KR101075669B1

KR101075669B1 - 소수성 복합재 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101075669B1
Application number: KR1020080121169A
Authority: KR
Inventors: 김용협; 이승민
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2011-10-21
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: US8734929B2; US20100047523A1; KR20100024330A

Abstract

소수성 복합재뿐 아니라, 소수성 복합재를 제조하는 방법이 제공된다.　 소수성 복합재는 하나 이상의 지지체로부터 연장되어 있고 제1 소수성을 특징으로 하는 배치를 갖는 복수개의 나노구조체, 및 제2 소수성을 특징으로 하고 상기 복수개의 나노구조체 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 구성됨으로써, 소수성 복합재의 전체소수성을 제1 소수성보다 크게 하는 하나 이상의 물질을 포함한다.

소수성 복합재, 표면 형태, 나노구조체, 나노와이어, 탄소 나노튜브

Description

소수성 복합재 및 그의 제조 방법 {HYDROPHOBIC COMPOSITES AND METHODS OF MAKING THE SAME}

본 개시는 일반적으로 소수성 복합재에 관한 것이다.

최근, 소수성 또는 초소수성 표면은 그 표면 특성으로 인하여 많은 산업 영역에서 상당한 주목을 끌고 있으며, 이들 특성은 소수성 또는 초소수성 표면을 광학, 자동차, 건축 재료, 및 전자기기 분야에서 다양하게 응용하는데 잠재적으로 유용하게 만든다.

표면 형태(morphology)는 표면의 소수성 또는 습윤성에 영향을 주는 중요한 요인이다.　 카시의 법칙(Cassie's law)이 복합재 표면 상에서의 액체의 유효 접촉각을 나타내는데 사용되며, 표면을 거칠게 하는 것이 어떻게 겉보기 표면각을 증가시키는지를 설명해 준다.　 이 법칙은 다음과 같다.

cos θ' = f cos θ - (1 - f)

상기 식 중, θ'은 조면(rough surface) 상에서의 겉보기 접촉각을 나타내고, θ는 평면(flat surface) 상에서의 고유 접촉각을 나타내고, f는 고체/물 계면의 분율을 나타내며, (1-f)는 공기/물 계면의 분율을 나타낸다.　 접촉각은 액체/증 기 계면이 고체 표면과 만나는 각이다.　 접촉각 0°는 완전히 습윤성이고 점적이 전혀 형성되지 않는 것을 나타내는 반면, 접촉각 180°는 완전한 비습윤성을 나타낸다.　 카시의 법칙은 f가 작고, θ가 크면, 매우 큰 접촉각, 예를 들어 감소된 접촉 면적을 갖는 표면을 생성할 수 있다는 것을 의미한다.　 조면을 갖는 복합재는 발수성(water repelling quality), 즉 소수성을 갖는다.

표면 에너지는 표면의 소수성에 영향을 주는 다른 요인이다.　 일반적으로, 표면 에너지가 높은 표면은 친수성이기 쉬운 반면, 표면 에너지가 낮은 표면은 소수성이기 쉽다.　 따라서, 복합재의 표면 에너지를 감소시킬 수 있는 처리는 복합재 표면의 소수성을 증가시킬 수 있다.

본 개시에서는 소수성 복합재 및 그 제조방법의 실시예들이 제공된다.　

일 실시예에 따르면, 소수성 복합재는 하나 이상의 지지체로부터 연장되어 있고 제1 소수성을 특징으로 하는 배치를 갖는 복수개의 나노구조체, 및 제2 소수성을 특징으로 하고 상기 복수개의 나노구조체 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 구성됨으로써, 소수성 복합재의 전체소수성을 제1 소수성보다 크게 하는 하나 이상의 물질을 포함한다.

다른 실시예에서, 소수성 복합재는 나노구조체 각각이 하나 이상의 지지체로부터 적어도 부분적으로 수직하게 연장되도록 구성됨으로써 상기 나노구조체에 제1 소수성이 부여되는 배치로 제공되는 복수개의 나노구조체, 및 제2 소수성을 특징으로 하고 상기 복수개의 나노구조체 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 구성된 적어도 하나의 물질을 포함하며, 상기 복합재는 전체소수성을 특징으로 하고, 상기 전체소수성의 적어도 일부는 상기 나노구조체의 배치에 기인하고, 상기 전체소수성의 적어도 일부는 상기 물질의 구성에 기인하며, 상기 전체소수성이 제1 소수성보다 크다.

다른 실시예에서, 소수성 복합재를 제조하는 방법은 제1 소수성을 특징으로 하는 배치로 하나 이상의 지지체들로부터 연장된 복수개의 나노구조체를 형성하는 단계, 및 상기 복수개의 나노구조체들 중 하나 이상의 부분을 제2 소수성을 특징으로 하는 적어도 하나의 물질로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계를 포함한다.　

상기 요약은 예시적인 것에 불과하며, 어떠한 방식으로도 제한적인 것이 아 니다.　 상기 설명한 예시적인 측면, 실시예 및 특징들뿐 아니라, 추가의 측면, 실시예 및 특징들이 도면 및 하기 상세한 설명을 참고함으로써 명백해질 것이다.

아래의 상세한 설명에서는, 본 개시의 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조한다. 다른 지시가 없는 한, 도면에서 유사한 부호는 일반적으로 유사한 요소를 나타낸다. 본 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 기재된 예시적인 실시예들은 본 개시의 범위를 한정하려는 것이 아니다. 본 개시에서 제시된 청구범위의 취지 또는 범위에서 벗어남 없이, 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본 개시의 구성요소들은 매우 다양한 구성으로 배치되고 설계될 수 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.　 당업자는 본 방법으로 수행되는 작용이 다른 순서로 구현될 수 있다는 점과 개관된 단계들은 예시적으로 제공된 것에 불과하며, 일부 단계들은 임의적이거나, 보다 적은 단계들로 합쳐지거나, 본 개시의 핵심을 벗어나지 않으면서 추가의 단계들을 포함하도록 확장될 수 있다는 점을 인식할 것이다.

본 개시에 사용된 "나노구조체"는 분자 수준 구조체와 현미경 수준 구조체 사이의 중간 크기의 구조체, 예를 들어 나노와이어(nanowire)를 의미한다.　 본 개시에서, "나노구조체"는 또한 나노막대(nanorod), 나노섬유(nanofiber), 나노기둥(nanopillar), 나노니들(nanoneedle), 나노원뿔(nanocone) 및 나노가시(nanothron)를 포함하는 다른 유사한 형상의 구조체를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1A-B는 일 실시예에 따른 소수성 복합재(100)를 도시한 도면이다.　 일부 실시예들에서, 소수성 복합재(100)는 임의적으로 하나 이상의 기재(101), 복수개의 나노구조체(102), 적어도 하나의 물질(103), 및 지지체(104)를 포함한다.　 도 1A에 도시되어 있는 바와 같이, 복수개의 나노구조체(102)는 지지체(104)로부터 연장될 수 있으며, 제1 소수성을 특징으로 하는 배치를 가질 수 있다.　 적어도 하나의 물질(103)은 제2 소수성을 특징으로 가질 수 있다.　 일부 실시예들에서, 제1 소수성과 제2 소수성은 동일하다.　 일부 실시예들에서, 제1 소수성과 제2 소수성은 상이하다.

