KR101522843B1

KR101522843B1 - 낮은 녹는 점을 가지는 물질을 이용한 자가 치유 표면 구조.

Info

Publication number: KR101522843B1
Application number: KR1020140090401A
Authority: KR
Inventors: 김대은; 유신성
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2034-07-17

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조는 금속 또는 세라믹으로 형성되며 상부면에 복수개의 홈을 포함하는 지지층; 상기 지지층과 상이한 녹는점을 가지며, 상기 홈에 채워지는 금속 물질로 형성된 자체 회복 구조물; 상기 홈의 하부면에 위치한 금속층을 포함하는 가열부; 상기 가열부와 전기적으로 연결된 온도 제어부; 외부 자극으로 인해 자체 회복 구조물이 변형 또는 스크래치가 발생한 경우, 상기 온도 제어부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열되어, 자체 회복 구조물이 유동성을 갖게 된 후, 표면장력에 의해 다시 원래의 상태로 회복되는 것을 특징으로 한다.

Description

낮은 녹는 점을 가지는 물질을 이용한 자가 치유 표면 구조.{Thermally self-healing surface structure using low melting point material}

본 발명은 낮은 녹는 점을 가지는 물질을 이용한 자가 치유 표면 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 녹는 점을 갖는 지지층에 낮은 녹는 점을 갖는 자가 치유 회복물을 이용한 표면 구조를 형성시켜, 자가 치유 회복물이 마모나 손상되었을 때, 지지층의 녹는점과 자가 치유 회복물의 녹는점 사이의 온도로 가열시켜, 원상태를 회복하도록 하는 자가 치유 표면 구조에 관한 것이다.

자가 치유 기능을 가지는 물질은 열적으로 또는 기계적으로 손상을 입은 후 그 물질이 스스로 손상을 복원시키는 물질을 말한다. 이러한 물질은 폴리머, 금속, 세라믹, 또는 그 합성 물질 등에서 다양하게 존재하며 몰타르와 같이 물질 자체가 자가 치유 기능을 가지기도 한다.

현재 개발되고 있는 대부분 자가 치유 물질은 섬유나 마이크로 캡슐을 내부에 혼합하여 자가 치유 기능을 발휘하도록 하고 있다.

기존의 선행논문 “Self-healing materials: a review, Richard P. Wool, Soft Matter, 2008, vol 4, 400-418" 에서 연구된 자가 치유 물질은 촉매제 및 마이크로 캡슐을 포함한 에폭시 폴리머로써, 크랙으로부터 파손된 마이크로 캡슐에서 힐링 에이전트가 흘러나와, 촉매제와 반응하여 경화되면서 크랙이 더이상 진행되지 않도록 한다.

또 다른 기존의 선행논문 "Self-healing polymeric materials: A review of recent developments, Dong Yang Wu_, Sam Meure, David Solomon, Prog. Polym. Sci. vol 33 (2008) 479-522"에서 연구된 자가 치유 물질 역시 에폭시와 경화제를 각각 다른 섬유에 주입하여, 크랙으로부터 섬유가 파손될 경우, 에폭시 수지와 경화제가 경화를 일으켜 크랙이 더이상 진행되지 않도록 한다.

이 경우 최초의 크랙이나 파손에 대해서는 자가 치유 기능이 작동하지만 파손을 지연시킬 뿐 반복되는 손상에 의해서 결국 파손이 발생하게 되는 문제점이 존재한다.

또한, 기존의 자가 치유 물질은 주로 경화되는 폴리머를 주재료로 하기 때문에, 외부 압력이 가해진 경우 높은 변형률을 보이므로, 서로 접촉하며 상대 운동하는 구조물의 표면에는 기존의 치유 표면 구조를 적용하기 어렵다.

