KR101468202B1 - 자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막 - Google Patents

자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두께가 얇은 자유기립형 박막을 제조할 수 있는 자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막에 관한 것이다. 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 (a) 구멍이 형성된 기판을 준비하는 단계와, (b) 구멍이 형성된 기판에 액상 PDMS를 도포하여 액상 PDMS 막을 형성하는 단계와, (c) 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 중합되지 않은 액상의 PDMS를 구멍이 형성된 기판에 도포하고 이를 산화박막으로 전이시킴으로써, 종래와 같이 스핀 코팅을 통해 박막을 형성하고 희생층(sacrificial layer)을 제거하고 박막을 다른 기판으로 전사(transfer)하는 등의 공정을 수행하지 않더라도 두께가 얇은 자유기립형 박막을 기판의 구멍 안에 손쉽게 형성할 수 있다.

Description

자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막{Method for manufacturing free standing thin film and thin film manufactured by the method}
본 발명은 자유기립형 박막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중합되지 않은 액상의 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane)을 기판에 도포하고 이를 산화박막으로 전이시킴으로써 두께가 얇은 자유기립형 박막을 제조할 수 있는 자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막에 관한 것이다.
최근 고분자 분야는 전자재료, 바이오재료, 금속, 무기 재료 분야로 연구와 산업영역을 넓혀가고 있고, 반대로 IT, BT, 금속, 무기 재료 연구자들은 고분자 유기재료로의 연구 분야 확대에 큰 관심을 보이고 있다.
현재 고분자 재료는 공업제품에 광범위하게 사용되고 있다. 고분자는 경량성, 강도, 열적 내구성, 가공성 등에서 우수한 특성이 있어 반도체, 자동차, 항공, 정보표기, 가전, 스포츠산업, 의약산업 등에서 필수적인 요소로 자리매김하고 있다. 또한 두께가 마이크로 미터 또는 나노 미터 수준의 고분자 박막은 분리막(seperation membrane), 세포 연구(cell study), 미세유체(microfluidics) 제어, 생물의학 재료(biomedical materials) 등 차세대 기술 분야에 활용되고 있다.
고분자 분리막의 경우, 전자재료, 의약제조, 음식물 포장, 보호 장비, 연료전지, 정수 및 기체, 증기 분리 등과 같은 여러 과학기술 분야에서 핵심 요소로 각광받고 있다. 분리막은 농도, 압력, 전위차 등과 같은 추진력을 이용하여 통과하는 물질의 투과속도를 조절할 수 있는 특징이 있어 정밀여과(microfiltration), 한외여과(ultrafiltration), 역삼투(reverse osmosis), 투과증발(pervaporation), 기체분리(gas separation) 등의 분리공정에 이용된다. 막을 이용한 기체분리는 최근 가장 빠르게 발전하고 있는 분리막 산업 중의 하나이며, 특히 고분자 필름을 이용한 분리막은 여러 기체 분자들의 투과속도 차에 따라 기체 혼합물로부터 특정 기체를 선택적으로 분리할 수 있는 장점이 있다.
또한 미세유체제어 기술은 극소량 액체의 흐름을 조절하는 기술로 임상 진단 등 생물학적 분석평가에 이용될 수 있다. 미세유체제어 기술에 있어서 유체를 하나의 평면에서 흐르지 않고 3차원으로 설계된 미세유체 채널을 따라 흐르게 하는 고분자 박막이 중요한 역할을 한다.
이와 같이 다양한 기술 분야에서 활용되는 고분자 박막은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예컨대, 대한민국 등록특허공보 제1010736호(2011. 01. 18. 등록)에는 감압에 의해 회전부와 밀착된 몰드 상에 예비중합체를 투입하고, 회전부를 회전시킴으로써 예비중합체를 이용하여 몰드 상에서 고분자 박막을 형성하는 고분자 박막의 제조방법이 개시되어 있다.
그런데 상술한 것과 같이, 스핀 코팅법(spin coating)을 이용하는 종래의 고분자 박막의 제조방법은 형성되는 고분자 박막의 두께를 줄이는데 한계가 있고, 형성되는 고분자 박막의 두께를 조절하는데 어려움이 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스핀 코팅법을 이용하지 않고 중합되지 않은 액상의 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane)을 기판에 도포하고 이를 산화박막으로 전이시킴으로써 나노미터 수준의 두께가 얇은 자유기립형 박막을 제조할 수 있는 자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 (a) 구멍이 형성된 기판을 준비하는 단계와, (b) 상기 구멍이 형성된 기판에 액상 PDMS를 도포하여 액상 PDMS 막을 형성하는 단계와, (c) 상기 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시키는 단계를 포함한다.