도 1A에 나타낸 복합재(100)의 부분 확대도인 도 1B에 도시되어 있는 바와 같이, 적어도 하나의 물질(103)은 복수개의 나노구조체(102) 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮음으로써, 소수성 복합재(100)의 전체소수성이 제1 소수성보다 크게 되도록 구성될 수 있다.　 일부 실시예들에 있어서, 전체소수성은 제1 소수성 및 제2 소수성의 각각(및/또는 이들 모두)보다 클 수 있다.　 예를 들어, 복수개의 나노구조체(102)는 약 140°의 접촉각으로 표시되는 제1 소수성을 보이고, 적어도 하나의 물질(103)은 약 110°의 접촉각으로 표시되는 제2 소수성을 보이는 일례에서, 소수성 복합재(100)의 전체소수성은 약 170°의 접촉각으로 표시될 수 있다.

일부 실시예들에서, 소수성 복합재(100)는 복수개의 나노구조체(102)를 포함하며, 이 복수개의 나노구조체(102)는 각각이 지지체(104)로부터 적어도 부분적으로 수직하게 연장됨으로써 제1 소수성이 부여되는 배치로 제공된다.

적어도 하나의 물질(103)은 제2 소수성을 특징으로 하고, 복수개의 나노구조 체(102) 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 구성된다.　 소수성 복합재(100)는 전체소수성을 특징으로 하며, 상기 전체소수성의 적어도 일부는 나노구조체(102)의 배치에 기인하고, 적어도 일부는 물질(103)의 구성에 기인함으로써, 그 결과 보다 큰 전체소수성이 얻어질 수 있다.

일부 실시예들에서, 나노구조체(102)는 지지체(104)의 일부에 인접하여 이를 덮는 제1 말단부(102a) 및 지지체(104)로부터 이격되어 있는 제2 말단부(102b)를 갖도록 구성될 수 있다.　 본 개시에서 사용되는 용어 "제1 말단부"는 지지체(104)에 인접하거나, 그와 접촉해 있거나, 근접해 있거나 또는 밀접해 있는 하나 이상의 나노구조체(102)의 일부, 일반적으로는 예를 들어, 지지체(104)로부터 나노구조체(102)의 정상부까지 측정하였을 때, 나노구조체(102)의 전체 길이의 약 0% 내지 약 50%를 포함하는 부분을 의미한다.　 용어 "제2 말단부"는 지지체(104)로부터 이격되거나 떨어져 있는 나노구조체(102)의 일부, 일반적으로는 예를 들어, 지지체(104)로부터 나노구조체(102)의 정상부까지 측정하였을 때, 나노구조체(102)의 전체 길이의 약 50% 내지 약 100%를 포함하는 부분을 의미한다.

일부 실시예들에서, 물질(103)은 나노구조체(102)에 의해 아직 덮히지 않은 지지체(104)의 적어도 실질적인 부분들을 적어도 부분적으로 덮도록 구성될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 지지체(104)의 "실질적인 부분들"은 나노구조체(102)에 의해 덮히지 않은 지지체(104)의 전체 영역의 약 10% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 100%, 약 50% 내지 약 100%, 약 70% 내지 약 100%, 약 90% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 90%, 약 30% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 70%, 또는 약 70% 내지 약 90%를 포함할 수 있다.　 다른 실시예들에서, 지지체(104)의 "실질적인 부분들"은 나노구조체(102)에 의해 덮히지 않은 지지체(104)의 전체 영역의 약 10%, 약 30%, 약 50%, 약 70%, 약 90%, 또는 약 100%를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 물질(103)은 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a)의 적어도 실질적인 부분들을 적어도 부분적으로 덮도록 구성될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a)의 "실질적인 부분들"은 복합재(100) 상의 모든 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a) 전부를 포함하는 전체 영역의 약 10% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 100%, 약 50% 내지 약 100%, 약 70% 내지 약 100%, 약 90% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 90%, 약 30% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 70%, 또는 약 70% 내지 약 90%를 포함할 수 있다.　 다른 실시예들에서, 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a)의 "실질적인 부분들"은 복합재(100) 상의 모든 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a) 전부를 포함하는 전체 영역의 약 10%, 약 30%, 약 50%, 약 70%, 약 90%, 또는 약 100%를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 물질(103)은 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b)의 적어도 실질적인 부분들을 적어도 부분적으로 덮도록 구성될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b)의 "실질적인 부분들"은 복합재(100) 상의 모든 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b) 전부를 포함하는 전체 영역의 약 10% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 100%, 약 50% 내지 약 100%, 약 70% 내지 약 100%, 약 90% 내지 약 100%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 90%, 약 30% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 70%, 또는 약 70% 내지 약 90%를 포함할 수 있다.　 다른 실시예들에서, 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b)의 "실질적인 부분들"은 복합재(100) 상의 모든 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b) 전부를 포함하는 전체 영역의 약 10%, 약 30%, 약 50%, 약 70%, 약 90%, 또는 약 100%를 포함할 수 있다.

복합재(100)의 상이한 구역들 각각을 코팅하는 물질(103)의 양은 복수개의 나노구조체(102) 및/또는 지지체(104)의 기하학적 구성뿐 아니라, 물질(103)의 크기, 농도, 및/또는 특성에 따라 달라질 수 있다.　 예를 들어, 물질(103)의 크기가 복수개의 나노구조체(102) 사이의 공간보다 작고, 복합재(100)에 도포될 수 있는 물질(103)의 양이 비교적 충분한 경우, 물질(103)은 도 1A-B에 도시되어 있는 바와 같이, 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a), 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b), 및 지지체(104)를 덮을 수 있다.　 일부 실시예들에서, 물질(103)의 크기가 복수개의 나노구조체(102) 사이의 공간과 유사하거나 그보다 큰 경우, 물질(103)은 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b)를 주로 덮을 수 있는데, 이는 물질(103)이 복합재(100)의 내부 구역, 예를 들어 지지체(104) 및/또는 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a)에 도달할 수 없을 수 있기 때문이다.　 다른 실시예들에서, 낮은 점도를 갖는 물질(103)은, 물질(103)의 크기가 복수개의 나노구조체(102) 사이의 공간과 유사하거나 그보다 큰 경우에도, 복수개의 나노구조체(102) 사이의 공간 내로 보다 용이하게 침투하여 지지체(104) 및/또는 복수개의 나노구조체(102)의 제1 말단 부(102a) 상에 코팅될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 지지체(104) 및/또는 나노구조체(102)의 제1 말단부(102a)는, 지지체(104)로부터 많은 상이한 방향으로 랜덤하게 연장되어 있는 복수개의 나노구조체(102)에 의해 거의 가려질 수 있으며(예를 들어, 접근이 완전히 차단됨), 이 경우 물질(103)은 주로 나노구조체(102)의 제2 말단부(102b) 상에 침착될 수 있다.　