"Self-healing materials: a review", Richard P. Wool, Soft Matter, 2008, vol 4, 400-418 "Self-healing polymeric materials: A review of recent developments" Dong Yang Wu_, Sam Meure, David Solomon, Prog. Polym. Sci. vol 33, 2008, 479-522

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 높은 녹는 점을 갖는 지지층에 낮은 녹는 점을 갖는 자가 치유 회복물을 이용한 표면 구조를 형성시켜, 자가 치유 회복물이 마모나 손상되었을 때, 지지층의 녹는점과 자가 치유 회복물의 녹는점 사이의 온도로 가열시켜, 원상태를 회복하도록 하는 자가 치유 표면 구조를 제공함으로써, 최초의 크랙이나 파손에 대해서 뿐만 아니라, 반복되는 손상에 대해서도 영구적으로 자가 치유 회복 능력을 갖도록 하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조는 금속 또는 세라믹으로 형성되며 상부면에 복수개의 홈을 포함하는 지지층; 상기 지지층과 상이한 녹는점을 가지며, 상기 홈에 채워지는 금속 물질로 형성된 자체 회복 구조물; 상기 홈의 하부면에 위치한 금속층을 포함하는 가열부;및 상기 가열부와 전기적으로 연결된 온도 제어부;를 포함하며, 외부 자극으로 인해 자체 회복 구조물이 변형 또는 스크래치가 발생한 경우, 상기 가열부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열되어, 자체 회복 구조물이 유동성을 갖게 된 후, 표면장력에 의해 다시 원래의 상태로 회복되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 온도 제어부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 지지층의 녹는점과 자체 회복 구조물의 녹는점의 사이의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 온도제어부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 300°C이상 500°C이하의 온도로 가열될 수 있다.

그리고, 지지층을 형성하는 금속 또는 세라믹은 500°C 이상의 녹는점을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 자체 회복 구조물을 형성하는 금속 물질은 100 ~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고, 홈의 횡단면 형상은 사각형 모양, 원형 모양 및 허니컴(honeycomb) 모양 중 하나인 것이 바람직하다.

그리고, 지지층과 상기 금속층의 접착력을 높이기 위하여, 상기 홈은 접착층으로 코팅되어 있을 수 있다.

또한, 가열부는 상기 지지층 내부에 위치한 heating pad를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 전동 장치는 서로 접촉하며 상대 운동하는 구조물의 표면에 상기 기재한 치유 표면 구조가 적용된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 형성 방법은 지지층 상부면에 자체 회복 구조물이 위치되는 홈을 형성하는 홈 형성 단계(S1); 상기 홈의 밑면에 열을 전달하기 위한 금속층을 형성하는 금속층 형성 단계(S2);및 상기 자체 회복 구조물이 상기 홈을 채우는 자체 회복 구조물 형성 단계(S3);를 포함한다.

상기 홈 형성 단계(S1)는, 포토리소그래피(photo lithography) 공정으로 포토레지스트(photoresist)를 지지층에 패터닝하는 포토레지스트 패터닝 단계(S1-1); 상기 지지층 위에 마스크(mask)를 정렬하는 마스크 정렬 단계(S1-2); 마스크(mask)의 홀(hole)를 통해 포토레지스트에 빛을 가하여 주는 노광 단계(S1-3); 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 단계(S1-4); 상기 포토레지스트의 감광된 부분이 현상액에 용해되며 제거되는 현상액 용해 단계(S1-5);및 상기 포토레지스트가 상기 홈의 형상으로 식각되는 식각 단계(S1-6);를 포함한다.

상기 금속층 형성 단계(S2)는, 홈에 위치하는 자체 회복 구조물에 열을 전달하기 위하여, 홈의 밑면을 금속층을 코팅하는 금속층 코팅 단계(S2-1);및 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거 단계(S2-2);를 포함한다.

자체 회복 구조물 형성 단계(S3)는, 솔더볼 형상의 고체의 자체 회복 구조물을 상기 홈에 위치하는 단계(S3-1);및 온도 조절을 통해 상기 자체 회복 구조물이 유동성을 갖게 된 후, 홈을 채우고 상부는 표면장력에 의해 구 형태를 갖게 되는 온도 조절 단계(S3-2);를 포함한다.

또한, 금속층 코팅 단계(S2-1) 전에, 상기 지지층과 상기 금속층의 접착력을 높이기 위하여, 상기 홈을 금속층으로 코팅하는 금속층 코팅 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 온도 조절 단계(S3-2)에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 지지층의 녹는점과 자체 회복 구조물의 녹는점의 사이의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 온도 조절 단계(S3-2)에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 300°C이상 500°C이하의 온도로 가열될 수 있다.

