KR101072863B1 - 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도 - Google Patents

미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 유지하여 물 표면에서 미세구조의 패턴을 가지는 박막을 얻는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법을 나타낸다.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법에 관한 것이다.
패각, 미세구조, 탄산칼슘 박막, 금속, 고분자

Description

미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도{Method and application for facbrication of calcium carbonate thin film with nano/micro structure}
본 발명은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 유지하여 상기의 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상과 물에 용해된 이산화탄소와 반응에 의해 물 표면에서 미세구조의 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막을 얻는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법을 나타낸다.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법에 관한 것이다.
세라믹은 금속, 고분자 등과 함께 산업 분야에서 뿐만 아니라 일상 생활에서 가장 많이 사용되는 물질 중 하나이며, 특히 세라믹 박막은 두께나 표면의 구조나 패턴에 따라 전자, 디스플레이, 센서, 광학 등 다양한 분야에 널리 사용된다.
세라믹 박막을 합성하기 위해서 다양한 기술들이 사용되고 있으며, 이러한 세라믹 박막을 합성하는 방법으로써 크게 진공하에서 세라믹 박막을 합성하는 방법과 액상에서 세라믹 박막을 합성하는 방법으로 구분될 수 있다.
진공하에서 세라믹 박막을 합성하는 방법으로는 화학증기증착법(CVD), 스퍼터링, 금속-유기물 화학증착법(MOCVD), 원자층증착법(ALD) 등이 있으며 주로 고가의 장비를 이용한다는 점과 고진공 상태에서 합성되고 고순도의 출발물질을 사용해야 한다는 점이 단점이다. 한편, 액상에서 세라믹 박막을 합성하는 방법인 졸-젤법, 전기화학 증착법, 수열합성법 등과 같은 액상법은 비교적 낮은 온도에서 저가의 공정비로 세라믹 박막을 합성하는 방법으로 알려져 있다.
탄산칼슘(calcium carbonate, CaCO3)은 지구상에 가장 많이 존재하는 생체광물 중 하나로 상온, 상압 하에서 결정화가 진행되고 생체적합물질이라는 이유로 인해 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히 최근에는 탄산칼슘 박막을 합성하는데 있어서 특정한 미세구조를 갖거나 일정한 패턴이 새겨진 형태로 합성, 박막의 결정성을 조절, 그리고 대면적으로 합성 등이 탄산칼슘 박막을 산업적으로 이용하기 위한 기술 적인 해결과제이다. 이러한 기술적인 해결과제를 위해 탄산칼슘 박막은 크게 두 가지의 방법을 이용하여 합성되고 있는데, 하나는 Langmuir film[Michael 등, Colloid. Polym. Sci., 2007, 285, pp 1301-1311], Self-Assembled Monolayer(SAM) [Aizenberg, Adv. Mater., 2004, 16, 15, pp 1295-1302], 합성고분자[Berman 등, Science, 1995, 269, pp 515-518] 등과 같이 분자 결합을 이용하여 템플레이트를 만들어 박막의 결정성이나 형태를 조절하는 방법을 이용하여 탄산칼슘 박막을 제조하는 방법이 있다. 다른 하나는 이온[Addadi 등, Adv. Mater., 2003, 15, 12, pp 959-970], 단백질[Aizenberg 등, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, pp 32-39], 액상 고분자[Yu 등, J. Phys. Chem. B, 2003, 107, pp 7396-7405] 등의 첨가제를 혼합하고 결정성을 조절하여 탄산칼슘 박막을 제조하는 방법이 있다. 그러나 이들의 방법에는 복잡한 공정이 필요하고 대면적의 박막합성에는 적합하지 않거나 경우에 따라서는 200∼300℃의 온도에서 열처리가 필요한 문제점들이 있다. 특히 대면적의 박막을 합성하는데 있어서 상기에서 언급한 방법을 이용하여 탄산칼슘 박막을 제조시 패턴을 갖는 템플레이트(Tenplate)가 올려진 기판에서 핵형성이 시작되면서 결정화가 진행되기 때문에 박막의 대면적화가 불균일한 핵형성이나 기판의 크기에 의해 제한을 받는 문제점이 있다.