기재(101)는 다양한 재료, 예를 들어 금속, 합금, 유리, 세라믹, 목재, 콘크리트, 플라스터, 및 종이로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 기재(101)는 전기 시설, 촉매, 자동차, 비행기, 가정용품, 건물, 보관 용기 등의 포장, 창문 또는 외부 표면일 수 있다.

지지체(104)는 금속, 금속 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 금속 산화물은 산화구리, 산화티탄, 산화텅스텐 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 나아가, 금속 산화물은 산화제일구리, 산화제이구리, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 산화구리일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

일부 실시예들에서, 복수개의 나노구조체(102)는 도 1A-B에 도시된 바와 같이, 층 형태로 된 지지체(104)로부터 연장될 수 있다.　 지지체(104)로부터 연장된 복수개의 나노구조체(102)는 금속, 금속 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 금속 산화물은 산화구리, 산화티탄, 산화텅스텐 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 나아가, 금속 산화물은 산화제일구리, 산화제이구리, 및 이들의 조합으로 이루어진 군 으로부터 선택된 산화구리일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 복수개의 나노구조체(102)는 다수의 방향으로 랜덤하게, 또는 특정 표면 형태를 형성하도록 규칙적인 방향으로 지지체(104)로부터 연장되도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예들에서, 복수개의 나노구조체(102)는 나노와이어일 수 있다.　 나노와이어는 평균 직경이 약 0.001 nm 내지 약 10 μm일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 나노와이어의 평균 직경은 약 0.01 nm 내지 약 10 μm, 약 0.1 nm 내지 약 10 μm, 약 1 nm 내지 약 10 μm, 약 10 nm 내지 약 10 μm, 약 100 nm 내지 약 10 μm, 약 1 μm 내지 약 10 μm, 약 0.001 nm 내지 약 0.01 nm, 약 0.001 nm 내지 약 0.1 nm, 약 0.001 nm 내지 약 1 nm, 약 0.001 nm 내지 약 10 nm, 약 0.001 nm 내지 약 100 nm, 약 0.001 nm 내지 약 1 μm, 약 0.01 nm　내지 약 0.1 nm, 약 0.1 nm 내지 약 1 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 100 nm 내지 약 1 μm의 범위를 가질 수 있다.　 다른 실시예들에서, 나노와이어의 평균 직경은 약 0.001 nm, 약 0.01 nm, 약 0.1 nm, 약 1 nm, 약 10 nm, 약 20 nm, 약 100 nm, 약 1 μm 또는 약 10 μm일 수 있다.　

나아가, 나노와이어는 평균 길이가 약 0.01 nm 내지 약 100 μm일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 나노와이어의 평균 길이는 약 0.1 nm 내지 약 100 μm, 약 1 nm 내지 약 100 μm, 약 10 nm 내지 약 100 μm, 약 100 nm 내지 약 100 μm, 약 1 μm 내지 약 100 μm, 약 10 μm 내지 약 100 μm, 약 0.01 nm 내지 약 0.1 nm, 약 0.01 nm 내지 약 1 nm, 약 0.01 nm 내지 약 10 nm, 약 0.01 nm 내지 약 100 nm, 약 0.01 nm 내지 약 1 μm, 약 0.01 nm 내지 약 10 μm, 약 0.1 nm　내지 약 1 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 1 μm, 또는 약 1 μm 내지 약 10 μm의 범위를 가질 수 있다.　 다른 실시예들에서, 나노와이어의 평균 길이는 약 0.01 nm, 약 0.1 nm, 약 1 nm, 약 10 nm, 약 100 nm, 약 1 μm, 약 4 μm, 약 6 μm, 약 10 μm, 또는 약 100 μm일 수 있다.　

소수성 복합재(100)의 복수개의 나노구조체(102)에 의해 기인하여 증가된 표면 조도는 복합재(100)의 발수성을 급격하게 향상시킨다.　 따라서, 복수개의 나노구조체(102)로부터 야기된 복합재(100)의 조면이 물과 접촉하게 되면, 지지체(104)의 기저 영역이 복수개의 나노구조체(102) 사이의 공간 내에 공기를 포획할 수 있고, 이는 고체 표면과 물 점적 사이의 실 접촉 면적(real contact area)을 크게 감소시키고, 소수성을 증가시킨다.

물질(103)은 알콕시실란, 폴리알킬실란, 불소화 알킬실란, 염소화 알킬실란, 알킬알콕시실란, 아릴실란, 폴리알킬실록산, 비닐 말단형 폴리알킬실록산, 퍼플루오로알킬실란, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 및 이들의 임의의 조합과 같은 소수성 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 물질(103)은 비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 테트라메틸디비닐디실록산, 메틸페닐비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 메틸디비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 비닐 말단형 폴리메틸페네틸실록산, 시클릭 폴리비닐메틸실록산, 및 이들의 임의의 조합과 같은 비닐 말단형 폴리알킬실록산을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 다른 실시예들에서, 물질(103)은 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다.

물질(103)은 복수개의 나노구조체(102)를 갖는 복합재(100)의 조면을 화학적으로 개질시켜 표면 에너지를 감소시킬 수 있으며, 그로 인해 복합재 표면의 발수성이 더욱 향상된다.　 그러므로, 복합재(100)의 전체소수성은, 부분적으로는 복수개의 나노구조체(102)에 의한 조질화된 표면 형태에 기인할 수 있고, 부분적으로는 물질(103)에 의한 화학적 개질에 기인할 수 있다.

도 2는 다른 실시예에 따른 소수성 복합재(200)를 도시한 도면이다.　 소수성 복합재(200)는 임의적으로, 기재(101), 복수개의 나노구조체(202), 적어도 하나의 물질(103), 및 지지체(204)를 포함한다.　 지지체(204)는 나노입자 및/또는 마이크로입자일 수 있으며, 이로부터 복수개의 나노구조체(202)가, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 연장된다.　 나노입자 및/또는 마이크로입자는 지지체(104)에 대해 상기 설명한 바와 동일한 재료를 포함할 수 있다.

