KR101085177B1 - 극소수성 표면 가공 방법 - Google Patents

극소수성 표면 가공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101085177B1
KR101085177B1 KR1020090017067A KR20090017067A KR101085177B1 KR 101085177 B1 KR101085177 B1 KR 101085177B1 KR 1020090017067 A KR1020090017067 A KR 1020090017067A KR 20090017067 A KR20090017067 A KR 20090017067A KR 101085177 B1 KR101085177 B1 KR 101085177B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal substrate
water
fine particles
micro
fine
Prior art date
Application number
KR1020090017067A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100098073A (ko
Inventor
이상민
황운봉
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020090017067A priority Critical patent/KR101085177B1/ko
Publication of KR20100098073A publication Critical patent/KR20100098073A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101085177B1 publication Critical patent/KR101085177B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/045—Anodisation of aluminium or alloys based thereon for forming AAO templates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 고체 기재의 표면을 가공 처리하여 극소수성 표면을 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 제조된 극소수성 표면을 가지는 고체 기재를 제공한다. 본 발명에 따른 극소수성 표면 가공 방법은, ⅰ) 금속 기재의 표면에 수용성 미세 입자를 분사하여 금속 기재의 표면에 마이크로 스케일의 제1 미세 요철을 형성하고, ⅱ) 금속 기재의 표면을 양극 산화 처리하여 금속 기재의 표면에 나노 스케일의 미세 홀을 가지는 산화막을 형성하고, ⅲ) 금속 기재의 표면에 고분자 용액을 위치시킨 후 고분자 용액을 응고시켜 제1 미세 요철의 형상에 대응하는 마이크로 스케일의 제2 미세 요철 및 미세 홀의 형상에 대응하는 나노 스케일의 돌출 기둥을 구비하는 복제 구조물을 형성하고, ⅳ) 복제 구조물로부터 금속 기재와 산화막을 제거하는 단계들을 포함한다.
표면 가공, 친수성, 수용성, 분사기, 미세 입자, 양극 산화, 마이크로 스케일, 나노 스케일

Description

극소수성 표면 가공 방법 {METHOD FOR FABRICATING SUPER-HYDROPHOBICITY SURFACE}
본 발명은 극소수성 표면 가공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체 기재의 표면을 가공 처리하여 극소수성 표면을 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 제조된 극소수성 표면을 가지는 고체 기재에 관한 것이다.
일반적으로 고체 기재의 표면은 고유의 표면 에너지를 가지고 있다. 이 표면 에너지는 임의의 액체가 고체 기재에 접촉할 때 고체 기재에 대한 액체의 접촉각으로 나타난다. 접촉각이 90°보다 작으면, 물방울은 그 형태를 잃고 고체 기재의 표면을 적시는 친수성(親水性, hydrophilicity)을 나타낸다. 반면, 접촉각이 90°보다 크면, 물방울은 구의 형상을 유지하면서 고체 기재의 표면을 적시지 않고 외부 힘에 따라 쉽게 흐르는 소수성(疏水性, hydrophobicity)을 나타낸다.
고체 기재의 표면이 가지는 고유의 접촉각은 표면 가공 처리를 통해 그 값이 변화할 수 있다. 즉, 접촉각이 90°보다 큰 소수성 표면은 표면 가공 처리를 통해 접촉각이 더욱 커져 극소수성을 나타낼 수 있다. 극소수성 표면은 예를 들어 공조 기계의 응축기에 적용되어 응축 효율을 높일 수 있고, 물과의 저항성이 매우 중요시되는 선박의 표면에 적용되어 같은 동력으로 보다 높은 추진력을 얻을 수 있다. 또한, 극소수성 표면은 급수 배관에 적용되어 급수 배관을 흐르는 유체의 유량과 유속을 증가시킬 수 있다.
특정 용도를 위해 고체 기재 표면의 접촉각을 변화시키는 기술로 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 공정이 알려져 있다. 멤스 공정은 반도체 제조 기술을 응용한 것으로서, 멤스 공정을 이용하여 금속 기재의 표면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세 요철을 형성할 수 있다. 이러한 멤스 공정은 반도체 기술을 기계공학적으로 응용한 첨단의 기술이지만, 고가의 공정이고, 대면적 가공 처리가 어려우며, 가공 처리 효과가 장기간 지속되지 못하는 한계를 안고 있다.