본 발명은 기존의 방법들과 비교하여 간단한 공정과 저렴한 공정비로 탄산칼슘 박막 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것으로서 보다 자세하게는 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 이용하여 다양한 미세구조의 표면을 갖는 대면적 탄산칼슘 박막을 합성하는 방법으로 바람직하게는 600∼900℃ 의 온도에서 10분∼48시간 동안 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 상온 및 상압 하에서 물과 혼합한 후 10분∼30일 동안 유지하여 물 표면에서 형성되는 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있는 방법을 나타낸다.
탄산칼슘(CaCO3)은 저온에서 합성이 가능한 대표적인 세라믹 물질로 특히 저온에서 결정화가 일어나는 특징을 갖고 있으며 생체적합물질이라는 점에서 바이오센서, 생체재료 등의 고부가가치 산업으로의 응용이 기대되고 있다. 따라서 탄산칼슘을 응용범위가 넓은 박막의 형태로 합성하는데 있어서 나노구조나 마이크로구조 혹은 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴을 갖도록 결정화를 조절하는 것은 핵심 기술이다. 그러나 이러한 탄산칼슘 박막의 합성에 있어서 기존의 방법들은 복잡한 공정과 높은 단가가 요구되거나 대면적화가 어려운 점들이 있다. 앞서 언급한 탄산칼슘의 결정화를 유도하는 SAM을 이용하여 박막을 합성하는 방법의 경우 기판 위에 SAM을 고르게 혹은 패턴을 주어 코팅해야 하고 그 위에서 결정성장을 시키기 때문에 결정이 고르게 성장하기 어려운 점과 탄산칼슘 박막의 면적이 기판의 면적에 의해 제한을 받는다는 점, 그리고 복잡한 공정을 거쳐야 한다는 점 등과 같은 단점이 있다. 또한 단백질이나 액상 고분자와 같은 첨가제를 혼합하여 박막을 합성하는 방법에서는 첨가제가 불순물로 작용할 수 있고, 혹은 첨가제를 제거하기 위한 부가적인 공정이 필요할 수 있다.
본 발명의 경우 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합한 전구체 용액의 수면에서 핵형성이 시작되면서 결정이 성장되기 때문에 박막의 전 면적에 걸쳐 고른 결정성장이 가능하다. 또한 전구체 용액의 수면에서 박막이 형성되기 때문에 경우 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합한 전구체 용액이 담겨진 반응용기의 크기에 따라 얼마든지 넓은 면적으로 박막형성이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에서는 특히 폐자원인 패각을 이용하여 특별한 장비 없이 상온과 상압 하에서 탄산칼슘 박막을 합성함으로써 탄산칼슘 박막 합성의 공정조건을 간단하게 하고 공정비를 낮추고자 하였다. 또한 본 방법에서는 박막의 형성이 전구체 용액의 수면에서 자연적으로 부유되어 진행되기 때문에 탄산칼슘 박막 합성에 있어서 박막의 전면적에 걸쳐 고른 결정성장이 가능하다. 특히 반응용액의 수면에서 박막이 형성되기 때문에 반응 용기의 크기에 따라 합성되는 박막의 면적이 결정되는 장점을 이용하여 대면적의 탄산칼슘 박막을 합성이 가능하다.
본 발명은 응용범위가 넓은 탄산칼슘 박막을 합성하기 위해 표면에 나노구조, 마이크로구조 또는 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 유지하여 물 표면에서 나노구조, 마이크로구조 또는 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 미세구조의 패턴을 가지는 박막을 얻는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법, 상기 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 나타낸다.
또한 본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법을 나타낸다.