또한, 금속층 형성 단계(S2)와 자체회복 구조물 형성 단계(S3) 사이에, 지지층 내부에 heating pad를 형성하는 단계;를 더 포함한다.

또한, 지지층을 형성하는 금속 또는 세라믹은 500°C 이상의 녹는점을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고, 자체 회복 구조물을 형성하는 금속 물질은 100 ~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 홈의 횡단면 형상은 사각형 모양, 원형 모양 및 허니컴(honeycomb) 모양 중 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자가 치유 표면 구조는 자체 회복 구조물에 크랙이나 마모가 일어난 경우, 가열부를 통해 가열하였다가 식혀주는 과정을 계속 반복할 수 있기 때문에, 최초의 크랙이나 파손에 대해서 뿐만 아니라, 반복되는 손상에 대해서도 영구적으로 자가 치유 회복 능력을 갖는다.

또한, 본 발명의 자가 치유 표면 구조는 주로 금속으로 이루어지므로, 기존의 폴리머로 이루어진 자가 치유 표면 구조에 비해, 외부 압력으로부터 발생하는 변형률이 낮기 때문에, 본 발명의 자가 치유 표면 구조를 적용한 미세 전동 장치의 공차 발생을 감소시킬 수 있다.

그리고 본 발명은 특히 작은 마모에 의해서도 심각하게 신뢰성과 성능이 저하될 수 있는 초정밀 미소기기에 응용할 경우 효과를 크게 얻을 수 있으며, MEMS 분야에서도 상대 운동에 의한 수명 단축 문제를 획기적으로 해결하여 기술적 한계를 뛰어넘어 새로운 응용분야를 창출할 수 있다.

도 1 내지 2는 종래의 자가 치유 회복 방식을 나타낸 개념도이다.
도 3는 본 발명의 자가 치유 표면 구조의 측면도 및 평면도이다.
도 4은 본 발명의 자가 치유 표면 구조에 손상이 가해졌을 때, 회복 과정을 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 형성 방법을 순서대로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조의 다양한 가열부를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 형성 방법을 도시한 순서도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시하게 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조의 측면도 및 평면도이다. 또한, 도 5(j)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조의 단면도이다. 본 발명의 자가 치유 표면 구조는 금속 또는 세라믹으로 형성되며 상부면에 복수개의 홈을 포함하는 지지층(100)과 지지층과 상이한 녹는점을 가지며, 홈에 채워지는 금속 물질로 형성된 자체 회복 구조물(200), 홈의 하부면에 위치한 금속층(301)을 포함하는 가열부(300) 및 가열부(300)와 전기적으로 연결된 온도 제어부(미도시)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조에 손상이 가해졌을 때, 회복 과정을 도시한 개념도이다. 외부 자극으로 인해 자체 회복 구조물(200)이 변형 또는 스크래치가 발생한 경우, 상기 온도 제어부(미도시) 및 가열부(300)에 의해 지지층(100) 및 자체 회복 구조물(200)이 가열되어, 자체 회복 구조물(200)이 유동성 갖게 된 후, 표면장력에 의해 다시 원래의 상태로 회복한다. 본 발명의 자가 치유 표면 구조는 자체 회복 구조물(200)에 크랙이나 마모가 일어난 경우, 가열부(300)를 통해 가열하였다가 식혀주는 과정을 계속 반복할 수 있기 때문에, 최초의 크랙이나 파손에 대해서 뿐만 아니라, 반복되는 데미지에 대해서도 영구적으로 자가 치유 회복 능력을 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 형성 방법을 순서대로 도시한 것이다. 자가 치유 표면 형성 방법은 지지층(100) 상부면에 자체 회복 구조물(200)이 위치되는 홈을 형성하는 홈 형성 단계(S1), 상기 홈의 밑면에 열을 전달하기 위한 금속층(301)을 형성하는 금속층 형성 단계(S2) 및 상기 자체 회복 구조물(200)이 상기 홈을 채우는 자체 회복 구조물 형성 단계(S3)를 포함한다.

