 PUA), 41%(하드 PUA), 129%(AF 테프론)로 접착력이 증가하게 된다는 것을 분명하게 알 수 있다.That is, as can be seen from the above table, when the polymer nano hair structure is inclined at 70 degrees compared to the adhesive force in the vertical form, depending on the material, approximately 70% (soft PUA), 41% (hard PUA), 129 It can be clearly seen that the adhesion increases with% (AF Teflon).
이러한 실험 결과에 대한 그래프를 도 9에 도시하였으며, 도 9a는 이상적인 접착 그래프를, 도 9b는 소프트 PUA를 사용하여 측정한 기울어진 각도에 따른 접착력 그래프를, 도 9c는 하드 PUA를 사용하여 측정한 기울어진 각도에 따른 접착력 그래프를, 도 9d는 AF 2400 테프론을 사용하여 측정한 기울어진 각도에 따른 접착력 그래프를 각각 나타낸다.A graph of these experimental results is shown in FIG. 9, FIG. 9A is an ideal adhesion graph, FIG. 9B is an adhesion graph according to an inclined angle measured using a soft PUA, and FIG. 9C is measured using a hard PUA. Adhesion graphs according to tilted angles, FIG. 9D shows graphs of adhesion according to tilted angles measured using AF 2400 Teflon, respectively.
또한, 본 발명자들은 경사형 나노 헤어 구조물에 대한 마찰력 측정 실험을 실시하였으며, 그 실험 결과는 도 10에 도시된 바와 같다.In addition, the present inventors carried out the friction force measurement experiment on the inclined nano-hair structure, the experimental results are as shown in FIG.
즉, 도 10a는 구조와 당기는 방향에 따른 마찰력 그래프를, 도 10b는 기울어진 각도와 물질에 따른 모듈러스의 이상적인 값에 대한 그래프를, 도 10c는 경사형 나노 헤어 구조물로 건식 접착제를 100회 반복한 탈부착에 따른 접착력 분포 그래프를 각각 나타낸다.That is, Figure 10a is a friction force graph according to the structure and the pulling direction, Figure 10b is a graph of the ideal value of the modulus according to the inclination angle and the material, Figure 10c is a 100 times repeated dry adhesive with a slanted nano hair structure The graph of adhesion force distribution by detachment is shown, respectively.
도 10a를 참조하면, 본 실험에 사용된 경사형 나노 헤어 구조물로 된 건식 접착제는 평균적으로 게코 도마뱀의 접착 능력인 10 N/㎠ 보다 큰 10.5 N/㎠의 접 착력을 가지며, 또한 기울어짐의 반대 방향으로는 2 N/㎠의 접착력을 가짐을 알 수 있다. 즉, 기울어진 방향으로는 강한 접착력으로 쉽게 붙일 수 있으며, 반대 방향으로는 쉬운 탈착을 유도할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 10A, the dry adhesive of the inclined nano hair structure used in the present experiment has an adhesive force of 10.5 N /
다시, 도 10b를 참조하면, 나노 헤어 구조물이 기울어지는 각도에 따라 모듈러스의 변화가 일어나 보다 더 강한 접착력을 가진다는 것을 분명하게 알 수 있다.Referring again to FIG. 10B, it can be clearly seen that the change in modulus occurs according to the angle at which the nano-hair structure is inclined to have a stronger adhesive force.
또한, 도 10c를 참조하면, 나노 헤어 구조물에 표면 개질 물질인 백금을 4㎚ 증착하면 고분자끼리 서로 붙는 것을 어느 정도 감소시켜 주기 때문에 반복적으로 100회 탈부착을 하더라도 대략 10.5 N/㎠의 고른 접착력을 유지함을 분명하게 알 수 있었다.In addition, referring to Figure 10c, since the deposition of 4 nm of platinum as a surface-modifying material on the nano-hair structure reduces the adhesion of the polymers to each other to maintain a uniform adhesion of approximately 10.5 N / ㎠ even if repeatedly detached 100 times I could see clearly.
