KR101837402B1 - Method for manufacturing polymer film shaped of nanorod - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고분자 박막 제조방법에 관한 것으로, 상기 제조방법은 점도를 조절하여 정전분무를 할 수 있도록 고분자 수지를 용매와 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계; 및 상기 전구체 용액을 정전분무장치를 이용하여 코팅하고자 하는 기판에 분무하는 단계를 포함하고, 상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계는, 상기 전구체 용액을 노즐로부터 상기 기판에 분사하여 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for producing a thin film of a polymer, comprising the steps of: preparing a precursor solution by mixing a polymer resin with a solvent so that electrostatic spraying can be performed by adjusting viscosity; And spraying the precursor solution onto a substrate to be coated using an electrostatic atomizer, wherein spraying the precursor solution onto a substrate comprises spraying the precursor solution from the nozzle onto the substrate, Is formed on the surface of the polymer film.

Description

미소 막대 형태의 고분자 박막 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING POLYMER FILM SHAPED OF NANOROD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a polymer membrane,

본 발명은 정전분무법을 이용한 수직 정렬된 미소 막대 형태의 고분자 또는 탄소 박막 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a vertically aligned micro-rod-shaped polymer or carbon thin film using an electrostatic atomization method.

수직 정렬된 미소 막대 형태의 박막 제작은 비표면적 증가와 공간 활용의 용이함의 이점이 있어 많은 관심을 받고 있다.Vertically aligned microstructured thin films are attracting much attention because of their advantages of increased specific surface area and ease of space utilization.

일반적으로 수직 정렬된 미소 막대 형상을 제조하기 위하여 템플릿법 (Template), 화학기상증착법 (CVD, Chemical Vapor Deposition), 물리적증착법 (PVD, Physical Vapor Deposition) 등의 방법이 사용되고 있다.In general, a template method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a physical vapor deposition (PVD) method and the like are used to manufacture a vertically aligned microstructure.

템플릿 방법은 조직 제어가 어렵고, 패턴을 제작해야 하는 복잡성과, 템플릿 제거과정에서 문제가 발생할 수 있으며 복잡한 형태의 대상에 적용하기 어렵다. 화학기상증착법은 공정온도가 비교적 높은 편이고 고순도를 위해 높은 수준의 진공장치가 필요하므로 공정 단가가 높아지며 공정 시간이 비교적 길다는 단점이 있다. 또한, 물리적증착법은 공정온도는 높지 않으나 화학기상증착법과 같이 고순도를 위해 높은 수준의 진공장치가 필요하므로 공정 단가가 높고 공정시간 역시 비교적 길고 복잡한 형상에 적용하기 어렵다는 단점이 있다.The template method is difficult to control the organization, the complexity of producing the pattern, the problem of the template removal process, and it is difficult to apply to the complex object. The chemical vapor deposition method has a relatively high process temperature and requires a high-level vacuum device for high purity, resulting in a high process cost and a relatively long process time. Also, the physical vapor deposition method has a disadvantage in that it requires a high level vacuum device for high purity such as a chemical vapor deposition method, though the process temperature is not high, and thus the process cost is high and the process time is relatively long and it is difficult to apply to a complicated shape.

또한, 상기 방법들은 공통적으로 연속적인 공정이 어려우며 대면적 대상에 적용이 어렵다는 단점이 있다.In addition, the above methods have a disadvantage in that it is difficult to apply a continuous process in common, and it is difficult to apply to a large area object.

본 발명은 상기한 템플릿법, 화학기상증착법, 물리적증착법 등의 단점인 복잡성, 높은 온도, 높은 장치비용을 극복할 수 있고 복잡한 형상뿐만 아니라 대면적 대상에도 코팅할 수 있도록 정전분무법을 이용하여 수직 정렬된 미소 막대 형태의 고분자 또는 탄소 박막 제조방법을 그 목적으로 한다.The present invention can overcome complexity, high temperature, and high device cost, which are disadvantages of the above-mentioned template method, chemical vapor deposition method, and physical vapor deposition method, The present invention relates to a method for producing a polymer or carbon thin film in the form of a microspheres.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 점도를 조절하여 정전분무를 할 수 있도록 고분자 수지를 용매와 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계; 및 상기 전구체 용액을 정전분무장치를 이용하여 코팅하고자 하는 기판에 분무하는 단계를 포함하고, 상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계는, 상기 전구체 용액을 노즐로부터 상기 기판에 분사하여 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 고분자 박막 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a precursor solution, the method comprising: preparing a precursor solution by mixing a polymer resin with a solvent so that electrostatic spraying can be performed by controlling viscosity; And spraying the precursor solution onto a substrate to be coated using an electrostatic atomizer, wherein spraying the precursor solution onto a substrate comprises spraying the precursor solution from the nozzle onto the substrate, Wherein the polymer thin film is formed by a method comprising the steps of:

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계 이전에 상기 기판을 고분자 수지의 경화 온도 이상으로 미리 가열하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of spraying the precursor solution onto the substrate may include preheating the substrate to a temperature higher than the curing temperature of the polymer resin.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계 이후, 상기 분무된 기판을 진공 또는 불활성 분위기에서 열처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of spraying the precursor solution onto the substrate may further include heat treating the sprayed substrate in a vacuum or an inert atmosphere.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열처리는 900~1200℃에서 실시할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the heat treatment may be performed at 900 to 1200 ° C.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계는, 노즐을 다중 노즐로 구성하거나 상기 기판에 이송장치를 설치하여 대면적을 갖는 기판에 코팅하는 단계일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of spraying the precursor solution onto the substrate may include the step of forming the nozzle with multiple nozzles or providing a transfer device on the substrate to coat the substrate with the large area.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 고분자 수지는 페놀수지일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the polymer resin may be a phenolic resin.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 방법 중 어느 하나의 방법에 의해 제조되는 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a polymer thin film in the form of vertically arranged microspheres produced by any one of the above methods.

본 발명의 일 실시예에 의하면 수직 정렬된 미소 막대 형태의 고분자 및 탄소 박막 제조에 있어 정전분무법을 이용할 시 다음과 같은 장점이 있다.According to one embodiment of the present invention, there are the following advantages when using the electrostatic spraying method in the production of vertically aligned micro rod-shaped polymer and carbon thin film.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 장치 구성에 있어 정밀 주입 펌프, 직류 고전압 발생기, 대상 가열장치만 필요하므로 상기 공정보다 장치비용이 매우 간단하고 저렴하다.According to the embodiment of the present invention, since only a precision injection pump, a DC high voltage generator, and a target heating apparatus are required in the apparatus configuration, the apparatus cost is much simpler and cheaper than the above-mentioned process.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 직접분무를 실시함으로써 용액의 낭비가 적다.According to one embodiment of the present invention, the waste of solution is reduced by direct spraying.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 공정온도가 200℃ 정도로 일반적으로 500℃ 이상의 온도가 필요한 화학기상증착법과 같이 높은 온도가 필요하지 않고 마스킹을 통해 패터닝을 하기 쉽다..According to an embodiment of the present invention, a high temperature is not required as in a chemical vapor deposition method requiring a process temperature of about 200 ° C or more and a temperature of generally 500 ° C or more, and it is easy to pattern through masking.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 장치 구성 이후에는 용액을 공급하여 분무만 하면 되므로 공정이 매우 간단하다.According to the embodiment of the present invention, the process is very simple since only the solution is supplied and sprayed after the apparatus is constructed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전기장을 이용하여 코팅하는 공정이므로 일부 복잡한 형상에도 코팅이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, since it is a coating process using an electric field, it is possible to coat even a complicated shape.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 노즐 한 개당 직경 4cm정도 범위를 고르게 분무할 수 있으므로 다중 노즐을 구성하고 이송장치를 추가하면 대면적에도 매우 쉽게 코팅할 수 있는 유용성을 가지고 있다.According to an embodiment of the present invention, since a nozzle can be uniformly sprayed in a range of about 4 cm in diameter, it is possible to form multiple nozzles and to coat a large area easily by adding a transfer device.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다. Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, such as the preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 정전분무장치의 개략적인 모식도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따라 실리콘 대상 위에 정전분무법으로 제조된 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 확대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 고온 진공 분위기에서 탄화처리하여 수직 배열된 미소 막대 형태의 탄소 박막으로 전환된 것을 확대한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 박막 제조공정의 순서도이다.
1 is a schematic diagram of an electrostatic atomizing apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged photograph of a vertically arranged micro rod-shaped polymer thin film formed by an electrostatic spraying method on a silicon target according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of a vertically arranged micro rod-shaped polymer thin film produced according to an embodiment of the present invention, which is carbonized in a high-temperature vacuum atmosphere and converted into a vertically arranged micro rod-shaped carbon thin film.
4 is a flowchart of a carbon thin film manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명의 일 실시예는 정전분무법을 이용하여 수직 정렬된 미소 막대 형태의 고분자 박막 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 페놀수지 용액을 정전분무법을 이용하여 가열된 대상(기판)에 분무함으로써 쉽고 간단하게 수직 정렬된 막대 조직의 피막을 코팅할 수 있는 기술에 관한 것이다. An embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing a thin film of a micro-rod type vertically aligned by using an electrostatic spraying method, more specifically, by spraying a phenol resin solution onto a heated object (substrate) by an electrostatic spraying method, To a technique capable of coating a film of a simple vertically aligned rod tissue.