상기 (c) 단계는 산소플라즈마 처리 또는 UV/O3 처리에 의해 이루어질 수 있다.
상기 액상 PDMS는 탄성중합체(elastomer), 또는 탄성중합체와 가교제(cross-linker)의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 액상 PDMS는 첨가제를 함유할 수 있다.
상기 첨가제는 점도조절제, 계면활성제, 마이크로 입자, 나노 입자, 자성 입자 중에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 기판의 구멍 직경은 2㎛ ~ 1㎝인 것이 바람직하다.
상기 기판은 PDMS, 유리(glass), 파이렉스(pyrex), 실리콘(silicon), 테플론(teflon), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethyene), 락테이트(lactate), 스티렌(styrene), 아크릴 레이트(acylate), 실리콘 중합체, 실리콘 공중합체, 에폭시 중합체, 에폭시 공중합체, 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체 중에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 상기 (c) 단계 이후, 용매를 이용하여 상기 고체 산화박막으로 전이되지 않은 잔여 액상 PDMS를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 용매는 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 헥산(hexane), 클로로포름(chloroform), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 3차-부틸 알코올(tert-butyl alcohol), 물(water) 중에서 선택될 수 있다.
상기 (b) 단계에서 상기 액상 PDMS의 도포는 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 낙하(dropping), 페인팅(painting), 분사(spray), 프린팅(printing), 스포팅(spotting) 중에서 선택된 방법에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 중합되지 않은 액상의 PDMS를 구멍이 형성된 기판에 도포하고 이를 산화박막으로 전이시킴으로써, 종래와 같이 스핀 코팅을 통해 박막을 형성하고 희생층(sacrificial layer)을 제거하고 박막을 다른 기판으로 전사(transfer)하는 등의 공정을 수행하지 않더라도 두께가 얇은 자유기립형 박막을 기판의 구멍 안에 손쉽게 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시키기 위한 산소플라즈마 처리 시나 UV/O3 처리 시, 구체적인 처리 조건을 조정함으로써 산화박막의 두께를 다양하게 조절할 수 있다. 즉, 처리 시의 공기 주입량, 처리 시간, 처리 강도 등을 다양하게 변화시킴으로써, 최종적인 자유기립형 박막의 두께를 다르게 할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법으로 제조된 자유기립형 박막은 분리막(seperation membrane), 세포 연구(cell study), 미세유체(microfluidics) 및 미세유체 기반의 바이오칩, 액츄에이터(actuator), 압력센서(pressure sensor), 생물의학 재료(biomedical materials) 등 의약, 화학 및 바이오산업을 비롯한 다양한 산업 분야에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자유기립형 박막의 제조방법을 단계별로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막을 나타낸 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막과 이를 평면 상에 전사하고 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막의 절연 특성 분석 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에서 플라즈마 처리시간에 따라 만들어진 자유기립형 박막의 실제 모습을 비교하여 나타낸 실체현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막을 원자간력현미경으로 관찰한 이미지이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 자유기립형 박막에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자유기립형 박막의 제조방법을 단계별로 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 구멍(11)이 형성된 기판(10)을 준비하고(a), 기판(10) 위에 액상의 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane, 20,이하 'PDMS'라 한다)을 도포하여 기판(10) 위에 PDMS 막(25)을 형성한 후(b)(c), PDMS 막(25)을 산화박막(oxide film,)으로 전이시킴으로써(d) 산화박막(30)으로 이루어진 자유기립형 박막(35)을 제조할 수 있다.
여기에서, 액상 PDMS(20)는 탄성중합체(elastomer)와 가교제(cross-linker)의 혼합물이나, 탄성중합체만으로 이루어진 것, 또는 이들에 첨가제가 함유된 것이 이용될 수 있다. 첨가제로는 점도조절제, 계면활성제, 마이크로 입자, 나노 입자, 자성 입자 등이 이용될 수 있다. 점도조절제와 계면활성제는 액상 PDMS(20)가 기판(10)의 구멍(11)에서 안정적으로 액상 막 형태로 맺힐 수 있게 하는 역할을 한다. 즉 자유기립형 박막의 제조에 있어서, 액상 PDMS(20)는 기판(10)의 구멍(11)에 맺혀서 얇은 액상 막 형태로 존재해야 하는데, 이를 위해서는 액상 PDMS(20)의 점도 및 표면에너지를 적절한 조절해야 하고, 점도조절제와 계면활성제가 그러한 역할을 하게 된다. 그리고 마이크로 입자나 나노 입자는 투과도 조절을 위해 액상 PDMS(20)에 첨가될 수 있고, 자성 입자는 형성되는 산화박막(30)의 움직임을 자기장으로 조절하기 위한 목적으로 첨가될 수 있다.
