KR101873096B1 - Nanotextured superhydrophobic polymer film and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법은, 나노 구조를 포함하는 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계; 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드 상에 고분자를 배치시키는 단계; 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드 및 상기 고분자를 열간 프레스하여 상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a nano-textured ultra-hydrophobic polymer film and a method of manufacturing the same, and a method of fabricating a nanotextured ultra-hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention includes the steps of forming a porous anodic aluminum mold ; Disposing a polymer on the porous anodic aluminum mold; Forming the porous anodic aluminum mold and the polymer by hot pressing to form a nanostructured polymer structure on the polymer; And separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the porous anodic aluminum mold.

Description

나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름 및 그의 제조방법{NANOTEXTURED SUPERHYDROPHOBIC POLYMER FILM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a nano-textured ultra-hydrophobic polymer film and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanotextured ultra-hydrophobic polymer film and a method for producing the same.

초소수성(superhydrophobic)은 물체의 표면이 극히 젖기 어려운 물리적 특성을 말한다. 자연계 내의 많은 생물체들은 최소한의 자원을 활용한 최대한의 성능을 달성하기 위해, 구조 및 기능의 조화와 통일을 가지는 완벽한 초소수성 구조들이 보고되고 있다. 예를 들어, 몇몇 식물의 잎, 곤충의 날개 또는 새의 날개는 외부의 어떠한 오염물질이 특별한 제거 작업 없이 제거되거나 처음부터 오염이 되지 않게 하는 특성을 지니고 있다. 이것은 이들 식물의 잎, 곤충의 날개, 새의 날개 등이 초소수성을 지니고 있기 때문이다. 최근 많은 연구자들은 광범위한 잠재적 응용성 때문에 생체 모방성 초소수성 표면의 제조에 초점을 맞추어 왔다. 자연에서 다수의 식물의 잎들은 발수성 및 자가 세정성(self-cleaning)을 나타낸다. 이들 가운데 연꽃 잎(lotus leaves)은 공학적 자가-세정의 이상적인 모델로 인정 받고 있다. 이러한 초소수성 표면의 인위적 모방은 고급 제품의 표면으로부터 바람직하지 않은 오염 물질을 쉽게 제거시킬 수 있어 다양한 산업 분야에서 필요한 매력적인 기술이다. 초소수성(superhydrophobicity) 표면은 150°보다 큰 정적 물 접촉각(contact angle; CA)을 생성할 수 있는 표면으로서 일반적으로 정의된다. 물질 표면 상에 그러한 높은 접촉각 값은 주기적 마이크로 스케일 물체, 나노 스케일 물체, 또는 그들의 혼합물과 같은 형상 지지체(geometrical supports) 없이 달성될 수 없다. 그러므로, 대부분의 초소수성 표면은 낮은 표면 에너지(γ) 물질의 나노미터 스케일 또는 마이크로미터 스케일 프로파일을 포함한다.Superhydrophobic refers to the physical properties of the surface of an object that are extremely difficult to wet. Many organisms in nature have been reported to have perfect superhydrophobic structures with harmonization and unity of structure and function to achieve maximum performance utilizing minimal resources. For example, leaves of some plants, wings of an insect or birds' wings have the property that any contaminants from the outside are removed without special removal or contamination from the beginning. This is because the leaves of these plants, the wings of insects, and the wings of birds have super-hydrophobicity. Recently, many researchers have focused on the production of biomimetic superhydrophobic surfaces due to their wide potential applicability. In nature, leaves of many plants exhibit water repellency and self-cleaning. Among them, lotus leaves are recognized as an ideal model for engineering self-cleaning. This artificial imitation of the superhydrophobic surface is an attractive technique that is needed in various industries because it can easily remove undesirable contaminants from the surface of a premium product. A superhydrophobicity surface is generally defined as a surface capable of producing a static water contact angle (CA) greater than 150 °. Such high contact angle values on the material surface can not be achieved without geometrical supports such as periodic microscale objects, nanoscale objects, or mixtures thereof. Therefore, most superhydrophobic surfaces include nanometer scale or micrometer scale profiles of low surface energy (gamma) materials.

소수성 물질의 프랙탈(fractal) 표면 나노구조는 나노텍스처화된 표면 상에 물방울의 접촉각 값을 급격하게 증가시킨다. 추가적으로, 수 내지 수백 ㎛ 범위의 평균 구간 간격을 가지는 소수성 물질의 마이크로스케일 표면 텍스처링은 표면 소수성을 향상시켰다. 물방울의 상이한 젖음 상태 및 접촉각 히스테리시스 거동은 물질 및 표면 형상에 따라 다양한 소수성 표면이 가능하다. 이들은 다음 상태를 포함한다: (1) 웬젤(Wenzel) (습식-접촉 모드에서 표면 상에 물방울 핀), (2) 캐시-백스터(Cassie-Baxter; CB) (비-습식-접촉 모드를 채택한 물방울) (3) "연꽃" 상태 (캐시-백스터 상태의 특별한 경우), (4) 웬젤 및 캐시-백스터 사이의 전이 (실제 대부분의 샘플 내에서 일어남).Fractal surface nanostructures of hydrophobic materials drastically increase the contact angle of water droplets on nanotactured surfaces. Additionally, microscale surface texturing of hydrophobic materials with average section spacing ranging from several to several hundred micrometers improved surface hydrophobicity. Different wetting states and contact angle hysteresis behavior of water droplets are possible with various hydrophobic surfaces depending on the material and surface shape. These include the following states: (1) Wenzel (a droplet pin on the surface in wet-contact mode), (2) Cassie-Baxter (CB) (3) the "lotus" state (special case of the cache-backster state), (4) the transition between Wenzel and cache-backster (occurring in most real samples).

초소수성 표면이 적용된 물체는 방수, 방오 등과 같은 특성을 나타낼 수 있다. 그러므로 초소수성 표면을 형성하는 기술은 다양한 산업 분야에서 유용하게 이용될 수 있다. 그러나 인공적인 초소수성 표면의 형성은 아직까지 기술적으로 미흡한 실정이다. An object to which a superhydrophobic surface is applied may exhibit properties such as waterproofing, antifouling and the like. Therefore, techniques for forming superhydrophobic surfaces can be usefully used in various industrial fields. However, the formation of artificial superhydrophobic surface is still technically inadequate.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 대면적에 걸쳐 나노텍스처화된 구조를 가지고, 장미 꽃잎 및 연꽃 잎과 같은 초소수성을 유지하여, 자가 세정 효과가 우수한 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nanofiber- And a method for producing the same.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노 구조를 포함하는 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계; 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드 상에 고분자를 배치시키는 단계; 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드 및 상기 고분자를 열간 프레스하여 상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계;를 포함하는, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a porous anodic aluminum mold, comprising: preparing a porous anodic aluminum mold including a nanostructure; Disposing a polymer on the porous anodic aluminum mold; Forming the porous anodic aluminum mold and the polymer by hot pressing to form a nanostructured polymer structure on the polymer; And separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the porous anodic aluminum mold. The present invention also provides a method for preparing a nanostructured polymeric film.

일 측에 따르면, 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계는, 알루미늄을 연마하는 단계; 상기 연마된 알루미늄에 1차 양극산화를 수행하는 단계; 상기 1차 양극산화 알루미늄 층을 식각하는 단계; 상기 식각된 양극산화 알루미늄에 2차 양극산화를 수행하여 나노 구조를 형성하는 단계; 및 상기 나노 구조의 기공을 확대하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect, the step of preparing the porous anodized aluminum mold comprises: polishing aluminum; Performing primary anodization on the polished aluminum; Etching the primary anodized aluminum layer; Performing a secondary anodization on the etched anodized aluminum to form a nanostructure; And enlarging the pores of the nanostructure.

일 측에 따르면, 상기 1차 양극산화 및 상기 2차 양극산화는, 각각, 과염소산, 에탄올, 황산, 크롬산, 인산 및 옥살산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 전해질 내에서 -30 ℃ 내지 200 ℃의 온도를 유지하면서 20 V 내지 300 V 사이의 전압을 5 분 내지 72 시간 동안 인가하여 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the primary anodization and the secondary anodization are carried out in an electrolyte containing at least any one selected from the group consisting of perchloric acid, ethanol, sulfuric acid, chromic acid, phosphoric acid and oxalic acid, Followed by applying a voltage between 20 V and 300 V for 5 minutes to 72 hours while maintaining the temperature at 200 ° C.

일 측에 따르면, 상기 다공성 양극산화 알루미늄을 식각하는 단계는, 크롬산, 인산, 염산, 불산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 식각액 내에서 20 ℃ 내지 100 ℃의 온도를 유지하면서 5 분 내지 24 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the step of etching the porous anodic aluminum may be performed in an etchant selected from the group consisting of chromic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and sulfuric acid for 5 minutes ≪ / RTI > to 24 hours.

일 측에 따르면, 상기 나노 구조의 기공을 확대하는 단계 이후에, 상기 2차 양극산화 알루미늄 몰드 표면 상에 소수성 자기조립 단분자막 혹은 고분자막으로 표면처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the method may further include the step of surface-treating the surface of the secondary anodized aluminum mold with a hydrophobic self-assembled monolayer or a polymer membrane after the step of enlarging the pores of the nanostructure.

일 측에 따르면, 상기 소수성 자기조립 단분자막 혹은 고분자막은, 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltrietoxysilane; ODTS), 헥실트리알콕시실란(hexyltrialkoxysilane), 헵타트리알콕시실란(heptatrialkoxysilane), 옥틸트리알콕시실란(octyltrialkoxysilane), 데실트리알콕시실란(decyltrialkoxysilane), 운데실트리알콕시실란(undecyltrialkoxysilane), 도데실트리알콕시실란(dodecyltrialkoxysilane), 옥타데실트리알콕시실란(octadecyltrialkoxysilane)을 포함하는 알킬 알콕시 실란(alkoxy = methoxy 또는 ethoxy); 페닐트리알콜시실란(phenyl trialkoxysilane)을 포함하는 페닐계 알콕시 실란; 헵타데카플루오로데실트리알콕시실란(heptadecafluorododecyltrialkoxysilane)을 포함하는 불소계 알콕시 실란; 헥실트리클로로실란(hexyltrichlorosilane), 헵타트리클로로실란(heptatrichlorosilane), 옥틸트리클로로실란(octyltrichlorosilane), 데실트리클로로실란(decyltrichlorosilane), 운데실트리클로로실란(undecyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane)을 포함하는 알킬 클로로 실란; 페틸트리클로로실란(phenyl trichlorosilane)을 포함하는 페닐계 클로로실란; 및 헵타데플루오로도데실트리클로로실란(heptadefluorododecyltrichlorosilane)을 포함하는 불소계 클로로 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the hydrophobic self-assembled monolayer or polymer membrane may be formed by using an octadecyltriethoxysilane (ODTS), a hexyltrialkoxysilane, a heptatrialkoxysilane, an octyltrialkoxysilane, Alkoxy = methoxy or ethoxy, including decyltrialkoxysilane, undecyltrialkoxysilane, dodecyltrialkoxysilane, octadecyltrialkoxysilane, and the like; Phenyl-based alkoxy silanes including phenyl trialkoxysilane; Fluorinated alkoxy silanes including heptadecafluorodecyl trialkoxysilane; But are not limited to, hexyltrichlorosilane, heptatrichlorosilane, octyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, undecyltrichlorosilane, dodecyltrichlorosilane, Alkylchlorosilanes including octadecyltrichlorosilane; Phenyl-based chlorosilanes containing phenyltrichlorosilane; And fluorine-based chlorosilanes including heptadecafluorododecyltrichlorosilane. In addition, the fluorine-based chlorosilane may include at least one selected from the group consisting of heptadecafluorodecyltrichlorosilane and heptadecafluorododecyltrichlorosilane.

일 측에 따르면, 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계는, 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 화학적으로 식각하여 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 분리하는 단계; 및 상기 고분자의 유리 전이 온도(Tg) 이하의 온도(T)로 가열된 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 분리하는 단계; 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to one aspect, separating the polymer comprising the nanotextured polymeric structure from the porous anodic aluminum mold may include chemically etching the porous anodized aluminum mold to separate the nanotactured polymeric structure step; And separating the nanostructured polymeric structure from the porous anodized aluminum mold heated to a temperature (T) below the glass transition temperature (Tg) of the polymer; Or the like.

일 측에 따르면, 상기 고분자는, 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리우레탄(polyurethane; PU); 폴리이미드(polyimide; PI); 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함하는 폴리아크릴레이트; 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 포함하는 폴리에스테르; 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP)을 포함하는 폴리알킬렌; 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVdF)를 포함하는 비닐폴리머; 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS); 폴리우레탄; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 코폴리머(ABS);로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the polymer is selected from the group consisting of polystyrene (PS), polyurethane (PU); Polyimide (PI); Polyacrylates including polymethylmethacrylate (PMMA); Polyesters including polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethylene terephthalate (PET); Polyethylene (PE), polyalkylene including polypropylene (PP); Vinyl polymers including polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF); Polydimethylsiloxane (PDMS); Polyurethane; Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS); and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS).