본 발명의 일 실시예에서는 열경화성 수지를 사용하고, 용매를 혼합하여 분무모드를 형성하고, 기판을 페놀 수지의 경화 온도 이상으로 가열하며 공정 변수로는 분무 시간, 용액의 농도, 분무유량, 가열온도 등이 있다. In one embodiment of the present invention, a thermosetting resin is used, a solvent is mixed to form a spray mode, the substrate is heated to a temperature higher than the curing temperature of the phenol resin, and the process parameters include spray time, solution concentration, spray flow rate, .

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시 형태를 각 단계별로 나누어 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to an embodiment of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명의 일 실시예에 따른 단계 1은 정전분무법에 사용될 용액 제조에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 사용되는 수지는 페놀수지 (Phenol-formaldehyde resin)를 선택하는 것이 바람직하다. 특히 페놀수지는 고온 불활성 분위기에서 탄화 처리를 할 경우 탄소 전환률이 높기 때문에 수직 정렬된 미소 막대 형태의 탄소 박막 코팅에 사용할 수 있는 특징이 있다. 용매는 수지와 혼합될 수 있는 용매를 사용한다. 점도가 너무 높으면 도 1의 분무 모드(80)가 분무(spray)되는 형태가 아닌 방사(紡絲, spinning)형태로 바뀌므로 적절한 점도를 선택하는 것이 필요하다.Step 1 according to one embodiment of the present invention relates to the preparation of a solution to be used in the electrostatic atomization method. The resin used in one embodiment of the present invention is preferably selected from phenol-formaldehyde resin. In particular, phenol resins are characterized by their ability to be used for vertically aligned microporous carbon thin film coatings because of their high carbon conversion when carbonized in a high temperature inert atmosphere. The solvent uses a solvent which can be mixed with the resin. When the viscosity is too high, it is necessary to select an appropriate viscosity since the spray mode 80 of FIG. 1 is changed into a spinning form rather than a sprayed form.

본 발명의 일 실시예에 따른 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 용액을 정전분무법을 이용하여 기판에 분무하는 내용이다. 구체적으로는 도 1에서 기판(50)을 가열장치(60)위에 위치하고 미리 수지의 경화온도보다 높은 온도로 가열한다. 그리고, 용액 보관 용기(10)에 용액을 주입하고 직류 고전압 발생기(40)의 양극을 금속 노즐(20)에 연결하고 기판(50)에 접지된 반대전극을 연결한다. 마지막으로 정밀 주입 펌프(30)를 이용하여 용액을 주입하고 직류 고전압 발생기(40)를 이용하여 수 kV의 고전압을 인가한다.Step 2 according to an embodiment of the present invention is to spray the solution prepared in step 1 onto the substrate using electrostatic atomization. Specifically, in FIG. 1, the substrate 50 is placed on the heating device 60 and heated to a temperature higher than the curing temperature of the resin in advance. Then, the solution is injected into the solution storage container 10, the anode of the direct current high voltage generator 40 is connected to the metal nozzle 20, and the grounded opposite electrode is connected to the substrate 50. Finally, the solution is injected by using the precision injection pump 30, and a high voltage of several kV is applied by using the DC high voltage generator 40.

