KR101316082B1 - 비대칭 균일기공 알루미나 분리막 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연질 양극산화와 고전계 양극산화 기술을 이용하여 입자상 물질에 대한 분리투과도가 우수한 비대칭형 균일기공 알루미나 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 입자상 물질이 분리 투과되는 알루미나 분리막에 있어서, 10~100 nm 단면 크기의 유로가 밀집분포하여, 분리하고자 하는 입자 크기보다 작은 입자와 유체만 선택적으로 지나가게 하는 제1층과; 상기 제1층에 연속하여 형성되어, 상기 제1층의 유로보다 단면 크기가 상대적으로 큰 유로가 형성되어 상기 제 1층을 통과한 입자와 유체가 고속으로 통과할 수 있도록 하는 제2층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막 및 이의 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 비대칭 균일기공 알루미나 분리막을 제공하여, 선택도와 투과도 및 내구성이 우수하므로 환경유해물질이나 나노물질 및 바이오물질과 같은 입자상 물질에 대한 분리투과 특성이 매우 향상되는 이점이 있다.
Description
본 발명은 연질 양극산화와 고전계 양극산화 기술을 이용하여 입자상 물질에 대한 분리투과도가 우수한 비대칭형 균일 나노기공 알루미나 분리막을 제조하는 방법과 이로부터 제조된 환경유해물질, 나노물질 및 바이오물질과 같은 입자상 물질에 대한 선택도와 투과도가 우수한 비대칭 균일기공 알루미나 분리막에 관한 것이다.
양극산화법은 금속의 표면처리 기술의 하나로 금속 표면에 산화막을 형성하여 부식을 예방하거나 금속 표면을 채색하기 위해 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 나노점, 나노선, 나노튜브, 나노막대 등과 같은 나노구조체를 직접 형성시키거나, 나노구조체 형성을 위한 형틀을 제조하는 방법으로 크게 활용되고 있다.
이러한, 양극산화에 의해 나노구조체를 형성할 수 있는 금속으로는 Al, Ti, Zr, Hf, Ta, Nb, W 등이 알려져 있으며, 이 중 알루미늄 양극산화 막은 제조가 용이하고 불소 이온을 사용하는 다른 금속과는 달리 전해질 취급이 비교적 안전하며, 나노기공과 두께 제어가 쉬워 나노기술 연구에 많이 활용되어 왔다.
알루미늄은 황산, 옥살산 또는 인산과 같은 전해질을 포함하는 수용액에서 전기화학적으로 양극화시키면 표면에 두꺼운 양극산화막이 형성되는데, 이 막은 규칙적인 간격을 갖는 기공이 외부표면에서부터 내부 금속 방향으로 성장한 다공층(porous layer)과 알루미늄/알루미늄 산화물의 경계에서 알루미늄의 산화와 산화막의 유동(J. E. Houser, et al., Nat Mater. 8, 415-420 (2009))으로 연속적인 기공이 형성되는 경계층(barrier layer)으로 구성된다.
이러한 다공층과 경계층의 구조, 즉 기공간 간격(Dint), 기공크기 및 경계층 두께 등은 전해질의 종류나 온도에 대해서는 대체로 무관하며 인가된 전압에 따라 지배적으로 결정됨이 알려져 있다.
알루미늄의 양극산화에는 비교적 낮은 전압에서 시간당 수 ㎛ 정도의 낮은 막 성장속도를 갖는 연질 양극산화(mild anodization)와, 비교적 높은 전압에서 시간당 수십 ㎛의 막 성장속도를 갖는 경질 양극산화(hard anodization)가 알려져 있는데, 본 발명에서 정의하는 고전계 양극산화(high-feild anodization)는 전통적인 알루미늄 표면처리 산업에서의 경질 양극산화와는 달리, 높은 전압에서 고속으로 기공의 성장과 배열이 일어나는 양극산화의 특정 조건으로 정의할 수 있다. 나노구조체의 형성과 관련하여 중요한 특징의 하나인 자기정렬(self-ordering)이 일어나는 대표적인 연질 양극산화와 고전계 양극산화는 표 1과 같이 알려져 있다.
| 구분 | 연질 양극산화 | 고전계 양극산화 | |||
| 전압 | 기공간격 | 전압 | 기공간격 | ||
| 전해질 | 황산 | 19~25V1) | 50~65 nm | 40~80 V4),5) | 90~140 nm |
| 옥살산 | 40V2) | 100~110 nm | 110~150 V6),7) | 220~300 nm | |
| 인산 | 160~195V3) | 405~500 nm | - | ||
| 막성장속도 | 2~6 ㎛/h | 30~70 ㎛/h | |||
| 전류밀도 | 2~5 mA/cm2 (일정) | 30~250 mA/cm2 (시간에 따라 감소) | |||
1) H. Masuda, et al., J. Electrochem. Soc. 144, L127-L130 (1997).