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 나노 헤어(nano-hair), 나노 필라(nano-pillar), 나노 스파이크(nano-spike), 나노 섬유(nano-fiber), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the nanostructured polymeric structure may be selected from the group consisting of nano-hair, nano-pillar, nano-spike, nano-fiber, nano- -rod, and nano-wire.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고분자 상에 형성된 나노텍스처화된 고분자 구조물;을 포함하고, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 1 nm 내지 300 nm 범위의 직경, 1 nm 내지 40 ㎛ 범위의 길이, 1 내지 140 범위의 종횡비를 가지는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름을 제공한다.According to another embodiment of the present invention there is provided a nanostructured polymeric structure formed on a polymer, said nanostructured polymeric structure having a diameter in the range of 1 nm to 300 nm, a length in the range of 1 nm to 40 μm , And an aspect ratio ranging from 1 to 140. The present invention also provides a nanotextured ultra-hydrophobic polymeric film.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 나노 헤어(nano-hair), 나노 필라(nano-pillar), 나노 스파이크(nano-spike), 나노 섬유(nano-fiber), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the nanostructured polymeric structure may be selected from the group consisting of nano-hair, nano-pillar, nano-spike, nano-fiber, nano- -rod, and nano-wire.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법에 의해 제조된 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a nanotextured ultra-hydrophobic polymer film produced by a method of manufacturing a nanotextured ultra-hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노 구조를 포함하는 양극산화 금속 몰드를 준비하는 단계; 상기 양극산화 금속 몰드 상에 고분자를 배치시키는 단계; 상기 양극산화 금속 몰드 및 상기 고분자를 열간 프레스하여 상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 양극산화 금속 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계;를 포함하는, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an anodized metal mold, comprising: preparing an anodized metal mold including a nanostructure; Disposing a polymer on the anodized metal mold; Forming an anodized metal mold and the polymer by hot pressing to form a nanostructured polymer structure on the polymer; And separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the anodized metal mold. The present invention also provides a method for preparing a nanostructured superhydrophobic polymeric film.

일 측에 따르면, 상기 양극산화 금속 몰드는 양극산화 알루미늄 몰드, 양극산화 티타늄 몰드 또는 양극산화 마그네슘 몰드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one aspect, the anodized metal mold may include at least one of an anodized aluminum mold, an anodized titanium mold, or an anodized magnesium mold.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법에 의하여, 고분자 상에 생체모방적 초소수성 표면을 간단하고 쉽게 형성하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 이용하면 쉽고 빠르게 초소수성 고분자 구조물을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 양극산화 원형 알루미늄 몰드를 이용하여 반복적으로 초소수성 표면을 찍어낼 수 있으므로 초소수성 고분자 구조물을 대면적으로 대량생산할 수 있어 경제적일 수 있다.According to the method of manufacturing a nanotextured hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention, a method of easily and easily forming a biomimetic superhydrophobic surface on a polymer can be provided. The manufacturing method according to one embodiment of the present invention can easily and quickly produce a superhydrophobic polymer structure, and can also repetitively super-hydrophobic surfaces using an anodized circular aluminum mold. Therefore, It can be mass-produced in an area and can be economical.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름은 대면적에 걸쳐 나노패턴 구조를 가질 수 있고, 장미 꽃잎 및 연꽃 잎과 같은 초소수성을 유지하며, 자가 세정 효과가 우수하다.The nanotextured hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention can have a nanopattern structure over a large area, maintain super hydrophobic properties such as rose petals and lotus leaves, and excel in self-cleaning effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조 과정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 양극산화 알루미늄 몰드의 준비 단계의 세부 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 단계별 알루미늄 시트 표면의 개략도이다 ((a) 각각의 제조 공정 이전 및 (b-e) 각각의 제조 단계 후, (b) 전해연마, (c) 1차 양극산화, (d) 식각, (e) 2차 양극산화 및 후속 기공 확대, 및 (f) ODTS로 표면 개질).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 연성 폴리스티렌 필름 상에 양극산화 알루미늄 열간 프레스 및 (b, c) 고분자 표면으로부터 양극산화 알루미늄 몰드를 분리하는 두 가지 상이한 방법들, 즉, 식각 및 건식 분리를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 1차 양극산화 및 후속 식각된 알루미늄 표면 및 (b, c) 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 2차 양극산화 알루미늄 표면의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 0.1 M 인산 내 0 ℃ 195V 조건에서 제조된 양극산화 알루미늄의 나노 기공의 깊이 및 직경의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 (a-d) 화학적 및 (e-j) 물리적으로 양극산화 알루미늄 몰드 분리를 통해 형성된 다양한 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름 상 폴리스티렌 나노구조의 상부 및 단면 SEM 사진이다. (도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 나노 필라 (aspect ratio, AR = 2.0 - 2.25), 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)는 나노 필라 (AR = 7.5 - 8.5), 도 7의 (e) 및 도 7의 (f)는 스파이크 (AR = 12 - 13), 도 7의 (g) 및 도 7의 (j)는 나노 헤어 (각각, AR = 17 - 23 및 110 - 130)).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 나노텍스처화된 고분자 구조물의 분리에 있어 양극산화 AAO 몰드의 화학적 식각을 통해 제조된 폴리스티렌 나노 필라의 SEM 이미지를 나타낸다 ((a) 상부 및 (b) 단면).
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 6각형으로(hexagonally, HEX)-정렬된 나노 기공의 양극산화 알루미늄 층, 나노텍스처화된 고분자 구조물 (b) 나노 로드, 및 (c) 나노 필라 폴리스티렌 필름의 AFM 이미지를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 나노텍스처화된 고분자 구조물을 상온 에서 물리적 분리 후, 분리된 (a) 양극산화 알루미늄 및 (b) 폴리스티렌 필름 표면의 SEM 이미지이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 분자량 100 kDa를 가지는 폴리스티렌의 DSC 승온 곡선을 나타낸다 (10 ℃min-1의 승온 속도).
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 나노텍스처화된 고분자 구조물의 상이한 유형들에 대한 물방울의 접촉각 (오른쪽) 및 표면텍스처화된 폴리스티렌 필름 상에 나노구조의 접촉각의 변화를 나타내는 디지털 사진 이미지이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 무처리 폴리스티렌 필름 상의 물방울의 디지털 사진 이미지이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 양극산화 알루미늄 몰드를 이용한 폴리카보네이트 필름의 200 ℃-나노텍스처화 후, (a-c) 화학적 및 (d-f) 물리적으로 양극산화 알루미늄이 분리된 폴리카보네이트 필름 표면의 SEM 이미지이다 ((a-e)는 나노 필라 및 (f) 나노 헤어의 상이한 지형을 유형).
도 15의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 원형 튜브 타입 탄소 캐소드(음극) 및 고순도 알루미늄 원기둥 애노드(양극)를 포함하는 양극산화 구성의 개략도를 나타낸다. 도 15의 (b)는 각각 처리 전 및 후 알루미늄 원기둥 막대의 사진 이미지이다. 도 15의 (c)는 양극산화 원형 알루미늄 표면 상에서 양극산화 알루미늄 층의 상부 및 단면 SEM 현미경 사진이다. 도 15의 (d)는 나노텍스처화를 위해 가열된 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 알루미늄 원기둥(드럼)을 이용한 폴리스티렌 필름의 단일 공정 표면 텍스처링의 개략도를 나타낸다. 도 15의 (e)는 180 ℃로 가열된 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 알루미늄 원기둥을 이용하여 연속 롤-프레스(roll press)된 폴리스티렌 필름의 SEM 이미지이다.
도 16의 (a)는 장미 잎, 도 16의 (b)는 연꽃 잎, 도 16의 (c)는 180 ℃로 가열된 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 알루미늄 원기둥으로 롤-프레스된 폴리스티렌 필름 상에서의 물방울 디지털 사진 이미지이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a nanotextured ultra-hydrophobic polymeric film according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed flowchart of a preparation step of a porous anodic aluminum mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of the aluminum sheet surface for each step according to the embodiment of the present invention ((a) before each manufacturing step and (be) after each manufacturing step), (b) electrolytic polishing, (c) , (d) etching, (e) secondary anodization and subsequent pore expansion, and (f) surface modification with ODTS.
Figure 4 shows two different methods of separating an anodized aluminum mold from (a) an anodized aluminum hot press and (b, c) polymer surfaces on a soft polystyrene film, according to an embodiment of the present invention, FIG.
5 is a SEM photograph of a secondary anodized aluminum surface comprising (a) a primary anodization and a subsequent etched aluminum surface and (b, c) a porous anodized aluminum layer according to an embodiment of the present invention, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing changes in the depth and diameter of nano pores of anodic aluminum oxide prepared under the conditions of 0 ° C. and 195 V in 0.1 M phosphoric acid according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a top and cross-sectional SEM image of polystyrene nanostructures on various nanotextured polystyrene films formed through (ad) chemistry and (ej) physically anodizing aluminum mold separation according to an embodiment of the present invention. (Fig. 7 (a) and Fig. 7 (b) show the nano pillar (AR = 7.5 - 8.5 (AR = 17-23 and 17-23, respectively) in FIGS. 7 (a) and 7 (f) 110-130)).
8 is an SEM image of a polystyrene nanofiller produced by chemical etching of an AAO mold for anodic oxidation in the separation of nanostructured polymeric structures according to an embodiment of the present invention ((a) top and (b) cross-section) .
FIG. 9 is a schematic view of an embodiment of the present invention comprising (a) a hexagonally (HEX) -oriented nanopore of anodized aluminum layer, a nanotextured polymeric structure (b) nanorod, and (c) The AFM image of the polystyrene film is shown.
10 is an SEM image of the surface of (a) anodic aluminum oxide and (b) polystyrene film separated after physically separating the nanostructured polymeric structure according to an embodiment of the present invention at room temperature.
11 shows the DSC heating curve of a polystyrene having a molecular weight of 100 kDa according to an embodiment of the present invention (heating rate of 10 ° C min -1 ).
Figure 12 is a digital photographic image showing the contact angle of water droplets (right) versus the different types of nanotextured polymeric structures according to an embodiment of the present invention and the change in contact angle of the nanostructures on the surface textured polystyrene film.
13 is a digital photographic image of water droplets on untreated polystyrene film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between (ac) chemical and (df) physically anodizing aluminum polycarbonate film surface polished with polycarbonate film using an anodized aluminum mold according to an embodiment of the present invention, ((Ae) is the nanopile and (f) the different terrains of the nanohair).
15 (a) shows a schematic diagram of an anodic oxidation configuration comprising a round tube type carbon cathode (cathode) and a high purity aluminum cylindrical anode (anode) according to an embodiment of the present invention. Fig. 15 (b) is a photographic image of the aluminum cylinder rod before and after the treatment, respectively. 15 (c) is an SEM micrograph of the anodic aluminum oxide layer on the anodized circular aluminum surface. Figure 15 (d) shows a schematic view of a single process surface texturing of a polystyrene film using aluminum cylinders (drums) comprising a heated porous anodized aluminum layer for nanotexturing. FIG. 15 (e) is an SEM image of a continuous roll-pressed polystyrene film using an aluminum cylinder containing a porous anodized aluminum layer heated to 180.degree.
Fig. 16 (a) shows a rosette leaf, Fig. 16 (b) shows a lotus leaf, and Fig. 16 (c) shows an aluminum cylinder containing a porous anodized aluminum layer heated to 180 캜 on a roll- Is a digital photographic image of water droplets.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 기술함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms used in this specification are terms used to appropriately express the preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intention of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is located on another member, it includes not only when a member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.

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.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

명세서 전체에서, "초소수성(Superhydrophobicity)"은, 액체, 예를 들어, 물방울이 재료의 표면을 상당히 적실 수 없는, 재료의 성질을 의미한다.Throughout the specification, "superhydrophobicity" means the nature of a material in which a liquid, e.g., water droplets, can not significantly wet the surface of the material.

명세서 전체에서, "소수성(Hydrophobicity)"은 액체, 예를 들어, 물방울에 대한 표면의 척력(repulsion)의 정도를 의미한다.Throughout the specification, "Hydrophobicity" means the degree of repulsion of the surface to a liquid, e.g., water droplet.

명세서 전체에서, "접촉각(Contact angle)"은 액체, 예를 들어, 물방울이 고체 표면과 마주하는 각도를 의미한다.Throughout the specification, the term "Contact angle" means the angle at which a liquid, e.g., a water droplet, faces the solid surface.

명세서 전체에서, "모놀리식(monolithic)"은 동일한 재료의 싱글 몸체의 물체 또는 소자를 의미한다.Throughout the specification, "monolithic" means an object or element of a single body of the same material.

이하, 본 발명의 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름 및 그의 제조방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the nanotextured ultra-hydrophobic polymer film of the present invention and a method for producing the same will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노 구조를 포함하는 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계; 상기 양극산화 알루미늄 몰드 상에 고분자를 배치시키는 단계; 상기 양극산화 알루미늄 몰드 및 상기 고분자를 열간 프레스하여 상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계;를 포함하는, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing an anodized aluminum mold, comprising: preparing an anodized aluminum mold including a nanostructure; Disposing a polymer on the anodized aluminum mold; Forming an anodized aluminum mold and the polymer by hot pressing to form a nanostructured polymer structure on the polymer; And separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the anodized aluminum mold. The present invention also provides a method of preparing a nanostructured polymeric film.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조 과정을 나타내는 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조 과정은, 양극산화 알루미늄 몰드 준비 단계(100), 고분자 배치 단계(200), 열간 프레스 단계(300) 및 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자 분리 단계(400)를 포함한다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a nanotextured ultra-hydrophobic polymeric film according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a process for preparing a nanotextured ultra-hydrophobic polymeric film according to an embodiment of the present invention includes preparing an anodized aluminum mold 100, a polymer placement 200, a hot press 300, And a polymer separation step (400) comprising a nanotextured polymer structure.

일 측에 따르면, 양극산화 알루미늄 몰드 준비 단계(100)는, 나노 구조를 포함하는 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 것일 수 있다. 알루미늄은 매우 가벼우면서도 적절한 강도를 가지고 있고, 저렴할 뿐만 아니라 다양한 화학적 식각을 통해 생체모방적 계층 구조 구현을 위한 템플레이트 뚜렷하게 형성할 수 있어 유용하게 이용할 수 있다.According to one aspect, the anodizing aluminum mold preparation step 100 may be to prepare an anodized aluminum mold comprising nanostructures. Aluminum is very light, has a suitable strength, is not only inexpensive, but also can be used advantageously because it can clearly form a template for biomimetic hierarchical structure through various chemical etching.