적절한 고전압을 인가할 시 액체가 고전압으로 표면장력을 극복하게 되고 금속 노즐 끝단에 원뿔형태로 콘젯(cone-jet)(70)을 형성하며 분무가 시작된다. 여기서 노즐(20)과 기판(50)과 거리가 멀어질수록 높은 전압을 인가해야 한다. 또한, 분무 모드가 분무가 아닌 방사(紡絲)형태로 나타난다면 용액의 점도를 낮추어야 한다.When the appropriate high voltage is applied, the liquid overcomes the surface tension at a high voltage and forms a cone-jet 70 in the form of a cone at the end of the metal nozzle, and atomization begins. Here, a higher voltage should be applied as the distance between the nozzle 20 and the substrate 50 increases. In addition, if the spray mode appears as spinning rather than spraying, the viscosity of the solution should be lowered.

상기 방법에 따라 분무를 실시하면 도 2의 과정을 거치면서 수 분에서 수 시간 이내에 원하는 형태의 수직 정렬된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 얻을 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 정전분무를 통해 전하를 띄어 자가분산된 방울들은 처음에는 대상 기판에 치밀한 박막을 형성하다가 우선착륙(preferential landing) 현상으로 인해 막의 돌출부분으로 이끌리게 된다. 이때 착륙한 직후 순간적으로 충분히 퍼질 정도로 점도가 낮아졌다가 다시 경화되게 되므로 돌출부분은 치밀하면서도 계속 위로 성장하게 되어 막대 형상을 가지게 된다. 이와 같은 과정에 의해 미소 막대 형상으로 수직 정력되는 고분자 박막이 형성된다.When spraying is carried out according to the above-described method, a vertically aligned micro rod-shaped polymer thin film of a desired shape can be obtained within a few minutes to several hours by the process of FIG. More specifically, droplets that are charged and dispersed through electrostatic spray form a dense thin film on a target substrate at first, and then are attracted to a protruding portion of the film due to a preferential landing phenomenon. At this time, as soon as the landing, the viscosity is lowered enough to be dispersed instantaneously, and then hardened again, so that the protruding portion is dense and continues to grow up to have a rod shape. By such a process, a polymer thin film which is vertically tilted in a microstructure is formed.

다음으로 수직 정렬된 미소 막대 형태의 탄소 박막을 제조하기 위해서는 단계 3이 필요하다.Next, step 3 is required to produce vertically aligned micro rod-shaped carbon thin films.

본 발명의 일 실시예에 따른 단계 3은 상기 단계 2에서 형성된 수직 정렬된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 탄소 박막으로 전환하는 단계이다. 이때, 사용되는 고분자 수지는 페놀수지를 사용할 수 있다. 그 이유는 앞서 설명하였듯이 탄소 전환률이 타 수지에 비해 비교적 높기 때문이다. 정전분무법으로 제조된 수직 정렬된 미소 막대 형태의 페놀 박막을 진공 또는 불활성 분위기에서 800℃ 이상의 온도로 30분 이상 가열하면 페놀 수지가 비정질(amorphous)의 탄소로 전환된다. 이때, 가열 온도를 높일수록 높은 전기 전도도를 가지고 결정성이 높아진 탄소를 얻을 수 있다. 일반적으로 페놀 수지의 경우 탄소로 전환시킬 경우 막대의 수축률은 약 20% 정도이므로 원하는 형상을 가진 막을 코팅하려면 이를 고려해야 한다.Step 3 according to an embodiment of the present invention is a step of converting the vertically aligned micro rod-shaped polymer thin film formed in step 2 into a carbon thin film. At this time, a phenol resin can be used as the polymer resin used. This is because, as described above, carbon conversion is relatively high compared to other resins. When the vertically aligned thin film phenol thin film prepared by the electrostatic spraying method is heated in a vacuum or an inert atmosphere at a temperature of 800 ° C or more for 30 minutes or more, the phenol resin is converted to amorphous carbon. At this time, as the heating temperature is increased, carbon having high electrical conductivity and high crystallinity can be obtained. Generally, in the case of phenol resin, the shrinkage of the rod when converted to carbon is about 20%, so this should be taken into consideration when coating a film having a desired shape.