도 11a는 경사형 나노 헤어 구조물을 건식 접착제로서 사용할 수 있는 하나의 예시로서, 38㎝×46㎝의 ITO 증착된 글라스를 경사형 나노 헤어로 제작한 1.0㎝×0.7㎝의 필름으로 들고 있는 모습을 촬상한 사진이고, 도 11b는 경사형 나노 헤어로 제작한 1.0㎝×1.0㎝의 필름으로 1㎏의 아령을 지탱하고 있는 모습을 촬상한 사진이다. 본 실험 결과 사진을 보더라도 경사형 나노 헤어 구조물이 우수한 접착력을 가짐을 분명하게 알 수 있다.FIG. 11A illustrates an example in which the inclined nano hair structure can be used as a dry adhesive, and a 38 cm x 46 cm ITO deposited glass is held in a 1.0 cm x 0.7 cm film made of the inclined nano hair. It is a photograph photographed, and FIG. 11B is a photograph photographing the state which supports a 1 kg dumbbell with the 1.0 cm x 1.0 cm film made from the inclined nano hair. As a result of the experiment, it can be clearly seen that the inclined nano hair structure has excellent adhesion.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the above description has been described by presenting a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not necessarily limited to this, and those skilled in the art to which the present invention pertains within a range without departing from the technical spirit of the present invention It will be readily appreciated that branch substitutions, modifications and variations are possible.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 건식 접착제로 사용 가능한 나노 구조물을 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도,1A to 1D are process flowcharts illustrating a process of manufacturing a nanostructure that can be used as a dry adhesive according to a first embodiment of the present invention;
도 2a 및 2b는 본 발명의 제 1 실시 예의 변형 실시 예에 따라 나노 벨크로 구조물을 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,2a and 2b is a process flow diagram showing the main process of manufacturing a nano velcro structure according to a modified embodiment of the first embodiment of the present invention,
도 3a 내지 3c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 건식 접착제로 사용 가능한 나노 구조물을 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도,3A to 3C are process flowcharts illustrating a process of manufacturing a nanostructure that can be used as a dry adhesive according to a second embodiment of the present invention;
도 4a 및 4b는 본 발명의 제 2 실시 예의 변형 실시 예에 따라 나노 벨크로 구조물을 제조하는 주요 과정을 도시한 공정 순서도,Figures 4a and 4b is a process flow diagram showing the main process of manufacturing a nano Velcro structure according to a modified embodiment of the second embodiment of the present invention,
도 5a 내지 5d는 본 발명에 따라 PUA 패턴을 이용하여 나노 구조물 형상의 건식 접착제를 제조한 실험 결과를 보여주는 결과물의 사시도,5a to 5d is a perspective view of the results showing the experimental results of manufacturing a dry adhesive of the nanostructure shape using the PUA pattern according to the present invention,
도 6a는 본 발명의 실험에 사용된 마스터 몰드의 단면 SEM 사진을, 도 6b는 수직으로 배열된 나노 헤어 구조물의 SEM 사진을, 도 6c는 전자빔 조사에 의해 기울어진 경사형 나노 헤어 구조물의 SEM 사진을, 도 6d는 전자빔을 부분적으로 조사했을 때 그 차이를 보여주는 SEM 사진을, 도 6e는 3㎝×7㎝의 대면적으로 형성한 경사형 나노 헤어 구조물 배열의 SEM 사진,Figure 6a is a cross-sectional SEM picture of the master mold used in the experiment of the present invention, Figure 6b is a SEM picture of the nano hair structure arranged vertically, Figure 6c is a SEM picture of the inclined nano hair structure tilted by electron beam irradiation 6D is a SEM photograph showing the difference when partially irradiated with an electron beam, and FIG. 6E is a SEM photograph of an inclined nano hair structure array formed with a large area of 3 cm × 7 cm,
도 7a는 전자빔을 0초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을, 도 7b는 전자빔을 3초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을, 도 7c는 전자빔을 5초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진을, 도 7d는 전자빔을 7초간 조사한 실험 결과의 SEM 사진,7A is a SEM photograph of the experimental result of irradiation of the electron beam for 0 seconds, FIG. 7B is a SEM photograph of the experimental result of irradiation of the electron beam for 3 seconds, FIG. 7C is a SEM photograph of the experimental result of irradiation of the electron beam for 5 seconds, and FIG. 7D is of an electron beam. SEM image of the experimental results irradiated for 7 seconds,
도 8은 전자빔의 가속 전압과 조사시간을 각각 달리하여 실시한 실험 결과에 대한 그래프,8 is a graph showing the results of experiments performed by varying the acceleration voltage and the irradiation time of the electron beam,
도 9a는 이상적인 접착 그래프를, 도 9b는 소프트 PUA를 사용하여 측정한 기울어진 각도에 따른 접착력 그래프를, 도 9c는 하드 PUA를 사용하여 측정한 기울어진 각도에 따른 접착력 그래프를, 도 9d는 AF 2400 테프론을 사용하여 측정한 기울어진 각도에 따른 접착력 그래프,FIG. 9A is an ideal adhesion graph, FIG. 9B is an adhesion graph according to an inclined angle measured using a soft PUA, FIG. 9C is an adhesion graph according to an inclined angle measured using a hard PUA, and FIG. 9D is an AF Graph of adhesion versus tilted angle measured using 2400 teflon,
도 10a는 구조와 당기는 방향에 따른 마찰력 그래프를, 도 10b는 기울어진 각도와 물질에 따른 모듈러스의 이상적인 값에 대한 그래프를, 도 10c는 경사형 나노 헤어 구조물로 건식 접착제를 100회 반복한 탈부착에 따른 접착력 분포 그래프,Figure 10a is a graph of the friction force according to the structure and the pulling direction, Figure 10b is a graph of the ideal value of the modulus according to the inclination angle and material, Figure 10c is a detachable repeated 100 times the dry adhesive with a slanted nano hair structure. Adhesion force distribution graph,
도 11a는 38㎝×46㎝의 ITO 증착된 글라스를 경사형 나노 헤어로 제작한 1.0㎝×0.7㎝의 필름으로 들고 있는 모습을 촬상한 사진, 도 11b는 경사형 나노 헤어로 제작한 1.0㎝×1.0㎝의 필름으로 1㎏의 아령을 지탱하고 있는 모습을 촬상한 사진.FIG. 11A is a photograph of a 38cm × 46cm ITO deposited glass holding a 1.0cm × 0.7cm film made of an inclined nanohair. FIG. 11B is a 1.0cm × made of an inclined nanohair. Photograph which captured 1 kg of dumbbell with 1.0cm of film.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
102 : 마스터 몰드 104 : 홀 패턴102: master mold 104: hole pattern
106 : 고분자 108, 302 : 기판106:
110a, 306a : 나노 헤어 구조물 110, 306 : 경사형 나노 헤어 구조물110a, 306a:
304 : 하부 패턴 구조물304: lower pattern structure
Claims (42)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080095352A KR101006547B1 (en) | 2008-09-29 | 2008-09-29 | Method for fabricating nano-structure form |
Applications Claiming Priority (1)
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