나노입자 및/또는 마이크로입자는 약 0.01 nm 내지 약 500 μm의 평균 직경을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 나노입자 및/또는 마이크로입자의 평균 직경은 약 0.1 nm 내지 약 500 μm, 약 1 nm 내지 약 500 μm, 약 10 nm 내지 약 500 μm, 약 100 nm 내지 약 500 μm, 약 1 μm 내지 약 500 μm, 약 10 μm 내지 약 500 μm, 약 100 μm 내지 약 500 μm, 약 0.01 nm 내지 약 0.1 nm, 약 0.01 nm 내지 약 1 nm, 약 0.01 nm 내지 약 10 nm, 약 0.01 nm 내지 약 100 nm, 약 0.01 nm 내지 약 1 μm, 약 0.01 nm 내지 약 10 μm, 약 0.01 nm 내지 약 100 μm, 약 0.1 nm 내지 약 1 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 100 nm 내지 약 1μm, 약 1 μm 내지 약 10 μm, 약 10 μm 내지 약 100 μm의 범위를 가질 수 있다.　 다른 실시예들에서, 나노입자 및/또는 마이크로입자의 평균 직경은 약 0.01 nm, 약 0.1 nm, 약 1 nm, 약 10 nm, 약 100 nm, 약 1 μm, 약 10 μm, 약 100 μm, 또는 약 500 μm일 수 있다.

나노입자 및/또는 마이크로입자 형태의 지지체(204)는 복수개의 나노구조체(202)와 함께, 기하학적으로 복잡한 표면 구조를 형성한다.　 따라서, 소수성 복합재(200)는 향상된 전체소수성을 보일 수 있다.

도 3은 또 다른 실시예에 따른 소수성 복합재(300)를 도시한 도면이다.　 소수성 복합재(300)는 임의적으로, 기재(101), 복수개의 나노구조체(302), 적어도 하나의 물질(103), 및 하나 이상의 지지체(104, 204)를 포함한다.　 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 복수개의 나노구조체(302)는 임의적으로, 각각 층 형태 및 나노입자/마이크로입자 형태로 존재하는 하나 이상의 지지체(104, 204) 모두로부터 연장된다.　 복수개의 나노구조체(302) 및 하나 이상의 지지체(104, 204)는 모두 함께, 추가적으로 복잡한 기하학적인 표면 구조를 형성한다.　 복수개의 나노구조체(302)는 층 형태 지지체(104) 및 입자 형태 지지체(204) 이들 모두의 위에 형성되기 때문에, 소수성 복합재(300)는 복잡한 기하학적 구조로 인해 보다 향상된 소수성을 보일 수 있다.

도 4A-D는 일 실시예에 따라 소수성 복합재를 제조하는 방법을 도시한 도면이다.　 도 4A를 참고하면, 소수성 복합재를 제조하는 방법은 기재(101)를 제공하는 단계를 임의적으로 포함한다.　 다음으로, 도 4B에 도시되어 있는 바와 같이, 금속 막(405)은 기재(101) 위에 침착될 수 있다.　 금속 막(405)은 구리, 티탄, 및 텅스텐과 같은 금속을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 금속 막(405)의 두께는 약 100 nm 내지 1 mm일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 금속 막(405)의 두께는 약 300 nm 내지 약 1mm, 약 500 nm 내지 약 1 mm, 약 1 μm 내지 약 1 mm, 약 10 μm 내지 약 1 mm, 약 50 μm 내지 약 1 mm, 약 100 μm 내지 약 1 mm, 약 500 μm 내지 약 1 mm, 약 100 nm 내지 약 300 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 100 nm 내지 약 1 μm, 약 100 nm 내지 약 10 μm, 약 100 nm 내지 약 50 μm, 약 100 nm 내지 약 100 μm, 약 100 nm 내지 약 500 μm, 약 300 nm 내지 약 500 nm, 약 500 nm 내지 약 1 μm, 약 1 μm 내지 약 10 μm, 약 10 μm 내지 약 50 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 또는 약 100 μm 내지 약 500 μm 의 범위를 가질 수 있다.　 다른 실시예들에서, 금속 막(405)의 두께는 약 100 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 500 nm, 약 1 μm, 약 10 μm, 약 50 μm, 약 100 μm, 약 500 μm, 또는 약 1 mm일 수 있다.

도 4C에 도시되어 있는 바와 같이, 지지체(104)로부터 연장된 복수개의 나노구조체(102)는 금속 막(405)을 시드 층(seed layer)으로 사용하여 형성될 수 있다.　 복수개의 나노구조체(102)는 제1 소수성을 특징으로 하는 배치, 예를 들어 지지체(104)로부터 적어도 부분적으로 수직하게 연장되는 나노와이어로 존재할 수 있다.　 일부 실시예들에서, 지지체(104)로부터 연장된 복수개의 나노구조체(102)를 형성하는데 유효한 조건은 알칼리 용액에 의한 금속 막(405)의 산화 처리일 수 있다.　 예를 들어, 금속 막(405), 즉 시드 층은 알칼리 용액 중에 침지될 수 있고, 여기서 금속 산화물 층으로 산화되어, 복수개의 나노구조체(102)가 연장되어 있는 지지체(104)를 형성한다.

알칼리 용액에의 금속 막(405) 침지는, 약 50℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 알칼리 용액 처리 온도는 약 60℃ 내지 약 200℃, 약 70℃ 내지 약 200℃, 약 90℃ 내지 약 200℃, 약 120℃ 내지 약 200℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 180℃ 내지 약 200℃, 약 50℃ 내지 약 180℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 120℃, 약 50℃ 내지 약 90℃, 약 50℃ 내지 약 70℃, 약 50℃ 내지 약 60℃, 약 60℃ 내지 약 70℃, 약 70℃ 내지 약 90℃, 약 90℃ 내지 약 120℃, 약 120℃ 내지 약 150℃, 또는 약 150℃ 내지 약 180℃의 범위를 가질 수 있다.　 다른 실시예들에서, 알칼리 용액 처리 온도는 약 50℃, 약 60℃, 약 70℃, 약 75℃, 약 80℃, 약 90℃, 약 120℃, 약 150℃, 약 180℃, 또는 약 200℃일 수 있다.　

알칼리 용액 처리는 복수개의 나노구조체(102)를 얻기에 충분한 시간, 예를 들어 약 30초 내지 30분 동안 수행될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 알칼리 용액 처리 시간은 약 1분 내지 약 30분, 약 5분 내지 약 30분, 약 10분 내지 약 30분, 약 20분 내지 약 30분, 약 30초 내지 약 20분, 약 30초 내지 약 10분, 약 30초 내지 약 5분, 약 30초 내지 약 1분, 약 1분 내지 약 5분, 약 5분 내지 약 10분, 또는 약 10분 내지 약 20분의 범위일 수 있다.　 다른 실시예들에서, 알카리성 용액 처리 시간은 약 30초, 약 1분, 약 5분, 약 10분, 약 20분, 또는 약 30분일 수 있다.