이하, 본 발명의 일 실시예의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 박막 제조공정의 순서도인데, 이하에서는 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.FIG. 4 is a flowchart of a carbon thin film manufacturing process according to an embodiment of the present invention, which will be described below with reference to FIG.

<정전분무법을 이용한 수직 정렬된 미소 막대 형태의 페놀 박막 제조><Preparation of Vertically Aligned Small Bar Phenol Thin Films Using Electrostatic Spray Method>

상용 페놀수지(KC-4703, 강남화성, 한국)와 무수에탄올을 무게비 1 : 10으로 혼합하여 약 하루 동안 교반하여 전구체 용액을 제조(S110)한다.The mixture was mixed with commercial phenolic resin (KC-4703, Kangnam Hwaseong, Korea) and anhydrous ethanol at a weight ratio of 1:10 and stirred for about one day to prepare a precursor solution (S110).

기판(50)을 가열장치(60)에 위치하고 대상을 200℃로 가열한다.The substrate 50 is placed in the heating device 60 and the object is heated to 200 ° C.

주사기에 제조된 전구체 용액을 넣고 금속 노즐(20)을 연결한 후 정밀 주입 펌프(30)와 연결시킨다. 이때 노즐과 기판과의 거리는 30~40 mm로 고정한다.The precursor solution prepared in the syringe is inserted, and the metal nozzle 20 is connected to the precision injection pump 30. At this time, the distance between the nozzle and the substrate is fixed to 30 to 40 mm.

이후, 직류 고전압 발생기(40)의 양극을 금속 노즐과 연결하고, 접지극은 기판과 연결한다.Then, the anode of the direct current high voltage generator 40 is connected to the metal nozzle, and the earth electrode is connected to the substrate.

정밀 주입 펌프를 이용하여 용액을 분당 1~10 μL로 공급하고 직류 고전압 발생기를 이용하여 대략 4~7 kV를 인가하면 노즐에 콘젯(70)이 형성되면서 분무(80)(S120)가 시작된다.When a solution is supplied at a rate of 1 to 10 μL per minute by using a precision injection pump and a DC voltage of about 4 to 7 kV is applied by using a DC high voltage generator, a cone (70) is formed in the nozzle and a spray (80) (S120) starts.

분무시간을 조절하여 원하는 두께의 수직 정렬된 미소 막대 형태의 페놀 박막을 제조(S120 참조)할 수 있고 그 결과를 도 2에 나타내었다.The spray time can be adjusted to produce a vertically aligned micro rod-shaped phenolic thin film having a desired thickness (see S120). The results are shown in FIG.

<정전분무법을 이용한 수직 정렬된 미소 막대 형태의 탄소 박막 제조><Fabrication of Vertically Aligned Small Bar Carbon Thin Films Using Electrostatic Spray Method>

상용 페놀수지(KC-4703, 강남화성, 한국)와 무수에탄올을 무게비 1 : 10으로 혼합하여 약 하루동안 교반하여 전구체 용액을 제조(S110)한다.The mixture was mixed with commercial phenolic resin (KC-4703, Kangnam Hwaseong, Korea) and anhydrous ethanol at a weight ratio of 1:10 and stirred for about one day to prepare a precursor solution (S110).

기판(50)을 가열장치(60)에 위치하고 대상을 200℃로 가열한다.The substrate 50 is placed in the heating device 60 and the object is heated to 200 ° C.

주사기에 제조된 전구체 용액을 넣고 금속 노즐(20)을 연결한 후 정밀 주입 펌프(30)와 연결시킨다. 이때 노즐과 기판과의 거리는 30~40 mm로 고정한다.The precursor solution prepared in the syringe is inserted, and the metal nozzle 20 is connected to the precision injection pump 30. At this time, the distance between the nozzle and the substrate is fixed to 30 to 40 mm.