본 발명은 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 절감시키며, 대량 및 대면적의 고체 기재를 용이하게 표면 가공 처리할 수 있는 극소수성 표면 가공 방법 및 이 방법에 의해 제조된 극소수성 표면을 가지는 고체 기재를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극소수성 표면 가공 방법은, ⅰ) 금속 기재의 표면에 수용성 미세 입자를 분사하여 금속 기재의 표면에 마이크로 스케일의 제1 미세 요철을 형성하고, ⅱ) 금속 기재의 표면을 양극 산화 처리하여 금속 기재의 표면에 나노 스케일의 미세 홀을 가지는 산화막을 형성하고, ⅲ) 금속 기재의 표면 에 고분자 용액을 위치시킨 후 고분자 용액을 응고시켜 제1 미세 요철의 형상에 대응하는 마이크로 스케일의 제2 미세 요철 및 미세 홀의 형상에 대응하는 나노 스케일의 돌출 기둥을 구비하는 복제 구조물을 형성하고, ⅳ) 복제 구조물로부터 금속 기재와 산화막을 제거하는 단계들을 포함한다.
수용성 미세 입자를 분사할 때 드라이 아이스를 함께 분사하여 금속 기재의 표면에 수분을 생성시킬 수 있다. 수용성 미세 입자는 탄산수소나트륨 입자일 수 있다. 수용성 미세 입자는 10㎛ 내지 50㎛의 직경을 가질 수 있다. 금속 기재는 알루미늄과 티타늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
고분자 용액은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 불화 에틸렌프로필 코폴리머(fluoriated ethylene propylene copolymer; FEP), 및 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy; PFA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
돌출 기둥은 20nm 내지 200nm의 직경과, 5 이상 50 이하의 범위에 속하는 종횡비를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고체 기재는 전술한 방법으로 제조된 복제 구조물로 이루어지며, 복제 구조물의 표면에 마이크로 스케일과 나노 스케일이 혼합된 듀얼 스케일의 요철 구조가 형성되어 극소수성을 구현한다.
본 발명에 의한 극소수성 표면 가공 방법에 따르면, 수용성 미세 입자의 분사와 양극 산화 공정을 이용하므로 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 대량 및 대면적의 고체 기재를 용이하게 표면 가공 처리할 수 있으 며, 가공 처리 효과를 장기간 지속시킬 수 있다. 그리고 본 발명에 의한 고체 기재는 마이크로 스케일의 미세 요철 및 나노 스케일의 돌출 기둥을 함께 형성함에 따라, 마이크로 스케일과 나노 스케일이 혼합된 듀얼 스케일의 요철 구조에 의해 극소수성 표면을 구현할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극소수성 표면 가공 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 극소수성 표면 가공 방법은, 금속 기재의 표면에 수용성 미세 입자를 분사하여 마이크로 스케일의 미세 요철을 형성하는 제1 단계와, 양극 산화 처리로 금속 기재의 표면에 나노 스케일의 미세 홀을 형성하는 제2 단계와, 금속 기재의 표면에 고분자 용액을 위치시킨 후 고분자 용액을 응고시켜 복제 구조물을 형성하는 제3 단계와, 복제 구조물로부터 금속 기재를 제거하는 제4 단계를 포함한다.
그러면 복제 구조물의 표면에는 금속 기재에 형성된 미세 요철(제1 미세 요철)의 형상에 대응하는 마이크로 스케일의 미세 요철(제2 미세 요철)과, 금속 기재에 형성된 미세 홀의 형상에 대응하는 나노 스케일의 돌출 기둥이 형성된다. 따라 서 복제 구조물은 마이크로 스케일과 나노 스케일이 혼합된 듀얼 스케일의 요철 구조에 의해 접촉각이 150° 이상인 극소수성 표면을 구현한다.
여기서, 마이크로 스케일은 1㎛ 이상 1000㎛ 미만의 범위에 속하는 크기를 의미하고, 나노 스케일은 1nm 이상 1000nm 미만의 범위에 속하는 크기를 의미한다. 본 실시예에서 극소수성 표면을 가지는 고체 기재는 전술한 과정으로 완성된 복제 구조물로 이루어진다.
도 2는 수용성 미세 입자의 분사기를 나타낸 개략도이다.