본 발명에서 논의된 패각을 이용하여 나노구조, 마이크로구조 또는 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 미세구조의 패턴을 갖는 대면적 탄산칼슘 박막을 합성하는 방법은 바이오 센서나 생체적합물질 등과 관련한 바이오소재산업 분야에서 산업적 응용성이 있다.
본 발명은 기존의 탄산칼슘 박막 합성방법과 비교하여 합성장비와 방법이 간단하여 저렴하게 박막을 합성하는 것이 가능하며 박막의 표면구조를 조절하는 것이 용이한 동시에 대면적으로 박막을 합성할 수 있는 방법이다. 또한 폐자원인 패각을 이용하는 친환경적이고 원가절감이 가능한 방법으로서 바이오소재산업에서 원천기술로 활용될 수 있다.
본 발명은 미세구조의 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막을 이용하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법, 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법, 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법을 제공하여 이러한 방법들에 의해 제조한 실리콘 웨이퍼, 금속필름, 고분자 박막을 이용하는 다양한 소재산업 분야에 적용할 수 있다.
본 발명은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법을 나타낸다.
본 발명은 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 유지하여 상기의 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상과 물에 용해된 이산화탄소와 반응에 의해 물 표면에서 미세구조의 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막을 얻는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법을 나타낸다.
상기에서 열처리한 패각은 패각을 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 열처리하여 얻은 것을 사용할 수 있다.
상기에서 산화칼슘은 탄산칼슘을 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 열처리하여 얻은 것을 사용할 수 있다.
상기에서 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지할 수 있다.
상기에서 미세구조의 패턴은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나를 나타낸다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
상기에서 열처리한 패각은 패각의 주성분인 탄산칼슘을 산화칼슘으로 변화시키기 위해 사용할 수 있다.
상기에서 산화칼슘은 탄산칼슘을 열처리한 것을 사용할 수 있다.
상기의 열처리한 패각, 탄산칼슘을 열처리하여 얻은 탄산칼슘에 있어서, 다양한 열처리 조건을 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 상기 열처리는 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 실시하는 것이 좋다.
본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼 성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻기 위하여 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지할 수 있다. 이때 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 유지하는 시간에 따라 최종 목적물인 탄산칼슘 박막의 표면에서 미세구조의 패턴이 달라진다. 일예로 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼60분(1시간) 동안 유지하는 경우 나노구조의 미세구조 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있으며; 다른 일예로 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 60분(1시간)∼24시간 동안 유지하는 경우 나노구조/마이크로구조의 혼성 구조의 미세구조 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있으며; 또 다른 일예로 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 24시간∼30일 동안 유지하는 경우 마이크로구조의 미세구조 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 얻을 수 있다.
본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조함에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분간∼30일 동안 유지함으 로써 탄산칼슘 박막의 제조시 공정조건을 간단하게 하고 공정비를 낯출 수 있다.
본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조함에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지함으로써 탄산칼슘 성분이 자연적으로 물의 표면에 부유되고 시간이 지남에 따라 고른 결정성장이 발생되어 결과적으로 물의 표면에서 탄산칼슘 박막이 생성된다.
한편 본 발명의 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조함에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지하여 탄산칼슘 박막 제조시 상기 물이 담겨지는 용기크기를 적의 선택하여 사용함에 따라 다양한 면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있다. 즉 용기크기가 크면 대면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있으며, 용기크기가 작으면 소면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있다. 일예로 물이 담겨지는 용기를 적의 선택하여 사용함으로써 직경 3인치(7.62cm) 이상의 대면적의 탄산칼슘 박막을 제조할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 나타낸다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 나노구조 패턴, 마이크로구 조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 나타낸다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 다양한 용도로 이용할 수 있다.
상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도의 일예로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 실리콘 웨이퍼에 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 나타낸다.
상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도의 다른 일예로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 금속필름을 코팅한 후 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 금속필름의 제조방법을 나타낸다.