2) H. Masuda, et al., Science 268, 1466-1468 (1995).
3) H. Masuda, et al.,. Jpn. J. Appl. Phys. 37, L1340-L1342 (1998).
4) S. Chu, et al., Adv. Mater. 17, 2115-2119 (2005).
5) K Schwirn, et al., ACS nano 2, 302-310 (2008).
6) W. Lee, et al., Nat. Mater. 5, 741-747 (2006).
7) W. Lee, et al., European patent application EP 1884578A1, filed Jul. 31, 2006.
한편, 알루미늄 나노구조체에서 가장 중요한 인자인 기공간 간격(interpore distance, Dint)은 연질 양극산화에서는 약 2.5nm/V, 고전계 양극산화에서는 약 2.0nm/V로 알려져 있다. 나노구조체의 생산속도와 관련된 산화막 성장속도에 있어서 연질 양극산화의 경우 전류밀도가 일정하게 낮은 값(수 mA/cm2)을 나타내므로 금속/산화막 계면에서의 급격한 온도상승이 없어 일반적인 이중자켓 셀과 같은 간단한 냉각수단만으로도 막의 절연 파괴를 방지할 수 있으나, 고전계 양극산화의 경우 초기 전류밀도가 매우 크고(수백 mA/cm2) 전극의 온도가 급격히 상승하므로 냉각을 위해 큰 전해조를 이용하거나(S. Chu, et al., Adv. Mater. 17, 2115-2119 (2005)) 알루미늄 하부에 냉각판을 취부하는 추가적인 수단(W. Lee, et al., Nat. Mater. 5, 741-747 (2006))을 사용하여야 한다. 또한 고전계 양극산화를 위해 높은 전압(~700V)을 인가할 경우 절연파괴를 방지하기 위해서는 일반적으로 사용되는 0.1~0.5 몰보다 훨씬 낮은 농도의 전해질을 사용하는 방법도 알려져 있다(C. A. Grims, et al., US Patent Application 20030047505A1, filed Sep. 13, 2002).
일반적으로 알루미늄 양극산화막의 기공 정렬성을 향상시키기 위해 2단계 양극산화법(H. Masuda, et al., Science 268, 1466-1468 (1995))을 사용할 수 있는데, 연질 양극산화에서는 산화막의 성장이 느리므로 1단계에서 형성된 산화막을 제거하고 2단계 산화를 거쳐 취급이 용이한 양극산화에의 멤브레인을 제조하기 위해서는 하루 이상의 시간이 소요되는 반면, 고전계 양극산화에서는 초기 전류가 커서 수십 분 이내에 기공의 정렬이 이루어지므로 기공의 정렬이 우수한 나노멤브레인을 얻는 데 있어서도 우수한 방법이다.
이렇게 성장된 양극산화막을 멤브레인으로 제조하기 위해서는 잔존하는 알루미늄과 경계층을 제거해야 하는데, 크게 전기화학적 방법과 화학적 방법이 활용되고 있다. 먼저 전기화학적 방법에서는 전압점감법(voltage reduction), 전류점감법(current reduction), 전기화학적 환원법을 이용해 경계층을 제거한 후 알루미늄을 선택적으로 녹여내는 방법과 펄스분리법(pulse detachment)으로 알루미늄에서 산화막을 분리한 후 경계층을 적절히 녹여내는 방법이 있으며, 화학적 방법에서는 알루미늄을 선택적으로 용해한 후 경계층을 녹여내는 방법이 알려져 있다. 또한, 경계층을 화학적으로 분리하는 과정을 적절히 활용하여 멤브레인의 기공 크기를 크게 할 수 있으며, 화학적, 물리적 방법을 통해 기공벽에 적절한 코팅막을 입혀 기공 크기를 줄일 수도 있다.
이와 같이 기공간 간격 및 기공 크기의 조절이 용이하고 그 형태가 균일한 나노기공을 갖는 나노구조체는 환경유해물질, 나노물질 또는 바이오물질과 같은 입자상 물질에 대한 선택도가 매우 우수한 분리막으로 사용될 수 있으나, 일반적으로 취급이 용이한 수십 ㎛ 정도의 두께로 만들면, 그 긴 유로로 인해 투과도가 현저히 나빠질 뿐만 아니라 지나가는 작은 입자에 의해 쉽게 막힘이 발생할 수 있어 분리막으로서의 효용이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 균일기공 양극산화 알루미나 소재의 분리막으로서의 응용에서 가장 큰 문제점이 되고 있는 투과도를 향상시키기 위해 선택도가 우수한 박막의 제1층을 제조하기 위한 연질 양극산화와 투과도가 우수한 후막의 제2층을 제조하기 위한 고전계 양극산화의 방법을 제공하며, 이로부터 만들어지는 선택도와 투과도가 우수한 비대칭 균일기공 알루미나 분리막 및 이의 제조방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입자상 물질이 분리 투과되는 알루미나 분리막에 있어서, 10~100 nm 범위 내의 단일 단면 크기의 유로가 밀집분포하여, 분리하고자 하는 입자 크기보다 작은 입자와 유체만 선택적으로 지나가게 하는 제1층과; 상기 제1층에 연속하여 형성되어, 상기 제1층의 유로보다 단면 크기가 상대적으로 큰 유로가 형성되어 상기 제 1층을 통과한 입자와 유체가 고속으로 통과할 수 있도록 하는 제2층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막 및 이의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 제1층의 유로는 제곱센티미터당 108~1012개의 밀도로 밀집하여 분포형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1층은 자기정렬이 일어나는 연질 양극산화 조건에서 제조되어 두께 0.01~5㎛의 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2층은 자기정렬이 일어나는 고전계 양극산화 조건에서 제조되어, 두께 20~200㎛의 후막으로 제조되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 제1층과 제2층은 분리막이 사용되는 환경에 따라 제1층의 박막을 제조한 후 제2층의 후막을 형성하는 방법과 제2층의 후막을 먼저 제조한 후에 제1층의 박막을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은 비대칭 균일기공 알루미나 분리막을 제공하여, 선택도와 투과도 및 내구성이 우수하므로 환경유해물질이나 나노물질 및 바이오물질과 같은 입자상 물질에 대한 분리투과 특성이 매우 향상되는 효과가 있다.
도 1 - 본 발명의 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 나타낸 모식도.
도 2 - 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 연질 양극산화 - 고전계 양극산화 방법에 의해 제조된 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 SEM 사진을 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 실시예에 따라 제조된 고전계 양극산화 - 연질 양극산화 방법에 의해 제조된 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 SEM 사진을 나타낸 도.
도 2 - 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 연질 양극산화 - 고전계 양극산화 방법에 의해 제조된 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 SEM 사진을 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 실시예에 따라 제조된 고전계 양극산화 - 연질 양극산화 방법에 의해 제조된 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 SEM 사진을 나타낸 도.
본 발명은 입자상 물질이 분리 투과되는 알루미나 분리막에 있어서, 10~100 nm 범위 내의 단일 단면 크기의 유로가 밀집분포하여, 분리하고자 하는 입자 크기보다 작은 입자와 유체만 선택적으로 지나가게 하는 제1층과, 상기 제1층에 연속하여 형성되어, 상기 제1층의 유로보다 단면 크기가 상대적으로 큰 유로가 형성되어 상기 제 1층을 통과한 입자와 유체가 고속으로 통과할 수 있도록 하는 제2층으로 이루어진 비대칭 균일기공 알루미나 분리막에 관한 것으로, 연질 양극산화법과 고전계 양극산화법을 적용하여 입자상 물질에 대한 선택도와 투과도 및 내구성이 우수한 비대칭 균일기공 알루미나 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 여기에서, 고전계 양극산화에 대한 장치와 방법은 기출원된 선행특허에 명시되어 있으며(10-2009-0093786, 10-2009-0112596), 연질 양극산화는 상기 고전계 양극산화 장치에서 전해질 농도에 대한 제어 없이, 온도와 전압만을 제어하여 실시가 가능하다.
상기 제1층의 유로는 제곱센티미터당 108~1012개 이상 밀집하여 분포형성되며, 연질 양극산화에 의해 5㎛ 이하의 박막으로 형성되며, 상기 제2층은 상기 유로보다 상대적으로 단면 크기가 큰 유로가 형성되며, 고전계 양극산화에 의해 20㎛ 이상의 후막으로 형성되어, 비대칭형 알루미나 분리막을 제공하게 된다.
상기 제1층은 균일크기의 기공이 형성될 수 있는 조건인 표 1의 자기정렬이 일어나는 연질 양극산화 조건에서 제조하는 것이 바람직하며, 또한, 상기 제2층은 기공 간 간격이 커서 화학적 용해에 의해 기공크기의 제어가 용이하고, 고속으로 후막으로 성장시킬 수 있는 조건인 표 1의 자기정렬이 일어나는 고전계 양극산화 조건에서 제조된다.
또한, 상기 제1층과 제2층은 분리막이 사용되는 환경에 따라 제 1층의 박막을 제조한 후 제2층의 후막을 형성하는 방법과 제2층의 후막을 먼저 제조한 후에 제1층의 박막을 형성하는 방법을 적용할 수 있다.
제1층의 박막을 먼저 형성하는 경우에는 기공의 정렬과 기공의 크기가 매우 밀접한 관계가 있으므로, 2단계 연질 양극산화법을 적용하여 1단계에서 기공을 정렬시킨 후 산화막을 제거하고 2단계에서 가급적 1시간 이내의 짧은 시간 동안 동일한 조건에서 양극산화하여 기공크기가 균일한 박막을 형성한 다음, 상기 제 2층의 후막을 형성하기 위해 고전계 양극산화가 일어나는 높은 전압으로 승압시켜 원하는 두께의 후막이 형성될 수 있는 시간동안 유지하여 형성한다. 여기에서 승압속도는 0.01~1V/s로, 0.01V/s보다 작으면 전이층(transition layer, 제1층과 제2층의 사이)이 너무 두꺼워지거나 제조시간이 너무 길어지게 되고, 1V/s보다 크면 급속한 전류상승과 발열에 의해 버닝(burning)이 일어나 시료를 손상시킬 수 있다. 또한 이렇게 형성된 막을 모재인 알루미늄과 분리하고, 경계층을 제거한 후 고전계 양극산화에 의해 만들어진 기공을 적절한 시간동안 화학적으로 에칭하여 기공을 원하는 크기로 확장함으로써 투과도를 향상시킨다.
제2층의 후막을 먼저 형성하는 경우에는 2단계 고전계 양극산화법을 적용하여 1단계에서 기공을 정렬시킨 후 산화막을 제거하고 2단계에서 원하는 두께의 후막이 형성될 수 있는 시간 동안 유지하여 제2층을 형성시키고, 그 다음, 전압을 연질 양극산화의 전압으로 낮추어 연질 양극산화 조건에서 정렬이 일어나도록 하여 제1층을 형성시킨다. 여기에서 감압속도는 0.01~1V/s로, 0.01V/s보다 작으면 전이층(transition layer, 제1층과 제2층의 사이)이 너무 두꺼워지거나 제조시간이 너무 길어지게 되고, 1V/s보다 크면 고전계 조건에서 생성된 두꺼운 경계층의 절연효과로 인해 전류가 흐르지 못하므로, 경계층의 두께를 감소시킬 수 있도록 1V/s보다 낮은 속도로 감압시킨다. 또한, 감압방법은 제조하고자 하는 기공의 형태에 따라 선형적, 단계적, 또는 지수적으로 감압시킨다. 또한 이렇게 형성된 막을 모재인 알루미늄과 분리하고, 경계층을 제거한 후 고전계 양극산화에 의해 만들어진 기공을 적절한 시간동안 화학적으로 에칭하여 기공을 원하는 크기로 확장함으로써 투과도를 향상시키는 것이 바람직하다. 이 때 기공크기의 확장은 2단계 후막 형성 직후, 경계층 제거 전 및 경계층 제거 후의 어느 시점에서 시행하여도 무방하다.
도 1은 구현하고자 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 모식도이다. 대표적인 연질 양극산화 및 고전계 양극산화의 정렬된 균일기공 형상을 각각 모식도의 위와 아래에 나타내었다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.
[실시예 1]
먼저, 순도 99.999%의 알루미늄 디스크를 부피비 1:4의 과염소산과 에탄올 혼합용액에서 5분간 전해연마하였다.
상기 전해연마된 시편을 시편온도 1℃, 0.3 몰 황산 용액 조건에서 백금 음극에 대해 20V의 전압을 인가한 후 8시간을 유지시켜 1차 산화막을 형성시켰다. 그 다음 염화구리와 염산의 혼합용액으로 1차 산화막을 선택적으로 제거하여 소정의 패턴을 형성시켰다(1단계 연질 양극산화).
그 다음, 1차 양극산화 후 1차 산화막을 선택적으로 제거한 시편에 대해 시편 온도 1℃, 0.3 몰 황산 용액 조건에서 25V를 인가한 후 1시간을 유지시켜 약 4㎛(박막) 두께의 제1층을 형성하였다(2단계 연질 양극산화).
그 다음, 고전계 양극산화 조건으로 용액을 0.3몰 옥살산 용액으로 바꾸어 시편 온도 1℃를 유지하면서 25V에서 초당 0.5V의 승압속도로 140V까지 전압을 상승시킨 후 2시간 동안 유지하여 약 60㎛(후막) 두께의 제2층을 형성하였다.
그리고 부피비 1:1의 과염소산과 에탄올 혼합용액에서 150V의 전압으로 펄스분리법을 적용하여 알루미늄 모재로부터 산화막을 분리시키고, 인산용액에서 화학적으로 에칭하여 기공을 확장하여 투과도를 향상시킨다.
도 2의 (a)는 상기 방법으로 제조된 62.5㎛ 두께의 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 SEM 사진을 나타내었고, 도 2의 (b)는 이 때 형성된 약 4㎛의 연질 양극산화 박막층과 고전계 양극산화 후막층의 경계면에 대한 SEM 사진을 나타내었다. 또한 도 2의 (c)는 연질 양극산화에 의해 표면에 형성된 평균 35 nm의 기공이 정렬되어 있는 제1층 단면 및 표면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 도 2의 (d)는 고전계 양극산화에 의해 형성된 제2층 단면 및 표면에 대한 SEM 사진을 나타내었다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2는 실시예 1과는 달리 분리막이 사용되는 환경에 따라 제2층의 후막을 먼저 제조한 후 제1층의 박막을 형성하는 것이다.
먼저, 순도 99.999%의 알루미늄 디스크를 부피비 1:4의 과염소산과 에탄올 혼합용액에서 5분간 전해연마하였다.
상기 전해연마된 시편을 고전계 양극산화 조건인 시편온도 1℃, 0.3 몰 옥살산 용액 조건에서 백금 음극에 대해 0V에서 초당 0.5V의 승압속도로 140V까지 전압을 상승시킨 후 30분간 유지시켜 1차 산화막을 형성시키고, 염화구리와 염산의 혼합용액으로 1차 산화막을 선택적으로 제거하여 소정의 패턴을 형성시켰다(1단계 고전계 양극산화).
그 다음, 1차 양극산화 후 1차 산화막을 선택적으로 제거한 시편에 대해 시편 온도 0℃, 초기농도 0.005몰의 옥살산 용액에서 140 V를 직접인가하여 2시간 동안 유지하면서 전류치를 15mA/cm2으로 설정하여 이 전류치보다 낮아지면 고농도 전해액을 공급하도록 하여 2차 산화막을 제조하여 약 60㎛(후막) 두께의 제2층을 형성하였다(2단계 고전계 양극산화).
그 다음, 전압을 140V에서 40V로 0.125V/s의 속도로 서서히 낮추고, 전류치를 1mA/cm2으로 설정하여 고농도의 전해액을 공급하면서 40V에서 1시간 동안 유지하여 기공을 정렬시켜 약 4㎛(박막)의 제1층을 형성하였다.
그리고 부피비 1:1의 과염소산과 에탄올 혼합용액에서 150V의 전압으로 펄스분리법을 적용하여 알루미늄 모재로부터 산화막을 분리시키고, 인산용액에서 화학적으로 에칭하여 기공을 확장하여, 비대칭 균일기공 알루미나 분리막을 제조하였다.
도 3의 (a)는 상기 방법으로 제조된 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 고전계 양극산화 후막층과 연질 양극산화 박막층의 경계면에 대한 SEM 사진을 나타내었고, 도 3의 (b)는 고전계 양극산화에 의해 형성된 제2층 단면에 대한 SEM 사진을 나타내고, 도 3의 (c)는 연질 양극산화에 의해 형성된 제1층 단면 및 표면에 대한 SEM 사진을 나타내었다.
이와 같이 고전계 양극산화와 연질 양극산화를 적절히 이용하는 본 발명의 방법에 의하면 입자상 물질에 대한 분리투과도가 우수한 비대칭형 균일 나노기공 알루미나 분리막을 제조할 수 있으며, 이러한 분리막은 나노 형틀(template)로서 나노기공체, 나노선 및 나노튜브의 제조에도 적용될 수 있다.
Claims (12)
- 입자상 물질이 분리 투과되는 알루미나 분리막에 있어서,
10~100 nm 범위 내의 단일 단면 크기의 유로가 밀집분포하여, 분리하고자 하는 입자 크기보다 작은 입자와 유체만 선택적으로 지나가게 하는 제1층과; 상기 제1층에 연속하여 형성되어, 상기 제1층의 유로보다 단면 크기가 상대적으로 큰 유로가 형성되어 상기 제 1층을 통과한 입자와 유체가 통과할 수 있도록 하는 제2층;을 포함하여 구성되되,
상기 제1층은 자기정렬이 일어나는 전압제어 연질 양극산화 조건에서 형성되고, 상기 제2층은 자기정렬이 일어나는 전압제어 고전계 양극산화 조건에서 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막. - 제 1항에 있어서, 상기 제1층의 유로는 제곱센티미터당 108~1012개의 밀도로 밀집하여 분포형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1층은 두께 0.01~5㎛의 박막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막.
- 제 1항에 있어서, 상기 제2층은 두께 20~200㎛의 후막으로 제조된 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막.
- 입자상 물질이 분리 투과되는 알루미나 분리막의 제조방법에 있어서,
양극산화법을 이용하여 10~100 nm 범위 내의 단일 단면 크기의 유로를 형성시켜 분리하고자 하는 입자 크기보다 작은 입자와 유체만 선택적으로 지나가게 하는 제1층을 제조하는 단계와; 양극산화법을 이용하여 상기 제1층에 연속하여 상기 제1층의 유로보다 단면 크기가 상대적으로 큰 유로를 형성시켜 상기 제 1층을 통과한 입자와 유체가 통과할 수 있도록 하는 제2층을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 제1층은 자기정렬이 일어나는 전압제어 연질 양극산화 조건에서 형성되고, 상기 제2층은 자기정렬이 일어나는 전압제어 고전계 양극산화 조건에서 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법. - 제 5항에 있어서, 상기 제1층을 제조하는 단계는,
2단계 연질 양극산화법을 이용하여 0.01~5㎛ 두께의 제1층을 제조하는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법. - 제 5항에 있어서, 상기 제2층을 제조하는 단계는,
고전계 양극산화법을 이용하여 20~200㎛ 두께의 제2층을 제조하는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법. - 제 7항에 있어서, 상기 고전계 양극산화법은 0.01~1V/s로 승압속도 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법.
- 입자상 물질이 분리 투과되는 알루미나 분리막의 제조방법에 있어서,
양극산화법을 이용하여 단일 단면 크기의 유로를 형성하여 입자와 유체가 통과할 수 있도록 하는 제2층을 제조하는 단계와; 양극산화법을 이용하여 상기 제2층에 연속하여 상기 제2층의 유로보다 단면 크기가 상대적으로 작은 10~100 nm 범위 내의 단일 단면 크기의 유로를 형성시켜 분리하고자 하는 입자 크기보다 작은 입자와 유체만 선택적으로 지나가게 하는 제1층을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 제1층은 자기정렬이 일어나는 전압제어 연질 양극산화 조건에서 형성되고, 상기 제2층은 자기정렬이 일어나는 전압제어 고전계 양극산화 조건에서 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법. - 제 9항에 있어서, 상기 제2층을 제조하는 단계는,
2단계 고전계 양극산화법을 이용하여 20~200㎛ 두께의 제2층을 제조하는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법. - 제 9항에 있어서, 상기 제1층을 제조하는 단계는,
연질 양극산화법을 이용하여 0.01~5㎛ 두께의 제1층을 제조하는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법. - 제 11항에 있어서, 상기 연질 양극산화법은 0.01~1V/s로 감압속도 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭 균일기공 알루미나 분리막의 제조방법.
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| 양극산화에 의한 다공성 알루미나 막의 제조 및 기체투과 특성, Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, 10(2), p212-217 (1999.)* |
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