도 2를 참고하면, 분사기(12)는 금속 기재(10)의 표면을 향해 미리 설정된 속도로 수용성 미세 입자를 분사시킨다. 분사기(12)는 압축 공기의 압력을 이용하는 공압식일 수 있으며, 공기의 압축력을 조절하여 수용성 미세 입자의 분사 속도와 분사 압력을 제어할 수 있다. 이 경우, 분사기(12)는 공기 공급부(14)와, 공기의 압력을 조절하는 압력 조절부(16)와, 수용성 미세 입자를 저장하는 저장부(18) 및 수용성 미세 입자를 분사기(12)에 공급하는 펌프(20)와 연결될 수 있다.
수용성 미세 입자는 금속 기재(10)의 표면에 충돌하여 금속 기재(10)의 표면에 변형을 일으킨다. 그 결과, 금속 기재(10)의 표면에는 마이크로 스케일의 미세 요철이 형성된다. 수용성 미세 입자는 베이킹 소다로 불리는 탄산수소나트륨 입자일 수 있다. 탄산수소나트륨 입자는 인체에 무해하고, 금속 기재(10)의 표면에 충돌하여 거칠기를 유발할 수 있는 경도를 가지고 있다. 수용성 미세 입자는 10㎛ 내지 50㎛의 직경을 가질 수 있다. 수용성 미세 입자의 크기가 10㎛ 미만이면 마이크로 스케일의 미세 요철을 형성하기 어려우며, 수용성 미세 입자의 크기가 50㎛를 초과하면 미세 요철의 크기가 과대해져 금속 기재(10)의 친수성을 저하시킨다.
이와 같이 마이크로 스케일의 미세 요철을 형성하는 과정에서, 분사된 수용성 미세 입자의 일부는 금속 기재(10)의 표면에 누적된다. 이때 수용성 미세 입자는 물에 잘 용해되므로, 제1 단계 완료 후 금속 기재(10)를 물로 세척하면 금속 기재(10)의 표면에 부착된 수용성 미세 입자를 용이하게 제거할 수 있다. 물론 제1 단계의 중간 과정에서도 필요에 따라 한번 이상 금속 기재(10)를 물로 세척할 수 있다.
본 실시예의 가공 방법에 따르면, 수용성 미세 입자를 물로 쉽게 제거할 수 있기 때문에, 미세 요철이 형성된 금속 기재(10)의 표면에 이물질이 잔류하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
즉, 수용성 미세 입자 대신 금속구나 모래 입자를 사용하는 경우, 이들 입자는 금속 기재의 표면으로부터 쉽게 분리되지 않으며, 금속 기재로부터 이들 입자를 제거하기 위한 추가 공정이 요구될 수 있다. 또한, 미세한 금속구나 모래 입자는 작업자의 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 단순한 물 세척으로 수용성 미세 입자를 완전하게 제거할 수 있으므로, 금속구나 모래 입자를 사용하는 경우의 문제점을 해소할 수 있다.
한편, 분사기(12)를 이용하여 수용성 미세 입자와 드라이 아이스를 함께 분사할 수 있다. 드라이 아이스는 금속 기재(10)의 표면에 충돌시 금속 기재(10)와의 온도 차이에 의해 수분을 생성하며, 이 수분으로 수용성 미세 입자를 녹인다. 그리고 분사기(12)의 분사 압력을 이용하여 물과 수용성 미세 입자의 혼합물을 금속 기 재(10)의 표면으로부터 용이하게 제거할 수 있다. 따라서 드라이 아이스를 사용하는 경우, 금속 기재(10)의 물 세척 공정을 생략할 수 있으므로 전체 공정을 간소화할 수 있다.
수용성 미세 입자에 의한 표면 가공 처리 및 양극 산화 처리가 적용될 수 있는 금속 기재(10)로는 알루미늄과 티타늄이 있다.
도 3은 도 1의 제1 단계를 거친 금속 기재의 표면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참고하면, 금속 기재(10)의 표면에는 수용성 미세 입자 분사에 의한 마이크로 스케일의 미세 요철(22)이 형성된다. 미세 요철(22)의 크기, 즉 철부(221)의 높이나 요부(222)의 깊이 또는 철부(221) 사이의 간격 등은 수용성 미세 입자의 종류, 직경, 분사 속도 및 분사 압력 등에 따라 달라질 수 있으며, 이들 값을 적절하게 조절하여 미세 요철(22)의 형상을 제어할 수 있다.