상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도의 또 다른 일예로서 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 고분자를 코팅한 후 경화시킨 다음 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 고분자 박막의 제조방법을 나타낸다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 실리콘 웨이퍼에 코팅하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 포함한 다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 금속필름을 코팅한 후 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 금속필름의 제조방법을 포함한다.
상기에서 금속필름은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속의 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속을 재료로 하는 필름을 사용할 수 있다.
상기에서 금속필름은 금(Au), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 은(Ag)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 금속을 재료로 하는 필름을 사용할 수 있다.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 금속필름에 약산을 처리하여 금속필름으로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 금속필름에 아세트산의 약산을 처리하여 금속필름으로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다.
본 발명은 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 고분자를 코팅한 후 경화시킨 다음 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 고분자 박막의 제조방법을 포함한다.
상기에서 고분자는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 폴리에틸 렌(polyethylene), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리염화비닐 (polyvinylchloride), 에폭시 (epoxy), 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리에스테르 (polyester)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 고분자를 사용할 수 있다.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 고분자에 약산을 처리하여 고분자로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다.
상기에서 탄산칼슘 박막이 코팅된 고분자에 아세트산의 약산을 처리하여 고분자로부터 탄산칼슘 박막을 제거할 수 있다.
본 발명의 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법의 용도로서 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼의 제조방법; 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 금속필름의 제조방법; 상기에서 언급한 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 이용한 고분자 박막의 제조방법; 등에 대해 다양한 조건에 의해 실시한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건에 의한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법의 용도를 제공하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1에서 왼쪽의 참굴 패각 10kg 및 도 1에서 오른족의 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 10시간 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 1일 동안 유지하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막의 형상은 주사전자현미경(HITACHI)으로 1015 kv의 가속전압 하에서 분석하고 이를 도 2a 내지 도 2d에 나타내었다.
도 2a는 상기에서 제조한 탄산칼슘 박막에 있어서 물과 접촉한 부분의 탄산칼슘 박막(탄산칼슘 박막의 뒷면)을 나타낸 사진이고, 도 2b는 도 2a의 확대한 사진으로서 도 2a, 도 2b는 끝이 뾰족하고 1∼2㎛의 직경을 갖는 탐침모양의 막대들이 밀집되어 형성된 것을 볼 수 있다.
도 2c는 상기에서 제조한 탄산칼슘 박막에 있어서 공기와 접촉한 부분의 탄산칼슘 박막(탄산칼슘 박막의 앞면)을 나타낸 사진이고, 도 2d는 도 2c의 확대한 사진으로, 도 2c는 수∼수십㎛ 크기의 단위체들이 모여있는 형태를 보이며, 도 2c를 확대한 도 2d은 마이크로 크기의 단위체들이 수십 나노 크기의 입자들을 기본결정으로 이루어진 나노구조를 형성하고 있는 구조체 임을 확인할 수 있다.
한편, 상기 실시예 1에서 제조한 탄산칼슘 박막의 결정상을 X-ray선 회절분석기(D/MAX-IIIC, RIGAKU)를 이용하여 40kV, 45mA의 조건에서 분석한바, 합성된 박막은 탄산칼슘 구조로는 가장 안정한 상인 Calcite(CaCO3)의 구조로 확인되었다(도 3 참조).
<실시예 2>
참굴 패각 10kg 및 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 50분 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 6일 동안 유지하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막의 형상은 주사전자현미경(HITACHI)으로 1015 kv의 가속전압 하에서 분석하고 이를 도 2e 내지 도 2f에 나타내었다.
도 2e는 상기에서 제조한 탄산칼슘 박막에 있어서 물과 접촉한 부분의 탄산칼슘 박막(탄산칼슘 박막의 뒷면)을 나타낸 사진이고, 도 2f는 도 2e의 확대한 사진으로서 도 2e, 도 2f는 직경 100nm 이하의 막대들이 밀집되어 형성된 것을 볼 수 있다.