일부 실시예들에서, 금속 막(405)을 알칼리 용액 중에 침지시킨 후, 산화된 금속 막, 예를 들어 지지체(104)는 가열될 수 있다.　 가열은 기재(101)와 지지체(104) 사이의 분리를 일으키지 않는 온도에서 수행될 수 있으며, 이는 일반적으로 통상의 실험에 의해 결정될 수 있다.　 가열은 약 360℃ 내지 약 2000℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 일부 실시예들에서, 열 처리 온도는 약 380℃ 내지 약 2000℃, 약 400℃ 내지 약 2000℃, 약 500℃ 내지 약 2000℃, 약 1000℃ 내지 약 2000℃, 약 1500℃ 내지 약 2000℃, 약 360℃ 내지 약 1500℃, 약 360℃ 내지 약 1000℃, 약 360℃ 내지 약 500℃, 약 360℃ 내지 약 400℃, 약 360℃ 내지 약 380℃, 약 380℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 1000℃, 또는 약 1000℃ 내지 약 1500℃의 범위일 수 있다.　 다른 실시예들에서, 열 처리 온도는 약 360℃, 약 380℃, 약 400℃, 약 500℃, 약 1000℃, 약 1500℃, 또는 약 2000℃일 수 있다.

열 처리는 예를 들어 약 30초 내지 2시간 동안 수행될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 열 처리 시간은 약 1분 내지 약 2시간, 약 10분 내지 약 2시간, 약 20분 내지 약 2시간, 약 30분 내지 약 2시간, 약 1시간 내지 약 2시간, 약 30초 내지 약 1분, 약 30초 내지 약 10분, 약 30초 내지 약 20분, 약 30초 내지 약 30분, 약 30초 내지 약 1 시간, 약 1분 내지 약 10분, 약 10분 내지 약 20분, 약 20분 내지 약 30분, 또는 약 30분 내지 약 1 시간의 범위일 수 있다.　 다른 실시예들에서, 열 처리 시간은 약 30초, 약 1분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 약 10분, 약 20분, 약 30분, 약 1 시간, 또는 약 2시간일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 금속 막(405)은 구리 막일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　구리 막은 기재, 예를 들어 유리, 플라스틱, 실리콘 등의 기판 위에 예를 들어 전극을 열/전자 총(e-gun) 증착기 또는 스퍼터로 증착시킨 후에 전기도금함으로써 제조될 수 있다.　 지지체로부터 연장되는 복수개의 나노구조체를 형성하기 위해, 구리 막을 알칼리 용액 중에 침지시킨다.　 아염소산나트륨(NaClO₂) 및 수산화나트륨(NaOH)의 혼합 용액이 알칼리 용액으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.　 구리막을 알칼리 용액 중에 침지시킨 경우, 구리 막의 일부 또는 전체가 산화구리로 산화됨으로써, 산화구리 층으로부터 연장되는 복수개의 산화구리 나노구조체 뿐 아니라 지지체로서 작용하는 산화구리 층을 형성하게 된다.　 알칼리 용액은 구리 막 지지체의 단위 면적당 나노구조체들의 밀도를 증가시킬 수 있다.　 일부 실시예들에서, 구리 막을 알칼리 용액으로 산화 처리한 후, 지지체 상에 나노구조체 형태를 추가로 발생시키기 위해 추가의 열 처리를 수행할 수 있다.　 예를 들어, 산화된 구리 막 상에 열을 가하는 경우, 알칼리 용액 처리에 의해 생성된 나노구조체에 더하여, 추가의 나노구조체들이 구리 막으로부터 성장할 수 있거나, 또는 기존의 나노구조체들이 더 길게 성장할 수 있다.　 상기에 비추어, 기재 상에 침착된 구리 막은 복수개의 산화구리 나노구조체를 성장시키는 데 충분한 공급원을 확보할 수 있는 두께, 예를 들어 약 250 nm 내지 약 500 μm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다른 실시예들에서, 전형적인 조작 단계들, 즉 알칼리 용액 중에 금속 막을 침지시키는 단계, 상기 침지 후에 금속 막을 임의적으로 가열하여 하나 이상의 지 지체로부터 연장된 복수개의 나노구조체를 형성하는 단계를, 도 4B 및 4C에 도시된 실시예에 대해 상기 설명한 것과 동일한 방법으로 수행하되, 입자 또는 층과 입자 모두를 포함하도록 지지체의 형태를 변형하는 것과 같은 추가의 요건을 함께 고려하여 수행할 수 있다.

도 4D를 다시 참고하면, 제2 소수성을 특징으로 하는 적어도 하나의 물질(103)을 복수개의 나노구조체(102) 상에 코팅할 수 있다.　 적어도 하나의 물질(103)은 나노구조체(102) 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 코팅할 수 있다.

일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물질(103)의 코팅은 스프레이 코팅, 롤러 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 닥터 블레이트 코팅, 스크린프린팅, 열 증착, e-빔 증착, 진공 증착, 고밀도 플라즈마 증진 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링, 화학 기상 증착, 금속 유기 화학 기상 증착, 비-진공 스프레이 증착, 분자 빔 에피탁시 및 무선주파수(RF) 마그네트론 스퍼터링을 포함하는 방법에 의해 수행될 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

예시적인 실시예에서, 상기 물질(103)은 폴리실란 또는 폴리실록산일 수 있으며, 경우에 따라서는 용매, 경화제 및 경화 촉매와 함께 사용될 수 있다.　 상기 소수성 물질(103)을 용해시키고, 복수개의 나노구조체(102)에 균일하게 도포될 수 있는 임의의 용매가 제한없이 사용될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 물질(103)을 이용한 코팅의 빠른 건조를 달성하기 위하여 휘발성 용매가 사용될 수 있다.　 다른 실시예들에서, 알코올 용매가 건조뿐 아니라, 경화를 제어하는데 사용 될 수 있다.　 예시적인 실시예들에서, 용매에는 벤젠, 아세톤, n-프로필 케톤, 트리클로로에틸렌, 톨루엔, 에테르, 시클로헥사논, 부티로락톤, 이소프로판올, 이소부틸 알코올 등이 포함될 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.　 경화제의 적합한 예로는 디메틸메탄올아민 및 디메틸에탄올아민과 같은 아민, 디페닐 퍼옥시드 및 벤조일 퍼옥시드와 같은 유기 퍼옥시드, 및 실리콘 엘라스토머 경화제가 포함될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.　 적합한 촉매에는 유기 주석, 유기 철, 니켈, 구리, 백금, 루테늄 또는 납 화합물이 포함되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

다른 실시예들에서, 적어도 하나의 물질(103)은 탄소 나노튜브를 포함할 수 있으며, 다양한 기법, 예를 들어 딥 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이, 자가 정렬법(self assembly), 랑뮤어-블로젯(Langmuir-Blodgett) 침착, 진공 여과 등을 사용하여 복수개의 나노구조체(102) 상에 코팅될 수 있으나, 이들 방법에 제한되는 것은 아니다.