기판(10)으로는 PDMS, 유리(glass), 파이렉스(pyrex), 실리콘(silicon), 테플론(teflon), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethyene), 락테이트(lactate), 스티렌(styrene), 아크릴 레이트(acylate), 실리콘 중합체, 실리콘 공중합체, 에폭시 중합체, 에폭시 공중합체, 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체 중에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어진 것이 이용될 수 있다. 구멍(11)은 펀칭 등 다양한 방법으로 기판(10)의 중간에 기판(10)의 표면으로부터 수직하게 형성될 수 있다.
구멍(11)의 직경은 2㎛ ~ 1㎝인 것이 바람직하다. 구멍(11)의 직경이 2㎛ 미만이면 액상 PDMS(20)가 구멍(11)을 따라 흘러 내려가면서 자발적으로 두께가 얇아지는 현상(thinning)을 유도하기 힘들고, 구멍(11)의 직경이 1㎝를 초과하면 구멍(11) 안에 액상 PDMS 막(25)을 형성하기 어렵다.
구멍(11)이 형성된 기판(10)에 중합되지 않은 액상 PDMS(20)를 도포하는 방법은 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 낙하(dropping), 페인팅(painting), 분사(spray), 프린팅(printing), 스포팅(spotting), 또는 그 이외에 기판(10) 위에 액상 PDMS(20)를 안정적으로 도포할 수 있는 다양한 방법이 이용될 수 있다. 도 1의 (b) 및 (c)에 도시된 것과 같이, 구멍(11)이 형성된 기판(10) 위에 액상 PDMS(20)를 도포하면 액상 PDMS(20)가 구멍의 내벽을 타고 내려가면서 두께가 얇아지면서 액상 PDMS 막(25)이 형성된다.
그리고 도 1의 (d)에 도시된 것과 같이 기판(10) 상에 형성된 액상 PDMS 막(25)을 산소플라즈마 처리하거나 UV/O3 처리함으로써, 액상 PDMS 막(25)을 고체 산화박막(30)으로 전이시켜 산화박막(30)으로 이루어진 자유기립형 박막(35)을 형성할 수 있다. 여기에서, 산소플라즈마 처리와 UV/O3 처리는 잘 알려진 기술이므로 그에 대한 상세한 방법은 생략한다.
액상 PDMS 막(25)에 대한 산소플라즈마 처리와 UV/O3 처리 과정에서 처리 조건을 조정하면 형성되는 산화박막(30)의 두께를 다양하게 조절할 수 있다. 산소플라즈마 처리 시 산화박막(30) 두께에 영향을 주는 처리 조건으로는 반응 챔버로의 공기 주입량, 처리 시간, 플라즈마 처리 강도(인가 전력) 등이 있다. 그리고 UV/O3 처리 시 산화박막(30) 두께에 영향으로 주는 처리 조건으로는 공기 주입량, 처리 시간, 처리 강도(자외선 세기) 등이 있다.
이렇게 액상 PDMS 막(25)으로부터 산화박막(30)을 형성한 후, 고체 산화박막(30)으로 전이되지 않은 잔여 액상 PDMS는 용매에 의해 제거될 수 있다. 여기에서, 용매로는 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 헥산(hexane), 클로로포름(chloroform), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 3차-부틸 알코올(tert-butyl alcohol), 물(water) 등이 이용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법으로 제조된 자유기립형 박막(35)은 분리막(seperation membrane), 세포 연구(cell study), 미세유체(microfluidics) 및 미세유체 기반의 바이오칩, 액츄에이터(actuator), 압력센서(pressure sensor), 생물의학 재료(biomedical materials) 등 의약, 화학 및 바이오산업을 비롯한 다양한 산업 분야에 활용될 수 있다.
상술한 것과 같이 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 중합되지 않은 액상의 PDMS를 구멍이 형성된 기판에 도포하고 이를 산화박막으로 전이시킴으로써, 두께가 얇은 자유기립형 박막을 기판의 구멍 안에 손쉽게 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 자유기립형 박막의 제조방법은 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시키기 위한 산소플라즈마 처리 시나 UV/O3 처리 시, 구체적인 처리 조건을 조정함으로써 산화박막의 두께를 다양하게 조절할 수 있다. 즉, 처리 시의 공기 주입량, 처리 시간, 처리 강도 등을 다양하게 변화시킴으로써, 최종적인 자유기립형 박막의 두께를 다르게 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명을 실시예에 의거하여 설명한다.