<실시예 3> 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼 제조
참굴 패각 10kg 및 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 50분 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 3일 동안 유지하여 미세구조 의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막을 직경 3인치(7.62cm) 크기의 실리콘 웨이퍼의 형상에 맞게 떠 올렸다(도 4 참조). 도 4의 왼쪽은 실리콘 웨이퍼의 사진을 나타낸 것이고, 도 4의 오른쪽은 상기에서 제조한 백색의 탄산칼슘 박막을 떠 올리기 전 실리콘 웨이퍼의 사진을 각각 보여주고 있는데, 직경 3인치 크기의 실리콘 웨이퍼에 탄산칼슘 박막이 고르게 코팅된 것을 확인할 수 있다.
<실시예 4> 탄산칼슘 박막이 코팅된 금(AU)필름 제조
참굴 패각 10kg 및 비단조개 패각 10kg을 700±10℃에서 50분 동안 열처리한 다음 이들을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 3일 동안 유지하여 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막을 제조하였다.
상기에서 제조한 탄산칼슘 박막 위에 100nm 두께의 금(Au) 필름을 코팅한 후 10wt.％ 아세트산을 이용하여 탄산칼슘 및 칼슘 화합물을 제거한 후 금(Au) 필름의 단면을 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 분석하였다. 표면을 확대한 사진(도 5a 박스)에서도 알 수 있듯이 고슴도치 단결정의 단면 형상(도면 5a 검은색 별표)과 고슴도치 단결정들의 경계지점에 존재하였던 홀(hole)(도면 5a 흰색 화살표)의 형상이 모사되었음을 확인할 수 있었다. 금 필름의 단면에 대한 에너지 분산형 X-선 분석(EDX) 결과(도 5b, 표 1 참조) 코팅된 필름은 미량의 칼슘을 제외하고는 대부분 금(Au)으로 이루어져 있음을 확인할 수 있었다.
표 1. 금 필름의 단면에 대한 에너지 분산형 X-선 분석(EDX) 결과
원소(element) 산소 금 칼슘 총합
함량(Wt.％) 22.5 74.7 2.8 100
<실시예 5> 탄산칼슘 박막이 코팅된 고분자 박막 제조
실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막에 고분자(PDMS, Polydimethylsiloxane)를 코팅 후 경화시키고, 10wt.％ 아세트산의 약산처리를 통해서 탄산칼슘을 제거하고 남은 PDMS 박막의 미세패턴을 주사전자현미경으로 관찰하고 이를 도 6에 나타내었다.
도 6에 보면 실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막에의 탄산칼슘의 볼록한 부분(도 2e, 도 2f 참조)이 그대로 PDMS(도 6a, 도 6b)의 오목한 부분으로 전사된 것을 확인할 수 있었고, 따라서 탄산칼슘 박막에 형성된 미세구조 패턴을 고분자로 본을 뜰 수 있고 탄산칼슘 박막은 약산처리를 이용해 제거할 수 있음을 알 수 있었다.