홈 형성 단계(S1)는 포토리소그래피(photo lithography) 공정으로 포토레지스트(photoresist)를 지지층(100)에 패터닝하는 포토레지스트 패터닝 단계(S1-1), 상기 지지층(100) 위에 마스크(mask)를 정렬하는 마스크 정렬 단계(S1-2), 상기 마스크(mask)의 홀(hole)를 통해 포토레지스트에 빛을 가하여 주는 노광 단계(S1-3), 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 단계(S1-4), 상기 포토레지스트의 감광된 부분이 현상액에 용해되며 제거되는 현상액 용해 단계(S1-5) 및 상기 포토레지스트가 상기 홈의 형상으로 식각되는 식각 단계(S1-6)를 포함한다.

포토레지스트 패터닝 단계(S1-1)에서는 포토리소그래피로 점착성의 폴리머 유기용액의 포토레지스트를 지지층(100)상에 패터닝한다. 이후, 마스크 정렬 단계(S1-2)에서는 홈을 형성할 부분을 제외한 부분에 마스크를 정렬한다. 따라서, 후에 노광 단계(S1-3)에서는 마스크로 가리워진 포토리소그래피 부분에는 빛이 도달하지 못하며, 마스크의 홀(hole)을 통해 빛이 포토리소그래피로 도달한다. 감광된 포토리소그래피는 화학적 변형을 일으키게 되어, 현상액에 대한 용해도가 증가하게 된다. 현상액으로 포토레지스트를 용해하기 전에 마스크 제거 단계(S1-4)에서 마스크를 제거한다. 현상액 용해 단계(S1-5)에서는 포토레지스트의 감광된 부분이 현상액에 씻겨 내려가게 된다. 따라서 도 5(e)와 같이 포토레지스트가 부분적으로 남게 된다. 식각 단계(S1-6)에서는, 남아있는 포토레지스트 부분을 보호막 삼아 지지층(100)에 홈을 형성하게 된다. 식각을 하기 위해, 습식, 건식 및 플라즈마 방식 등이 사용될 수 있으며, 방식에 제한을 받지 않는다. 따라서, 위와 같은 일련의 홈 형성 단계(S-1)를 거친 후에는, 도 5(f)에 도시한 바와 같이, 지지층(100)에 일정한 형상으로 홈이 형성된다. 상기 홈의 횡단면 형상은 사각형 모양, 원형 모양 및 허니컴(honeycomb) 모양 중 하나일 수 있으며, 형상에 구애받지 않는다.

금속층 형성 단계(S2)는, 홈에 위치하는 자체 회복 구조물(200)에게 열을 전달하기 위하여, 홈의 밑면을 금속층(301)을 코팅하는 금속층 코팅 단계(S2-1) 및 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거 단계(S2-2)를 포함한다.

금속층 코팅 단계(S2-1)에서는 홈에 안착하게 될 자체 회복 구조물(200)에게 열을 효과적으로 가하기 위해, 열전도도가 높은 금속층(301)을 홈의 밑면에 코팅한다. 포토레지스트를 제거한 후에, 금속층(301)을 코팅하는 것도 가능하나, 바람직하게는 포토레지스트가 보호막 역할을 할 수 있도록, 포토레지스트가 여전히 존재한 채로, 금속층(301)을 코팅한다. 또한, 금속층(301)은 기상증착방식 및 액상 프린팅으로 코팅하게 된다. 포토레지스트 제거 단계(S2-2)에서는 부분적으로 남아있는 포토레지스트를 제거한다.

또한, 금속층 코팅 단계(S2-1) 이 전, 지지층(100)과 금속층(301)의 접착력을 높이기 위하여, 상기 홈의 밑면을 접착층(미도시)으로 코팅 할 수 있다.

자체 회복 구조물 형성 단계(S3)는, 솔더볼 형상의 고체의 자체 회복 구조물(200)을 상기 홈에 위치하는 단계(S3-1) 및 온도 조절을 통해 상기 자체 회복 구조물(200)이 유동성을 갖게 된 후, 홈을 채우고 상부는 표면장력에 의해 구 형태를 갖게 되는 온도 조절 단계(S3-2)를 포함한다.