일 측에 따르면, 상기 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계(100)는, 알루미늄을 연마하는 단계; 상기 연마된 알루미늄에 1차 양극산화를 수행하는 단계; 상기 1차 양극산화 알루미늄 층을 식각하는 단계; 상기 식각된 양극산화 알루미늄에 2차 양극산화를 수행하여 나노 구조를 형성하는 단계; 및 상기 나노 구조의 기공을 확대하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect, preparing (100) the anodized aluminum mold comprises: polishing aluminum; Performing primary anodization on the polished aluminum; Etching the primary anodized aluminum layer; Performing a secondary anodization on the etched anodized aluminum to form a nanostructure; And enlarging the pores of the nanostructure.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 양극산화 알루미늄 몰드의 준비 단계의 세부 순서도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 양극산화 알루미늄 몰드의 준비 단계는, 알루미늄 연마 단계(110), 1차 양극산화 단계(120), 식각 단계(130), 2차 양극산화 단계(140), 기공 확대 단계(150) 및 표면처리 단계(160)를 포함할 수 있다.2 is a detailed flowchart of a preparation step of a porous anodic aluminum mold according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the preparation of the porous anodic aluminum mold according to an embodiment of the present invention includes an aluminum polishing step 110, a primary anodizing step 120, an etching step 130, Step 140, pore enlargement step 150, and surface treatment step 160.

일 측에 따르면, 알루미늄 연마 단계(110)는, 알루미늄 표면을 연마하는 것일 수 있다. 상기 알루미늄 연마는, 전해연마(electric polishing), 기계적, 화학적, 물리적 연마 중 적어도 어느 하나의 공정으로 수행하는 것일 수 있으며, 바람직하게는, 전해연마를 수행하는 것일 수 있다. 예를 들어, 전해연마의 경우, 10 V 내지 50 V의 전압을 30 초 내지 5 분간 인가함으로써 알루미늄의 표면 거칠기를 0.1 nm 내지 10 ㎛로 감소시킬 수 있다.According to one aspect, the aluminum polishing step 110 may be to polish the aluminum surface. The aluminum polishing may be carried out by at least one of electric polishing, mechanical polishing, chemical polishing and physical polishing, and preferably, performing electrolytic polishing. For example, in the case of electrolytic polishing, the surface roughness of aluminum can be reduced to 0.1 nm to 10 占 퐉 by applying a voltage of 10 V to 50 V for 30 seconds to 5 minutes.

일 측에 따르면, 알루미늄 연마 단계 이전에 알루미늄 표면은 아세톤, 알코올, 수산화나트륨 및 염산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 이용하여 세정하는 것일 수 있다.According to one aspect, before the aluminum polishing step, the aluminum surface may be cleaned using at least one selected from the group consisting of acetone, alcohol, sodium hydroxide, and hydrochloric acid.

일 측에 따르면, 1차 양극산화 단계는(120), 상기 연마된 알루미늄에 1차 양극산화를 수행하는 것일 수 있다. 상기 1차 양극산화에 의해 알루미늄 표면이 양극산화되면서 나노 구조를 형성하기 위한 아래로 볼록한 패턴을 가지는 나노 딤플(nano dimple)이 형성된 양극산화 알루미늄 층이 형성되는 것일 수 있다. 상기 나노 구조는 직선으로 관통된 기공 (직관통 기공, through hole pore)을 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the primary anodizing step 120 may be to perform primary anodization on the polished aluminum. The anodized aluminum layer may be formed on the aluminum surface by the primary anodization to form a nano dimple having a downward convex pattern for forming a nanostructure. The nanostructure may include a straight through hole (through hole pore).

일 측에 따르면, 상기 1차 양극산화는 알루미늄 내부 및 외부 표면의 전체 또는 일부에 수행할 수 있는데, 본 발명에서는 알루미늄 외부 표면의 일부에 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the primary anodization may be performed on all or a portion of the aluminum inner and outer surfaces, which may be performed on portions of the aluminum outer surface in the present invention.

일 측에 따르면, 상기 1차 양극산화는, 과염소산, 에탄올, 황산, 크롬산, 인산 및 옥살산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 전해질 내에서 -30 ℃ 내지 200 ℃의 온도를 유지하면서 20 V 내지 300 V 사이의 전압을 5 분 내지 72 시간 동안 인가하여 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the primary anodization is carried out in an electrolyte containing at least any one selected from the group consisting of perchloric acid, ethanol, sulfuric acid, chromic acid, phosphoric acid and oxalic acid, while maintaining the temperature at -30 캜 to 200 캜 And applying a voltage between V and 300 V for 5 minutes to 72 hours.

일 측에 따르면, 식각 단계(130)는, 상기 1차 양극산화 알루미늄 층, 예를 들어, 나노 딤플을 식각하는 것일 수 있다. 상기 1차 양극산화에 의해 형성된 양극산화 층을 제거하여 2차 양극산화 단계를 수행할 때, 보다 잘 정렬된 직관통 기공이 자랄 수 있도록 할 수 있다.According to one aspect, the etching step 130 may be to etch the primary anodized aluminum layer, e.g., a nano dimple. When the anodization layer formed by the primary anodization is removed to perform the secondary anodization step, it is possible to make the well-aligned intact ventilation holes grow.

일 측에 따르면, 상기 양극산화 알루미늄을 식각하는 단계는, 크롬산, 인산, 염산, 불산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 식각액 내에서 20 ℃ 내지 100 ℃의 온도를 유지하면서 5 분 내지 24 시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 상기 식각 시간이 5 분 미만인 경우 양극산화 알루미늄 층 표면의 적절한 화학적 정리가 충분히 이루어지지 않을 수 있고, 2차 양극산화 시에 기공 및 나노 구조 위에 원하지 않는 층이 형성되어 초소수성 표면을 구현하기 위한 구조를 제거할 수 없고, 24 시간을 초과하면 표면이 오히려 거칠어지는 문제가 발생할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of etching the anodic aluminum oxide includes a step of etching the anodic aluminum oxide in at least one of an etchant selected from the group consisting of chromic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and sulfuric acid, And may be performed for 24 hours. If the etching time is less than 5 minutes, the proper chemical arrangement of the surface of the anodized aluminum layer may not be sufficiently performed, and an undesired layer may be formed on the pores and nano structure at the time of the secondary anodization, Can not be removed, and if it exceeds 24 hours, the surface may become rather rough.

일 측에 따르면, 2차 양극산화 단계(140)는 식각된 양극산화 알루미늄에 2차 양극산화를 수행하여 나노 구조를 형성하는 것일 수 있다. 상기 나노 구조는, 상기 2차 양극산화에 의해 잘 정렬된 직관통 기공이 형성될 수 있다. 상기 직관통 기공은 가운데가 관통된 6각 기둥 형상을 가질 수 있다. 상기 6각 기둥의 인터포어(interpore) 간격은 50 nm 내지 600 nm인 것일 수 있다.According to one aspect, the secondary anodization step 140 may be to perform a secondary anodization of the etched anodized aluminum to form a nanostructure. The nanostructure may be formed with a well-aligned straight pipe vent by the secondary anodization. The straight pipe ventilation hole may have a hexagonal column shape passing through the center. The interpolated spacing of the hexagonal pillars may be between 50 nm and 600 nm.

일 측에 따르면, 상기 2차 양극산화는, 과염소산, 에탄올, 황산, 크롬산, 인산 및 옥살산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 전해질 내에서 -30 ℃ 내지 200 ℃의 온도를 유지하면서 20 V 내지 300 V의 전압을 5 분 내지 72 시간 동안 인가하여 수행하는 것일 수 있다. 상기 2차 양극산화를 5 분 미만으로 수행하면 초소수성 구현에 요구되는 충분한 높이의 나노 구조가 생성되지 않고, 72 시간을 초과하면 표면에 미세한 크랙이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.According to one aspect, the secondary anodization is carried out in an electrolyte containing at least any one selected from the group consisting of perchloric acid, ethanol, sulfuric acid, chromic acid, phosphoric acid and oxalic acid while maintaining the temperature at -30 to 200 ° C V to 300 V for 5 minutes to 72 hours. If the secondary anodization is performed for less than 5 minutes, a nanostructure having a sufficient height required for the super-hydrophobic property is not produced, and if it exceeds 72 hours, a fine crack may be generated on the surface.

일 측에 따르면, 상기 2차 양극산화는 장미 꽃잎 및 연꽃 잎 유사 다공성 나노 구조가 형성된 양극산화 알루미늄의 표면을 형성함으로써 자가 세정 및 점착 특성의 조절이 가능한 표면 형태를 구현하기 위하여 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the secondary anodization may be carried out to form a surface of anodized aluminum formed with rose petals and lotus leaf-like porous nanostructures, thereby realizing a surface shape capable of controlling self-cleaning and adhesion properties .

일 측에 따르면, 상기 2차 양극산화 시간은 상기 1차 양극산화 시간과 상이할 수 있다. 상기 2차 양극산화 시간의 제어에 따라 나노 구조, 예를 들어, 직관통 기공의 크기를 제어할 수 있다.According to one aspect, the secondary anodization time may be different from the primary anodization time. By controlling the secondary anodization time, it is possible to control the size of the nanostructure, for example, the size of the straight pipe.

일 측에 따르면, 기공 확대 단계(150)는, 크롬산, 인산, 염산, 불산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 용액 내에서 10 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 나노 구조의 기공을 확대하는 것일 수 있다. According to one aspect, the pore expanding step 150 is a step of expanding the pores of the nanostructure while maintaining a temperature of 10 to 50 DEG C in at least one solution selected from the group consisting of chromic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and sulfuric acid It can be enlarging.

일 측에 따르면, 상기 기공 확대는 장미 꽃잎, 연꽃 잎 유사의 나노 구조의 형성이 양극산화 알루미늄의 제조와 용해의 평형에서 이루어지고 있음에 착안한 것인데, 전위가 걸리지 않은 상태에서 각 나노 구조의 6각 기둥 형상의 직관통 기공을 산성 용액에 침지하면 기공의 구멍이 점차 넓어지게 된다. 이 과정에서 직관통 기공의 두께(높이)는 크게 변하지 않는데, 이러한 현상은 양극산화 층의 부분적인 밀도 차로부터 기인하는 것일 수 있다. 상기 기공 확대 단계를 진행하여 기공의 직경과 기공률을 조절할 수 있어 원하는 크기의 직관통을 가지는 나노 구조를 형성할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the pore enlargement is based on the fact that the formation of nano-structure of rose petals and lotus leaf-like is performed by equilibrium of preparation and dissolution of anodic aluminum oxide. In the case of dislocation, When the straight pipe vents of each columnar shape are immersed in the acidic solution, the pores of the pores are gradually widened. In this process, the thickness (height) of the straight pipe is not greatly changed. This phenomenon may be caused by the partial density difference of the anodic oxide layer. The diameter and the porosity of the pores can be controlled by proceeding with the pore expansion step to form a nanostructure having an intrinsic tube of a desired size.

일 측에 따르면, 상기 나노 구조의 기공을 확대하는 단계 이후에, 표면처리 단계(160)를 더 포함할 수 있다.According to one aspect, after the step of enlarging the pores of the nanostructures, a surface treatment step 160 may be further included.

일 측에 따르면, 표면처리 단계(160)는, 상기 2차 양극산화 알루미늄 몰드 표면 상에 소수성 자기조립 단분자막으로 표면처리하는 것일 수 있다.According to one aspect, the surface treatment step 160 may be a surface treatment with a hydrophobic self-assembled monolayer on the surface of the secondary anodized aluminum mold.

일 측에 따르면, 상기 소수성 자기조립 단분자막 혹은 고분자막은, 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltrietoxysilane; ODTS), 헥실트리알콕시실란(hexyltrialkoxysilane), 헵타트리알콕시실란(heptatrialkoxysilane), 옥틸트리알콕시실란(octyltrialkoxysilane), 데실트리알콕시실란(decyltrialkoxysilane), 운데실트리알콕시실란(undecyltrialkoxysilane), 도데실트리알콕시실란(dodecyltrialkoxysilane), 옥타데실트리알콕시실란(octadecyltrialkoxysilane)을 포함하는 알킬 알콕시 실란(alkoxy = methoxy 또는 ethoxy); 페닐트리알콜시실란(phenyl trialkoxysilane)을 포함하는 페닐계 알콕시 실란; 헵타데카플루오로데실트리알콕시실란(heptadecafluorododecyltrialkoxysilane)을 포함하는 불소계 알콕시 실란; 헥실트리클로로실란(hexyltrichlorosilane), 헵타트리클로로실란(heptatrichlorosilane), 옥틸트리클로로실란(octyltrichlorosilane), 데실트리클로로실란(decyltrichlorosilane), 운데실트리클로로실란(undecyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane)을 포함하는 알킬 클로로 실란; 페틸트리클로로실란(phenyl trichlorosilane)을 포함하는 페닐계 클로로실란; 및 헵타데플루오로도데실트리클로로실란(heptadefluorododecyltrichlorosilane)을 포함하는 불소계 클로로 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the hydrophobic self-assembled monolayer or polymer membrane may be formed by using an octadecyltriethoxysilane (ODTS), a hexyltrialkoxysilane, a heptatrialkoxysilane, an octyltrialkoxysilane, Alkoxy = methoxy or ethoxy, including decyltrialkoxysilane, undecyltrialkoxysilane, dodecyltrialkoxysilane, octadecyltrialkoxysilane, and the like; Phenyl-based alkoxy silanes including phenyl trialkoxysilane; Fluorinated alkoxy silanes including heptadecafluorodecyl trialkoxysilane; But are not limited to, hexyltrichlorosilane, heptatrichlorosilane, octyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, undecyltrichlorosilane, dodecyltrichlorosilane, Alkylchlorosilanes including octadecyltrichlorosilane; Phenyl-based chlorosilanes containing phenyltrichlorosilane; And fluorine-based chlorosilanes including heptadecafluorododecyltrichlorosilane. In addition, the fluorine-based chlorosilane may include at least one selected from the group consisting of heptadecafluorodecyltrichlorosilane and heptadecafluorododecyltrichlorosilane.