도 5A-D는, 실시예들에 따라 복수개의 산화구리 나노구조체를 갖는 조질화된 표면의 개략도이다.　 도 5A에 도시된 바와 같이, 구리 막이 시드 층으로 사용되고 75℃에서 5분 동안 알칼리 용액으로 처리되면, 복수개의 잔디 같은 나노구조체(502)가 성장한다.　 도 5B는 400℃에서 3분 동안 가열 단계를 거친 후, 산화된 구리 막(504)으로부터 연장되는 와이어 형상의 산화구리 나노구조체(502)를 보여준다.　 도 5C 및 5D는 500℃에서 각각 4분 및 20분 동안 추가 가열 단계를 거친 후, 산화된 구리 막(504)으로부터 연장되는 와이어 형상의 산화구리 나노구조체(502)를 보여준다.

도 5B-D에 도시된 바와 같이, 추가의 열 처리 후 산화된 구리 막(504)의 표면 상에 형성되는 나노구조체(502)는 도 5A에 나타난 나노구조체(502)에 비해 밀도가 더 높고 길이가 더 길다.　 산화구리 나노구조체(502)는 도 5A-D에 나타난 바와 같이, 산화된 구리 막(504) 상에 균일하게 분포된다.　 전형적으로, 산화구리 나노구조체(502)는 주로, 산화제이구리(CuO)를 포함하지만, 산화제일구리(Cu₂O)도 포함할 수 있다.

열 처리 온도는 산화구리 나노구조체(502)의 형태에 영향을 줄 수 있다.　 가열 온도가 높아짐에 따라, 나노구조체(502)의 평균 성장 속도가 증가하고, 이는 나노구조체의 길이 및 직경을 증가시킨다.　 예를 들어, 가열 온도가 400℃인 경우, 도 5B에 도시되어 있는 바와 같이, 산화구리 나노구조체(502)는 약 0.3 μm/분의 평균 성장 속도로 성장하고, 최대 길이는 약 4 μm이고, 평균 직경은 약 20 nm이다.　 가열 온도가 500℃인 경우, 도 5C-D에 도시되어 있는 바와 같이, 산화 구리 나노구조체(502)는 약 1.5 μm/분의 평균 성장 속도로 성장하고, 최대 길이는 약 6 μm이고, 평균 직경은 약 100 nm이다.　 나아가, 도 5C 및 5D는 가열 시간이 증가함에 따라 산화구리 나노구조체(502)의 길이가 균일해질 수 있음을 보여준다.　 따라서, 금속 산화물 나노구조체의 원하는 직경, 길이 및 균일성은 산화 시간 및 온도, 그리고 가열 시간 및 온도와 같은 조건들을 조정함으로써 제어할 수 있다.

본 개시에 설명된 복수개의 나노구조체는 지지체로부터 다양한 각도 및 방향 으로 연장되도록 구성될 수 있다.　 일부 실시예들에서, 각각의 나노구조체는 지지체 표면에 대해 유사한 경사각을 가지면서 다양한 방향으로 지지체로부터 연장될 수 있다.　 다른 실시예들에서, 각각의 나노구조체는 지지체 표면에 대해 다양한 경사각을 가지면서 다양한 방향으로 지지체로부터 연장될 수 있는데, 경사각은 예를 들어 약 0° 내지 약 90°, 약 15° 내지 약 90°, 약 30° 내지 약 90°, 약 45° 내지 약 90°, 약 60° 내지 약 90°, 약 75° 내지 약 90°, 약 0° 내지 약 15°, 약 0° 내지 약 30°, 약 0° 내지 약 45°, 약 0° 내지 약 60°, 약 0° 내지 약 75°, 약 15° 내지 약 30°, 약 30° 내지 약 45°, 약 45° 내지 약 60°, 또는 약 60° 내지 약 75° 범위에 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

일부 실시예들에서, 대부분의 나노구조체들은 지지체 표면에 대해 다양한 각도를 가지면서 유사한 방향으로 지지체로부터 연장될 수 있다.　 예를 들어, 대부분의 나노구조체는 지지체 표면에 대해 일반적으로 직각인 방향으로 지지체 표면으로부터 연장될 수 있는 반면, 일부 나노구조체들은 지지체 표면과 다양한 각도를 형성한다.　 다른 실시예들에서, 거의 모든 나노구조체들은 지지체 표면에 대해 유사한 경사각을 가지면서, 예를 들어 지지체 표면에 대해 직각으로, 동일한 방향으로 지지체로부터 연장될 수 있다.

복합재 표면 상의 나노구조체들의 방향 배열은 수력학에 크게 영향을 줄 수 있으며, 초소수성 표면을 만들 수 있다.　 나아가, 나노구조체가 더 길어지면, 표면 중에 포획되는 공기의 부피가 더 커져서, 복합재의 전체소수성을 증가시키게 된다.　 상기 예시한 소수성 복합재는 감소된 습윤성 및 자가세정 특성을 갖는 표면을 가질 수 있다.

하기 실시예는 본 개시의 예시적인 실시예들 중 일부를 예시하기 위해 제공되는 것으로서, 어떠한 방식으로도 그 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니다.　

<실시예 1: 소수성 복합재 제조>

지지체로부터 연장된 복수개의 나노구조체를 하기 방법에 의해 제조한다.　 구리 전기도금 용액을 은 상대전극과 대응되는 금속 전극 박막을 갖는 유리 기재 상에 침착시킴으로써, 두께가 300 nm인 구리 막을 제조한다.　 75 g/L의 CuSO₄·5H₂O, 180 g/L의 H₂SO₄, 및 70 mg의 HCl을 혼합시킴으로써 구리 전기도금 용액을 제조한다.

100 L의 탈이온수 중에 37.5 g의 아염소산나트륨(NaClO₂), 50 g의 수산화나트륨(NaOH), 및 100 g의 오르토인산나트륨 수화물(Na₃PO₄·12H₂O)을 용해시킴으로써 알칼리 용액을 제조한다.　 구리 막을 80℃에서 5분 동안 알칼리 용액 내로 침지시킨다.

알칼리 용액으로 산화 처리한 후, 산화된 구리 막을 탈이온수로 세정하고 건조한다.　 그 후, 산화된 구리 막을 500℃에서 5분 동안 가열한다.　 핫 플레이트를 가열원으로 사용하고, 가열 과정 동안 일정한 온도 조건을 유지한다.　 이러한 방식으로, 다수의 나노와이어들을 산화된 구리 막으로부터 바깥을 향해 성장시킨다.

복수개의 나노구조체를 갖는 제조된 표면을 비닐 말단형 폴리디메틸실록산(1 wt% 실가드(Sylgard) 184 경화제를 함유)으로 3000 rpm의 속도로 30초 동안 스핀 코팅법으로 코팅한 후, 약 120℃ 오븐 중에서 2시간 동안 경화한다.　 소수성 복합재 표면의 표면 형태 및 화학 코팅 정도를 주사 전자 현미경(SEM), X선 회절(XRD), X선 광전자 분광법(XPS) 등을 사용하여 관찰한다.　 결과적으로, 복수개의 나노와이어를 통해 발수성 코팅을 갖는 소수성 복합재가 제조된다.

물 접촉각 측정을 위해서, 주위 온도에서 접촉각 측정기(드롭마스터(DropMaster) 500: 일본 교와 사이언티픽 컴퍼니(Kyowa Scientific Company, Ltd.))를 이용한 세실 드롭 방법(sessile drop method)을 사용한다.　 제조된 소수성 복합재의 물 접촉각은 약 164°이다.

<실시예 2: 소수성 복합재 제조>

2개의 상이한 유형의 지지체로부터 연장되는 복수개의 나노구조체를 하기 방법에 의해 제조한다.

구리 전기도금 용액을 은 상대전극과 대응되는 금속 전극 박막을 갖는 유리 기재 상에 침착시킴으로써, 두께가 300 nm인 구리 막을 제조한다.　 75 g/L의 CuSO₄·5H₂O, 180 g/L의 H₂SO₄, 및 70 mg의 HCl을 혼합시킴으로써 구리 전기도금 용액을 제조한다.　 그 후, 구리 입자(0.1 mg/mL)를 100℃ 탈이온수 내로 혼합시켜 제조한 구리 용액으로 스프레이 코팅(4 kg/cm²의 압력 하에)함으로써 구리 입자를 구리 막 상에 침착시킨다.

100 L의 탈이온수 중에 37.5 g의 아염소산나트륨(NaClO₂), 50 g의 수산화나트 륨(NaOH), 및 100 g의 오르토인산나트륨 수화물(Na₃PO₄·12H₂O)을 용해시킴으로써 알칼리 용액을 제조한다.　 구리 입자가 침착된 구리 막을 80℃에서 5분 동안 알칼리 용액 내로 침지시켜, 산화된 구리 막 및 구리 입자로부터 바깥을 향해 연장된 다수의 나노와이어를 성장시킨다.

복수개의 나노구조체를 갖는 제조된 표면을 비닐 말단형 폴리디메틸실록산(1 wt% 실가드 184 경화제를 함유)으로 3000 rpm의 속도로 30초 동안 스핀 코팅법으로 코팅한 후, 약 120℃ 오븐 중에서 2시간 동안 경화한다.　 결과적으로, 복수개의 나노와이어 및 나노입자를 통해 발수성 코팅을 갖는 소수성 복합재가 제조된다.　 제조된 소수성 복합재의 물 접촉각은 약 172°이다.

당해 기술 분야의 통상적인 지식인은, 본 문서에 개시된 공정 및 방법들에 대하여 그 공정 및 방법 중에서 수행되는 기능이 다른 순서로 실행 될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 나아가, 개괄된 단계는 단지 예시적인 것이며, 단계 및 조작 중의 일부는 선택적이거나, 더 적은 단계 또는 조작으로 합체될 수 있거나, 또는 본 개시 내용의 핵심에서 벗어남 없이 추가 단계 또는 조작을 포함하도록 확장될 수 있다.

본 문서에 개시된 대상물은 때때로 다른 상이한 구성요소 내부에 포함되거나 연결되는, 상이한 구성요소를 예시할 수 있다. 이렇게 나타내어진 구성은 단지 예시적인 것이며, 동일한 기능을 달성할 수 있는 많은 다른 구성이 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개념적인 인지범위 내에서, 동일한 기능성을 달성하기 위 한 구성요소의 임의의 배열은, 원하는 기능성을 달성할 수 있도록 유효하게 “연관”된다. 따라서, 본 개시에서 특정 기능성을 달성하기 위하여 결합된 임의의 두 개의 구성요소는, 구성 또는 중간 구성요소에 상관없이, 원하는 기능성이 달성될 수 있도록 서로 “연관된” 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관된 임의의 두 개의 구성요소는, 원하는 기능성을 달성하기 위하여 서로에게 “실시가능하게 연결”되거나 “실시가능하게 결합”된 것으로 볼 수 있으며, 그와 같이 연관될 수 있는 임의의 두 개의 구성요소는, 원하는 기능성을 달성하기 위하여 서로에게 “실시가능하게 결합”된 것으로 볼 수 있다. 실시가능하게 결합된 특정 예는, 물리적 대응 및/또는 물리적으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 무선 상호작용 및/또는 무선으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 논리적 상호작용 및/또는 논리적으로 상호작용하는 구성요소를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 개시에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수의 용어 사용과 관련하여, 당해 기술 분야의 통상적인 지식인은 문맥 및/또는 응용에 적합하게 복수에서 단수로 및/또는 단수에서 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수 변경은 명확성을 위하여 분명히 설명될 수 있다.

당해 기술 분야의 통상적인 지식인은 일반적으로 본 개시, 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에 사용된 용어가 일반적으로 "개방"된 용어임을 이해할 수 있을 것이다(예를 들어 "포함하는"이라고 하는 용어는 "비제한적으로 포함하는"으로 해석되어야 하고, "가지는"이라고 하는 용어는 "적어도 가지는"으로 해석되어야 하고, "포함한다"라고 하는 용어는 "비제한적으로 포함한다"로 해석되어야 한다). 당해 기술 분야의 통상적인 지식인은 청구범위 기재 중의 특정 숫자가 의도된 것이라면, 이러한 의도가 청구범위에 명백히 기재될 것이며, 이러한 기재가 없다면 이러한 의도 역시 존재하지 않는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 나아가, "A, B 및 C 중의 적어도 하나"와 같은 통상 어구가 사용된 경우, 일반적으로 이러한 구문은 당해 기술 분야의 통상적인 지식인이 그 통상 어구를 이해할 수 있는 의미로 지칭된 것이다(예를 들어 "A, B 및 C 중의 적어도 하나를 포함하는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B가 함께, A와 C가 함께, B와 C가 함께, 및/또는 A, B, 및 C가 함께 인 것을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다). "A, B 또는 C 중의 적어도 하나"와 같은 통상 어구가 사용된 경우, 일반적으로 이러한 구문은 당해 기술 분야의 통상적인 지식인이 그 통상 어구를 이해할 수 있는 의미로 지칭된 것이다(예를 들어 "A, B 또는 C 중의 적어도 하나를 포함하는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B가 함께, A와 C가 함께, B와 C가 함께, 및/또는 A, B, 및 C가 함께 인 것을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다). 명세서, 청구범위 또는 도면 어느 것에서든, 둘 이상의 선택적 용어를 나타내는 사실상 임의의 이접적 단어 및/또는 문구는, 당해 기술 분야의 통상적인 지식인에 의해 용어 중 하나, 용어 중 각각, 또는 용어 둘 다를 포함하는 가능성을 생각할 수 있도록 이해되어야 한다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 "A", "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하도록 이해될 것이다.

상술한 내용으로부터, 본 개시에 기재된 다양한 실시예는 예시의 목적으로 기재된 것이며, 본 개시 내용의 범위 및 취지에서 벗어남 없이 다양하게 변형될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시예는 본 개시의 내용을 제한하려는 의도로 개시된 것이 아니며, 본 개시의 진정한 범위 및 취지는 후술하는 특허청구범위에 의해 지시된다.

도 1A-B는 일 실시예에 따른 소수성 복합재를 도시한 도면이다.

도 2는 다른 실시예에 따른 소수성 복합재를 도시한 도면이다.

도 3은 또 다른 실시예에 따른 소수성 복합재를 도시한 도면이다.

도 4A-D는 일 실시예에 따른 소수성 복합재의 제조 방법을 도시한 도면이다.

도 5A-D는 실시예들에 따른 지지체로부터 연장된 복수개의 산화구리 나노구조체들의 개략도이다.

Claims

하나 이상의 지지체로부터 연장되어 있고, 제1 소수성을 특징으로 하는 배치를 갖는 복수개의 나노구조체; 및

제2 소수성을 특징으로 하고, 상기 복수개의 나노구조체들 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 구성됨으로써, 소수성 복합재의 전체소수성을 제1 소수성보다 크게 하는 적어도 하나의 물질

을 포함하며, 상기 나노구조체는 상기 지지체와 동일한 조성을 갖는 소수성 복합재.
제1항에 있어서, 상기 전체소수성은 제1 소수성 및 제2 소수성 각각보다 더 큰 소수성 복합재.
소수성 복합재에 있어서,

각각이 하나 이상의 지지체로부터 적어도 부분적으로 수직하게 연장되도록 구성됨으로써, 제1 소수성이 부여되는 배치로 제공되는 복수개의 나노구조체; 및

제2 소수성을 특징으로 하고, 상기 복수개의 나노구조체 중 하나 이상의 부분을 적어도 부분적으로 덮도록 구성된 적어도 하나의 물질을 포함하고,

상기 나노구조체는 상기 지지체와 동일한 조성을 가지며,

상기 복합재는 전체소수성을 특징으로 하고, 상기 전체소수성의 적어도 일부는 상기 나노구조체의 배치에 기인하고, 상기 전체소수성의 적어도 일부는 상기 물질의 구성에 기인하며, 상기 전체소수성이 제1 소수성보다 큰, 소수성 복합재.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 나노구조체는 나노와이어인 소수성 복합재.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 나노구조체는, 상기 하나 이상의 지지체들 중 일부에 인접하고 그 부분을 덮는 제1 말단부 및 상기 하나 이상의 지지체들로부터 이격된 제2 말단부를 갖도록 구성되는 소수성 복합재.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물질은 상기 하나 이상의 지지체들의 적어도 실질적인 부분들을 적어도 부분적으로 덮도록 구성되고, 상기 하나 이상의 지지체들의 상기 부분들이 나노구조체에 의해 덮히지 않는 소수성 복합재.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물질은 상기 나노구조체의 제1 말단부의 적어도 실질적인 부분들을 적어도 부분적으로 덮도록 구성되는 소수성 복합재.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물질은 상기 나노구조체의 제2 말단부의 적어도 실질적인 부분들을 적어도 부분적으로 덮도록 구성되는 소수성 복합재.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 지지체들은 금속, 금속 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 소수성 복합재.
제9항에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화구리, 산화티탄 및 산화텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소수성 복합재.
제10항에 있어서, 상기 금속 산화물은 산화제일구리, 산화제이구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화구리인 소수성 복합재.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 물질은 알콕시실란, 폴리알킬실란, 불소화된 알킬실란, 염소화된 알킬실란, 알킬알콕시실란, 아릴실란, 폴리알킬실록산, 비닐 말단형 폴리알킬실록산, 퍼플루오로알킬실란, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 소수성 화합물을 포함하는 소수성 복합재.
제12항에 있어서, 상기 물질은 비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 테트라메틸디비닐디실록산, 메틸페닐비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 메틸디비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 비닐 말단형 폴리메틸페네틸실록산, 시클릭 폴리비닐메틸실록산, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비닐 말단형 폴리알킬실록산을 포함하는 소수성 복합재.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 물질은 탄소 나노튜브를 포함하는 소수성 복합재.
제1 소수성을 특징으로 하는 배치로 하나 이상의 지지체들로부터 연장된 복수개의 나노구조체를 형성하는 단계, 및

상기 복수개의 나노구조체들 중 하나 이상의 부분을 제2 소수성을 특징으로 하는 적어도 하나의 물질로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계

를 포함하며,

상기 나노구조체는 상기 지지체와 동일한 조성을 갖는 소수성 복합재의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 나노구조체는 나노와이어인 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 복수개의 나노구조체를 형성하는 단계는 알칼리 용액 중에 금속 막을 침지시키는 단계를 포함하는 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 침지 단계 후에 상기 금속 막을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 금속 막은 구리, 티탄 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 금속은 구리인 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 금속 막의 두께는 100 nm 내지 1 mm인 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 가열하는 단계는 360℃ 내지 2000℃의 온도에서 수행하는 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 물질은 알콕시실란, 폴리알킬실란, 불소화된 알킬실란, 염소화된 알킬실란, 알킬알콕시실란, 아릴실란, 폴리알킬실록산, 비닐 말단형 폴리알킬실록산, 퍼플루오로알킬실란, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 소수성 화합물을 포함하는 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 물질은 비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 테트라메틸디비닐디실록산, 메틸페닐비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 메틸디비닐 말단형 폴리디메틸실록산, 비닐 말단형 폴리메틸페네틸실록산, 시클릭 폴리비닐메틸실록산, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 비닐 말단형 폴리알킬실록산을 포함하는 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 물질은 카본 나노튜브를 포함하는 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 나노구조체들 중 하나 이상의 부분을 상기 적어도 하나의 물질로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계는 스프레이 코팅, 롤러 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 스크린프린팅, 열 증착, e-빔 증착, 진공 증착, 고밀도 플라즈마 증진 증착, 이온 플레이팅, 스퍼터링, 화학 기상 증착, 금속 유기 화학 기상 증착, 비-진공 스프레이 증착, 분자 빔 에피탁시, 또는 무선주파수 마그네트론 스퍼터링에 의해 수행하는 제조 방법.