솔더볼 형상의 고체의 자체 회복 구조물(200)은 다양한 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 100 ~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖는 금속 물질 및 그들의 합금으로 이루어진다. 예를 들면, 하기 표 1에 나열한 합금으로 이루어질 수 있다. 나열된 합금은 모두 100~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖는다.

자체 회복 구조물(200)은 100~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖기 때문에, 상온에서는 고체의 솔더볼 형태로 존재할 수 있어서, 도 5(i)에서 도시한 바와 같이, 지지층(100)의 홈에 안착시킬 수 있다. 이 때, 자체 회복 구조물(200)의 솔더볼을 지지층(100)의 홈에 안정적으로 안착하기 위해서, 홈의 지름 또는 길이는 자체 회복 구조물(200)의 솔더볼의 지름과 같은 것이 바람직하다.

온도 조절 단계(S3-2)에서는, 자체 회복 구조물(200)을 포함한 지지층(100)을 300 ~ 500°C 온도로 가열하여, 자체 회복 구조물(200)을 녹여서 유동성을 갖게 된다. 이 때, 지지층(100)을 형성하는 금속 또는 세라믹은 500°C 이상의 녹는점을 갖도록 하여, 가열을 하더라도, 지지층(100)은 여전히 고체의 형태를 유지하도록 한다.

도 5(j)에 도시한 바와 같이, 유동성을 갖게 된 자체 회복 구조물(200)은 홈을 채우며, 상부는 표면장력에 의해 구 형태를 갖게 된다. 이 후, 가열을 멈추면, 자체 회복 구조물(200)이 다시, 상온에서 고체의 형태를 형성하게 되어, 도 5(j)의 형태로 자가 치유 표면 구조가 형성된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 치유 표면 구조의 다양한 가열부(300)를 도시한 것이다.

본 발명의 자가 치유 표면 구조는 홈 밑면에 금속층(301)을 포함하여, 효과적으로 자체 회복 구조물(200)에 열이 전달될 수 있도록 한다. 또한, 도 6(b) 내지 (c)에서 도시한 바와 같이, 금속층(301) 외에도, 자체 회복 구조물(200) 사이에, 금속 라인(302)을 설치하거나 지지층(100) 내부의 heating pad(303)를 설치하여 더욱 효과적으로 자체 회복 구조물(200)에 열 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 전동 장치는 서로 접촉하며 상대 운동하는 구조물의 표면에 지금까지 기재한 자가 치유 표면 구조를 적용할 수 있다.

본 발명의 자가 치유 표면 구조는 주로 금속으로 이루어지므로, 기존의 폴리머로 이루어진 자가 치유 표면 구조에 비해, 외부 압력으로부터 발생하는 변형률이 낮기 때문에, 본 발명의 자가 치유 표면 구조를 적용한 미세 전동 장치는 공차 발생을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

특히, 작은 마모에 의해서도 심각하게 신뢰성과 성능이 저하될 수 있는 초정밀 미소기기에 응용할 경우 효과를 크게 얻을 수 있으며, MEMS 분야에서도 상대 운동에 의한 수명 단축 문제를 획기적으로 해결하여 기술적 한계를 뛰어넘고 새로운 응용제품을 창출해 낼 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