일 측에 따르면, 상기 1차 양극산화 및 상기 2차 양극산화를 포함하는 2 단계 양극산화 공정으로 형성된 나노 구조를 포함하는 양극산화 알루미늄 표면을 상기 소수성 자기조립 단분자막 혹은 고분자막으로 코팅하면, 양극산화 알루미늄 표면에 표면에너지가 감소하고, 물에 대한 접촉각이 증가하여 소수성 표면으로 개질될 수 있다. 양극산화 알루미늄 표면에 초소수성이 부여되어 자가 세정 효과가 나타날 수 있다.According to one aspect of the present invention, when an anodized aluminum surface including a nanostructure formed by the two-step anodization process including the primary anodization and the secondary anodization is coated with the hydrophobic self-assembled monolayer or polymer membrane, The surface energy is reduced on the surface, and the contact angle with respect to water can be increased to be modified into a hydrophobic surface. The surface of the anodized aluminum may be given super-hydrophobicity and self-cleaning effect may be exhibited.

일 측에 따르면, 상기 양극산화 알루미늄 몰드는, 사각형, 정사각형의 시트 형상일 수도 있고, 원기둥 막대 형상일 수도 있다. 상기 시트 형상인 양극산화 알루미늄 몰드의 경우, 고분자 상에 가압하여 찍어낼 수 있고, 상기 원기둥 막대 형상인 양극산화 알루미늄 몰드의 경우, 고분자 상에서 롤-프레스할 수 있다.According to one aspect, the anodized aluminum mold may be in the form of a square, a square sheet, or a cylindrical rod shape. In the case of the sheet-like anodized aluminum mold, it can be pressed onto the polymer and can be stamped. In the case of the cylindrical rod-shaped anodized aluminum mold, it can be roll-pressed on the polymer.

일 측에 따르면, 상기와 같이 제조된 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 이용하여 반복적으로 고분자 상에 나노텍스처화된 초소수성의 나노 구조를 형성할 수 있어 초소수성 고분자 구조물을 대량 생산하는 것이 가능할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to repeatedly form nanoparticles of nanoparticulate nanoparticles on a polymer by using the porous anodic aluminum molds prepared as described above, so that it is possible to mass produce a superhydrophobic polymer structure.

일 측에 따르면, 고분자 배치 단계(200)는, 상기 양극산화 알루미늄 몰드 상에 고분자를 배치시키는 것일 수 있다. 상기 고분자는 연성, 유연성 때문에 다양한 형태를 지니고 있는 물체 상에 쉽게 배치될 수 있다. 상기 고분자는 다루기 용이하고, 제조 비용이 저렴하여 경제적일 수 있다.According to one aspect, the polymer placement step 200 may be to place the polymer on the anodized aluminum mold. The polymer can be easily placed on an object having various shapes due to flexibility and flexibility. The polymer may be economical because it is easy to handle and low in manufacturing cost.

일 측에 따르면, 상기 양극산화 알루미늄 몰드 상에 상기 고분자를 배치할 때, 상기 고분자의 유리 전이 온도(Tg) 보다 큰 온도로 유지하여 배치시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, when the polymer is disposed on the anodized aluminum mold, the temperature can be maintained at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer.

일 측에 따르면, 상기 고분자는, 열가소성 고분자(thermoplastic polymer)일 수 있다. 열가소성 고분자는 가열하면 소성변형을 일으키지만 냉각하면 가역적으로 단단해지는 성질을 갖는 고분자이다. 이러한 열가소성 고분자를 양극산화 알루미늄 몰드의 전사에 이용하게 되면 열간 프레스를 통해 고분자가 유연해지므로 몰드의 나노 구조와 같은 구조를 전사하기 쉽고, 또한 이를 냉각시키게 되면 전사를 통해 형성된 구조를 잘 유지할 수 있게 된다.According to one aspect, the polymer may be a thermoplastic polymer. Thermoplastic polymers cause plastic deformation when heated, but they are reversibly hardened by cooling. When the thermoplastic polymer is used for the transfer of the anodized aluminum mold, the polymer is softened by the hot press so that the structure such as the nano structure of the mold is easily transferred. When the polymer is cooled, the structure formed through the transfer can be well maintained do.

일 측에 따르면, 상기 고분자는, 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리우레탄(polyurethane; PU); 폴리이미드(polyimide; PI); 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함하는 폴리아크릴레이트; 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 포함하는 폴리에스테르; 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP)을 포함하는 폴리알킬렌; 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVdF)를 포함하는 비닐폴리머; 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS); 폴리우레탄; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 코폴리머(ABS);로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the polymer is selected from the group consisting of polystyrene (PS), polyurethane (PU); Polyimide (PI); Polyacrylates including polymethylmethacrylate (PMMA); Polyesters including polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethylene terephthalate (PET); Polyethylene (PE), polyalkylene including polypropylene (PP); Vinyl polymers including polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF); Polydimethylsiloxane (PDMS); Polyurethane; Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS); and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS).

일 측에 따르면, 상기 고분자의 두께는, 수 ㎛ 내지 1,000 ㎛인 것일 수 있다. 상기 고분자의 두께는 상기 양극산화 알루미늄 몰드에 형성되 나노 구조의 깊이보다 두꺼워, 상기 고분자의 상부 영역에만 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 것일 수 있다.According to one aspect, the thickness of the polymer may be from several micrometers to 1,000 micrometers. The thickness of the polymer may be greater than the depth of the nanostructures formed in the anodized aluminum mold and may form nanostructured polymer structures only in the upper region of the polymer.

일 측에 따르면, 열간 프레스 단계(300)는, 상기 양극산화 알루미늄 몰드 및 상기 고분자를 열간 프레스하여 상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 것일 수 있다.According to one aspect, the hot pressing step 300 may be to hot-press the anodized aluminum mold and the polymer to form a nanostructured polymeric structure on the polymer.

일 측에 따르면, 상부 및 하부, 각각의 지지층 기판 사이에 상기 양극산화 알루미늄 몰드 상에 배치된 고분자를 개재하여, 상부 및 하부 지지층에 일정한 압력을 인가하면서, 상기 고분자가 양극산화 알루미늄에 형성된 나노 구조 사이 공간에 충진(filling)되도록 할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating an anodized aluminum sheet, comprising the steps of: applying a predetermined pressure to upper and lower support layers through a polymer disposed on the anodized aluminum mold between upper and lower support substrate substrates, So as to fill the space between them.

일 측에 따르면, 상기 열간 프레스는 40 ℃ 내지 250 ℃의 온도 범위, 50 N/m 내지 500 kN/m의 압력 범위에서 수행될 수 있다.According to one aspect, the hot press may be carried out in a temperature range of 40 ° C to 250 ° C and a pressure range of 50 N / m to 500 kN / m.

일 측에 따르면, 상기 고분자의 상부 영역에 10 nm 내지 300 nm 범위의 직경, 10 nm 내지 40 ㎛ 범위의 길이, 1 내지 140 범위의 종횡비를 가지는 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 것일 수 있다.According to one aspect, it may be to form a nanotextured polymeric structure having a diameter in the range of 10 nm to 300 nm, a length in the range of 10 nm to 40 m, and an aspect ratio in the range of 1 to 140 in the upper region of the polymer.

일 측에 따르면, 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자 분리 단계(400)는, 상기 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 것일 수 있다.According to one aspect, a polymer separation step (400) comprising a nanotextured polymer structure may be performed by separating the polymer comprising the nanotextured polymer structure from the anodized aluminum mold.

일 측에 따르면, 상기 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계는, 화학적 분리 단계(미도시) 및 물리적 분리 단계(미도시) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the anodized aluminum mold comprises at least one of a chemical separation step (not shown) and a physical separation step (not shown) Lt; / RTI >

일 측에 따르면, 상기 화학적 분리 단계는, 화학적 습식 식각을 이용하는 것으로서, 상기 양극산화 알루미늄 몰드를 화학적으로 식각하여 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 분리하는 것일 수 있다.According to one aspect, the chemical separation step may be to chemically etch the anodized aluminum mold using chemical wet etching to separate the nanostructured polymeric structure.

일 측에 따르면, 상기 물리적 분리 단계는, 물리적 건식 분리를 이용하는 것으로서, 상기 고분자의 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg) 이하의 온도(T)로 가열된 상기 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 분리하는 것일 수 있다. 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 온도에 따라, 그 구조가 상이하게 변형될 수 있다.According to one aspect, the physical separation step comprises using physical dry separation, wherein the nanotexturing is performed from the anodized aluminum mold heated to a temperature ( T ) below the glass transition temperature (Tg) of the polymer, To separate the resulting polymeric structures. The nano-textured polymer structure may have a different structure depending on the temperature.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 나노 헤어(nano-hair), 나노 필라(nano-pillar), 나노 스파이크(nano-spike), 나노 섬유(nano-fiber), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the nanostructured polymeric structure may be selected from the group consisting of nano-hair, nano-pillar, nano-spike, nano-fiber, nano- -rod, and nano-wire.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 상기 화학적 분리에 의해 나노 필라 형상으로 나노텍스처화될 수 있고, 상기 물리적 분리에 의해 나노 스파이크, 나노 헤어와 같은 형상으로 나노텍스처화되는 것일 수 있다.According to one aspect, the nanostructured polymeric structure can be nanotextured into a nanofiller shape by the chemical separation, and may be nanotextured into a shape such as a nano spike or a nano-hair by the physical separation have.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법에 의하여, 고분자 상에 생체모방적 초소수성 표면을 간단하고 쉽게 형성하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 제조방법을 이용하면 쉽고 빠르게 초소수성 고분자 구조물을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 양극산화 알루미늄 몰드를 이용하여 반복적으로 초소수성 표면을 찍어낼 수 있으므로 초소수성 고분자 구조물을 대면적으로 대량생산할 수 있어 경제적일 수 있다.According to the method of manufacturing a nanotextured hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention, a method of easily and easily forming a biomimetic superhydrophobic surface on a polymer can be provided. By using the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily and quickly produce the superhydrophobic polymer structure, and the superhydrophobic surface can be repetitively repeated using the anodized aluminum mold, so that the super-hydrophobic polymer structure can be mass- It can be economical.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 고분자 상에 형성된 나노텍스처화된 고분자 구조물;을 포함하고, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 10 nm 내지 300 nm 범위의 직경, 10 nm 내지 40 ㎛ 범위의 길이, 1 내지 140 범위의 종횡비를 가지는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a nanostructured polymeric structure formed on a polymer, the nanostructured polymeric structure having a diameter in the range of 10 nm to 300 nm, a length in the range of 10 nm to 40 μm , And an aspect ratio ranging from 1 to 140. The present invention also provides a nanotextured ultra-hydrophobic polymeric film.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 나노 헤어(nano-hair), 나노 필라(nano-pillar), 나노 스파이크(nano-spike), 나노 섬유(nano-fiber), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물의 형상에 따라 물 접촉각은 상이할 수 있다.According to one aspect, the nanostructured polymeric structure may be selected from the group consisting of nano-hair, nano-pillar, nano-spike, nano-fiber, nano- -rod, and nano-wire. Depending on the shape of the nanostructured polymeric structure, the water contact angle may be different.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름은, 상기의 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the nanotextured ultra-hydrophobic polymer film may be manufactured by the method of manufacturing the nanotextured ultra-hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 필름은, 100° 이상의 물 접촉각을 가지는 것으로서, 바람직하게는 120° 이상, 더 바람직하게는 130° 이상, 더욱 더 바람직하게는 140° 이상, 더욱 더 바람직하게는 150° 이상, 더욱 더 바람직하게는 160° 이상의 물 접촉각을 가지는 것으로, 초소수성 특성을 나타내는 것일 수 있다.According to one aspect, the nanotextured polymer film has a water contact angle of 100 DEG or more, preferably 120 DEG or more, more preferably 130 DEG or more, still more preferably 140 DEG or more, still more preferably , More preferably at least 150 °, and even more preferably at least 160 °, which may exhibit superhydrophobic properties.

일 측에 따르면, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물의 종횡비에 따라 상이한 물 접촉각을 가질 수 있으며, 종횡비 증가에 따라 물 접촉각 역시 증가하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물의 종횡비가 2 내지 100일 때 접촉각은 100° 내지 150°이고, 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물의 종횡비가 100 내지 140일 때 접촉각은 150° 내지 165°일 수 있다.According to one aspect, the nanocontacted polymeric structure may have a different water contact angle depending on the aspect ratio, and the water contact angle may also increase with increasing aspect ratio. For example, when the aspect ratio of the nanotextured polymer structure is 2 to 100, the contact angle is 100 to 150, and when the aspect ratio of the nanotextured polymer structure is 100 to 140, the contact angle is 150 to 165 Lt; / RTI >

일 측에 따르면, 상기 양극산화 금속 몰드는 양극산화 알루미늄 몰드, 양극산화 티타늄 몰드 또는 양극산화 마그네슘 몰드 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the anodized metal mold may include at least one of an anodized aluminum mold, an anodized titanium mold, or an anodized magnesium mold.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름은 대면적에 걸쳐 나노패턴 구조물을 가질 수 있고, 장미 꽃잎 및 연꽃 잎과 같은 초소수성을 유지하며, 자가 세정 효과도 우수하다. 상기 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름은 초소수성이 필요한 분야라면 어떠한 분야에도 적용 가능하다. 예를 들어, 물로 인해 발생하는 손실을 방지 하고자 하는 경우 또는 오염을 예방하거나 오염을 차단하고자 하는 경우에 다양하게 이용할 수 있다. 예를 들어, 방수, 방오, 방빙(anti-freezing), 방담(anti-fogging), 자가 세정(self-cleaning) 등을 위해 적용할 수 있다.The nanotextured hydrophobic polymer film according to an embodiment of the present invention can have a nanopattern structure over a large area, maintains super hydrophobic properties such as rose petals and lotus leaves, and has excellent self-cleaning effect. The nano-textured super-hydrophobic polymer film can be applied to any field where super-hydrophobicity is required. For example, it can be used variously when it is intended to prevent loss caused by water, or to prevent or prevent pollution. For example, waterproofing, antifouling, anti-freezing, anti-fogging, self-cleaning and the like.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 기술적 범위는 이들 예시에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these Examples.