통상의 금속은 액체의 접촉각이 90°보다 작은 친수성 물질이다. 이러한 금속 기재(10)의 표면에 수용성 미세 입자를 분사하여 마이크로 스케일의 미세 요철(22)을 형성하면, 접촉각이 작아지고 친수성이 강해지는 현상이 나타난다.
도 4는 도 1의 제1 단계를 거친 금속 기재의 표면을 나타낸 전자 현미경 사진이다. 도 4에 나타낸 금속 기재는 알루미늄이며, 이후 설명하는 사진에서도 금속 기재는 알루미늄이다.
도 4를 참고하면, 금속 기재의 표면에는 마이크로 스케일의 미세 요철이 형성되며, 미세 요철 형성 후 금속 기재는 30° 미만의 접촉각을 나타낸다. 이 접촉 각은 미세 요철 형성 전 관찰된 금속 기재의 접촉각(대략 83°)보다 작아진 수치로서, 마이크로 스케일의 미세 요철에 의해 금속 기재의 친수성이 높아진 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 수용성 미세 입자를 분사하여 미세 요철을 형성함에 따라, 종래의 멤스(MEMS) 공정과 비교할 때 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 낮출 수 있다. 또한, 대량 및 대면적의 금속 기재를 용이하게 표면 가공 처리할 수 있으며, 가공 처리 효과를 장기간 지속시킬 수 있다.
도 5는 양극 산화 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 양극 산화 장치(200)는 냉각수가 순환하는 순환식 수조(24)와, 수조(24) 내부의 전해액을 일정한 속도로 교반하는 자석 교반기(26)를 포함한다. 수조(24) 내부의 전해액에 금속 기재(10)와 상대 전극(28)을 담그고, 금속 기재(10)와 상대 전극(28)에 각각 양극 전원과 음극 전원을 인가하여 양극 산화 공정을 실시한다. 전해액은 황산, 인산 및 옥살산 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상대 전극(28)은 백금(Pt)일 수 있다.
도 6은 도 1의 제2 단계를 거친 금속 기재의 표면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6을 참고하면, 양극 산화 공정이 진행되면서 금속 기재(10)의 표면에는 산화막(30)이 형성되고, 산화막(30)에 나노 스케일의 미세 홀(32)이 형성된다. 미세 홀(32)은 마이크로 스케일의 미세 요철을 따라 형성된다. 미세 홀(32)의 직경과 깊이는 전해액의 농도, 인가 전압의 세기 또는 식각 시간 등을 조절하여 용이하게 제어할 수 있다.
나노 스케일의 미세 홀(32)은 수용성 미세 입자 분사로 친수성이 강화된 금속 기재(10)의 표면에서 접촉각을 더욱 작게하여 친수성을 극대화하는 기능을 한다. 따라서 본 실시예의 금속 기재(10)는 마이크로 스케일과 나노 스케일이 혼합된 듀얼 스케일의 요철 구조에 의해 친수성 증대 효과를 얻을 수 있으며, 극친수성 표면을 가진다.
도 7은 도 1의 제2 단계를 거친 금속 기재의 표면을 나타낸 전자 현미경 사진이고, 도 8은 도 7에 나타낸 금속 기재의 표면에 물방울을 떨어뜨려 접촉각을 실험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 7에 나타낸 금속 기재의 양극 산화 조건은 다음과 같다.
① 전해액: 0.3몰 농도의 옥살산
② 금속 기재와 상대 전극에 인가된 정전압: 40V
③ 전해액 온도: 15℃
④ 공정 시간: 3분
도 7과 도 8을 참고하면, 금속 기재의 표면에는 양극 산화 공정에 의해 나노 스케일의 미세 홀이 형성되며, 양극 산화 공정이 완료된 금속 기재는 대략 5°의 접촉각을 나타낸다. 이러한 금속 기재의 극친수성 표면은 이후 제조하는 복제 구조물의 틀이 되며, 금속 기재의 극친수성 표면으로부터 복제된 복제 구조물은 극소수성 표면을 나타낸다.
도 9는 도 1의 제3 단계 공정을 거친 금속 기재와 복제 구조물을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9를 참고하면, 전술한 과정으로 완성된 금속 기재(10)는 고분자 용액에 담기고, 이후 고분자 용액을 응고시켜 복제 구조물(34)을 형성한다.