이후, 직류 고전압 발생기(40)의 양극을 금속 노즐과 연결하고, 접지극은 기판과 연결한다.Then, the anode of the direct current high voltage generator 40 is connected to the metal nozzle, and the earth electrode is connected to the substrate.

정밀 주입 펌프를 이용하여 용액을 분당 1~10 μL로 공급하고 직류 고전압 발생기를 이용하여 대략 4~7 kV를 인가하면 노즐에 콘젯(70)이 형성되면서 분무(80)가 시작된다.When the solution is supplied at 1 to 10 μL per minute using a precision injection pump and approximately 4 to 7 kV is applied using a direct current high voltage generator, the cone (70) is formed in the nozzle and the spray (80) starts.

분무시간을 조절하여 원하는 두께의 수직 정렬된 미소 막대 형태의 페놀 박막을 얻을 수 있다.(S120)By adjusting the spraying time, a vertically aligned micro rod-shaped phenol thin film having a desired thickness can be obtained (S120)

그 다음 형성된 페놀 박막을 진공 또는 아르곤 분위기의 챔버에 위치시키고 900~1200℃에서 약 30분 동안 유지(S130)하면 페놀 수지가 탄화되어 수직 정렬된 미소 막대 형태의 탄소 박막을 얻을 수 있고 이때의 탄소 박막은 도 3에 나타내었다.The phenol thin film thus formed is placed in a vacuum or argon atmosphere chamber and maintained at 900 to 1200 ° C for about 30 minutes (S130) to carbonize the phenol resin to obtain a vertically aligned microporous carbon thin film. At this time, The thin film is shown in Fig.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

10 : 용액 보관 용기
20 : 금속 노즐
30 : 정밀 주입 펌프
40 : 직류 고전압 발생기
50 : 기판
60 : 가열장치
70 : 콘젯 (Cone-jet)
80 : 분무 모드
10: Solution storage container
20: Metal nozzle
30: Precision injection pump
40: DC high voltage generator
50: substrate
60: Heating device
70: Cone-jet
80: Spray mode

Claims (7)

점도를 조절하여 정전분무를 할 수 있도록 페놀수지를 용매와 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계; 및
상기 전구체 용액을 정전분무장치를 이용하여 코팅하고자 하는 기판에 분무하는 단계를 포함하고,
상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계는,
상기 전구체 용액을 노즐로부터 상기 기판에 분사하여 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 고분자 박막 제조방법.
Preparing a precursor solution by mixing a phenol resin with a solvent so as to be electrostatically sprayed by controlling the viscosity; And
Spraying the precursor solution onto a substrate to be coated using an electrostatic atomizer,
The step of spraying the precursor solution onto the substrate comprises:
And spraying the precursor solution from the nozzle onto the substrate to form a vertically aligned micro rod-shaped polymer thin film.
제1항에 있어서,
상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계 이전에 상기 기판을 페놀수지의 경화 온도 이상으로 미리 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 박막 제조방법.
The method according to claim 1,
And heating the substrate to a temperature higher than the curing temperature of the phenolic resin before spraying the precursor solution onto the substrate.
제1항에 있어서,
상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계 이후, 상기 분무된 기판을 진공 또는 불활성 분위기에서 열처리를 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 박막 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of spraying the precursor solution onto the substrate, and then heat treating the sprayed substrate in a vacuum or an inert atmosphere.
제3항에 있어서,
상기 열처리는 900~1200℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 고분자 박막 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 900 to 1200 占 폚.
제1항에 있어서,
상기 전구체 용액을 기판에 분무하는 단계는,
노즐을 다중 노즐로 구성하거나 상기 기판에 이송장치를 설치하여 대면적을 갖는 기판에 코팅하는 단계인 것을 특징으로 하는 고분자 박막 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of spraying the precursor solution onto the substrate comprises:
Wherein the step of forming the polymer thin film comprises the steps of forming the nozzle with multiple nozzles or providing a transferring device on the substrate to coat the substrate with a large area.
삭제delete 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 방법에 의해 제조되는 수직 배열된 미소 막대 형태의 고분자 박막.6. A vertically aligned microballoon-like polymer thin film produced by the method of any one of claims 1 to 5.
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JP2004160388A (en) * 2002-11-14 2004-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production method and equipment for thin film
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