[[ 실시예Example ]]

고분자 필름 표면의 발수성은 모놀리식 다공성 양극산화 알루미늄(anodized aluminum oxide; AAO) 몰드로 연성 폴리스티렌(softened polystyrene; PS) 필름을 열간 프레스함으로써 간단하게 조정할 수 있다. 폴리스티렌 필름 표면 상의 고밀도 나노 필라 및 나노 헤어는 표면-프레스된 폴리스티렌 필름으로부터 양극산화 알루미늄 몰드를 물리적 또는 화학적으로 분리를 통해 생성하였다. 결과적으로 생성된 폴리스티렌 상의 나노텍스처는 산화 알루미늄 열간 프레스 및 후속 분리 동안에 고분자 사슬의 점탄성 반응(viscoelastic response)에 따라, 2 내지 130의 다양한 종횡비(aspect ratios; AR)를 나타냈다. 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름 상에 물방울에 대한 접촉각 값은 종횡비의 증가에 따라 91° 에서 160°로 상당하게 변화하였다. 다공성 산화 알루미늄-커버된 알루미늄 원기둥 막대의 열간 프레스 및 물리적 박리를 사용하여, 장미 꽃잎 및 연꽃 잎과 유사한 초소수성 특성을 가지는 원-포트(one-pot) 대면적 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름을 제조하였다. 이하는, 대면적 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름의 구체적인 제조 과정 및 특성을 나타낸다.The water repellency of the polymer film surface can be easily adjusted by hot pressing a softened polystyrene (PS) film into a monolithic porous anodized aluminum oxide (AAO) mold. High density nanopile and nano hair on the polystyrene film surface were produced by physical or chemical separation of the anodized aluminum mold from the surface-pressed polystyrene film. The resulting nanostructures on polystyrene showed various aspect ratios (AR) of 2 to 130, depending on the viscoelastic response of the polymer chains during the aluminum oxide hot press and subsequent separation. The contact angle values for water droplets on nano-textured polystyrene films varied significantly from 91 ° to 160 ° with increasing aspect ratio. Using a hot press and physical exfoliation of a porous aluminum oxide-covered aluminum columnar bar, one-pot large area nanotextured polystyrene films with superhydrophobic properties similar to rose petals and lotus leaves were prepared . The following shows the specific manufacturing process and characteristics of a large-area nanotextured polystyrene film.

<물질, 고분자 필름 및 양극산화 알루미늄 제조>&Lt; Substance, polymer film and anodized aluminum production >

모든 산(acids) 및 용매는 Aldrich로부터 구입하고, 추가 정제없이 사용하였다. 폴리스티렌 (PS, 분자량, Mw = 100 kDa, Aldrich)은 압축 성형(compression molded) 되었고, 이 필름 두께는 250 ㎛ 및 300 ㎛ 사이였다. 고순도 알루미늄 시트 (99.999 % Goodfellow, 3X5 cm2 및 1 mm의 두께) 및 원기둥 막대(cylinder bars)는 알루미늄 양극산화를 위해 사용하였다.All acids and solvents were purchased from Aldrich and used without further purification. Polystyrene (PS, molecular weight, Mw = 100 kDa, Aldrich) was compression molded and the film thickness was between 250 μm and 300 μm. High purity aluminum sheets (99.999% Goodfellow, 3 x 5 cm 2 and 1 mm thick) and cylinder bars were used for aluminum anodization.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 단계별 알루미늄 시트 표면의 개략도이다 ((a) 각각의 제조 공정 이전 및 (b-e) 각각의 제조 단계 이후, (b) 전해연마, (c) 1차 양극산화, (d) 식각, (e) 2차 양극산화 및 후속 기공 확대, 및 (f) ODTS로 표면 개질).FIG. 3 is a schematic view of the surface of an aluminum sheet in each step according to an embodiment of the present invention ((a) before each manufacturing step and (be) after each manufacturing step), (b) electrolytic polishing, (c) , (d) etching, (e) secondary anodization and subsequent pore expansion, and (f) surface modification with ODTS.

고분자 필름의 표면 텍스처링 공정을 위한 양극산화 알루미늄 나노 몰드는 다음 단계들에 의해 제조되었다: (1) 알루미늄 전해연마, (2) 1차 알루미늄 양극산화, (3) 양극산화 알루미늄 식각, (4) 2차 알루미늄 양극산화, 및 (5) 기공 확대(widening). 각각의 공정 이후에 결과적으로 생성된 알루미늄 표면은 도 3에 개략적으로 나타내었다. 먼저, 고순도 알루미늄 시트는 7 ℃에서 과염소산 및 에탄올 (1:4 부피비)을 함유하는 500 ml 전해질 혼합물 내의 정전류에서 전기화학적으로 연마하였다 (도 3의 (b)). 명확한(well-defined) 다공성 양극산화 알루미늄 층은 두 단계의 양극산화 및 후속 기공 확대에 의해 전해연마된 알루미늄 시트 상에서 제작하였다 (도 3의 (c) 내지 도 3의 (e)). 알루미늄의 1차 양극산화는 0.1 M 인산 (85% H3PO4, Aldrich) 수용액 내에서 195 V 및 0℃에서 24 시간 동안 수행하였다. 그리고 나서, 결과로 생성된 양극산화 알루미늄 층은, 1.8 중량%의 크롬산(H2CrO4) 및 6 중량% 인산(H3PO4)을 함유하는 수성 식각액 내에서 60℃에서 하룻밤 동안 양극산화 알루미늄 시트로부터 용해하였다. 2차 양극산화는 시간이 상이한 것을 제외하고는, 이전의 양극산화와 동일한 조건 하에서 수행하였다. 그리고 나서, 양극산화 알루미늄 층 내부에 형성된(developed) 나노 기공들은, 30℃에서 0.1 M 인산(H3PO4) 용액에 침지하여 약 200 nm로 확대되었다. 마지막으로, 다공성 양극산화 알루미늄 층의 추가적인 표면 처리는 양극산화 알루미늄 표면 및 고분자 사슬들 사이의 적절한 습윤성을 유도하기 위하여 수행하였다. 특히, 양극산화 알루미늄 템플릿은 UV-O3-처리되고 150℃에서 1 시간 동안 기상(vapor phase) 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; ODTS, 97%, Aldrich)으로 챔버 내부에서 실란화하였다. 처리된 샘플은 양극산화 표면상에 결합된 ODTS 단분자층 (도 3f의 노란색으로 코팅된 층)을 유도하기 위해 과량의 톨루엔으로 수 차례 세정하였다.Anodized aluminum nano-molds for the surface texturing process of polymer films were prepared by the following steps: (1) aluminum electrolytic polishing, (2) primary aluminum anodization, (3) anodic aluminum etching, (4) Car aluminum anodization, and (5) pore enlargement (widening). The resulting aluminum surface after each step is schematically shown in Fig. First, the high purity aluminum sheet was electrochemically polished at a constant current in a 500 ml electrolyte mixture containing perchloric acid and ethanol (1: 4 by volume ratio) at 7 DEG C (FIG. A well-defined porous anodized aluminum layer was produced on an electrolytically polished aluminum sheet by two stages of anodic oxidation and subsequent pore expansion (FIG. 3 (c) - FIG. 3 (e)). The primary anodization of aluminum was carried out in an aqueous solution of 0.1 M phosphoric acid (85% H 3 PO 4 , Aldrich) at 195 V and 0 ° C for 24 hours. Then, the positive electrode aluminum oxide layer is produced as a result is, of 1.8% by weight of chromic acid (H 2 CrO 4), and 6% by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4) containing an aqueous etchant anodized aluminum overnight at 60 ℃ in that Lt; / RTI &gt; The secondary anodization was carried out under the same conditions as the previous anodization except that the time was different. The nano pores formed in the anodized aluminum layer were then immersed in 0.1 M phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution at 30 ° C and expanded to about 200 nm. Finally, additional surface treatment of the porous anodized aluminum layer was performed to induce proper wettability between the anodized aluminum surface and the polymer chains. In particular, the anodized aluminum template was UV-O 3 -treated and silanized inside the chamber by vapor phase octadecyltrichlorosilane (ODTS, 97%, Aldrich) at 150 ° C for 1 hour. The treated sample was rinsed several times with excess toluene to induce the ODTS monolayer (the yellow-coated layer in Figure 3f) bound on the anodized surface.

<표면 <Surface 텍스처화된Textured 고분자 필름의 준비> Preparation of polymer film>

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4에 다양한 나노 구조를 포함할 수 있는 폴리스티렌 필름의 표면 텍스처링 방법을 나타내었다. 먼저, 압축 성형된 폴리스티렌 필름은, 압력 게이지를 통해 제어된 질소(N2)로 충진된 퍼니스(furnace) 내에서 140 ℃ 및 180 ℃ (본 발명의 실시예에서 사용된 고분자의 유리 전이 온도(glass transition temperature; Tg) 보다 큼) 사이의 특정 온도로 유지하여 ODTS-처리된 양극산화 알루미늄 템플릿 상에 배치하였다 (도 4의 (a)). 양극산화 알루미늄 나노 기공의 폴리스티렌 충진(filling)의 정도는 다양한 압력 조건들을 사용하여 변화시켰다 (도 4의 (b)). 마지막으로, 고분자 필름에 적층된 다공성 양극산화 알루미늄 템플릿은 종래와 같은 화학적 식각을 통하여 (도 4의 (c)), 또는 양극산화 알루미늄 몰드를 물리적으로 분리 (도 4의 (d)) 함으로써 제거하였다. 폴리스티렌 필름은 5 mm s-1의 일정한 속도에서 양극산화 알루미늄 템플릿으로부터 제거하였다. 필름이 유리 전이 온도(Tg) 이하 온도(T)에서 여전히 변형할 수 있을 때, 고분자의 유리 전이 온도(Tg) 이하였다.4 is a schematic view illustrating a process of manufacturing a nanostructured polystyrene film according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a surface texturing method of a polystyrene film that may include various nanostructures. First, the compression-molded polystyrene film was heated in a furnace filled with nitrogen (N2) controlled through a pressure gauge at 140 DEG C and 180 DEG C (the glass transition temperature of the polymer used in the examples of the present invention temperature (Tg)) and placed on an ODTS-treated anodic aluminum template (Fig. 4 (a)). The degree of polystyrene filling of the anodized aluminum nano pores was varied using various pressure conditions (FIG. 4 (b)). Finally, the porous anodic aluminum template laminated to the polymer film was removed by a conventional chemical etching (Fig. 4 (c)) or by physically separating the anodized aluminum mold (Fig. 4 (d)) . The polystyrene film was removed from the anodized aluminum template at a constant rate of 5 mm s &lt; -1 & gt ;. When the film was still able to deform at a temperature (T) below the glass transition temperature (Tg), it was below the glass transition temperature (Tg) of the polymer.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 연성 폴리스티렌 필름 상에 양극산화 알루미늄 열간 프레스 및 (b, c) 고분자 표면으로부터 양극산화 알루미늄 몰드를 분리하는 두 가지 상이한 방법들, 즉, 식각 및 건식 분리를 도시한 것이다. 도 4의 (a)는 용융된 폴리스티렌 상(phase)은 양극산화 알루미늄 기공으로 침투되기 시작하고, 그리고 나서 온도에 따라 부분적으로 또는 전체적으로 기공을 충진한다. 도 4의 (b)는 양극산화 알루미늄 몰드를 화학적으로 식각한 후에 텍스처화된 필름 표면 상에서 폴리스티렌 나노 필라를 형성(developed) 하였다. 도 4의 (d)를 참조하면, 건식 분리 동안에 각 폴리스티렌 나노도메인은 변형되고, 나노 스파이크 또는 나노 헤어를 포함하는 필름 표면이 텍스처화된 것을 알 수 있다.Figure 4 shows two different methods of separating an anodized aluminum mold from (a) an anodized aluminum hot press and (b, c) polymer surfaces on a soft polystyrene film, according to an embodiment of the present invention, FIG. In Figure 4 (a), the molten polystyrene phase begins to penetrate into the anodized aluminum pores and then fills the pores, either partially or wholly, depending on the temperature. Figure 4 (b) shows the polystyrene nanopillar formed on the textured film surface after chemically etching the anodized aluminum mold. Referring to Figure 4 (d), during dry separation, each polystyrene nano-domain is deformed and the surface of the film comprising the nanospikes or nanohair is textured.

<특성><Characteristics>

제조된 양극산화 알루미늄 층 나노 텍스처화된 중합체 필름의 형태는 주사전자현미경 (SEM, JSM-7610F, JEOL) 및 원자힘 현미경 (AFM, Multimode 8, Bruker)을 이용하여 관찰하였다. 이러한 표면 텍스처화된 고분자 필름 상의 물방울에 대한 접촉각 값은 Nikon D7000을 포함하는 광학 장치를 이용하여 측정하였다. 각 테스트는 10 회 반복하였고, 접촉각 값을 평균화 하였다.The morphology of the prepared anodized aluminum layer nanotextured polymer films was observed using a scanning electron microscope (SEM, JSM-7610F, JEOL) and an atomic force microscope (AFM, Multimode 8, Bruker). The contact angle values for water droplets on the surface textured polymer film were measured using an optical device including Nikon D7000. Each test was repeated 10 times and the contact angle values were averaged.