아래의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
제 1 실시예 : 고체상의 자유기립형 박막의 제조
탄성중합체와 가교제를 10:1의 비율로 혼합한 PDMS를 열가교시키고, 3mm 직경의 펀치를 이용하여 이에 구멍을 형성하여 구멍이 있는 기판을 마련하였다. 그리고 탄성중합체만으로 이루어진 액상 PDMS를 기판에 도포하여 기판 상에 액상 PDMS 막을 형성하였다. 이후, 플라즈마 챔버에 액상 PDMS 막이 형성된 고체 기판을 넣고 산소플라즈마 처리하여 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시켰다. 산소플라즈마 처리는 Cute-B(펨토사이언스)를 이용하였고, 강도는 70W, 공기 주입량은 600 cc/min, 처리 시간은 5분으로 하였다. 그리고 실체현미경(Stereomicroscope, SZ stereo microscope(Olympus))과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, TM3000(Hitachi)) 및 원자간력현미경(Atomic Force Microscope, XE-70(Park Systems))으로 형성된 자유기립형 박막의 형태와 두께를 확인하였다. 또한 만들어진 자유기립형 박막의 절연 특성을 전해질을 사용한 전기 측정으로 알아보았다.
실체현미경을 이용한 자유기립형 박막 형성 여부 확인
도 2는 제 1 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막을 나타낸 실체현미경 사진이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 형성된 자유기립형 박막을 포함한 기판에 기계적 스트레스를 인가하였을 때, 자유기립형 박막에 형성된 주름(도 2의 (b)에 나타낸 흰색 화살표)을 볼 수 있고, 이를 통해 자유기립형 박막이 고체화되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 도 2의 (c)에 나타난 것과 같이 기판에 강한 스트레스를 인가하였을 때 박막에 형성된 파열부(검은색 점선)를 통해서도 고체화된 자유기립형 박막의 형성을 확인할 수 있었다.
주사전자현미경 및 원자간력현미경을 이용한 자유기립형 박막의 관찰
도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막과 이를 평면 상에 전사하고 촬영한 주사전자현미경 사진으로, 고체화된 자유기립형 박막을 평평한 고체 PDMS 기판 위로 전사시킨 후 그 모습을 주사전자현미경으로 관찰한 것이다. 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 사각 점선으로 나타낸 부분에 대한 확대 이미지로, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타난 것과 같이 전사된 자유기립형 박막이 유체막이 아닌 고체화된 박막임을 확인할 수 있었다. 그리고 형성된 자유기립형 박막의 두께를 원자간력현미경으로 분석한 결과, 형성된 자유기립형 박막의 두께는 500㎚ 수준임을 확인할 수 있었다.
형성된 자유기립형 박막의 절연 특성 확인
도 4는 본 발명의 제 1 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막의 절연 특성 분석 그래프이다.
고체화된 자유기립형 박막을 경계로 양쪽에 전해질 용액을 채우고, -200mV에서 +200mV의 전압을 인가하였을 때 흐르는 전류를 Axopatch 200B 장비를 사용하여 측정하였다. 전극은 Ag/AgCl를 사용하였으며, 1M KCl 용액을 전해질로 사용하였다. -200mV에서 +200mV까지 단계적으로 전압을 올리며 흐르는 전류를 측정한 결과는 도 4에 나타낸 그래프와 같다. 측정 결과, ±200mV 범위에서 인가된 전압 조건하에서는 형성된 자유기립형 박막을 통해 흐르는 전류가 없음을 확인할 수 있었다. 즉, 형성된 자유기립형 박막은 절연 특성이 탁월하다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 만들어진 자유기립형 박막을 선택적 분리막 또는 삼투압에 의한 액츄에이터(actuator) 등으로 응용할 수 있다는 것을 의미한다고 할 수 있다.
산소 플라즈마 처리 시간에 따른 자유기립형 박막의 두께 관찰
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에서 플라즈마 처리시간에 따라 만들어진 자유기립형 박막의 실제 모습을 비교하여 나타낸 실체현미경 사진으로, 다른 조건은 상술한 것과 같은 동일한 조건으로 하고 플라즈마 처리 시간만 다르게 하였다.