상기에서 제조한 미세구조의 패턴을 가지는 PDMS 박막(도 7b)의 접촉각은 138ㅀ로 측정되어 본 발명을 통해 합성된 탄산칼슘 박막의 미세패턴을 PDMS 박막에 효과적으로 전사시킴으로써 미세구조의 패턴을 가지지 않는 PDMS 박막(도면 7a)의 접촉각인 98ㅀ와 비교시 접촉각이 크게 증가한 소수성의 PDMS 박막을 합성할 수 있었다. 이는 탄산칼슘 박막에 존재하는 미세구조 형상이 PDMS 표면에 전사됨(도 6a, 도 6b 참조)으로써 물분자의 분산을 방해하고 이로 인해 젖음의 정도를 감소시키는 특성을 지니는 고분자 박막을 얻을 수 있음을 시사한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 탄산칼슘 박막 제조방법의 장점은 1)일반적으로 이용가치가 적은 폐자원인 패각을 이용하기 때문에 저렴하고 간단하면서도 친환경적인 합성방법이라는 점과 2)시간에 따라 다양한 나노구조나 마이크로구조 혹은 나노/마이크로구조의 혼성 패턴이 표면에 형성된 박막을 합성할 수 있다. 또한 박막이 합성되는 용기의 크기에 따라 박막의 면적이 결정되기 때문에 원하는 크기의 대면적 박막 합성이 가능하다는 점에서 본 방법은 빠른 상용화가 가능하다. 그리고 합성된 탄산칼슘 박막 위에 금속이나 고분자와 같은 다른 물질을 코팅시킨 후 탄산칼슘 박막을 제거함으로써 미세구조의 패턴을 갖는 다른 재질의 박막을 쉽게 합성할 수 있다는 점에서 본 발명의 탄산칼슘 박막의 제조방법은 이용 범위가 넓은 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 탄산칼슘 박막 제조시 사용된 참굴 패각(좌)과 비단조개 패각(우)를 나타낸 사진이다.
도 2는 실시예 1, 실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1에서 제조한 탄산칼슘 박막의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 3인치 실리콘 웨이퍼(좌)와 탄산칼슘 박막이 코팅된 실리콘 웨이퍼(우)를 나타낸 사진이다.
도 5는 탄산칼슘 박막이 금필름에 코팅한 다음 탄산칼슘 박막을 제거한 후의 금필름을 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
도 6은 실시예 2에서 제조한 탄산칼슘 박막의 미세구조 패턴이 전사된 고분자(PDMS) 박막의 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 일반 PDMS 박막(도 7a)과 탄산칼슘 박막의 미세구조 패턴이 전사된 PDMS 박막(도 7b)의 접촉각을 나타낸 사진이다.

Claims (8)

  1. 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 유지하여 상기의 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상과 물에 용해된 이산화탄소와 반응에 의해 물 표면에서 미세구조의 패턴을 가지는 탄산칼슘 박막을 얻는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 열처리한 패각은 패각을 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 열처리하여 얻은 것 임을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 산화칼슘은 탄산칼슘을 600∼900℃에서 10분∼48시간 동안 열처리하여 얻은 것 임을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 열처리한 패각, 산화칼슘의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 물에 혼합하고 상온, 상압의 공기중에서 10분∼30일 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 미세구조의 패턴은 나노구조 패턴, 마이크로구조 패턴, 나노구조/마이크로구조의 혼성 패턴의 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 제조방법.
  6. 청구항 제1항 내지 제5항 중 선택된 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막.
  7. 청구항 제1항 내지 제5항 중 선택된 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 금(Au), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 아연(Zn), 은(Ag)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 금속을 재료로 하는 금속필름을 코팅한 후 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 금속필름의 제조방법.
  8. 청구항 제1항 내지 제5항 중 선택된 어느 한 항의 방법에 의해 제조한 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막에 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리우레탄 (polyurethane), 폴리염화비닐 (polyvinylchloride), 에폭시 (epoxy), 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리에스테르 (polyester)의 군으로부터 선택된 어느 하나인 고분자를 코팅한 후 경화시킨 다음 상기 탄산칼슘 박막을 제거하는 단계를 포함하는 미세구조의 패턴이 전사된 고분자 박막의 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4435365B2 (ja) 2000-03-14 2010-03-17 新日本石油株式会社 薄膜の製造方法
JP4086516B2 (ja) 2002-02-19 2008-05-14 マリーンバイオ株式会社 炭酸カルシウム薄膜の製造方法、および光学素子の製造方法
KR100975655B1 (ko) 2008-07-22 2010-08-17 한국과학기술원 이매패류 패각을 이용한 나노구조체 및 이의 제조방법

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