<결과 및 고찰><Results and Discussion>

고분자 필름 상의 다양한 나노 필라 및 나노 헤어 구조는 다공성 양극산화 알루미늄 템플릿으로부터 효율적으로 제작될 수 있음을 나타낸다. 알루미늄의 시트로부터 고도로 정렬된 양극산화 알루미늄 나노 기공은 0℃ 및 195 V에서 0.1 M 인산(H3PO4) 수용액에서 두 단계 알루미늄 양극산화를 이용하여 형성(developed) 하였다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 (a) 1차 양극산화 및 후속 식각된 알루미늄 표면 및 (b, c) 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 2차 양극산화 알루미늄 표면의 SEM 현미경 사진이다. 2차 알루미늄 양극산화는, 500 nm의 평균 간격을 가지는 6각형으로(HEX)-채워진 나노 딤플을 가지는 1차 양극산화 알루미늄 층 (도 5의 (a))을 제거한 후 식각된 알루미늄 표면 상에서 수행하였다. 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)는 양극산화 및 식각된 알루미늄 표면 상에 생성된 다공성 양극산화 알루미늄 층의 상부 및 단면 SEM 형상을 나타낸다. 평균 직경(Dave)이 200 nm가 될 때까지 2차 양극산화 알루미늄 층의 초기 기공은 0.1 M 인산(H3PO4) 용액 (30 ℃에서) 내에서 꾸준히 확대되었다; 이는 양극산화 알루미늄 내의 시간에 의존하는 기공 변화 때문이다 (도 6). 양극산화 알루미늄 템플릿은 200 nm의 직경(Dave) 및 1.6 ㎛의 높이(Have)를 가진다.Various nanopillar and nano hair structures on polymer films show that they can be efficiently fabricated from porous anodic aluminum templates. Highly ordered anodic aluminum nano-pores from sheet of aluminum were developed using two-stage aluminum anodization in 0.1 M aqueous phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution at 0 ° C and 195 V. 5 is an SEM micrograph of a secondary anodized aluminum surface comprising (a) a primary anodization and subsequent etched aluminum surface and (b, c) a porous anodic aluminum layer according to an embodiment of the present invention. Secondary aluminum anodization was performed on the etched aluminum surface after removing the primary anodized aluminum layer (Fig. 5 (a)) with hexagonal (HEX) -filled nano dimples having an average spacing of 500 nm . Figures 5 (b) and 5 (c) show top and cross-sectional SEM shapes of the porous anodized aluminum layer formed on the anodized and etched aluminum surface. The initial porosity of the secondary anodized aluminum layer was steadily expanded in 0.1 M phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution (at 30 ° C) until the average diameter (Dave) was 200 nm; This is due to the time-dependent pore change in the anodized aluminum (Figure 6). The anodized aluminum template has a diameter (Dave) of 200 nm and a height (Have) of 1.6 mu m.

고분자 필름 상에 다양한 나노 구조를 도입하기 위해, 약 300 ㎛ 두께의 폴리스티렌 필름을 양극산화 알루미늄 몰드 상에 배치하고, 폴리스티렌/양극산화 알루미늄 샘플의 양면을 지지용 기판들 사이에 개재하였다. 그 후, 스프링 클램프 (200 N/m의 스프링 상수)를 이용하여 일정한 압력을 샘플에 인가한 후, 그리고 나서 샘플을 튜브 퍼니스 내부에서 가열하였다. 다양한 환경 온도 및 압력 조건 하에서 열간 프레스 한 후에, 1.6 ㎛ 깊이의 양극산화 알루미늄 층과 직접 접촉하는 열적으로 연성 폴리스티렌 필름은, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 다공성 나노 컬럼 공간(columnar spaces) 내에 부분적으로 또는 완전히 충진하였다. 마지막으로, 양극산화 알루미늄 층 상에 적층된 폴리스티렌 필름을 화학적으로 또는 물리적으로 분리하였다 (도 4의 (c) 및 도 4의 (d)).To introduce the various nanostructures onto the polymer film, a polystyrene film about 300 탆 thick was placed on the anodized aluminum mold and both sides of the polystyrene / anodized aluminum sample were interposed between the supporting substrates. Thereafter, a constant pressure was applied to the sample using a spring clamp (spring constant of 200 N / m), and then the sample was heated inside the tube furnace. After thermo-pressing under various environmental temperature and pressure conditions, a thermally soft polystyrene film in direct contact with an anodized aluminum layer at a depth of 1.6 탆 has a porous nanorodular space, as shown in Figure 2 (b) ). &Lt; / RTI &gt; Finally, the polystyrene film laminated on the anodized aluminum layer was chemically or physically separated (Fig. 4 (c) and Fig. 4 (d)).

도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 일반적 나노 텍스처화된 폴리스티렌 필름은 양극산화 알루미늄/알루미늄 몰드를 화학적으로 분리를 통하여 생성하였다. 알루미늄 및 양극산화 알루미늄 층은, 5 % 수산화나트륨(NaOH) 및 0.1 M 수용성 인산(H3PO4) (30 ℃에서)에, 각각, 용해시켰다. 약 500 nm의 인터필라 간격(Δ)을 가지는 처리된 폴리스티렌 필름 상에 폴리스티렌의 수 ㎛ 이하 및 1.6 ㎛ 긴 나노 필라는 고분자 필라들 사이에 나노구조 또는 응집(bundling)의 임의의 군집(clumping)없이 수직적으로 배열되었다. 군집은 물을 반발하도록 텍스처화된 표면의 능력을 저하시키는, 나노텍스처화된 필름의 후면 표면 영역을 급격하게 악화시켰다. 이러한 군집 현상은 수직한 고분자 도메인의 더 높은 종횡비(AR) 값에 대해 더 심각하였다. 임계 길이(critical length; Lc)를 가지는 나노 도메인 사이의 응집의 거동은 하기의 <식 1>을 사용하여 추정하였다:Figures 7 (a) and 7 (b) show that general nanotextured polystyrene films produced by chemical separation of anodized aluminum / aluminum molds. The aluminum and anodized aluminum layers were dissolved in 5% sodium hydroxide (NaOH) and 0.1 M water-soluble phosphoric acid (H 3 PO 4 ) (at 30 ° C), respectively. Less than a few microns of polystyrene and 1.6 microns long on a treated polystyrene film having an interplanar spacing (Delta) of about 500 nm can be formed without any clumping of the nanostructures or bundles between the polymer pillars, Vertically arranged. The cluster rapidly aggravated the back surface area of the nanotextured film, which degraded the ability of the textured surface to repel water. This cluster phenomenon was more severe for the higher aspect ratio (AR) values of the vertical polymer domains. The behavior of aggregation between nanodomains with critical length (L c ) was estimated using Equation (1) below:

<식 1><Formula 1>

Figure 112016053454013-pat00001
Figure 112016053454013-pat00001

상기 <식 1>에서 Dpoly, E, 및 Wad는, 각각, 원기둥 고분자 도메인의 평균 단면 직경, 도메인 계수 및 인접한 필라들 사이의 접촉 면적당 접착 에너지이다.In the above Equation 1, D poly , E, and W ad are the average cross-sectional diameter of the cylindrical polymer domain, the domain coefficient, and the adhesive energy per contact area between adjacent pillars, respectively.

<식 1>에 기초하여, 시스템 (Δ = 500 nm 및 Dpoly = 200 nm)의 동일한 차원으로 정렬된 폴리스티렌 나노 필라 (E = 3.0 GPa 및 Dpoly = 80 mJm- 2)에 대한 최대 임계 길이(Lc) 값은 약 2.7 ㎛이었다. 이것은 매우 높은 종횡비(AR)를 가지는 얇은 헤어가 임의의 응집 또는 축소 없이 화학적 식각 절차를 통해 다루기 어려운지 이유를 설명한다. 처리된 폴리스티렌 필름 상에 높은 종횡비(AR) 필라 (10 초과)는 습식 몰드 분리 방법 동안 군집 및 붕괴되는 경향이 있다 (도 8). 군집 거동은, 몰딩 또는 임프린팅에 사용되는 다공성 양극산화 알루미늄 층 사이의 불완전한 간격 때문에 AR의 값에 관계없이 발생할 수 있다.<Equation 1>, the system the same dimension polystyrene nano-pillars arranged in the (Δ = 500 nm and Dpoly = 200 nm) based on - the maximum critical length for the (E = 3.0 GPa and Dpoly = 80 mJm 2) (L c ) Value was about 2.7 탆. This explains why thin hair with a very high aspect ratio (AR) is difficult to handle through chemical etching procedures without any aggregation or shrinkage. High aspect ratio (AR) pillars (greater than 10) on treated polystyrene films tend to cluster and disintegrate during the wet mold separation process (Figure 8). Clustering behavior can occur regardless of the value of AR due to imperfect spacing between the porous anodized aluminum layers used for molding or imprinting.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 부분적으로 및 완전히 양극산화 알루미늄 몰드를 충진함으로써 텍스처화된 폴리스티렌 필름 상의 나노 필라의 추가 AFM 지형 및 상(phase) 이미지를 각각 나타낸다 (AFM 지형 (상부) 및 상 (하부) (a) 6각형으로(HEX)-채워진 양극산화 알루미늄 층, (b) 나노 로드, 및 (c) 폴리스티렌 텍스처 필름 상의 나노 필라).Figure 9 shows additional AFM topography and phase images of a nanopillar on a textured polystyrene film by filling a partially and fully anodized aluminum mold according to an embodiment of the present invention (AFM topography (top) and phase (A) a hexagonal (HEX) -filled anodized aluminum layer, (b) a nanorod, and (c) a nanopillar on a polystyrene textured film).

400 nm 내지 450 nm의 높이 나노 필라 (2.0 - 2.25의 종횡비)는 N2-분위기 중 160 ℃에서 폴리스티렌 용융 상이 1.6 ㎛ 깊이 양극산화 알루미늄 기공으로 부분적으로 충진된 것을 나타내는, 최상위 볼록 구조 분명하게 나타난다 (도 9의 (a) 및 도 9의 (b)). 추가적으로, 고분자 나노 필라는 알루미늄/양극산화 알루미늄 층의 후속 식각에 따르는 180 ℃ 이상의 용융 폴리스티렌을 가지는 ODTS-처리된 양극산화 알루미늄의 완전한 충진을 통해 제작하였다. 각 필라는 폴리스티렌 및 ODTS-처리된 양극산화 알루미늄 표면 (도 9의 (d)) 사이에 계면 접착력이 향상된 최상위 오목 지점을 나타낸다. 예측되지 않은 물리적 연결 지점(interlocking points) 때문에, 물리적 폴리스티렌-몰드 분리는 상온에서 폴리스티렌 도메인을 절단없이 보관하기 어렵다 (도 10); 대부분의 폴리스티렌 도메인은 텍스처화된 필름 상에 불규칙한 크기 나노도메인의 결과로 이어지는 풀링 공정(pulling process) 동안 절단된다.The height of the 400 nm to 450 nm nanopillar (aspect ratio 2.0-2.25) clearly shows the highest convex structure in the N 2 - atmosphere, indicating that the polystyrene melt phase was partially filled with anodic oxide aluminum pores with a depth of 1.6 μm at 160 ° C. 9 (a) and 9 (b)). In addition, the polymer nanopillars were fabricated through the complete filling of ODTS-treated anodized aluminum with molten polystyrene above 180 ° C following a subsequent etching of the aluminum / anodized aluminum layer. Each pillar represents the highest indentation point with improved interfacial adhesion between polystyrene and ODTS-treated anodized aluminum surfaces (Figure 9 (d)). Due to unexpected interlocking points, physical polystyrene-mold separation is difficult to keep the polystyrene domains at room temperature without cutting (FIG. 10); Most of the polystyrene domains are cut during the pulling process leading to irregular size nano-domains on the textured film.

양극산화 알루미늄/알루미늄 몰드의 적절한 열처리의 이점 때문에, 물리적 분리 동안 따뜻한 양극산화 알루미늄 몰드에 내장된 폴리스티렌 나노 도메인은 폴리스티렌의 온도(T)-의존하는 점도에 따라 스파이크 또는 헤어와 같은 다양한 형태를 갖도록 튜닝될 수 있다. 폴리스티렌은 유리 전이 온도(Tg) 이하의 유리 상태에서 일반적으로 깨지기 쉽다. 본 발명에 사용된 100 kDa의 폴리스티렌의 경우, 유리 전이 온도(Tg)가 약 105 ℃ 이었다 (도 11). 그러나, 유리 전이 온도(Tg) 이하의 60 ℃의 공정 온도에서 생산하고 가소성 변형(pseudo-plastic deformation)을 유도하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 추가적으로, 양극산화 알루미늄 내부의 유리 전이 온도(Tg)는 도메인 반경이 약 100 nm이기 때문에, 벌크 폴리스티렌의 도메인의 유리 전이 온도와 유사할 수 있다는 것으로 판단된다; 유리 전이 온도(Tg)의 두께-의존하는 감소는 폴리스티렌 필름 중에서 보고되지 않았다. 양극산화 알루미늄 몰드로부터 적층된 일부 폴리스티렌 필름의 물리적 박리 방법은 따뜻한 양극산화 알루미늄 몰드에서 실시되었다는 것이 주목된다. 40 ℃ < T <60 ℃에서, 폴리스티렌 나노 도메인은 약 5 mm s-1의 변형 속도로 단축 응력 하에서의 변형할 수 있다. 이 경우, 나노도메인들은 텍스처화된 폴리스티렌 필름 상에 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛ 높이 폴리스티렌 스파이크를 생성하여 목(necked) (또는 변형된) 영역에서 변형되고, 늘어지고(elongate) 부서지기 시작한다 (도 7의 (e) 및 도 7의 (f)). 70 ℃ 보다 큰 온도(T) (벌크 폴리스티렌의 유리 전이 온도(Tg)보다 여전히 낮은 온도)에서, 양극산화 알루미늄 층 내부의 폴리스티렌의 나노도메인은 물리적 제거 방법 과정에서 충분히 변형할 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 폴리스티렌 도메인이 75 ℃ 및 80 ℃에서 7 ㎛까지의 길이의 헤어 피브릴(hairy fibrils)의 결과로 나타났다 (도 7의 (h) 및 도 7의 (j)). 폴리스티렌 나노 헤어의 직경(Dpoly) 값은 15 내지 20 nm로 얇아졌다. 종횡비 값은 이러한 나노 구조에 대하여 최대 높이의 절반에서 직경(Dpoly)에 대한 높이(L)의 비율에 기초하여 계산되었다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 (a-d) 화학적 및 (e-j) 서로 다른 지형 형태를 보여주는, 물리적으로 양극산화 알루미늄 몰드 분리를 통한 텍스처화된 폴리스티렌 필름 상에 폴리스티렌 나노구조의 상부 및 단면 SEM 지형을 나타낸다. 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 나노 필라 (AR = 2.0 - 2.25), 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)는 나노 필라 (AR = 7.5 - 8.5), 도 7의 (e) 및 도 7의 (f)는 스파이크 (AR = 12 - 13), 도 5의 (g) 및 도 5의 (j)는 나노 헤어 (각각, AR = 17 - 23 및 110 - 130)를 나타낸다.Because of the advantage of proper heat treatment of the anodized aluminum / aluminum mold, the polystyrene nano domain embedded in the warm anodized aluminum mold during physical separation can be tuned to have various forms such as spikes or hair depending on the temperature (T) -independent viscosity of the polystyrene . Polystyrene is generally fragile in a glass state below the glass transition temperature (Tg). For the 100 kDa polystyrene used in the present invention, the glass transition temperature (Tg) was about 105 ° C (FIG. 11). However, it can be seen that it is possible to produce at a process temperature of 60 DEG C below the glass transition temperature (Tg) and to induce pseudo-plastic deformation. Additionally, it is believed that the glass transition temperature (Tg) inside the anodized aluminum may be similar to the glass transition temperature of the bulk polystyrene domain, since the domain radius is about 100 nm; A thickness-dependent reduction of the glass transition temperature (Tg) was not reported in the polystyrene film. It is noted that the method of physical exfoliation of some polystyrene films laminated from an anodized aluminum mold was carried out in a warm anodized aluminum mold. At 40 ° C <T <60 ° C, the polystyrene nano-domains can be deformed under uniaxial stress at a strain rate of about 5 mm s -1 . In this case, the nanodomains are deformed, elongate and begin to break in the necked (or modified) region, creating a 1.0 micron to 1.2 micron height polystyrene spike on the textured polystyrene film (E) and (f) of FIG. 7). At temperatures above T (T) (still lower than the glass transition temperature (Tg) of bulk polystyrene), the nano-domains of the polystyrene inside the anodized aluminum layer can be sufficiently modified during the physical removal process. For example, the polystyrene domains resulted in hairy fibrils of 75 &lt; 0 &gt; C and lengths of up to 7 [mu] m at 80 [deg.] C (FIG. 7 (h) and FIG. 7 (j)). The diameter (Dpoly) value of the polystyrene nano hair was thinned to 15 to 20 nm. The aspect ratio value was calculated based on the ratio of height (L) to diameter (Dpoly) at half maximum height for this nanostructure. Figure 7 shows a top and cross-sectional SEM topography of a polystyrene nanostructure on a textured polystyrene film with physically anodized aluminum mold separation, showing (ad) chemical and (ej) different topographic shapes according to an embodiment of the present invention. . Figures 7 (a) and 7 (b) show the nanopillar (AR = 2.0-2.25), Figure 7 (c) and Figure 7 (AR = 17-23 and 110-130, respectively) of the spike (AR = 12-13), FIG. 5 (g) and FIG. 5 (j) .