도 5의 (a)는 플라즈마 처리 시간이 10초인 경우이고, (b)는 플라즈마 처리 시간이 30초인 경우이며, (c)는 플라즈마 처리 시간이 60초인 경우이다. 도 5에서 위쪽 사진들은 자유기립형 박막의 형성 후 기계적 스트레스를 인가하기 전의 모습이고, 아래쪽 사진들은 기계적 스트레스를 인가한 후의 모습이다. 도 5에 나타낸 것과 같은 실체현미경을 통한 관찰 결과, 동일 조건에서 플라즈마 처리 시간이 길어질수록 형성되는 산화박막의 두께는 증가함을 확인할 수 있었다.
제 2 실시예 : 미립자가 혼합된 자유기립형 박막의 제조
탄성중합체와 가교제를 10:1의 비율로 혼합한 PDMS를 열가교시키고, 3mm 직경의 펀치를 이용하여 이에 구멍을 형성하여 구멍이 있는 기판을 마련하였다. 그리고 탄성중합체에 1~3㎛의 크기 분포도를 갖는 실리카 입자를 혼합한 액상 PDMS를 기판에 도포하여 기판 상에 액상 PDMS 막을 형성하였다. 이후, 플라즈마 챔버에 액상 PDMS 막이 형성된 고체 기판을 넣고 산소플라즈마 처리하여 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시켰다. 산소플라즈마 처리 시 플라즈마 처리 강도는 70W, 공기 주입량은 600 cc/min, 처리 시간은 5분으로 하였다. 그리고 주사전자현미경 및 원자간력현미경으로 형성된 자유기립형 박막을 관찰하였다. 제 2 실시예에 있어서, 상술한 제 1 실시예에서와 같이, 산소플라즈마 처리 장치는 Cute-B(펨토사이언스)를 이용하였고, 주사전자현미경은 TM3000(Hitachi), 원자간력현미경은 XE-70(Park Systems)을 이용하였다.
미립자가 혼합된 자유기립형 박막의 형성 여부 확인
도 6은 본 발명의 제 2 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지로, (a)는 저배율로 촬영한 이미지이고 (b)는 고배율로 촬영한 이미지이다. 도 6에 나타낸 것과 같이 기판의 구멍에 매달린 상태로 형성된 자유기립형 박막을 볼 수 있었고, 자유기립형 박막의 중간중간에 분포하는 실리카 입자를 확인할 수 있었다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 통해 만들어진 자유기립형 박막을 평평한 PDMS 기판 위에 전사한 후, 이를 CCD 카메라로 촬영한 이미지(a)와 원자간력현미경으로 관찰한 이미지(b)이다. 도 7에 나타낸 것과 같이 실리카 입자가 혼합되어 있는 자유기립형 박막을 확인할 수 있었다.
이러한 제 2 실시예를 통해, 실리카 입자 등 다양한 종류의 입자들을 액상 PDMS에 혼합하여 자유기립형 박막을 제조할 수 있음을 알 수 있었다. 이와 같이 다양한 종류의 첨가제를 추가함으로써 분리막의 선택도를 증가시키거나, 자유기립형 박막 형성 후 첨가제를 제거하여 다공성의 박막을 제조할 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 기판 11 : 구멍
20 : 액상 PDMS 25 : 액상 PDMS 막
30 : 산화박막 35 : 자유기립형 박막

Claims (11)

  1. (a) 구멍이 형성된 기판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 구멍이 형성된 기판에 액상 PDMS를 도포하여 액상 PDMS 막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 액상 PDMS 막을 고체 산화박막으로 전이시키는 단계; 및
    (d) 용매를 이용하여 상기 고체 산화박막으로 전이되지 않은 잔여 액상 PDMS를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 산소플라즈마 처리 또는 UV/O3 처리에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 PDMS는 탄성중합체(elastomer), 또는 탄성중합체와 가교제(cross-linker)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액상 PDMS는 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 첨가제는 점도조절제, 계면활성제, 마이크로 입자, 나노 입자, 자성 입자 중에서 선택된 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 구멍 직경은 2㎛ ~ 1㎝인 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 PDMS, 유리(glass), 파이렉스(pyrex), 실리콘(silicon), 테플론(teflon), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethyene), 락테이트(lactate), 스티렌(styrene), 아크릴 레이트(acylate), 실리콘 중합체, 실리콘 공중합체, 에폭시 중합체, 에폭시 공중합체, 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체 중에서 선택되는 하나 이상의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 톨루엔(toluene), 아세톤(acetone), 헥산(hexane), 클로로포름(chloroform), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 3차-부틸 알코올(tert-butyl alcohol), 물(water) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 액상 PDMS의 도포는 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 낙하(dropping), 페인팅(painting), 분사(spray), 프린팅(printing), 스포팅(spotting) 중에서 선택된 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 자유기립형 박막의 제조방법.
  11. 삭제
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