이 과정에서 고분자 용액이 금속 기재(10)의 표면에 형성된 제1 미세 요철(22, 도 3 참조)과 미세 홀(32, 도 6 참조)에 침투하므로, 응고된 복제 구조물(34)은 제1 미세 요철(22)의 형상에 대응하는 마이크로 스케일의 제2 미세 요철(36)과 함께 미세 홀(32)의 형상에 대응하는 나노 스케일의 돌출 기둥(40)을 형성한다. 제2 미세 요철(36)은 제1 미세 요철(22)의 철부(221)에 대응하는 요부(361)와, 제1 미세 요철(22)의 요부(222)에 대응하는 철부(362)를 포함한다.
전술한 과정으로 금속 기재(10) 표면의 음각 형상이 복제 구조물(34)의 양각 형상으로 복제된다.
고분자 용액은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 불화 에틸렌프로필 코폴리머(fluoriated ethylene propylene copolymer; FEP), 및 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy; PFA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 10은 도 1의 제4 단계 공정을 거친 복제 구조물을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9와 도 10을 참고하면, 식각액 등을 이용하여 복제 구조물(34)로부터 산화막(30)과 금속 기재(10)를 제거한다. 그러면 복제 구조물(34)의 표면에 마이크로 스케일의 제2 미세 요철(36)과 나노 스케일의 돌출 기둥(40)이 드러난다. 완성된 복제 구조물(34)은 마이크로 스케일과 나노 스케일이 혼합된 듀얼 스케일의 요철 구조에 의해 극소수성을 나타낸다.
본 실시예에서 돌출 기둥(40)은 20nm 내지 200nm의 직경을 가질 수 있으며, 5 이상 50 이하의 범위에 속하는 종횡비를 가질 수 있다. 돌출 기둥(40)의 직경이 큰 경우에는 작은 종횡비로부터 소수성이 잘 발휘되지만, 종횡비가 5 미만이면 소수성이 약화되므로, 돌출 기둥(40)의 종횡비는 5 이상이 바람직하다. 돌출 기둥(40)의 직경이 작은 경우에는 종횡비가 클수록 소수성이 잘 발휘되지만, 종횡비가 50을 초과하여도 소수성은 크게 개선되지 않으므로, 공정 시간 등을 고려할 때 돌출 기둥(40)의 종횡비는 50 이하가 바람직하다.
도 11과 도 12는 완성된 복제 구조물의 표면을 다른 배율로 나타낸 전자 현미경 사진이고, 도 13은 도 11과 도 12에 나타낸 복제 구조물의 표면에 물방울을 떨어뜨려 접촉각을 실험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 11과 도 12에 나타낸 복제 구조물은 금속 기재를 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 용액에 담근 후 이 용액을 상온에서 하루 정도 경화시켜 완성된 것이다. 도 12를 참고하면, 복제 구조물의 표면에 미립자 모양 또는 실 모양의 돌출 기둥들이 군락을 이루어 서로 엉켜있고, 돌출 기둥들 사이로 공기층을 함유할 수 있는 미세 기공들이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 도 13을 참고하면, 복제 구조물은 대략 166°의 접촉각을 나타낸다.
본 실시예에서 극소수성 표면을 가지는 고체 기재는 전술한 과정으로 완성된 복제 구조물로 이루어진다. 극소수성 표면을 가지는 고체 기재는 공조 기계의 응축기에 적용되어 응축 효율을 높일 수 있으며, 선박의 표면에 적용되어 같은 동력으 로 보다 높은 추진력을 얻도록 할 수 있다. 또한, 극소수성 표면을 가지는 고체 기재는 급수 배관에 적용되어 급수 배관을 흐르는 유체의 유량과 유속을 증가시킬 수 있고, 접시형 안테나의 표면에 적용되어 안테나에 수분이나 눈이 쌓이지 않도록 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극소수성 표면 가공 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 수용성 미세 입자의 분사기를 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 1의 제1 단계를 거친 금속 기재의 표면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 제1 단계를 거친 금속 기재의 표면을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 5는 양극 산화 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 제2 단계를 거친 금속 기재의 표면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1의 제2 단계를 거친 금속 기재의 표면을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 8은 도 7에 나타낸 금속 기재의 표면에 물방울을 떨어뜨려 접촉각을 실험한 결과를 나타낸 사진이다.
도 9는 도 1의 제3 단계 공정을 거친 금속 기재와 복제 구조물을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 1의 제4 단계 공정을 거친 복제 구조물을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11과 도 12는 완성된 복제 구조물의 표면을 다른 배율로 나타낸 전자 현 미경 사진이다.