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 나노텍스처화된 고분자 구조물의 상이한 유형들에 대한 물방울의 접촉각 (오른쪽) 및 표면텍스처화된 폴리스티렌 필름 상에 나노구조의 접촉각의 변화를 나타내는 디지털 사진 이미지이다 (도 12의 (a)는 필라 (AR = 2.0 - 2.25), 도 12의 (b)는 필라 (AR = 7.5 - 8.5), 도 12의 (c)는 스파이크 (AR = 12 - 13), 도 12의(d) 및 (e)는 헤어 (각각, AR = 17 - 23 및 110 - 130), 도 12의 (f)는 상응하는 종횡비에 의존하는 θwater 변화). 상이한 종횡비 나노구조를 가지는 발수 표면 텍스처화된 폴리스티렌 필름은 물방울의 접촉각을 측정하여 조사하고, 그 결과는 도 12의 (f)에 나타내었다. 도 12의 (a) 내지 도 12의 (e)에 도시된 바와 같이, 폴리스티렌 필라, 스파이크 및 헤어는 상이한 접촉각들과 함께 형성되었다. 물 접촉각은 지지하는 필름 상의 매우 긴 폴리스티렌 헤어 상의 160°의 최대 값을 획득하였다 (도 12의 (e)). 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 무처리 폴리스티렌 필름 상의 물방울의 디지털 사진 이미지이다. 160°의 물 접촉각은 도 13의 평탄한 폴리스티렌 표면에서 획득한 91°와 비교될 수 있다. 헤어 구조화된 폴리스티렌 필름 상의 물방울의 최고 접촉각은 평평한 표면 상의 접촉각에서 약 80 %의 증가를 보였다.Figure 12 is a digital photographic image showing the contact angle of water droplets (right) for different types of nanotactured polymeric structures and the change in contact angle of nanostructures on surface textured polystyrene films according to an embodiment of the present invention 12 (a) shows a pillar (AR = 2.0-2.25), Fig. 12 (b) shows a pillar (AR = 7.5-8.5) (D) and (e) show the hair (AR = 17 - 23 and 110 - 130, respectively) and Fig. 12 (f) show the θwater variation dependent on the corresponding aspect ratio. The water repellent surface textured polystyrene film having different aspect ratio nanostructures was examined by measuring the contact angle of the water droplet, and the result is shown in FIG. 12 (f). As shown in Figures 12 (a) to 12 (e), polystyrene pillar, spikes and hair were formed with different contact angles. The water contact angle obtained a maximum value of 160 DEG on the very long polystyrene hair on the supporting film (Fig. 12 (e)). 13 is a digital photographic image of water droplets on untreated polystyrene film according to an embodiment of the present invention. The water contact angle of 160 ° can be compared to 91 ° obtained on the flat polystyrene surface of FIG. The highest contact angle of the water droplets on the hair structured polystyrene film showed about 80% increase in the contact angle on the flat surface.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 양극산화 알루미늄 몰드를 이용한 폴리카보네이트 필름의 200 ℃-나노텍스처화 후, (a-c) 화학적 및 (d-f) 물리적으로 양극산화 알루미늄이 분리된 폴리카보네이트 필름 표면의 SEM 이미지이다. 도 14의 (a-e)는 나노 필라 및 도 14의 (f) 나노 헤어의 상이한 지형을 유형을 나타낸다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 가장 실질적으로 중요한 점은 초소수성 고분자 필름을 모놀리식 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로 연성 필름 표면을 제어된 압력을 이용하여 쉽게 재생산하고, 이후 몰드의 화학적/물리적 분리할 수 있다는 것이다. FIG. 14 is a graph showing the relationship between (ac) chemical and (df) physically anodizing aluminum polycarbonate film surface polished with polycarbonate film using an anodized aluminum mold according to an embodiment of the present invention, Image. Fig. 14 (a-e) shows the type of the different topography of the nanofiller and Fig. 14 (f) nanohair. Referring to FIG. 14, the most substantial point of the present invention is that the superfine hydrophobic polymer film can be easily reproduced using a monolithic porous anodic aluminum mold using the controlled pressure, and then the chemical / physical separation I can do it.

도 15의 (a)는 원형 튜브 타입 탄소 캐소드(음극) 및 고순도 알루미늄 원기둥 막대 애노드(양극)를 포함하는 양극산화 구성의 개략도를 나타낸다. 도 15의 (b)는, 처리 전 및 후 각각의 알루미늄 원기둥 막대의 사진 이미지이다. 도 15의 (c)는 양극산화 원형 알루미늄 표면 상에서 양극산화 알루미늄 층의 상부 및 단면 SEM 현미경 사진이다. 도 15의 (d)는 나노텍스처화를 위해 가열된 다공성 양극산화 층을 포함하는 알루미늄 원기둥(드럼)을 이용한 폴리스티렌 필름의 단일 공정 표면 텍스처링의 개략도를 나타낸다. 도 15의 (e)는 180 ℃로 가열된 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 알루미늄 원기둥(드럼)을 이용하여 연속 롤-프레스(roll press)된 폴리스티렌 필름의 SEM 이미지이다. 대면적 고분자 필름에 대한 표면 나노 텍스처링 공정을 연장하기 위해, 원형 튜브-타입 탄소 캐소드 및 고도로 정제된 알루미늄 원기둥 막대 애노드를 가지는 양극산화 구성을 설계하였다 (도 15의 (a) 참조). 동일한 양극산화 단계는 직경 3 cm 및 높이 5 cm를 가지는 알루미늄 원기둥 막대로 수행하였다. 도 15의 (b)는 각각의 처리 후 알루미늄 원기둥 막대의 모습을 나타낸다. 기공 확대 후, 원형 알루미늄 상에 양극산화 알루미늄 층은 직경(Dave) 500 nm 및 높이(H) 1.5 ㎛를 가지는 6각형-채워진 나노 기공을 나타낸다 (도 15의 (c)). 폴리스티렌 필름을 연속적으로 롤-프레스하고, 도 15의 (d)에 도시된 바와 같이 180 ℃에서 가열된 다공성 양극산화 알루미늄/알루미늄 원기둥 막대를 이용하여 분리하였다; 텍스처링은 양극산화 알루미늄 몰드 플레이트의 열간 프레스 및 물리적 분리와 매우 유사했다 (도 4의 (d)). 결과로 생성된 텍스처화된 폴리스티렌 필름은 매우 많이 늘어난 나노 헤어 구조를 나타냈다. 양극산화 알루미늄 기공 내부의 각 폴리스티렌 도메인 박리로부터 발생하였다 (도 15의 (e)). 그 결과, 한-단계 양극산화 열간 알루미늄 롤 프레스는 소수성 고분자 필름 텍스처링을 위한 대면적이고, 단시간의 공정을 제공하였다.Figure 15 (a) shows a schematic diagram of an anodic oxidation configuration comprising a round tubular carbon cathode (cathode) and a high purity aluminum cylindrical bar anode (anode). Fig. 15 (b) is a photographic image of each aluminum cylinder bar before and after the treatment. 15 (c) is an SEM micrograph of the anodic aluminum oxide layer on the anodized circular aluminum surface. Figure 15 (d) shows a schematic of single-process surface texturing of a polystyrene film using aluminum cylinders (drums) comprising a heated porous anodization layer for nanotexturing. Figure 15 (e) is an SEM image of a continuous roll-pressed polystyrene film using an aluminum cylinder (drum) comprising a porous anodized aluminum layer heated to 180 ° C. To extend the surface nano-texturing process for large-area polymer films, an anodic oxidation configuration having a round tube-type carbon cathode and a highly refined aluminum cylindrical bar anode was designed (see Fig. 15 (a)). The same anodizing step was carried out with an aluminum crown bar having a diameter of 3 cm and a height of 5 cm. Fig. 15 (b) shows the shape of the aluminum cylindrical bar after each treatment. After the pore enlargement, the anodized aluminum layer on the circular aluminum shows a hexagonal-filled nanopore having a diameter (Dave) of 500 nm and a height (H) of 1.5 占 퐉 (FIG. 15 (c)). The polystyrene film was continuously roll-pressed and separated using a porous anodized aluminum / aluminum crown rod heated at 180 占 폚 as shown in Figure 15 (d); Texturing was very similar to hot pressing and physical separation of anodized aluminum mold plates (Fig. 4 (d)). The resulting textured polystyrene film exhibited a very large nano hair structure. Resulting from the polystyrene domain peeling inside the anodized aluminum pores (Fig. 15 (e)). As a result, the one - step anodic hot rolled aluminum roll press provided a large - scale, short - time process for hydrophobic polymer film texturing.

롤-프레스된 폴리스티렌 필름 상에서 물 접촉각 값을 대표적인 초소수성의 장미 잎 및 연꽃 잎의 물 접촉각 값과 비교하였다. 물-분무된 방울은 3가지 표면 상에 뿌려졌다. 도 16의 (a)는 장미 잎 (b)는 연꽃 잎, 및 (c)는 180 ℃로 가열된 다공성 양극산화 알루미늄 층을 포함하는 알루미늄 원기둥으로 롤-프레스된 폴리스티렌 필름 상에서의 물방울의 디지털 사진 이미지이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 롤-프레스된 폴리스티렌 필름은 145°에서 160°까지 범위의 θwater을 가지는 초소수 특성을 나타내는, 장미 잎 및 연꽃 잎과 같이, 비슷한 발수 특성을 나타냈다. 나노 헤어 텍스처화된 폴리스티렌 필름 상에서 초소수성 붙지 않는 거동은 도 6에 분명하게 나타난다. 도 16은 시린지로부터 주입된 10 ㎕ 내지 20 ㎕ 물 방울의 나노텍스처화된 표면 상을 가지는 장미 꽃잎, 연꽃 잎 폴리스티렌 필름 위에서의 접촉 형상을 나타낸다.The water contact angle values on a roll-pressed polystyrene film were compared with representative water-contact angle values of hyperspeed rose leaves and lotus leaves. The water-sprayed droplets were sprayed on three surfaces. Figure 16 (a) is a digital photograph of water droplets on a roll-pressed polystyrene film with an aluminum cylinder containing rose leaf (b) a lotus leaf and (c) a porous anodized aluminum layer heated to 180 & to be. As shown in Fig. 16, the roll-pressed polystyrene film exhibited similar water repellency properties, such as rose leaves and lotus leaves, indicating a supersonic water characteristic with &amp;thetas; water ranging from 145 DEG to 160 DEG. The superhydrophobic non-stick behavior on the nano-hair textured polystyrene film is evident in Fig. Figure 16 shows the contact geometry on a rose petal, lotus leaf polystyrene film with nanotextured surface morphology of 10 [mu] l to 20 [mu] l water droplets injected from a syringe.

<결론><Conclusion>

고분자 필름 표면 상에 나노 헤어를 제조하기 위한 쉬운 방법을 개발하였다. 이러한 구조의 형성은 다층 다공성 구조 및 나노 생산하는 공정을 이용하여 양극산화 알루미늄 템플릿을 사용하여 제어하였다. 다공성 양극산화 알루미늄 처리된 폴리스티렌(PS) 필름은 수직적으로 서있는 도메인 (500 nm의 비슷한 간격 구간)을 포함하는 다양한 나노텍스처화된 표면을 나타내었다. 이러한 도메인은 다공성 양극산화 알루미늄 몰드의 열간 프레스 및 분리 동안 처리된 폴리스티렌 필름의 점탄성에 따라 1에서 수 십까지의 범위로 다양한 종횡비(AR) 값을 나타내는, 나노 로드에서 나노 헤어까지 변화되었다. 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름의 물 접촉각 값은 종횡비의 증가에 따라 91°에서 160°로 변화하였다. 다공성 양극산화 알루미늄 커버된 알루미늄 원기둥 막대를 이용하여 열간 프레스 및 물리적 박리함으로써, 장미 잎 및 연꽃 잎과 유사한 초소수 특성을 나타내는 원 포트 대면적 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름의 제조를 보여주었다. 열간 다공성 양극산화 알루미늄 롤 프레스 방법은 초소수성 고분자 필름을 제조하기에 제조과정이 간단하고, 대면적이면서, 초소수성 표면이 다양한 형태를 지니고 있는 어떠한 물체에도 적용할 수 있는 다목적 경로를 제공한다.An easy method for producing nano hair on the polymer film surface has been developed. The formation of this structure was controlled using an anodized aluminum template using a multilayer porous structure and a nano-producing process. Porous anodized aluminum treated polystyrene (PS) films exhibited various nanoturified surfaces including vertically standing domains (similar spacing of 500 nm). These domains were changed from nanorods to nanohair, which exhibit various aspect ratios (AR) values ranging from 1 to tens, depending on the viscoelasticity of the polystyrene film processed during hot pressing and separation of the porous anodized aluminum mold. The water contact angle value of the nanotextured polystyrene film changed from 91 ° to 160 ° as the aspect ratio increased. Large-area large-area nanotextured polystyrene films exhibiting submergence properties similar to rose leaves and lotus leaves by hot pressing and physical exfoliation using a porous anodic aluminum covered aluminum cylindrical rod. The hot porous anodic aluminum roll press method provides a multipurpose path that can be applied to any object having a variety of shapes with a large area and a super hydrophobic surface since the manufacturing process is simple to manufacture a super hydrophobic polymer film.

본 발명의 실시예를 통하여, (1) 고도로-정렬된 나노 기공 (Dave = 200 nm 및 Lave = 1.6 ㎛)을 가지는 단일-차원 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 이용한 열간 프레스 및 (2) 고분자-몰드 인터페이스를 화학적 또는 물리적으로 분리함으로써, 나노 필라 및 나노 헤어에 함유된 고분자 필름의 쉽고 고효율의 다양한 나노텍스처링을 입증했다. 다공성 양극산화 알루미늄-처리된 폴리스티렌(PS) 필름은, 2 내지 120 범위의 넓은 종횡비 값을 산출하는, 나노 필라에서 나노 헤어까지 변화된 수직으로 서있는 도메인 (500 nm의 유사한 구간 간격)을 포함하는 다양한 나노-텍스처화된 표면을 나타내었다. 나노 텍스처화된 폴리스티렌 필름의 물 접촉각 값은 종횡비의 증가에 따라 91° 내지 160°까지 크게 변화하였다. 다공성 양극산화 알루미늄-커버된 알루미늄 원기둥 막대를 이용하여 열간 프레스 및 물리적 박리를 함으로써, 장미 꽃잎 및 연꽃 잎과 유사한 초소수 특성을 나타내는, 원-포트 대면적 나노텍스처화된 폴리스티렌 필름의 제조를 보여 주었다.(1) a hot press using a single-dimensional porous anodic aluminum mold having highly-aligned nanopores (Dave = 200 nm and Lave = 1.6 m), and (2) By chemically or physically separating the nanofillers and nanofilaments of the nanofillers and nanofilms, demonstrating the ease and efficiency of various nanofiltration of nanofiller and nanofiber polymer films. Porous anodized aluminum-treated polystyrene (PS) films are used in a variety of nanostructures including vertically standing domains (similar spacing of 500 nm) from nano pillar to nano hair, yielding wide aspect ratio values in the range of 2 to 120 - textured surface. The water contact angle values of the nanotextured polystyrene films varied greatly from 91 ° to 160 ° with increasing aspect ratio. Port large-area nanotextured polystyrene films exhibiting ultra-low water characteristics similar to rose petals and lotus leaves by hot press and physical exfoliation using porous anodized aluminum-covered aluminum crown bars .

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 제한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the appended claims, as well as the appended claims.

Claims (14)

나노 구조를 포함하는 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계;
상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드 상에 고분자를 배치시키는 단계;
상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드 및 상기 고분자를 40 ℃ 내지 250 ℃의 온도 범위 및 50 N/m 내지 500 kN/m의 압력 범위에서 열간 프레스하여 상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 단계; 및
상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계
를 포함하고,
상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 준비하는 단계는,
알루미늄을 연마하는 단계;
상기 연마된 알루미늄에 1차 양극산화를 수행하는 단계;
상기 1차 양극산화 알루미늄 층을 식각하는 단계;
상기 식각된 1차 양극산화 알루미늄에 2차 양극산화를 수행하여 나노 구조를 형성하는 단계; 및
크롬산, 인산, 염산, 불산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 용액 내에서 10 ℃ 내지 50 ℃의 온도를 유지하면서 상기 나노 구조의 기공을 확대하는 단계
를 포함하며,
상기 1차 양극산화를 수행하는 단계는
상기 연마된 알루미늄 표면이 양극산화되면서 아래로 볼록한 패턴을 가지는 나노 딤플(nano dimple)이 형성된 상기 1차 양극산화 알루미늄 층을 형성하고,
상기 나노 구조를 형성하는 단계는
상기 2차 양극산화를 수행하여 가운데가 관통된 6각 기둥 형상을 가지는 나노 구조를 형성하며, 상기 6각 기둥의 인터포어(interpore) 간격은 50nm 내지 600nm이고,
상기 고분자 상에 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하는 단계는
상기 고분자의 상부 영역에 10 nm 내지 300 nm 범위의 직경, 10 nm 내지 40 ㎛ 범위의 길이, 1 내지 140 범위의 종횡비를 가지는 나노텍스처화된 고분자 구조물을 형성하며,
상기 나노텍스처화된 고분자 구조물의 종횡비에 따라 상이한 물 접촉각을 가지는, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
Preparing a porous anodic aluminum mold comprising a nanostructure;
Disposing a polymer on the porous anodic aluminum mold;
Forming the porous anodic aluminum mold and the polymer by hot pressing the polymer at a temperature ranging from 40 ° C to 250 ° C and a pressure range of 50 N / m to 500 kN / m to form a nanotetrained polymer structure on the polymer; And
Separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the porous anodic aluminum mold;
Lt; / RTI &gt;
The step of preparing the porous anodic aluminum mold comprises:
Polishing aluminum;
Performing primary anodization on the polished aluminum;
Etching the primary anodized aluminum layer;
Performing secondary anodization on the etched primary anodized aluminum to form a nanostructure; And
Expanding the pores of the nanostructure while maintaining a temperature of 10 ° C to 50 ° C in at least one solution selected from the group consisting of chromic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and sulfuric acid
/ RTI &gt;
The step of performing the primary anodization includes
The polished aluminum surface is anodized to form the primary anodized aluminum layer having a nano dimple having a downward convex pattern,
The step of forming the nanostructure
And performing the secondary anodization to form a nanostructure having a hexagonal columnar shape penetrating through the center, wherein an interpore interval of the hexagonal column is 50 nm to 600 nm,
The step of forming a nanostructured polymeric structure on the polymer comprises:
Forming a nanotactured polymeric structure having a diameter in the range of 10 nm to 300 nm, a length in the range of 10 nm to 40 m, and an aspect ratio in the range of 1 to 140 in the upper region of the polymer,
Wherein the nanotextured polymer structure has a different water contact angle depending on the aspect ratio of the nanotextured polymer structure.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 1차 양극산화 및 상기 2차 양극산화는, 각각,
과염소산, 에탄올, 황산, 크롬산, 인산 및 옥살산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 전해질 내에서 -30 ℃ 내지 200 ℃의 온도를 유지하면서 20 V 내지 300 V사이의 전압을 5 분 내지 72 시간 동안 인가하여 수행하는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the primary anodization and the secondary anodization are carried out in the following order:
In an electrolyte containing at least one selected from the group consisting of perchloric acid, ethanol, sulfuric acid, chromic acid, phosphoric acid, and oxalic acid, a voltage of 20 V to 300 V is applied for 5 minutes to 72 For a period of time equal to or longer than the time required for the preparation of the nanotextured superhydrophobic polymeric film.
제1항에 있어서,
상기 다공성 양극산화 알루미늄을 식각하는 단계는,
크롬산, 인산, 염산, 불산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 식각액 내에서 20 ℃ 내지 100 ℃의 온도를 유지하면서 5 분 내지 24 시간 동안 수행하는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of etching the porous anodized aluminum comprises:
Is carried out in an etchant selected from the group consisting of chromic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid and sulfuric acid for 5 minutes to 24 hours while maintaining the temperature at 20 to 100 ° C. &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 나노 구조의 기공을 확대하는 단계 이후에,
상기 2차 양극산화 알루미늄 몰드 표면 상에 소수성 자기조립 단분자막 혹은 소수성 자기조립 고분자막으로 표면처리하는 단계;
를 더 포함하는, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
After the step of enlarging the pores of the nanostructure,
Surface-treating the surface of the secondary anodized aluminum mold with a hydrophobic self-assembled monolayer or a hydrophobic self-assembled polymer membrane;
Wherein the nanofibrous polymeric film further comprises at least one hydrophobic polymer.
제5항에 있어서,
상기 소수성 자기조립 단분자막 혹은 소수성 자기조립 고분자막은, 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltrietoxysilane; ODTS), 헥실트리알콕시실란(hexyltrialkoxysilane), 헵타트리알콕시실란(heptatrialkoxysilane), 옥틸트리알콕시실란(octyltrialkoxysilane), 데실트리알콕시실란(decyltrialkoxysilane), 운데실트리알콕시실란(undecyltrialkoxysilane), 도데실트리알콕시실란(dodecyltrialkoxysilane), 옥타데실트리알콕시실란(octadecyltrialkoxysilane)을 포함하는 알킬 알콕시 실란; 페닐트리알콜시실란(phenyl trialkoxysilane)을 포함하는 페닐계 알콕시 실란; 헵타데카플루오로데실트리알콕시실란(heptadecafluorododecyltrialkoxysilane)을 포함하는 불소계 알콕시 실란; 헥실트리클로로실란(hexyltrichlorosilane), 헵타트리클로로실란(heptatrichlorosilane), 옥틸트리클로로실란(octyltrichlorosilane), 데실트리클로로실란(decyltrichlorosilane), 운데실트리클로로실란(undecyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane)을 포함하는 알킬 클로로 실란; 페틸트리클로로실란(phenyl trichlorosilane)을 포함하는 페닐계 클로로실란; 및 헵타데플루오로도데실트리클로로실란(heptadefluorododecyltrichlorosilane)을 포함하는 불소계 클로로 실란으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The hydrophobic self-assembled monolayer or the hydrophobic self-assembled polymer membrane may be formed of a material selected from the group consisting of octadecyltriethoxysilane (ODTS), hexyltrialkoxysilane, heptatrialkoxysilane, octyltrialkoxysilane, Alkylalkoxysilanes including decyltrialkoxysilane, undecyltrialkoxysilane, dodecyltrialkoxysilane, octadecyltrialkoxysilane, and the like; Phenyl-based alkoxy silanes including phenyl trialkoxysilane; Fluorinated alkoxy silanes including heptadecafluorodecyl trialkoxysilane; But are not limited to, hexyltrichlorosilane, heptatrichlorosilane, octyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, undecyltrichlorosilane, dodecyltrichlorosilane, Alkylchlorosilanes including octadecyltrichlorosilane; Phenyl-based chlorosilanes containing phenyltrichlorosilane; And fluorine-based chlorosilanes including heptadecafluorododecyltrichlorosilane. 2. The method according to claim 1, wherein the fluorine-based chlorosilane is at least one selected from the group consisting of heptadecafluorodecyltrichlorosilane and heptadecafluorododecyltrichlorosilane.
제1항에 있어서,
상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 포함하는 고분자를 분리하는 단계는,
상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드를 화학적으로 식각하여 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 분리하는 단계; 및
40 ℃ 내지 상기 고분자의 유리 전이 온도(Tg) 이하의 온도(T)로 가열된 상기 다공성 양극산화 알루미늄 몰드로부터 상기 나노텍스처화된 고분자 구조물을 분리하는 단계;
중 적어도 어느 하나를 포함하는,
나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
Separating the polymer comprising the nanostructured polymeric structure from the porous anodic aluminum mold,
Chemically etching the porous anodic aluminum mold to separate the nanostructured polymeric structure; And
Separating the nanostructured polymeric structure from the porous anodized aluminum mold heated to a temperature (T) of from 40 ° C to a glass transition temperature (Tg) of the polymer;
&Lt; / RTI &gt;
(Process for the preparation of nanotextured superhydrophobic polymeric film).
제1항에 있어서,
상기 고분자는, 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리우레탄(polyurethane; PU); 폴리이미드(polyimide; PI); 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA)를 포함하는 폴리아크릴레이트; 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 포함하는 폴리에스테르; 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP)을 포함하는 폴리알킬렌; 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVdF)를 포함하는 비닐폴리머; 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS); 폴리우레탄; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 코폴리머(ABS);로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
The polymer may be selected from the group consisting of polystyrene (PS), polyurethane (PU); Polyimide (PI); Polyacrylates including polymethylmethacrylate (PMMA); Polyesters including polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), and polyethylene terephthalate (PET); Polyethylene (PE), polyalkylene including polypropylene (PP); Vinyl polymers including polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF); Polydimethylsiloxane (PDMS); Polyurethane; Acrylonitrile-acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS). 2. The method of claim 1,
제1항에 있어서,
상기 나노텍스처화된 고분자 구조물은, 나노 헤어(nano-hair), 나노 필라(nano-pillar), 나노 스파이크(nano-spike), 나노 섬유(nano-fiber), 나노 로드(nano-rod) 및 나노 와이어(nano-wire)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 나노텍스처화된 초소수성 고분자 필름의 제조방법.
The method according to claim 1,
The nanotextured polymeric structure may be selected from the group consisting of nano-hair, nano-pillar, nano-spike, nano-fiber, nano- Wherein the nanofibers comprise at least one selected from the group consisting of nano-wires.
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