100 : 지지층 200 : 자체 회복 구조물
300 : 가열부 301 : 금속층
302 : 금속라인 303 : heating pad

Claims

금속 또는 세라믹으로 형성되며 상부면에 복수개의 홈을 포함하는 지지층;
상기 지지층과 상이한 녹는점을 가지며, 상기 홈에 채워지는 금속 물질로 형성된 자체 회복 구조물;
상기 홈의 하부면에 위치한 금속층을 포함하는 가열부;
상기 가열부와 전기적으로 연결된 온도 제어부;
외부 자극으로 인해 자체 회복 구조물이 변형 또는 스크래치가 발생한 경우, 상기 온도 제어부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열되어, 자체 회복 구조물이 유동성을 갖게 된 후, 표면장력에 의해 다시 원래의 상태로 회복되는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제1항에 있어서,
상기 온도 제어부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 지지층의 녹는점과 자체 회복 구조물의 녹는점의 사이의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제1항에 있어서,
상기 지지층을 형성하는 금속 또는 세라믹은 500°C 이상의 녹는점을 갖는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제1항에 있어서,
상기 자체 회복 구조물을 형성하는 금속 물질은 100 ~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제1항에 있어서,
상기 홈의 횡단면 형상은 사각형 모양, 원형 모양 및 허니컴(honeycomb) 모양 중 하나인 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제2항에 있어서,
상기 온도 제어부에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 300°C이상 500°C이하의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제1항에 있어서,
상기 지지층과 상기 금속층의 접착력을 높이기 위하여, 상기 홈은 접착층이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
제1항에 있어서,
상기 가열부는 상기 지지층 내부에 위치한 heating pad를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 구조.
서로 접촉하며 상대 운동하는 구조물의 표면에 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 자가 치유 표면 구조가 적용된 미세 전동 장치.
지지층 상부면에 자체 회복 구조물이 위치되는 홈을 형성하는 홈 형성 단계(S1);
상기 홈의 밑면에 열을 전달하기 위한 금속층을 형성하는 금속층 형성 단계(S2);및
상기 자체 회복 구조물이 상기 홈을 채우는 자체 회복 구조물 형성 단계(S3);을 포함하되,
자체 회복 구조물 형성 단계(S3)는,
고체 상태의 상기 자체 회복 구조물이 상기 홈에 위치되는 단계(S3-1);및
온도 제어부의 온도 조절을 통해 상기 자체 회복 구조물이 유동성을 갖게 된 후, 홈을 채우고 상부는 표면장력에 의해 구 형태를 갖게 되는 온도 조절 단계(S3-2);를 포함하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제10항에 있어서,
상기 홈 형성 단계(S1)는,
포토리소그래피(photo lithography) 공정으로 포토레지스트(photoresist)을 지지층에 패터닝하는 포토레지스트 패터닝 단계(S1-1);
상기 지지층 위에 마스크(mask)를 정렬하는 마스크 정렬 단계(S1-2);
상기 마스크(mask)의 홀(hole)를 통해 포토레지스트에 빛을 가하여주는 노광 단계(S1-3);
상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 단계(S1-4);
상기 포토레지스트의 감광된 부분이 현상액에 용해되며 제거되는 현상액 용해 단계(S1-5);및
상기 포토레지스트가 상기 홈의 형상으로 식각되는 식각 단계(S1-6);를 포함하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제11항에 있어서,
금속층 형성 단계(S2)는,
상기 홈에 위치하는 자체 회복 구조물에게 열을 전달하기 위하여, 홈의 밑면을 금속층을 코팅하는 금속층 코팅 단계(S2-1);및
상기 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 제거 단계(S2-2);를 포함하는 자가 치유 표면 형성 방법.
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제12항에 있어서,
금속층 코팅 단계(S2-1) 전에, 상기 지지층과 상기 금속층의 접착력을 높이기 위하여, 상기 홈을 접착층으로 코팅하는 접착층 코팅 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지층을 형성하는 금속 또는 세라믹은 500°C 이상의 녹는점을 갖는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자체 회복 구조물을 형성하는 금속 물질은 100 ~ 300°C 이하의 녹는 점을 갖는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈의 횡단면 형상은 사각형 모양, 원형 모양 및 허니컴(honeycomb) 모양 중 하나인 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제10항에 있어서,
상기 온도 조절 단계(S3-2)에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 지지층의 녹는점과 자체 회복 구조물의 녹는점의 사이의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제18항에 있어서,
상기 온도 조절 단계(S3-2)에 의해 지지층 및 자체 회복 구조물이 가열될 때, 300°C 이상 500°C이하의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.
제10항에 있어서,
상기 금속층 형성 단계(S2)와 자체회복 구조물 형성 단계(S3) 사이에, 지지층 내부에 heating pad를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 치유 표면 형성 방법.