도 13은 도 11과 도 12에 나타낸 복제 구조물의 표면에 물방울을 떨어뜨려 접촉각을 실험한 결과를 나타낸 사진이다.

Claims (9)

  1. 금속 기재의 표면에 수용성 미세 입자를 분사하여 상기 금속 기재의 표면에 마이크로 스케일의 제1 미세 요철을 형성하고;
    상기 금속 기재의 표면을 양극 산화 처리하여 상기 금속 기재의 표면에 나노 스케일의 미세 홀을 가지는 산화막을 형성하고;
    상기 금속 기재의 표면에 고분자 용액을 위치시킨 후 상기 고분자 용액을 응고시켜 상기 제1 미세 요철의 형상에 대응하는 마이크로 스케일의 제2 미세 요철 및 상기 미세 홀의 형상에 대응하는 나노 스케일의 돌출 기둥을 구비하는 복제 구조물을 형성하고;
    상기 복제 구조물로부터 상기 금속 기재와 상기 산화막을 제거하는 단계들
    을 포함하는 극소수성 표면 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 미세 입자를 분사할 때 드라이 아이스를 함께 분사하여 상기 금속 기재의 표면에 수분을 생성시키는 극소수성 표면 가공 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 미세 입자는 탄산수소나트륨 입자인 극소수성 표면 가공 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수용성 미세 입자는 10㎛ 내지 50㎛의 직경을 가지는 극소수성 표면 가공 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기재는 알루미늄과 티타늄 중 적어도 하나를 포함하는 극소수성 표면 가공 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 용액은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 불화 에틸렌프로필 코폴리머(fluoriated ethylene propylene copolymer; FEP), 및 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy; PFA) 중 적어도 하나를 포함하는 극소수성 표면 가공 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 돌출 기둥은 20nm 내지 200nm의 직경을 가지는 극소수성 표면 가공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌출 기둥은 5 이상 50 이하의 범위에 속하는 종횡비를 가지는 극소수 성 표면 가공 방법.
  9. 삭제
KR1020090017067A 2009-02-27 2009-02-27 극소수성 표면 가공 방법 KR101085177B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090017067A KR101085177B1 (ko) 2009-02-27 2009-02-27 극소수성 표면 가공 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090017067A KR101085177B1 (ko) 2009-02-27 2009-02-27 극소수성 표면 가공 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100098073A KR20100098073A (ko) 2010-09-06
KR101085177B1 true KR101085177B1 (ko) 2011-11-18

Family

ID=43005097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090017067A KR101085177B1 (ko) 2009-02-27 2009-02-27 극소수성 표면 가공 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101085177B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101474971B1 (ko) * 2014-03-05 2014-12-22 한국기계연구원 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100098073A (ko) 2010-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100889619B1 (ko) 극소수성 표면 가공방법 및 이 방법으로 제조된 극소수성표면 구조물을 갖는 고체 기재
KR100961282B1 (ko) 친수성 표면과 소수성 표면을 갖는 멤브레인의 제조방법
KR100949374B1 (ko) 극소수성 표면 가공방법 및 이 방법으로 제조된 극소수성표면 구조물을 갖는 고체 기재
KR102130665B1 (ko) 초발수용 몰드 제조방법, 초발수용 몰드를 이용한 초발수용 재료 및 그 제조방법
JP5425111B2 (ja) 浸漬法を利用した疎水性表面を有する３次元形状構造物の製造方法
KR100898124B1 (ko) 소수성 내부 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법
KR101150173B1 (ko) 초소수성 표면을 갖는 적층체 및 이의 제조방법
KR101037192B1 (ko) 극소수성 표면 가공 방법 및 이 방법에 의해 제조된 극소수성 표면을 가지는 고체 기재
JP5337823B2 (ja) 金属箔を利用した疎水性表面を有する３次元形状構造物の製造方法
KR100950311B1 (ko) 소수성 외부 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법
KR101085176B1 (ko) 극친수성 표면 가공 방법
KR101085177B1 (ko) 극소수성 표면 가공 방법
KR100988932B1 (ko) 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법
CN116944004A (zh) 树脂基涂层微纳结构超疏水表面及其加工方法
KR20200082883A (ko) 폐액 처리 공정이 포함된 전기화학적 에칭 방법
Kim et al. Superhydrophobic Nano/Micro Structures Based On Nanohoneycomb

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140930

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee