KR101451790B1 - 내구성을 갖는 저반사 표면체의 제조 방법 및 그 저반사 표면체 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 저반사 표면체(30)의 제조방법은, 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)를 준비하는 제1단계; 상기 기둥 구조(11)가 알루미늄 막(21)을 가지도록 처리하여 알루미늄 표면-재료(20)를 준비하는 제2단계; 그리고 상기 알루미늄 표면-재료(20)를 산화시켜 상기 기둥 구조(11) 상에 나노 플레이크 층(31)을 형성하여 이중 돌기 구조(33)를 가진 저반사 표면체(30)를 제조하는 제3단계;를 포함한다. 상기 저반사 표면체(30)의 제조방법은 가시광선과 적외선 영역대의 파장을 내부적으로 전반사 시켜 흡수함으로써, 반사율을 현저히 줄일 수 있는 표면으로, 태양광 소자의 표면이나, 각종 디스플레이 표면처리에 응용할 수 있는 저반사 표면체(30)를 간단하고 비용이 적으며 친환경적인 공정으로 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 반사율을 현저히 줄이고 빛을 잘 투과하거나 흡수하도록 표면에 이중 나노구조가 형성된 표면체를 형성하는 방법과 그 저반사 특성을 지속적으로 유지시켜 줄 수 있도록 자가세척 기능을 갖는 표면체에 관한 것이다.
반사율을 줄이고 빛을 잘 투과하거나 흡수하는 표면은 각종 디스플레이, 도로 표지판, 각종 광학관련 제품뿐만 아니라, 태양광 발전에서도 광소자의 효율과 직접적인 관련이 있기 때문에 최근 커다란 이슈가 되고 있다. 특히, 현재 개발되고 있는 저반사 표면이나 저반사 코팅 기술들은 오염에 대한 내구성이 떨어져서, 시간이 지나면서 저반사 특성이 떨어지고 관리가 어려워서 상업화에 어려움을 겪고 있다.
자연계에서 발견되는 저반사 표면으로는 야행성 곤충의 눈이 있다. 이 눈은 특별한 마이크로-나노 스케일의 구조를 가지고 있는데, 많은 연구자들이 이 구조를 적용하여 Anti-Reflecting 효과를 보았다. 이들이 가지고 있는 규칙적인 돌기 모양의 구조는 빛의 반사를 억제하고 투과율을 높여 밤에도 적은 빛을 가지고 생활하는 것을 가능케 해준다 [S.J. Wilson & M.C. Hutley, “The Optical Properties of 'Moth Eye' Antireflection Surfaces,” Optica Acta: International Journal of Optics, Volume 29, issue 7, 1982].
기존에 규칙적인 돌기 모양의 구조를 만드는 방법들은 다른 연구자들에 의하여 많이 제안되어 왔다. 대표적으로 쓰이는 기술로는 E-beam evaporator, CVD, RF sputtering, plasma etching, RIE, sol-gel, hydrothermal 방법 등이 있다. 2012년에는 RIE와 nano imprinting 기술을 이용하여 Si에서 reflectance를 현저히 낮추고, 내구성을 갖춘 자가세척 기능을 갖는 표면을 개발하였다는 보고도 있다 [journal ACS Nano: “Nanotextured Silica Surfaces with Robust Super-Hydrophobicity and Omnidirectional Broadband Super-Transmissivity, 2012, K.C Park, H. Choi etc]. 그러나, 이러한 방법은 미리 마스크를 준비해야 하고, 공정이 여러 단계로 구성되어, 제작 과정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있다. 또 다른 연구로 상대적으로 저렴하고 간단한 공법인 wet etching을 이용하여 실리콘 표면에 피라미드 구조를 만들어 태양전지에 응용하려는 시도가 있었는데, 이 공정은 불산(HF)을 식각액으로 사용하기 때문에, 공정에 위험이 따르고, 안전관련 설비 등의 비용 또한 많이 든다는 단점이 있다[Georgia Institute of Technology, 2009, John Toon, Self-cleaning, low-reflectivity treatment boosts efficiency for photovoltaic cells, not published].
이에, 본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위해 제작 공정이 간단하고, 상대적으로 저렴하며, 친환경적인 공법으로 표면의 반사율을 줄이는 방법 및 그 표면체를 제안한다.
본 발명의 목적은 반사율이 현저히 낮은 금속, 비금속 표면 구조(표면체)를 형성하는 것을 목적으로 하며, 그 공정이 단순하며, 비용이 적고, 자연친화적인 방식으로 처리가 가능한 저반사 표면체의 제조 방법을 제공함에 있다. 또한, 상기 저반사 표면체는 내구성이 우수하며 자가세척 기능도 가질 수 있는, 지속적인 저반사 표면 특징을 가지는 표면체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 저반사 표면체(30)의 제조방법은 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)를 준비하는 제1단계; 상기 기둥 구조(11)가 알루미늄 막(21)을 가지도록 처리하여 알루미늄 표면-재료(20)를 준비하는 제2단계; 그리고 상기 알루미늄 표면-재료(20)의 알루미늄 막(21)을 산화시켜 상기 기둥 구조(11) 상에 나노 플레이크 층(31)(nano flake layer)을 형성하여 이중 돌기 구조(33)를 가진 저반사 표면체(30)를 제조하는 제3단계;를 포함한다. 상기 나노 플레이크 층(31)은 상기 기둥 구조(11) 상에 형성된 침상 또는 판상의 나노 플레이크(32)들(nano flakes)을 포함하는 것이다.
상기 제1단계의 기둥 구조(11)는 재료(10)의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching), 반응 이온 에칭(reactive ion etching), 이온밀링법(ion-milling), 및 방전 가공 (electro discharge Machining, EDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 방법을 이용하여 식각하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 제1단계의 기둥 구조(11)는 CF4, CHF3, C2F6, C2Cl2F4, C3F8, C4F8, SF6 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 반응성 가스를 포함하여 30초 내지 90분 동안 재료(10)의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching)하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 제2단계의 알루미늄 막(21)은 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 및 열증착(thermal evaporation)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 공정에 의하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 제3단계의 수산화는 물을 포함하는 반응액 또는 그 증기와 상기 알루미늄 표면-재료(20)의 알루미늄 막(21)이 접촉하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 반응액 또는 그 증기는 섭씨 70 내지 90 도인 것일 수 있다.
상기 나노 플레이크(32)는 보헤마이트{boehmite, ALO(OH)}, 산화알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 이들로 이루어진 것일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 순수(純水)를 이용한 접촉각이 10도 이하인 친수성을 가질 수 있다.
상기 제3단계 이후에, 상기 저반사 표면체(30)에 소수성 코팅을 하는 제4단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)는 그 표면에 500 내지 1500 nm의 높이와 50 내지 200 nm의 폭을 가지는 원뿔 형태의 기둥들이 단위 면적(mm2)당 2000만 내지 4000만 개로 형성된 것일 수 있다.
상기 알루미늄 막(21)은 10 내지 100 nm의 두께로 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 저반사 표면체(30)는 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10), 그리고 상기 기둥 구조(11) 상에 위치하는 나노 플레이크 층(31)(nano flake layer)을 포함하고, 상기 나노 플레이크 층(31)은 침상 또는 판상의 나노 플레이크(32)들(nano flakes)을 포함하고, 상기 나노 플레이크(32)는 보헤마이트{boehmite, ALO(OH)}, 산화알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것이다.
상기 나노 플레이크(32)는 높이가 10 nm 내지 100 nm인 것일 수 있다.
상기 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)는 그 표면에 500 내지 1500 nm의 높이와 50 내지 200 nm의 폭을 가지는 원뿔 형태의 기둥들이 단위 면적(mm2)당 2000만 내지 4000만 개로 형성된 것일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 순수를 이용하여 측정한 접촉각이 10 도 이하인 초친수성을 가질 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 상기 나노 플레이크 층(31) 내의 나노 플레이크(32)들 사이, 상기 나노 플레이크 층(31) 위, 또는 이들 모두에 소수성 고분자를 더 포함할 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 순수를 이용하여 측정한 접촉각이 130 도 이상인 초소수성을 나타내어 자기세척 기능을 가질 수 있다.
상기 소수성 고분자는, 헥사메틸디실록세인(HMDSO, Hexamethyldisiloxane), 테트라메틸실레인 (tetramethylsilane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 상기 저반사 표면체(30)를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도로표지판은 상기 저반사 표면체(30)를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광고판을 상기 저반사 표면체(30)를 포함한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 나노 플레이크(nano flake)는, 수에서 수십 나노미터 높이의 판상 구조가 표면으로부터 수직 혹은 약간의 경사를 두고 기울어져 방사형으로 형성된 구조를 의미한다.
본 발명에서 이중 돌기 구조는, 원뿔, 원기둥, 표면이 불규칙한 기둥 등을 포함하는 기둥 구조의 1차 돌기 구조 상에, 판상이나 침상 또는 이들을 모두 포함하는 나노 플레이크들이 2차 돌기 구조가 형성되는 계층적인(hierarchical) 이중 돌기 구조를 의미한다.
본 발명에서 자가세척 기능은, 표면이 소수성 또는 초소수성을 띄어서 오염물질이 표면에 잘 부착되지 않고, 부착되더라도 쉽게 탈리되어, 특별한 세척 공정 없이도 장기간 표면이 오염되지 않은 상태로 유지될 수 있는 기능을 의미한다.
본 발명에서 표면체라 함은, 그 형상이나 두께, 다른 소재와의 결합 여부와 상관 없이, 이하 제시되는 제조방법으로 제작된 표면구조를 포함하는 재료 및 물품을 의미하며, 이와 결합된 표면을 포함한다.
본 발명의 저반사 표면체(30)의 제조방법은 장기간 저반사 표면의 특성을 유지시킬 수 있고, 자가세척 기능을 가질 수 있는 표면 기술을 제공한다. 본 발명의 저반사 표면체(30)의 제조방법은 유독한 화학물질의 사용을 최소화하여 친환경적 제조공정을 제공하면서도 우수한 내구성을 갖는 저반사 표면의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 저반사 표면체(30)의 제조방법은 일정한 배열을 갖는 마이크로 기둥 구조(11)를 세우고, 이 위에 나노 플레이크(32) 구조를 형성하여, 표면의 반사율을 현저히 줄이고 적은 빛으로도 높은 흡수율을 얻을 수 있도록 반사율을 1-2 % 이하로 현저히 낮출 수 있는 기술을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저반사 표면체(30)의 제조방법은, 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)를 준비하는 제1단계; 상기 기둥 구조(11) 상에 알루미늄 막(21)을 형성시켜 알루미늄 표면-재료(20)를 준비하는 제2단계; 그리고 상기 알루미늄 표면-재료(20)의 알루미늄 막(21)을 산화시켜 상기 기둥 구조(11) 상에 나노 플레이크 층(31)(nano flake layer)을 형성하여 이중 돌기 구조(33)를 가진 저반사 표면체(30)를 제조하는 제3단계;를 포함한다.
상기 제1단계의 재료(10)는 기둥 구조(11)를 형성할 수 있는 것이라면 적용될 수 있다. 상기 재료(10)는 금속, 비금속, 고분자, 및 이들의 조합일 수 있고, 상기 금속은 예를 들어 알루미늄 일 수 있으며, 상기 비금속은 예를 들어 실리카일 수 있다.
상기 재료(10)는 표면에 마이크로 스케일 이하로 미세하고 규칙적인 기둥 구조(11)를 포함하는 것일 수 있고, 평평한 재료의 표면을 식각하여 표면에 기둥 구조를 포함하도록 처리되어 준비된 재료(10)일 수 있다.
상기 표면에 기둥 구조(11)를 포함하도록 하는 처리는, 플라즈마 식각(plasma etching), 반응 이온 에칭(reactive ion etching), 이온밀링법(ion-milling), 및 방전 가공 (electro discharge Machining, EDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 방법을 이용하여 식각하여 그 표면에 규칙적인 기둥 구조(11)를 형성한 것일 수 있다.
상기 제1단계의 기둥 구조(11)는 반응성 가스를 이용하여 재료의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching)하여 형성할 수 있다. 상기 반응성 가스는 CF4, CHF3, C2F6, C2Cl2F4, C3F8, C4F8, SF6 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 식각 시간은 30초 내지 90분 이하일 수 있다.
특히, 상기 재료(10)가 비금속인 실리콘을 포함하는 소재인 경우에는, 실리콘이 CF4 플라즈마와 반응성이 용이하게 식각할 수 있고, 이 공정에는 특별한 리소그래피 공정이 필요 없으므로, 짧은 시간의 건식 식각으로 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)의 준비가 가능하다.
바람직하게 상기 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10)는, 그 표면에 500 내지 1500 nm의 높이와 50 내지 200 nm의 폭을 가지는 원뿔 형태의 기둥들이 포함된 것일 수 있고, 상기 기둥들은 단위 면적(mm2)당 2000만 내지 4000만 개가 포함된 것일 수 있다.
상기 제2단계는 상기 기둥 구조(11)의 표면이 알루미늄 막(21)을 가지도록 처리하여 알루미늄 표면-재료(20)를 준비하는 단계이다. 상기 재료(10)가 알루미늄인 경우에는 특별한 처리 없이 제2단계의 알루미늄 막(21)을 형성할 수 있으나, 알루미늄 이외의 표면을 가지는 경우에는 상기 재료(10)의 표면의 일부 또는 전부에 알루미늄 막(21)을 형성시키는 처리를 할 수 있다. 상기 알루미늄 막(21)의 형성은 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 및 열증착(thermal evaporation)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 공정에 의하여 형성되는 것일 수 있고, 기둥 구조(11)의 기둥의 옆면 및 기둥들 사이의 면에까지 알루미늄 막(21)을 형성할 수 있는 공정을 적용하는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 막(21)은 10 내지 100 nm 의 두께로 형성할 수 있고, 바람직하게 30 내지 50 nm로 형성할 수 있다.
상기 제3단계는, 상기 알루미늄 표면-재료(20)를 산화시켜 상기 기둥 구조(11) 상에 나노 플레이크 층(31)(nano flake layer)을 형성하는 과정이다.
상기 산화는 물을 포함하는 반응액 또는 그 증기와 상기 알루미늄 표면-재료(20)의 알루미늄 막(21)이 접촉하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 반응액은 물을 포함하는 것이라면 적용할 수 있고, 증류수, 탈이온수 및 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 반응액은 물로 이루어진 것이거나, 물과 함께 산, Cl을 포함하는 염(salt) 및 이들의 조합을 포함하여 이루어진 것일 수 있다. 상기 Cl을 포함하는 염으로는 예를 들어 염화나트륨(NaCl)이 적용될 수 있다.
상기 반응액은 액체의 상태로 적용될 수 있고, 증기의 형태로 적용될 수 있다. 상기 반응액 또는 그 증기는 바람직하게 섭씨 70 내지 90 도인 것일 수 있고, 섭씨 80도 내지 90 도인 것일 수 있다.
상기 수산화를 위한 접촉은 1 내지 10 분 동안 이루어지는 것일 수 있다. 상기 시간의 범위로 상기 산화를 위한 접촉이 이루어지는 경우에는 적절하고 효과적으로 나노 플레이크(32)들이 형성될 수 있다.
상기 알루미늄 층이 상기 반응액 또는 그 증기와 반응하여 산화되면서, 침상 또는 판상의 구조체들이 빽빽하게 형성된 나노 플레이크(32)들을 이루게 되며, 이러한 나노 플레이크(32)들이 하나의 층을 이루어 나노 플레이크 층(31)을 형성한다.
상기 나노 플레이크(32)는 보헤마이트{boehmite, ALO(OH)}, 산화알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 나노 플레이크(32)들은 침상인 경우에는 높이가 10 내지 100 nm인 것일 수 있고, 판상이 경우에는 높이가 10 내지 100 nm이고 폭이 10 내지 100 nm인 것일 수 있으며, 이들이 혼재되어 있을 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 상기 기둥 구조(11)(1차 돌기 구조) 상에 나노 플레이크 층(31)(2차 돌기 구조)이 형성된 계층적 이중 돌기 구조(33)를 가지는 표면을 포함한다.
상기 저반사 표면체(30)는, 가시광선 및 적외선 영역에서 빛의 반사율이 10% 이하인 것일 수 있다. 또한, 상기 저반사 표면체(30)는 그 처리 조건을 조절하여 200 내지 1200 nm의 영역 대의 빛에 대하여 2% 이하의 반사율을 가지도록 할 수 있다. 또한, 가시광선 및 적외선 영역에서 빛의 반사율이 1% 이하인 표면을 제공할 수 있다.
또한, 상기 저반사 표면체(30)는 우수한 내구성을 가져서, 이러한 작은 반사율을 시효 효과(aging effect) 없이 유지할 수 있고, 실험적으로 확인한 바와 같이, 최소한 60일 이상 시효 효과 없이 이러한 표면 특성이 유지될 수 있다.
이러한 저반사 표면체(30)는 친수성 표면 특성을 가질 수 있는데, 순수를 이용한 접촉각이 20도 이하일 수 있고, 10도 이하일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)의 제조방법은, 상기 제3단계 이후에, 상기 저반사 표면체(30)에 소수성 코팅을 하는 제4단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 소수성 코팅은 상기 저반사 표면체(30)의 친수성 표면을 소수성 또는 초소수성을 가지도록 하는 것의 일 예로, 비교적 간이한 방법으로 상기 저반사 표면체(30)가 소수성 또는 초소수성 특성을 가질 수 있도록 할 수 있다.
상기 소수성 코팅은 소수성 또는 초소수성 고분자를 이용하여 이루어질 수 있고, 상기 소수성 또는 초소수성 고분자는 헥사메틸디실록세인(HMDSO, Hexamethyldisiloxane), 테트라메틸실레인 (tetramethylsilane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 제4단계를 거친 저반사 표면체(30)는, 소수성 또는 초소수성 특성으로 인하여 표면 잘 오염되지 않는 자가세척 기능을 갖는다. 상기 저반사 표면체(30)의 자가 세척 기능은, 특히 빛의 반사가 그 성능이나 효율을 떨어뜨리나 표면 오염이 쉽게 일어날 수 있는 물품에 유용하게 적용할 수 있으며, 예를 들어, 태양전지의 집광판 표면, 도로 교통 표지판의 표면, 실외 광고판, 텔레비전이나 액자의 표면, 자동차의 유리 등에 적용될 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)의 재료로 실리콘을 적용하는 경우에는, CF4 플라즈마와 반응성이 좋아 건식 식각으로 비교적 짧은 시간 내에 기둥 구조를 형성할 수 있고, 이렇게 형성된 기둥 구조의 표면에 수십 나노미터의 얇은 알루미늄 박막을 스퍼터링이나 e-beam deposition으로 증착 혹은 코팅한 후, 물을 포함하는 반응액이나 그 증기와 수 분 동안 접촉하면, 플레이크 모양의 나노 구조가 더 형성되어 이중 돌기 구조가 형성되는데, 이러한 구조가 가시광선 및 적외선 파장 대에서 현저히 낮은 반사율을 가질 수 있고, 특히 태양전지에 응용될 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)의 재료로 금속을 적용하는 경우도 마찬가지의 과정으로 이중 돌기 구조(33)를 가지는 표면체를 제공할 수 있으며, 특히 상기 재료로 알루미늄 금속을 사용하는 경우에는 상기 제2단계를 생략할 수 있어서, 저반사 표면체(30)의 제조공정이 더욱 단축될 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)의 제조방법은, 나노 플레이크(32)의 형성이 물을 포함하는 반응액을 이용하기 때문에, 친환경적이고 비교적 간단하고 짧은 시간의 공정으로 계측적인 이중 돌기 구조(33)를 가지는 저반사 표면체(30)를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 저반사 표면체(30)는, 표면에 기둥 구조(11)를 포함하는 재료(10), 그리고 상기 기둥 구조(11) 상에 위치하는 나노 플레이크 층(31)(nano flake layer)를 포함한다. 상기 나노 플레이크 층(31)은 침상 또는 판상의 나노 플레이크(32)들(nano flakes)를 포함한다. 상기 나노 플레이크(32)는 보헤마이트{boehmite, ALO(OH)}, 산화알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 이들로 이루어진 것일 수 있다.
상기 재료(10)는 비금속, 금속, 고분자 등을 포함하는 것으로, 기둥 구조(11)를 형성할 수 있고, 저반사 특성을 얻고자 하는 것이라면 특별하게 제한되지 않는다. 그러나, 상기 재료(10)가 실리카를 포함하는 경우에는 기둥 구조(11)를 용이하게 형성할 수 있다는 점에서는 재료를 적용하는 것이 유리할 수 있다.
상기 기둥 구조(11)는, 재료(10)의 표면에 100 내지 500 nm의 높이와 50 내지 200 nm의 폭을 가지는 기둥들로 단위 면적(mm2)당 2000만 내지 4000만 개의 밀도로 위치하는 것일 수 있다.
상기 나노 플레이크(32)는 침상 또는 판상, 이들이 혼합된 형태인 것일 수 있다. 상기 나노 플레이크(32)들은 침상인 경우에는 높이가 10 내지 100 nm인 것일 수 있고, 판상이 경우에는 높이가 10 내지 100 nm이고 폭이 10 내지 100 nm인 것일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 순수를 이용하여 측정한 접촉각이 10 도 이하인 초친수성을 가지는 것일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는, 상기 나노 플레이크 층(31) 내의 나노 플레이크(32)들 사이, 상기 나노 플레이크 층(31) 위, 또는 이들 모두에 소수성 또는 초소수성 고분자를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 소수성 또는 초소수성 고분자는 헥사메틸디실록세인(HMDSO, Hexamethyldisiloxane), 테트라메틸실레인 (tetramethylsilane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는 순수를 이용하여 측정한 접촉각이 130 도 이상인 초소수성을 나타내어 자기세척 기능을 가지는 것일 수 있다.
상기 저반사 표면체(30)는, 가시광선 및 적외선 영역에서 빛의 반사율이 10% 이하인 것일 수 있다. 또한, 상기 저반사 표면체(30)는 그 처리 조건을 조절하여 200 내지 1200 nm의 영역 대의 빛에 대하여 2% 이하의 반사율을 가지도록 할 수 있다. 또한, 가시광선 및 적외선 영역에서 빛의 반사율이 1% 이하인 표면을 제공할 수 있다.
또한, 상기 저반사 표면체(30)는 이러한 작은 반사율을 시효 효과(aging effect) 없이 유지할 수 있다. 나아가, 상기 저반사 표면체(30)가 소수성 또는 초소수성 코팅을 더 포함하는 경우에는 표면 오염물질의 영향을 최소화하거나 없도록 하여 저반사 표면 특성을 오래 유지할 수 있는 자가세척 기능을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 상기 저반사 표면체(30) 또는 상기 자가세척 기능을 갖는 저반사 표면체(30)를 포함한다. 상기 저반사 표면체(30)를 포함하여 반사되는 빛의 양을 최소화하고, 이러한 성능이 표면 오염 없이 유지될 수 있도록 하여 태양광 발전의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발 명의 또 다른 일 실시예에 따른 도로 표지판 또는 광고판은 상기 저반사 표면체(30) 또는 상기 자가세척 기능을 갖는 저반사 표면체(30)를 포함한다. 상기 저반사 표면체(30)는 반사되는 빛의 양을 최소화하고, 이러한 성능이 표면 오염 없이 유지될 수 있도록 하여 입사되는 빛의 방향이나 빛의 양에 영향을 최소화한 도로표지판 또는 광고판을 제공할 수 있다.
본 발명의 저반사 표면체의 제조방법 및 그 저반사 표면체는 친환경적이고 비교적 간단한 공정으로 저반사 표면체를 제조하는 방법을 제공한다. 이렇게 형성된 표면체는 계층적인 이중 돌기 구조를 포함하며, 시효효과 없이 장기간 저반사 특성을 제공할 수 있고, 친수성 코팅제를 별도로 사용하지 않아도 우수한 친수성을 가지는 표면체를 제공할 수 있다. 또한, 소수성 코팅 공정을 통하여 초소수성으로 표면 특성을 개질할 수 있으며, 이 경우 자가 세척 기능을 추가로 부여할 수 있다.
상기 저반사 표면체는 특히 태영광 에너지의 집광판 등에 적용될 수 있는데, 태양광 에너지의 집광판 표면에서 입사광 반사에 의한 태양 에너지의 손실 및 표면 오염으로 인한 투과율의 감소라는 두 가지 문제를 모두 해결 할 수 방법을 제공한다. 상기 저반사 표면체는 각종 디스플레이 표면, 광고판, 도로표지판, 차량 유리 등에 적용이 가능하며, 대형 표면에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 이중 나노구조를 갖는 저반사 실리콘 표면의 제조방법을 공정 단계별로 설명하는 개략도이다
도 2는 본 발명의 비교예 3에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 10 nm, b는 30 nm, c는 50 nm, d는 100 nm의 알루미늄 막을 적용한 예이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 알루미늄을 코팅하지 않은 실리콘 표면을, b는 10 nm, c는 30 nm, d는 50 nm의 알루미늄 막을 각각 적용한 예이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 알루미늄을 코팅하지 않은 실리콘 표면을, b는 10 nm, c는 30 nm, d는 50 nm의 알루미늄 막을 각각 적용한 예이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 알루미늄을 코팅하지 않은 실리콘 표면을, b는 10 nm, c는 30 nm, d는 50 nm의 알루미늄 막을 각각 적용한 예이다.
도 6은 실시예 1 내지 3의 샘플과 표면처리를 하지 않은 비교예 1의 표면들을 이용하여 반사율을 측정한 결과이다.
도 7은 비교예 3에서 알루미늄 막의 두께를 달리 한 표면체들과 비교예 1의 표면체들을 이용하여 반사율을 측정한 결과이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 샘플들 중에서 알루미늄 막의 증착 두께가 각기 다르게 한 샘플들과 실리콘 표면에 플라즈마 처리만을 한 비교예 2와 가시광선 영역과 적외선 영역에서 반사율을 측정한 결과이다. 도 9는 비교예 3, 실시예 1 내지 3의 샘플들을 백생광 아래서 촬영한 사진이다.
도 10은 실시예 4의 샘플들 및 비교예 4의 샘플을 이용하여 물(純水)에 대한 접촉각을 측정한 결과이다.
도 11은 비교예 3 (알루미늄 50 nm 증착) 및 실시예 (CF4 플라즈마처리 30 초 후 10분 끓는물 처리)의 초소수 코팅막의 내구성을 측정을 위해 물에 대한 접촉각을 30일 간격으로 측정한 결과이다.
도 12는 도 4의 b에 해당하는 사진을 확대한 사진이다.
도 13은 도 4의 d에 해당하는 사진을 확대한 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예 3에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 10 nm, b는 30 nm, c는 50 nm, d는 100 nm의 알루미늄 막을 적용한 예이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 알루미늄을 코팅하지 않은 실리콘 표면을, b는 10 nm, c는 30 nm, d는 50 nm의 알루미늄 막을 각각 적용한 예이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 알루미늄을 코팅하지 않은 실리콘 표면을, b는 10 nm, c는 30 nm, d는 50 nm의 알루미늄 막을 각각 적용한 예이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 저반사 표면체의 전자현미경 사진이다. a는 알루미늄을 코팅하지 않은 실리콘 표면을, b는 10 nm, c는 30 nm, d는 50 nm의 알루미늄 막을 각각 적용한 예이다.
도 6은 실시예 1 내지 3의 샘플과 표면처리를 하지 않은 비교예 1의 표면들을 이용하여 반사율을 측정한 결과이다.
도 7은 비교예 3에서 알루미늄 막의 두께를 달리 한 표면체들과 비교예 1의 표면체들을 이용하여 반사율을 측정한 결과이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 샘플들 중에서 알루미늄 막의 증착 두께가 각기 다르게 한 샘플들과 실리콘 표면에 플라즈마 처리만을 한 비교예 2와 가시광선 영역과 적외선 영역에서 반사율을 측정한 결과이다. 도 9는 비교예 3, 실시예 1 내지 3의 샘플들을 백생광 아래서 촬영한 사진이다.
도 10은 실시예 4의 샘플들 및 비교예 4의 샘플을 이용하여 물(純水)에 대한 접촉각을 측정한 결과이다.
도 11은 비교예 3 (알루미늄 50 nm 증착) 및 실시예 (CF4 플라즈마처리 30 초 후 10분 끓는물 처리)의 초소수 코팅막의 내구성을 측정을 위해 물에 대한 접촉각을 30일 간격으로 측정한 결과이다.
도 12는 도 4의 b에 해당하는 사진을 확대한 사진이다.
도 13은 도 4의 d에 해당하는 사진을 확대한 사진이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 설명한다. 본 발명의 태양광 발전 소자의 효율을 극대화 하기 위한 반사율이 낮고 자가세척 기능을 포함한 표면의 제조방법 및 그 표면체에 대한 발명을 도 1 등을 참고로 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예
1
1) 마이크로 기둥 구조(11)의 형성
실리콘 태양광발전 소자 표면에, CF4 플라즈마 에칭을 30 분 동안 하여 약 500 nm 길이와 약 200 nm정도의 폭을 가지는 실시예 1의 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조(11)를 형성하였다. 기둥의 형태는 원뿔 형으로 관찰되었다(도 3의 a 사진 참조).
2) 알루미늄 막(21)의 증착
상기 실시예 1의 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조에 알루미늄을 증착 하였다. 증착은 E-BEAM EVAPORATION 법을 이용하여 진공조건에서 이루어졌고, 각각 10 nm, 30 nm, 및 50 nm로 증착한 샘플을 제조하였다.
3) 알루미늄 나노 플레이크(32)의 형성
상기 알루미늄을 각각 10 nm, 30 nm, 및 50 nm로 각각 증착한 샘플을 섭씨 80 도 이상의 물(또는 수증기)에 10분 정도 접촉시켜서, 마이크로 기둥 구조(11) 상에 침상 또는 판상의 알루미늄 나노 플레이크(32)가 자라난 실시예 1의 샘플 1-2, 1-3, 및 1-4을 각각 제조하였다.
도 3의 b 내지 d의 전자현미경 사진 (FEI사 Nova NanoSEM 200모델 이용, 30도 tilt 이하 동일하게 측정)을 참고하면, 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조체 상에 알루미늄 나노 플레이크(32)가 침상 또는 판상으로 자라난 구조를 가진다는 점을 확인할 수 있다. 각각 사진에서 나노 플레이크(32)의 크기는 약 50nm 의 침상(샘플 1-2), 약 100nm 의 침상(샘플 1-3), 약 150nm 의 판상(샘플 1-4)으로 관찰되었다.
실시예
2
1) 마이크로 기둥 구조(11)의 형성
CF4 플라즈마 에칭 처리를 60 분 동안 한 것을 제외하면 상기 실시예 1의 1)과 동일하게 처리하여 실시예 2의 샘플 1-1을 제조하였다. 실시예 2의 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조(11)는 약 1000 nm 길이와 약 250 nm정도의 폭을 가지는 마이크로 기둥 구조(11)를 형성하였고, 기둥의 형태는 원뿔 형으로 관찰되었다(도 4의 a 사진 참조).
2) 알루미늄 막(21)의 증착
상기 실시예 2의 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조에 상기 실시예 1- 2)와 동일하게 알루미늄을 증착 하였다.
3) 알루미늄 나노 플레이크(32)의 형성
상기 알루미늄을 각각 10 nm, 30 nm, 및 50 nm로 각각 증착한 샘플을 섭씨 80도 이상의 물(또는 수증기)에 10분 정도 접촉 시켜서, 마이크로 기둥 구조(11) 상에 침상 또는 판상의 알루미늄 나노 플레이크(32)가 자라난 실시예 2의 샘플 1-2, 1-3, 및 1-4을 각각 제조하였다.
도 4의 b 내지 d의 전자현미경 사진 및 도 12 및 13의 확대 사진을 참고하면, 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조체 상에 알루미늄 나노 플레이크(32)가 침상 또는 판상으로 자라난 구조를 가진다는 점을 확인할 수 있다. 각각 사진에서 나노 플레이크(32)의 크기는 약 50nm 의 침상(샘플 1-2), 약 100nm 의 침상(샘플 1-3), 약 150nm 의 판상(샘플 1-4)으로 관찰되었다.
실시예
3
1) 마이크로 기둥 구조(11)의 형성
CF4 플라즈마 에칭 처리를 90 분 동안 한 것을 제외하면 상기 실시예 1의 1)과 동일하게 처리하여 실시예 3의 샘플 1-1을 제조하였다. 실시예 3의 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조(11)는 약 1500 nm 길이와 약 500 nm정도의 폭을 가지는 마이크로 기둥 구조(11)를 형성하였고, 기둥의 형태는 원뿔 형으로 관찰되었다(도 5의 a 사진 참조).
2) 알루미늄 막(21)의 증착
상기 실시예 3의 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조에 상기 실시예 1- 2)와 동일하게 알루미늄을 증착 하였다.
3) 알루미늄 나노 플레이크(32)의 형성
상기 알루미늄을 각각 10 nm, 30 nm, 및 50 nm로 각각 증착한 샘플을 섭씨 80도 이상의 물(또는 수증기)에 10분 정도 접촉 시켜서, 마이크로 기둥 구조(11) 상에 침상 또는 판상의 알루미늄 나노 플레이크(32)가 자라난 실시예 3의 샘플 1-2, 1-3, 및 1-4을 각각 제조하였다.
도 5의 b 내지 d의 전자현미경 사진을 참고하면, 샘플 1-1의 마이크로 기둥 구조체 상에 알루미늄 나노 플레이크(32)가 침상 또는 판상으로 자라난 구조를 가진다는 점을 확인할 수 있다. 각각 사진에서 나노 플레이크(32)의 크기는 약 50nm 의 침상(샘플 1-2), 약 100nm 의 침상(샘플 1-3), 약 150nm 의 판상(샘플 1-4)으로 관찰되었다.
실시예
4
실시예 1 내지 3에서 샘플들 1-2 내지 1-4에 각각 HMDSO (Hexamethyldisiloxane) 막을 10 nm 정도 증착하여 각각 실시예 4의 샘플로 제조하였다.
비교예
1
실시예 1에서 적용한 실리콘 태양광발전 소자 자체를 비교예 1의 샘플로 하였다. 상기 비교예 1의 샘플은 실시예 1 내지 3과 달리 표면에 플라즈마 에칭 처리나 알루미늄 증착 처리를 하지 않은 실리콘 표면 자체를 비교예 1로 이하 물성을 실험하였다.
비교예
2
비교예 1의 샘플을 CF4 플라즈마 에칭 처리를 하고, 알루미늄 코팅 처리를 하지 않아서 마이크로 기둥 구조(11)를 표면에 가진 샘플을 비교예 2의 샘플로 제조하였다. 에칭 처리는 각각 30 분, 60 분 및 90분 동안 하였고, 이하 물성을 평가에서 비교예로 활용하였다.
비교예
3
비교예 1의 샘플에 CF4 플라즈마 에칭 처리를 하지 않고, 각각 10 nm, 30 nm, 50 nm, 및 100 nm의 두께로 알루미늄을 증착한 후에 실시예 1의 3)과 동일하게 섭씨 80 도 이상의 물(또는 수증기)로 처리하여 비교예 3의 샘플 1-1 내지 1-4를 제조하였고, 이의 전자현미경 사진을 도 2에 나타내었다. 알루미늄의 증착 높이에 따라서 침상 또는 판상의 나노 구조가 형성되었다는 점을 확인하였다.
비교예
4
비교예 1의 샘플인 미처리 Si 및 비교예 2의 플라즈마 에칭 처리만 한 샘플들에 각각 HMDSO (Hexamethyldisiloxane) 막을 10 nm 정도 증착하여 비교예 4의 샘플로 하였다.
실험예
1) 표면 반사율의 측정
표면 반사율은 UV-Vis-NIR spectrophotometer사의 Cary 5000 모델을 이용하여 상온 백그라운드 켈리브레이션 한 후 측정하였고, 각각 도 6 내지 8에 나타내었다. 도 6은 실시예 1 내지 3의 샘플과 표면처리를 하지 않은 비교예 1의 표면들을 이용하여 반사율을 측정한 결과이고, 도 7는 비교예 3에서 알루미늄 막(21)의 두께를 달리 한 표면체들과 비교예 1의 표면체들을 이용하여 반사율을 측정한 결과이며, 본 발명의 실시예 2에 따른 샘플들 중에서 알루미늄 막(21)의 증착 두께가 각기 다르게 한 샘플들과 실리콘 표면에 플라즈마 처리만을 한 비교예 2와 가시광선 영역과 적외선 영역에서 반사율을 측정한 결과이다.
상기 도 6의 결과를 참고하면, 플라즈마 처리를 길게 할수록 표면 반사율이 감소한다는 점을 확인할 수 있었고, 도 8의 결과를 참고하면, 알루미늄 증착을 10 nm와 50 nm로 한 결과가 30 nm로 증착한 결과보다 우수하여서 나노 플레이크(32)의 두께는 마이크로 나노 기둥 및 이의 표면에 형성되는 나노 플레이크(32)의 이중 돌기 구조(33)에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. 또한, 도 7을 참조하면, 비교예 3의 샘플 1-3의 경우도 비교적 저반사 특성을 가지고 있으나 도 8의 약 4 %R의 결과에 비교하여 상당히 높은 반사율 결과를 보여주었고, 이는 비교예 1 및 3의 결과와 비교하면 월등하게 표면반사율이 낮은 결과로 나타났다.
또한, 비교예 3 및 실시예 1 내지 3의 샘플들을 백색광 하에서 촬영한 사진을 도 9에 나타내었다. 상기 도 9를 참조하면, 비교예 3에 비하여 실시예 1 내지 3의 샘플들이 현저하게 저반사 특성을 나타낸다는 점을 확인할 수 있으며, 특히 60 분 이상의 실리콘 표면에 대한 플라즈마 식각과 10 nm 이상의 알루미늄 박막에 대해서는 광학적으로 매우 반사율이 적은 표면을 얻을 수 있음을 정량적으로 관찰이 가능하였다.
2)
접촉각의
측정 (
초소수성
여부의 평가)
접촉각의 측정은 Goniometer(Data Physics instrument Gmbh, OCA 20L)를 이용하여 수행하였다. 이 장비는, 표면의 고착된 물방울(sessile droplet)의 광학적 이미지와 접촉각을 측정 가능하게 해준다. 정적 접촉각 (static contact angle)은 표면에 5ml 물방울을 조심스럽게 위치(gentle landing)함으로써 측정하였다.
도 10은 실시예 4 및 비교예 4의 샘플을 이용하여 물(純水)에 대한 접촉각을 측정한 결과이다. 도 10을 참조하면, 나노 플레이크(32)를 형성한 샘플들에서 월등하게 우수한 초호수성 특성이 관찰되었고, 비교예 4의 샘플들의 특성과 비교하여도 실시예 4의 결과가 월등하게 우수한 초소수성 특성을 가진다는 결과를 보여주었다.
3) 시효효과의 측정 (
초소수성
특성의 지속성 평가)
도 11의 실시예와 비교예 1의 표면 내구성 특성을 측정하기 위하여, 샘플들을 공기 중에 노출한 상태에서 시간의 경과에 따라서 30일 간격으로 순수에 대한 접촉각을 측정하였고, 그 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 해당하는 샘플은 60일 경과 시까지 접촉각의 변화가 없어서 초소수성의 표면 특성을 유지하는 것으로 관찰되었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 판상 구조의 알루미늄 나노 플레이크(32)가 마이크로 기둥 구조체의 표면에 형성됨으로써, 광학적으로 반사율이 적은 표면이 형성된다. 또한, 이렇게 매우 거친 이중 나노 구조체 표면은 그 자체만으로도 순수에 대한 접촉각이 10도 이하인 초친수성을 보이는데, 용도에 따라 친수제나 소수제를 코팅함으로써, 초친수/초소수 표면을 얻을 수 있다는 점을 확인하였다.
이러한 저반사 또는 저반사 초소수성 표면은, 저반사 특성이 요구되는 분야에 적용될 수 있고, 특히 태양광 발전 시스템에 응용될 수 있다. 태양광 발전 시스템에서 표면 내구성 저하에 의하여 표면이 오염되고, 이로 인하여 입사광의 절대량의 감소 문제가 발생한다. 본 발명의 저반사 초소수성 나노구조를 이에 적용하면, 반사율을 낮추어 입사광의 손실을 줄이고 자가세척 기능을 갖는 초소수 표면으로 상시 깨끗한 표면을 유지함으로써 오염에 의한 입사량 감소의 문제를 해결 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 기둥구조를 포함하는 재료
11: 기둥 구조
20: 알루미늄 표면-재료
21: 알루미늄 막
30: 저반사 표면체
31: 나노 플레이크 층
32: 나노 플레이크
33: 이중 돌기 구조
11: 기둥 구조
20: 알루미늄 표면-재료
21: 알루미늄 막
30: 저반사 표면체
31: 나노 플레이크 층
32: 나노 플레이크
33: 이중 돌기 구조
Claims (21)
- 표면에 기둥 구조를 포함하는 재료를 준비하는 제1단계;
상기 기둥 구조가 알루미늄 막을 가지도록 처리하여 알루미늄 표면-재료를 준비하는 제2단계; 그리고
상기 알루미늄 표면-재료의 알루미늄 막을 산화시켜 상기 기둥 구조 상에 나노 플레이크 층(nano flake layer)을 형성하여 이중 돌기 구조를 가진 저반사 표면체를 제조하는 제3단계;를 포함하고,
상기 나노 플레이크 층은 상기 기둥 구조 상에 형성된 침상 또는 판상의 나노 플레이크들(nano flakes)을 포함하는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1단계의 기둥 구조는, 상기 재료의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching), 반응 이온 에칭(reactive ion etching), 이온밀링법(ion-milling), 및 방전 가공 (electro discharge Machining, EDM)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 방법을 이용하여 식각하여 형성되는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1단계의 기둥 구조는 CF4, CHF3, C2F6, C2Cl2F4, C3F8, C4F8, SF6 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 반응성 가스를 포함하여 30초 내지 90분 동안 재료의 표면을 플라즈마 식각(plasma etching)하여 이루어지는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2단계의 알루미늄 막은 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 및 열증착(thermal evaporation)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 공정에 의하여 형성되는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3단계의 산화는 물을 포함하는 반응액 또는 그 증기와 상기 알루미늄 표면-재료의 알루미늄 막이 접촉하여 이루어지는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 반응액 또는 그 증기는 섭씨 70 내지 90 도인 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 나노 플레이크는 보헤마이트{boehmite, ALO(OH)}, 산화알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 저반사 표면체(30)는 순수(純水)를 이용한 접촉각이 10도 이하인 친수성을 가지는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3단계 이후에, 상기 저반사 표면체에 소수성 코팅을 하는 제4단계;를 더 포함하는, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 기둥 구조를 포함하는 재료는 그 표면에 500 내지 1500 nm의 높이와 50 내지 200 nm의 폭을 가지는 원뿔 형태의 기둥들이 단위 면적(mm2)당 2000만 내지 4000만 개로 형성된 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 막은 10 내지 100 nm의 두께로 형성되는 것인, 저반사 표면체의 제조방법. - 표면에 기둥 구조를 포함하는 재료, 그리고
상기 기둥 구조 상에 위치하는 나노 플레이크 층(nano flake layer)을 포함하고,
상기 나노 플레이크 층은 침상 또는 판상의 나노 플레이크들(nano flakes)을 포함하고,
상기 나노 플레이크는 보헤마이트{boehmite, ALO(OH)}, 산화알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것인, 저반사 표면체. - 제12항에 있어서,
상기 나노 플레이크는 높이가 10 nm 내지 100 nm인 것인, 저반사 표면체. - 제12항에 있어서,
상기 기둥 구조를 포함하는 재료는 그 표면에 500 내지 1500 nm의 높이와 50 내지 200 nm의 폭을 가지는 원뿔 형태의 기둥들이 단위 면적(mm2)당 2000만 내지 4000만 개로 형성된 것인, 저반사 표면체. - 제12항에 있어서,
상기 저반사 표면체는 순수를 이용하여 측정한 접촉각이 10 도 이하인 초친수성을 가지는 것인, 저반사 표면체. - 제12항에 있어서,
상기 저반사 표면체는 상기 나노 플레이크 층 내의 나노 플레이크들 사이, 상기 나노 플레이크 층 위, 또는 이들 모두에 소수성 고분자를 더 포함하는 것인, 저반사 표면체. - 제16항에 있어서,
상기 저반사 표면체는 순수를 이용하여 측정한 접촉각이 130 도 이상인 초소수성을 나타내어 자기세척 기능을 가지는 것인, 저반사 표면체. - 제16항에 있어서,
상기 소수성 고분자는, 헥사메틸디실록세인 (HMDSO, Hexamethyldisiloxane), 테트라메틸실레인 (tetramethylsilane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인, 저반사 표면체. - 제16항에 따른 저반사 표면체를 포함하는 태양광 발전 시스템.
- 제16항에 따른 저반사 표면체를 포함하는 도로표지판.
- 제16항에 따른 저반사 표면체를 포함하는 광고판.
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