KR102127500B1 - Master mold manufacturing method for polydimethylsiloxane double casting using plasma and alchol treatment and master mold for polydimethylsiloxane double casting using the same - Google Patents

Master mold manufacturing method for polydimethylsiloxane double casting using plasma and alchol treatment and master mold for polydimethylsiloxane double casting using the same Download PDF

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박중열
김성환
이승진
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method of manufacturing a polydimethylsiloxane (PDMS) master mold for double casting using plasma and an alcohol treatment, and a PDMS master mold for double casting manufactured by the method. In the PDMS master mold manufactured by the method according to the present invention, functional groups present on the surface of the manufactured PDMS master mold are converted to OH groups, and the converted OH groups are immobilized by the alcohol treatment, thereby preventing the occurrence of reactions with PDMS used for double casting. In addition, the present invention enables a workpiece having a high aspect ratio, a microstructure, and a three-dimensional microstructure structure to be produced by a PDMS double-casting method. Thus, the method according to the present invention may be usefully utilized in manufacturing PDMS double-cast articles.

Description

플라즈마 및 알코올 처리를 이용한 폴리디메틸실록산 이중주조용 마스터 몰드 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 폴리디메틸실록산 이중주조용 마스터 몰드{MASTER MOLD MANUFACTURING METHOD FOR POLYDIMETHYLSILOXANE DOUBLE CASTING USING PLASMA AND ALCHOL TREATMENT AND MASTER MOLD FOR POLYDIMETHYLSILOXANE DOUBLE CASTING USING THE SAME}Manufacturing method of polydimethylsiloxane double casting master mold using plasma and alcohol treatment and master mold for polydimethylsiloxane double casting produced by the above method THE SAME}

본 발명은 플라즈마 및 알코올 처리를 이용한 폴리디메틸실록산 이중주조용 마스터 몰드 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 폴리디메틸실록산 이중주조용 마스터 몰드에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polydimethylsiloxane double casting master mold using plasma and alcohol treatment and a polydimethylsiloxane double casting master mold prepared by the above method.

백금으로 촉매된 하이드로실릴화(hydrosilylation)에 의해 처리된 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)을 기초로하는 탄성체는 미세조직의 몰딩 및 패터닝(patterning)에 사용되어 왔을뿐만 아니라, 미세유체 칩(microfluidic chip), bioMEMS 및 다른 미세/나노-크기의 조직 등의 제작에 적용되어 왔다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0879790호는 고분자 몰드를 이용하여 다양한 미세 패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로, 경성 및 연성 PDMS 복합체 몰드를 제조하고 제조된 PDMS 복합체 몰드를 이용하여 미세패턴을 제조하는 방법을 개시하고 있다.Elastomers based on polydimethylsiloxane (PDMS) treated by platinum catalyzed hydrosilylation have been used for molding and patterning microstructures, as well as microfluidic chips ), bioMEMS and other micro/nano-sized tissues. In this regard, Republic of Korea Patent No. 10-0879790 relates to a method of forming various fine patterns using a polymer mold, manufacturing a hard and soft PDMS composite mold and manufacturing the fine pattern using the prepared PDMS composite mold The method is disclosed.

PDMS는 화학적으로 안정한 물질이나, 일부 표면 처리에 의해 이의 표면 특성을 유의적으로 바꿀 수 있다. PDMS를 이용한 재생 미세 특성(microfeautures)의 원리는 원하는 형태의 반전틀에 교차결합할 수 있는 PDMS 용액을 넣고 고형화시키는 것이다. 이는 PDMS에 부착되지 않는 반전틀을 필요로 하는데, 일반적으로 사용되는 소프트 석판인쇄(soft lithography) 방법은 안전한 SU-8 또는 AZ2014와 같은 물질을 사용한다. 상기 소프트 석판인쇄 방법은 PDMS에 미세 특성을 옮기거나, 무늬를 만드는데 매우 유용하게 사용되는 방법으로, 이와 같은 방법은 원하는 모양의 반전틀을 마스터 몰드로서 반드시 만들어야 한다. 즉, 상기 방법은 두번째 PDMS 주조를 위한 마스터 몰드를 제작하는 첫번째 PDMS 주조를 필요로 하기 때문에 이를 '이중주조(double casting)'라 한다. PDMS is a chemically stable material, but some surface treatments can significantly alter its surface properties. The principle of regenerated microfeautures using PDMS is to solidify the PDMS solution by cross-linking it into a desired shape. This requires a reversing frame that is not attached to the PDMS, and the commonly used soft lithography method uses a material such as safe SU-8 or AZ2014. The soft lithography method is a method that is very useful for transferring fine characteristics to a PDMS or for making a pattern, and such a method must make the inverted frame of a desired shape as a master mold. That is, this method is referred to as'double casting' because it requires the first PDMS casting to produce a master mold for the second PDMS casting.

그러나, 전처리된 액체 상태의 PDMS는 먼저 교차결합된 마스터 몰드와 열역학적으로 호환이 가능하고 상호작용을 한다는 문제가 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 대부분의 PDMS에 존재하는 교차결합되지 않은 저분자량 실록산(siloxane)이 표면으로 이동하는데, 이들 중 대부분은 반응성이 있는 잔기를 가져 두번째 주조시 PDMS와 반응할 수 있다. 따라서, 이중주조시, 두 탄성체간에 결합하려는 경향을 억제할 수 있는 방법이 요구되며 이와 같은 문제를 해결하기 위해, PDMS 마스터 몰드의 표면을 단분자를 이용하여 얇게 코팅하는 방법이 사용되고 있다. However, there is a problem that the PDMS in the pre-treated liquid state is thermodynamically compatible and interacts with the first cross-linked master mold. In addition, uncrosslinked low molecular weight siloxanes present in most commonly used PDMSs migrate to the surface, most of which have reactive moieties that can react with PDMS during the second casting. Therefore, in the case of double casting, a method capable of suppressing the tendency to bond between two elastic bodies is required, and in order to solve this problem, a method of thinly coating the surface of the PDMS master mold using single molecules is used.

대한민국 등록특허 제10-0879790호Republic of Korea Registered Patent No. 10-0879790

본 발명의 목적은 플라즈마 및 알코올 처리를 이용한 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 이중주조용 마스터 몰드 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane, PDMS) double casting master mold manufacturing method using plasma and alcohol treatment and a PDMS double casting master mold produced by the above method.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드를 이용한 PDMS 이중주조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a PDMS dual casting method using a master mold for PDMS dual casting according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 마스터 몰드를 제작하는 단계; 제작된 PDMS 마스터 몰드에 플라즈마를 처리하는 단계; 및 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드에 알코올을 처리하는 단계를 포함하는 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of manufacturing a polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane, PDMS) master mold; Plasma treatment to the prepared PDMS master mold; And it provides a method for producing a master mold for PDMS double casting comprising the step of treating the plasma-treated PDMS master mold alcohol.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드를 제공한다.In addition, the present invention provides a master mold for PDMS double casting produced by the method according to the present invention.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드에 PDMS 용액을 붓는 단계를 포함하는 PDMS 이중주조 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a PDMS dual casting method comprising pouring a PDMS solution into a master mold for PDMS dual casting prepared by the method according to the present invention.

본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드는 제작된 PDMS 마스터 몰드 플라즈마 처리에 의해 표면에 존재하는 작용기가 OH기로 전환되고, 전환된 OH기가 알코올 처리에 의해 부동화됨으로써 이중주조시 사용되는 PDMS와 반응이 일어나지 않을뿐만 아니라, 높은 종횡비, 미세조직 및 3차원 미세조직 구조를 갖는 대상체를 PDMS 이중주조법으로 주조함으로써, 본 발명에 따른 방법은 PDMS 이중주조물을 제작하는데 유용하게 사용될 수 있다.The PDMS master mold produced by the method according to the present invention reacts with the PDMS used during double casting by converting the functional groups present on the surface to OH groups, and the converted OH groups are immobilized by alcohol treatment by the prepared PDMS master mold plasma treatment. Not only does this happen, but also by casting a subject with a high aspect ratio, microstructure and three-dimensional microstructure structure by the PDMS double casting method, the method according to the present invention can be usefully used to fabricate a PDMS double casting.

도 1은 본 발명에 따른 PDMS 마스터 몰드를 제작하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드 표면의 화학적 변화를 ATR-FTIR(Attenuated total reflection Fourier transform infrared) 방법으로 분석한 결과 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드 표면의 화학적 변화를 확인한 ATR-FTIR 결과에서 3400 ㎝-1 부분을 확대한 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드 표면의 화학적 변화를 확인한 ATR-FTIR 결과에서 3612 ㎝-1를 기준점으로 설정하고, 3612 ㎝-1에서의 값과 3400 ㎝-1 근처의 값(3398, 3400 및 3402 ㎝-1) 사이를 비교한 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드를 이용하여 머리카락(A), 연잎(B) 및 개미 머리(C)를 PDMS 이중주조하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 6은 머리카락을 이용하여 본 발명에 따른 방법으로 PDMS 마스터 몰드를 제조하는 과정(A), 상기 PDMS 마스터 몰드를 이용하여 제작된 머리카락의 PDMS 이중주조물을 촬영한 SEM 사진(B), 및 실제 머리카락(C) 및 머리카락의 PDMS 이중주조물(D)을 SEM으로 촬영한 결과 사진이다.
도 7은 칫솔모를 이용하여 본 발명에 따른 방법으로 PDMS 마스터 몰드를 제조하고(A 및 B), 제조된 PDMS 마스터 몰드를 이용하여 제작된 머리카락의 PDMS 이중주조물(D)을 실제 머리카락(C)과 비교하기 위해 SEM으로 촬영한 결과 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드를 이용하여 제조된 연잎 PDMS 이중주조물(B)과 실제 연잎(A)을 비교하기 위해 SEM으로 촬영한 결과 사진, 연잎 PDMS 이중주조물(좌)과 평평한 PDMS(우)에 물방울이 떨어진 모양을 촬영한 결과 사진(C), 및 실제 연잎, 연잎 PDMS 이중주조물 및 평평한 PDMS와 물방울과의 접촉각을 측정한 결과 그래프(D)를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드를 이용하여 제조된 개미 머리의 PDMS 이중주조물(우)을 실제 개미 머리(좌)와 비교하여 위해 전체적인 머리 모양(A) 및 겹눈(B)을 SEM으로 촬영한 결과 사진이다.1 is a schematic view showing a process of manufacturing a PDMS master mold according to the present invention.
Figure 2 is a result of analyzing the chemical change of the surface of the PDMS master mold produced by the method according to the invention by ATR-FTIR (Attenuated total reflection Fourier transform infrared) method.
Figure 3 is a graph showing the enlarged portion of 3400 cm -1 in the ATR-FTIR results confirming the chemical change of the surface of the PDMS master mold produced by the method according to the present invention.
FIG. 4 sets 3612 cm -1 as a reference point in the ATR-FTIR results confirming the chemical change of the surface of the PDMS master mold produced by the method according to the present invention, a value at 3612 cm -1 and a value near 3400 cm -1 (3398, 3400 and 3402 cm -1 ) is a graph comparing the results.
5 is a schematic diagram showing PDMS double casting of hair (A), lotus leaf (B), and ant head (C) using the PDMS master mold produced by the method according to the present invention.
6 is a process of manufacturing a PDMS master mold by the method according to the present invention using hair (A), a SEM photograph (B) of a PDMS double casting of hair produced using the PDMS master mold, and real hair (C) and PDMS double castings of hair (D) are photographs of SEM images.
7 is a method according to the present invention using a brush head to prepare a PDMS master mold (A and B), and the PDMS double casting (D) of the hair produced using the prepared PDMS master mold with real hair (C) This is a photograph of the results taken by SEM for comparison.
8 is a photograph taken by SEM to compare the lotus leaf PDMS double casting (B) and the actual lotus leaf (A) prepared using the PDMS master mold produced by the method according to the present invention, lotus leaf PDMS double casting (left) It is a graph showing the result of photographing the shape of water droplets falling on the flat PDMS (right) and the result of measuring the contact angle between the real lotus leaf, the lotus leaf PDMS double casting and the flat PDMS and the water droplet (D).
FIG. 9 shows the overall head shape (A) and compound eyes (B) for comparing the PDMS double casting (right) of the ant head manufactured using the PDMS master mold produced by the method according to the present invention with the actual ant head (left). The results are taken by SEM.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 마스터 몰드를 제작하는 단계; 제작된 PDMS 마스터 몰드에 플라즈마를 처리하는 단계; 및 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드에 알코올을 처리하는 단계를 포함하는 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of producing a polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane, PDMS) master mold; Plasma treatment to the prepared PDMS master mold; And it provides a method for producing a master mold for PDMS double casting comprising the step of treating the plasma-treated PDMS master mold alcohol.

본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 마스터 몰드를 제작하는 단계를 제공한다.The method for manufacturing a master mold for PDMS double casting according to the present invention provides a step of manufacturing a polydimethylsiloxane (PDMS) master mold.

본 명세서에서 사용된 용어, "폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)"은 디메틸폴리실록산 또는 디메치콘(dimethicone)이라고도 불리는 실리콘계 고분자 유기화물 계열에 속하는 화합물을 의미한다. PDMS는 실리콘 오일의 일종인 실록산 중합체의 한 종류로 투명하고, 비활성, 비독성 및 불연성의 특징을 가진다. 또한, PDMS는 콘택트렌즈, 합성고무, 화장품 등의 제조에 사용되고 있으며, 이외에도 코킹제, 윤활유 및 열 저항 타일 등에도 사용될 수 있다.As used herein, the term "polydimethylsiloxane (polydimethylsiloxane, PDMS)" refers to a compound belonging to the silicon-based polymer organic compound series, also called dimethylpolysiloxane or dimethicone. PDMS is a type of siloxane polymer, which is a kind of silicone oil, and is transparent, and has characteristics of inertness, non-toxicity and non-flammability. In addition, PDMS is used in the manufacture of contact lenses, synthetic rubber, cosmetics, etc. In addition, it can be used in caulking agents, lubricants and heat resistant tiles.

본 명세서에서 사용된 용어, "마스터 몰드(master mold)"는 주조를 원하는 대상의 형태를 반전하여 제작된 반전틀을 의미한다. 상기 PDMS 마스터 몰드는 PDMS 베이스 용액 및 경화제를 5 내지 20:1, 5 내지 15:1, 5 내지 12:1, 7 내지 20:1, 7 내지 15:1, 7 내지 12:1, 9 내지 20:1, 9 내지 15:1 또는 9 내지 12:1의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 용어, "PDMS 베이스 용액"은 단분자의 PDMS를 포함하는 용액을 의미한다.As used herein, the term "master mold (master mold)" means a reversing frame produced by reversing the shape of an object to be cast. The PDMS master mold contains 5 to 20:1, 5 to 15:1, 5 to 12:1, 7 to 20:1, 7 to 15:1, 7 to 12:1, and 9 to 20 PDMS base solution and curing agent. :1, 9 to 15:1 or 9 to 12:1 in weight ratio. The term, "PDMS base solution" means a solution comprising a single molecule of PDMS.

즉, 상기 마스터 몰드는 복제하고자 하는 대상에 PDMS 베이스 용액 및 경화제를 상술한 바와 같은 중량비로 혼합한 PDMS 용액을 부어서 고형화시킴으로써 제조할 수 있다. 이때, 상기 고형화는 통상의 기술자에 의해 적절한 온도 및 시간으로 수행될 수 있고, 이는 복제하고자 하는 대상의 물성에 따라 적절히 변형될 수 있다. 구체적으로, 상기 온도는 10 내지 90℃, 10 내지 85℃, 15 내지 90℃, 15 내지 85℃, 18 내지 90℃ 또는 18 내지 85℃일 수 있고, 상기 시간은 1 내지 30시간, 1 내지 27시간, 1 내지 26시간, 1.5 내지 30시간, 1.5 내지 27시간 또는 1.5 내지 26시간일 수 있다.That is, the master mold can be prepared by solidifying by pouring a PDMS solution mixed with a PDMS base solution and a curing agent in a weight ratio as described above into a target to be replicated. At this time, the solidification can be carried out by a person skilled in the art at an appropriate temperature and time, which can be appropriately modified according to the properties of the object to be replicated. Specifically, the temperature may be 10 to 90 ℃, 10 to 85 ℃, 15 to 90 ℃, 15 to 85 ℃, 18 to 90 ℃ or 18 to 85 ℃, the time is 1 to 30 hours, 1 to 27 Hours, 1 to 26 hours, 1.5 to 30 hours, 1.5 to 27 hours or 1.5 to 26 hours.

본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법은 제작된 PDMS 마스터 몰드에 플라즈마를 처리하는 단계를 제공한다.The method for manufacturing a master mold for PDMS double casting according to the present invention provides a step of processing plasma on the produced PDMS master mold.

상기 플라즈마는 통상의 기술분야에 알려진 바와 같은 적절한 장치를 사용하여 적절한 시간동안 처리될 수 있고, 구체적으로, 상기 플라즈마는 산소 플라즈마일 수 있다. 또한, 상기 플라즈마는 10 내지 90초, 10 내지 70초, 10 내지 50초, 10 내지 40초, 20 내지 90초, 20 내지 70초, 20 내지 50초 또는 20 내지 40초 동안 처리될 수 있다.The plasma can be treated for a suitable time using a suitable device as known in the art, specifically, the plasma can be an oxygen plasma. In addition, the plasma may be processed for 10 to 90 seconds, 10 to 70 seconds, 10 to 50 seconds, 10 to 40 seconds, 20 to 90 seconds, 20 to 70 seconds, 20 to 50 seconds or 20 to 40 seconds.

상기 플라즈마 처리는 두번째 주조 과정에서 부어지는 PDMS 용액과 결합할 수 있는, PDMS 마스터 몰드의 표면에 존재하는 다양한 작용기를 OH기로 전환시킬 수 있다. 상기 작용기는 CH3, H, CH2 및 CH로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수있다.The plasma treatment can convert various functional groups present on the surface of the PDMS master mold to OH groups, which can be combined with the PDMS solution poured in the second casting process. The functional group may be any one or more selected from the group consisting of CH 3 , H, CH 2 and CH.

본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법은 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드에 알코올을 처리하는 단계를 제공한다.The method for manufacturing a master mold for PDMS double casting according to the present invention provides a step of treating alcohol in a plasma-treated PDMS master mold.

상기 알코올을 에탄올 및 메탄올로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있고, 구체적으로는 에탄올일 수 있다. 상기 알코올은, 플라즈마 처리에 의해 표면의 작용기가 모두 OH기로 전환된 PDMS 마스터 몰드에서 OH기를 부동화시킬 수 있다. 또한, 상기 알코올은 PDMS 마스터 몰드 내부에 잔류된 PDMS의 프리폴리머를 침출시킬 수 있다.The alcohol may be any one or more selected from the group consisting of ethanol and methanol, specifically ethanol. The alcohol can passivate the OH group in the PDMS master mold in which all functional groups on the surface have been converted to OH groups by plasma treatment. In addition, the alcohol may leach the prepolymer of PDMS remaining inside the PDMS master mold.

즉, 본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법은 PDMS 마스터 몰드에 플라즈마를 처리함으로써, PDMS 마스터 몰드 표면에 존재하는 다양한 작용기를 OH기로 전환시킨 뒤, 알코올을 처리하여 이를 부동화시킨 것일 수 있다. 상기 방법으로 처리된, 본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드는 이중주조시 사용되는 PDMS 용액과 반응할 수 있는 작용기가 제거된 것일 수 있다.That is, the method for manufacturing a master mold for PDMS double casting according to the present invention may be one in which various functional groups present on the surface of the PDMS master mold are converted to OH groups by processing plasma on the PDMS master mold, followed by treatment with alcohol to immobilize it. The master mold for PDMS double casting according to the present invention treated by the above method may be one in which functional groups capable of reacting with the PDMS solution used during double casting are removed.

또한, 본 발명에 따른 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법은 건조 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 알코올 처리된 PDMS 마스터 몰드는 통상의 기술자에 의해 적절한 온도 및 시간에서 건조될 수 있다. 구체적으로, 상기 건조는 10 내지 90℃, 10 내지 85℃, 15 내지 90℃, 15 내지 85℃, 18 내지 90℃ 또는 18 내지 85℃의 온도에서 10 내지 80분, 10 내지 50분, 10 내지 40분, 20 내지 80분, 20 내지 50분 또는 20 내지 40분 동안 수행될 수 있다.In addition, the PDMS double casting master mold manufacturing method according to the present invention may further include a drying step. Specifically, the alcohol-treated PDMS master mold can be dried at a suitable temperature and time by one skilled in the art. Specifically, the drying is 10 to 80 minutes, 10 to 50 minutes, and 10 to 10 to 90 ℃, 10 to 85 ℃, 15 to 90 ℃, 15 to 85 ℃, 18 to 90 ℃ or 18 to 85 ℃ at a temperature of the temperature 40 minutes, 20 to 80 minutes, 20 to 50 minutes, or 20 to 40 minutes.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드를 제공한다. 상기 PDMS 이중주조용 마스터 몰드는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.In addition, the present invention provides a master mold for PDMS double casting produced by the method according to the present invention. The PDMS double casting master mold may have the characteristics as described above.

일례로, 상기 PDMS 마스터 몰드는 PDMS 베이스 용액 및 경화제를 5 내지 20:1, 5 내지 15:1, 5 내지 12:1, 7 내지 20:1, 7 내지 15:1, 7 내지 12:1, 9 내지 20:1, 9 내지 15:1 또는 9 내지 12:1의 중량비로 포함하는 PDMS 용액이 고형화된 것일 수 있다. 상기 고형화는 통상의 기술자에 의해 적절한 온도 및 시간하에서 수행될 수 있다.In one example, the PDMS master mold is a PDMS base solution and a curing agent 5 to 20:1, 5 to 15:1, 5 to 12:1, 7 to 20:1, 7 to 15:1, 7 to 12:1, The PDMS solution containing 9 to 20:1, 9 to 15:1, or 9 to 12:1 by weight may be solidified. The solidification can be performed by a person skilled in the art under appropriate temperature and time.

고형화된 PDMS 마스터 몰드는 플라즈마 및 알코올로 처리될 수 있다. 상기 플라즈마 및 알코올 처리는 상술한 바와 같은 특징을 가질 수 있다.The solidified PDMS master mold can be treated with plasma and alcohol. The plasma and alcohol treatment may have the characteristics as described above.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드에 PDMS 용액을 붓는 단계를 포함하는 PDMS 이중주조 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a PDMS dual casting method comprising pouring a PDMS solution into a master mold for PDMS dual casting prepared by the method according to the present invention.

상기 PDMS 용액은 PDMS 베이스 용액 및 경화제를 5 내지 20:1, 5 내지 15:1, 5 내지 12:1, 7 내지 20:1, 7 내지 15:1, 7 내지 12:1, 9 내지 20:1, 9 내지 15:1 또는 9 내지 12:1의 중량비로 포함할 수 있다. PDMS 용액을 부은 뒤, PDMS 마스터 몰드는 고형화될 수 있다. 구체적으로, 상기 고형화는 10 내지 90℃, 10 내지 85℃, 15 내지 90℃, 15 내지 85℃, 18 내지 90℃ 또는 18 내지 85℃의 온도에서 1 내지 30시간, 1 내지 27시간, 1 내지 26시간, 1.5 내지 30시간, 1.5 내지 27시간 또는 1.5 내지 26시간 동안 수행될 수 있다.The PDMS solution contains 5 to 20:1, 5 to 15:1, 5 to 12:1, 7 to 20:1, 7 to 15:1, 7 to 12:1, and 9 to 20: PDMS base solution and curing agent. 1, 9 to 15:1 or 9 to 12:1. After pouring the PDMS solution, the PDMS master mold can be solidified. Specifically, the solidification is 10 to 90 ℃, 10 to 85 ℃, 15 to 90 ℃, 15 to 85 ℃, 18 to 90 ℃ or 1 to 30 hours at a temperature of 18 to 85 ℃, 1 to 27 hours, 1 to 26 hours, 1.5 to 30 hours, 1.5 to 27 hours, or 1.5 to 26 hours.

PDMS가 고형화된 뒤, PDMS 마스터 몰드는 PDMS 이중주조물로부터 분리될 수 있다. PDMS 이중주조물의 분리는 통상적인 방법으로 적절히 수행되거나, 통상적인 방법을 적절히 변형하여 수행될 수 있다.After the PDMS has solidified, the PDMS master mold can be separated from the PDMS double casting. Separation of the PDMS double casting may be performed as appropriate by conventional methods, or may be performed by appropriately modifying conventional methods.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다, 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용 효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples, provided that the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by them. Any thing that has substantially the same configuration and the same operation and effect as the technical idea described in the claims of the present invention is included in the technical scope of the present invention.

실시예 1. 에탄올 처리된 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 마스터 몰드의 제작Example 1. Preparation of ethanol-treated polydimethylsiloxane (PDMS) master mold

PDMS의 이중주조를 위해 먼저 PDMS 마스터 몰드(master mold)를 다음과 같은 방법으로 제작하였다.For the double casting of PDMS, a PDMS master mold was first manufactured in the following manner.

먼저, PDMS 베이스 용액(Sylgard 184 silicone elastomer base, Dow, 미국) 및 경화제(Sylgard 184 silicone elastomer curing agent, Dow, 미국)를 10:1의 중량비로 혼합하고, 복제하고자 하는 대상에 부어 80℃에서 2시간 동안 구워 고형화시켰다. 고형화된 PDMS 마스터 몰드에 대기중의 산소를 이용하여 산소 플라즈마 처리(air plasma treatment, PDC-32G, Harrick Plasma, 미국)를 30초 동안 수행함으로써, 고형화된 PDMS 마스터 몰드 표면을 OH기와 같은 산소가 첨가된 기(oxygenated group)로 전환시켰다. 산소 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드에 에탄올을 부은 뒤, 80℃에서 30분 동안 건조시킴으로써, 최종적으로 에탄올 처리된 PDMS 마스터 몰드를 제작하였다.First, a PDMS base solution (Sylgard 184 silicone elastomer base, Dow, USA) and a curing agent (Sylgard 184 silicone elastomer curing agent, Dow, USA) were mixed in a weight ratio of 10:1 and poured into a target to be replicated at 80° C. 2 Bake for hours to solidify. By performing oxygen plasma treatment (air plasma treatment, PDC-32G, Harrick Plasma, USA) for 30 seconds using atmospheric oxygen in the solidified PDMS master mold, the surface of the solidified PDMS master mold is added with oxygen such as OH. Was converted to an oxygenated group. After pouring ethanol into the oxygen plasma-treated PDMS master mold and drying at 80° C. for 30 minutes, a final ethanol-treated PDMS master mold was prepared.

실시예 2. 메탄올 처리된 PDMS 마스터 몰드의 제작Example 2. Preparation of methanol-treated PDMS master mold

에탄올을 처리하는 대신, 메탄올을 처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 메탄올 처리된 PDMS 마스터 몰드를 제작하였다.Instead of treating ethanol, a PDMS master mold treated with methanol was prepared under the same conditions and methods as in Example 1, except that methanol was treated.

비교예 1. 무처리 PDMS 마스터 몰드의 제작Comparative Example 1. Preparation of untreated PDMS master mold

플라즈마 및 메탄올을 모두 처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 무처리 PDMS 마스터 몰드를 제작하였다.An untreated PDMS master mold was manufactured under the same conditions and methods as in Example 1, except that both plasma and methanol were not treated.

비교예 2. 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드의 제작Comparative Example 2. Preparation of plasma treated PDMS master mold

메탄올을 처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드를 제작하였다.A plasma-treated PDMS master mold was manufactured under the same conditions and methods as in Example 1, except that methanol was not treated.

시험예 1. 플라즈마 및 알코올 처리된 PDMS 마스터 몰드의 표면 분석-(1)Test Example 1. Surface analysis of plasma and alcohol-treated PDMS master mold-(1)

상기 제작된 PDMS 마스터 몰드 표면의 화학적 변화를 ATR-FTIR(Attenuated total reflection Fourier transform infrared) 방법으로 분석하였다.The prepared PDMS master mold surface was analyzed for chemical changes by ATR-FTIR (Attenuated total reflection Fourier transform infrared).

구체적으로, 실시예 및 비교예에서 제작된 PDMS 마스터 몰드를 Nicolet 6700 FTIR 분광계(Thermo Scientific Inc., 미국)를 이용하여 ATR-FTIR 스펙트라를 분석하였다. FTIR 스펙트라는 2 ㎝-1 간격으로 4000 내지 400 ㎝-1 사이에서 기록되었다. 각각의 스펙트럼은 최적의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 얻기 위해 128개의 스캔으로부터 도출하였고, OMNIC 소프트웨어(v.8.2, Thermo Scientific Inc., 미국)를 사용하여 선형의 기준에 맞춰졌다. 이때, 실시예 1 및 2의 PDMS 마스터 몰드는 1시간 동안 건조과정을 수행한 후, 분석하였고, 비교예 1의 PDMS 마스터 몰드는 플라즈마 처리후 바로 분석을 수행하였다. 그 결과, ATR-FTIR 스펙트라 분석 결과를 도 2 내지 4에 나타내었다.Specifically, the PDMS master mold prepared in Examples and Comparative Examples was analyzed for ATR-FTIR spectra using Nicolet 6700 FTIR spectrometer (Thermo Scientific Inc., USA). FTIR spectra were recorded between 4000 and 400 cm -1 at 2 cm -1 intervals. Each spectrum was derived from 128 scans to obtain an optimal signal-to-noise ratio, and was fitted to a linear standard using OMNIC software (v.8.2, Thermo Scientific Inc., USA). At this time, the PDMS master molds of Examples 1 and 2 were analyzed after performing the drying process for 1 hour, and the PDMS master molds of Comparative Example 1 were analyzed immediately after plasma treatment. As a result, ATR-FTIR spectra analysis results are shown in FIGS. 2 to 4.

도 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2의 PDMS 마스터 몰드는 모두 표면의 화학적 변화가 매우 적었다. 그러나, 이를 반복해서 얻은 결과에서, PDC 샘플은 표준 PDMS 샘플과 비교하여 넓은 OH 영역에 상응하는 3400 ㎝-1에서 작은 차이를 보였다. 작은 차이를 보인 부분을 확대한 도 3를 살펴보면, 알코올 처리된 실시예 1 및 2의 흡광도 강도가 플라즈마만 처리된 비교예 1에 비해 3400 ㎝-1에서 감소하는 것을 알 수 있었다.As shown in FIG. 2, the PDMS master molds of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 had very little surface chemical change. However, in the results obtained by repeating this, the PDC sample showed a small difference at 3400 cm -1 corresponding to the large OH region compared to the standard PDMS sample. Referring to FIG. 3, which enlarged the portion showing a small difference, it was found that the absorbance intensity of the alcohol-treated Examples 1 and 2 was decreased at 3400 cm -1 compared to the Comparative Example 1 treated only with plasma.

상기 결과에 기초하여, 각각의 샘플에 대한 IR 데이터를 위해, 3612 ㎝-1를 기준점으로 설정하고, 3612 ㎝-1에서의 값과 3400 ㎝-1 근처의 값(3398, 3400 및 3402 ㎝-1) 사이를 비교하였다. 이 결과는 OH기에 의한 강도 증가를 양적으로 확인할 수 있고, 각 샘플에서 측정된 IR 데이터를 비교 및 분석할 수 있게 하였다. 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2의 PDMS 마스터 몰드는 각각 -4.26×10-5, -1.01×10-4, -5.73×10-4 및 4.46×10-5의 차이 평균을 나타내었고, 이는 플라즈마만 처리된 표면과 알코올이 처리된 표면에서 OH기가 유의적으로 변함을 의미한다.Based on the results above, for IR data for each sample, 3612 cm -1 was set as a reference point, values at 3612 cm -1 and values near 3400 cm -1 (3398, 3400 and 3402 cm -1 ). This result was able to quantitatively confirm the increase in intensity due to the OH group, and to compare and analyze the IR data measured in each sample. 4, the Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 respectively of the PDMS master mold -4.26 × 10 -5, -1.01 × 10 -4, -5.73 × 10 -4 and 4.46 × 10 -5 The mean of difference was shown, which means that the OH group is significantly changed on the plasma-treated surface and the alcohol-treated surface.

상기 결과로부터, 플라즈마 처리에 의해 OH기가 활성화되고, 여기에 알코올을 처리하면, 둘 사이의 화학적 또는 물리적 상호작용이 PDMS 마스터 몰드의 표면에서 발생하고, 이는 공정내내 계속되는 것을 알 수 있었다.From the above results, it was found that when the OH group was activated by plasma treatment, and alcohol was treated therein, a chemical or physical interaction between the two occurred on the surface of the PDMS master mold, which continued in the process.

시험예 2. 플라즈마 및 알코올 처리된 PDMS 마스터 몰드의 표면 분석-(2)Test Example 2. Surface analysis of plasma and alcohol-treated PDMS master mold-(2)

상기 제작된 PDMS 마스터 몰드 표면에서 다양한 처리 후의 표면 조성 변화를 XPS(X-ray photoelectron spectrometer)를 이용하여 분석하였다.The surface composition changes after various treatments on the prepared PDMS master mold surface were analyzed using XPS (X-ray photoelectron spectrometer).

구체적으로, XPS는 K-Alpha(Thermo Scientific Inc., 미국)를 이용하여, 단색의(monochromatic) A1 Kα 방사선원(radiation source)(1486.6 eV)으로 분석하였다. 이때, 에너지 스케일은 284.8 eV의 C 1s 스펙트럼에서 흑연 피크(graphite peak)에 기초하여 조절되었고, 분석범위는 직경 400 ㎛, 전달 에너지는 40 eV였다.또한, O 1s, C 1s 및 Si 2p 피크는 0.1 eV 에너지 스텝을 사용하여 비-스캐닝 모드(non-scaning mode)로 측정되었다. 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.Specifically, XPS was analyzed by K-Alpha (Thermo Scientific Inc., USA) with a monochromatic A1 Kα radiation source (1486.6 eV). At this time, the energy scale was adjusted based on a graphite peak in the C 1s spectrum of 284.8 eV, the analysis range was 400 μm in diameter, and the transfer energy was 40 eV. In addition, the peaks of O 1s, C 1s, and Si 2p were It was measured in a non-scaning mode using a 0.1 eV energy step. The measurement results are shown in Table 1 below.

샘플Sample RT 숙성시간(주)RT Aging Time (Note) O
(at.%)O
(at.%) C
(at.%)C
(at.%) Si
(at.%)Si
(at.%) O:SiO:Si C:SiC:Si C:OC:O 숙성 영향Aging effect O:Si(%변화)O:Si (% change) C:Si(%변화)C:Si (% change) C:O(%변화)C:O (% change) 실시예 1-초기Example 1-Initial 00 47.2847.28 23.6523.65 29.0729.07 1.631.63 0.810.81 0.500.50 -- -- -- 실시예 1-숙성Example 1-Maturation 22 38.9738.97 31.8431.84 29.1729.17 1.341.34 1.091.09 0.820.82 -17.9-17.9 34.134.1 63.363.3 실시예 2-초기Example 2-Initial 00 45.8645.86 26.6426.64 27.5027.50 1.671.67 0.970.97 0.580.58 -- -- -- 실시예 2-숙성Example 2-Maturation 22 36.8336.83 35.4335.43 27.7427.74 1.331.33 1.281.28 0.960.96 -20.4-20.4 31.931.9 65.665.6 비교예 1-초기Comparative Example 1-Initial 00 28.1128.11 43.0543.05 28.8528.85 0.970.97 1.491.49 1.531.53 -- -- -- 비교예 1-숙성Comparative Example 1-Maturation 22 28.4428.44 42.9042.90 28.6628.66 0.990.99 1.501.50 1.511.51 1.81.8 0.30.3 -1.5-1.5 비교예 2-초기Comparative Example 2-Initial 00 42.9342.93 30.7230.72 26.3426.34 1.631.63 1.171.17 0.720.72 -- -- -- 비교예 2-숙성Comparative Example 2 22 41.4041.40 31.1031.10 27.5027.50 1.511.51 1.131.13 0.750.75 -7.6-7.6 -3.0-3.0 5.05.0

표 1에 나타난 바와 같이, 플라즈마만 처리된 비교예 2의 PDMS 마스터 몰드는 표면에 28 내지 43 at.%(atomic percent)의 평균 산소원자 함량을 나타냄으로써 산화가 유도되었다. 또한, 2주 숙성 후에도 산소는 유의적으로 감소하지 않았다. 그러나, 실시예 1 및 2는 대조군인 비교예 1 및 2에 비해 PDMS 마스터 몰드 표면의 산소 농도뿐만 아니라 O:Si 비율 또한 유의적으로 더 감소했다. 또한, C:Si 및 C:O 비율 또한, 실시예 1은 각각 34% 및 63%로, 실시예 2는 각각 32% 및 66%로 증가함으로써, 알코올 처리가 PDMS 마스터 몰드 표면의 산호 농도를 효과적으로 감소시킴을 알 수 있었다.As shown in Table 1, the PDMS master mold of Comparative Example 2 treated only with plasma exhibited an average oxygen atom content of 28 to 43 at.% (atomic percent) on the surface, whereby oxidation was induced. In addition, oxygen did not decrease significantly after 2 weeks of aging. However, in Examples 1 and 2, the oxygen concentration on the surface of the PDMS master mold as well as the O:Si ratio were significantly reduced compared to the control examples Comparative Examples 1 and 2. In addition, by increasing the C:Si and C:O ratios, Example 1 increased to 34% and 63%, respectively, and Example 2 increased to 32% and 66%, respectively, so that alcohol treatment effectively increased the coral concentration on the surface of the PDMS master mold. It was found to decrease.

시험예 3. 머리카락의 PDMS 이중주조Test Example 3. PDMS double casting of hair

본 발명에 따른 방법을 이용하여 PDMS 마스터 몰드를 제작하고, 제작된 PDMS 마스터 몰드를 이용하여 높은 종횡비(high-aspect-ratio)를 갖는 머리카락을 이중주조하였다(도 5A).A PDMS master mold was fabricated using the method according to the present invention, and hair having a high aspect ratio was double-cast using the fabricated PDMS master mold (FIG. 5A).

먼저, 100 ㎛의 직경, 20 ㎜의 길이를 갖는 머리카락을 1 ㎝ 깊이의 PDMS 용액(PDMS 베이스 용액 및 경화제가 10:1의 중량비로 혼합됨)에 담그고, 진공펌프(vacuum pump)를 이용하여 공기방울을 제거하였다. 이후, PDMS 용액을 80℃로 열처리하여 고형화시킨 뒤, 포셉(forcep)을 이용하여 머리카락을 제거하고, PDMS 마스터 몰드를 수득하였다. 수득된 PDMS 마스터 몰드에 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 플라즈마 및 메탄올을 처리하여 최종적으로 본 발명에 따른 방법으로 제작된 PDMS 마스터 몰드를 얻었다.First, the hair having a diameter of 100 μm and a length of 20 mm is immersed in a PDMS solution (PDMS base solution and a curing agent mixed in a weight ratio of 10:1) of 1 cm depth, and air is vacuumed using a vacuum pump. Drops were removed. Thereafter, the PDMS solution was heat-treated at 80° C. to solidify, and then hair was removed using a forcep to obtain a PDMS master mold. The obtained PDMS master mold was treated with plasma and methanol under the same conditions and methods as in Example 1 to finally obtain a PDMS master mold produced by the method according to the present invention.

PDMS 마스터 몰드에 PDMS 용액을 붓고, 80℃에서 2시간 동안 구워 고형화시켰다. PDMS 용액이 고형화된 후, PDMS 이중주조물과 PDMS 마스터 몰드를 분리하여, 머리카락의 PDMS 이중주조물을 제작하였다(도 6A).PDMS solution was poured into the PDMS master mold and baked at 80° C. for 2 hours to solidify. After the PDMS solution was solidified, the PDMS double casting and the PDMS master mold were separated to prepare a hair PDMS double casting (FIG. 6A).

그 결과, 도 6B에 나타난 바와 같이, 머리카락의 PDMS 이중주조물을 제작하였다. 상기 제작된 머리카락의 PMDS 이중주조물을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 결과, PDMS로 주조된 머리카락(도 6D)은 실제 머리카락(도 6C)과 동일한 구조 및 마이크로패턴(micropattern)을 나타내었다.As a result, as shown in Figure 6B, a PDMS double casting of hair was produced. As a result of observing the PMDS double casting of the produced hair with a scanning electron microscope (SEM), the hair cast with PDMS (FIG. 6D) showed the same structure and micropattern as the real hair (FIG. 6C).

시험예 4. 칫솔모의 PDMS 이중주조Test Example 4. PDMS double casting of bristles

머리카락 대신, 칫솔모(Oral-B, 대한민국)를 사용한 것을 제외하고는 시험예 3과 동일한 조건 및 방법으로 PDMS 이중주조를 수행하였다. 이때, 칫솔모는 관찰을 용이하게 하기 위해 하나의 번들만 남기고 제거하여 사용하였다(도 7A 및 7B).PDMS double casting was performed under the same conditions and methods as in Test Example 3, except that instead of hair, a brush head (Oral-B, Korea) was used. At this time, the bristles were removed and used, leaving only one bundle to facilitate observation (FIGS. 7A and 7B ).

그 결과, 도 7C 및 7D에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 칫솔모와 같은 10 ㎛ 이하의 두께를 갖는 강모도 쉽게 이중주조할 수 있었다.As a result, as shown in FIGS. 7C and 7D, the method according to the present invention was able to easily double-cast bristles having a thickness of 10 μm or less, such as bristles.

시험예 5. 연잎의 PDMS 이중주조Test Example 5. PDMS double casting of lotus leaf

미세조직(microstructure) 및 소수성 표면을 갖는 자연물인 연잎을 이용하여 PDMS 이중주조를 수행하였다. 실험은 머리카락 대신 연잎을 사용한 것과, 열에 의해 연잎의 손상을 막기 위해 건조를 상온에서 하루동안 진행한 것을 제외하고는 시험예 3과 동일한 조건 및 방법으로 수행하였다(도 5B). 제작된 연잎의 PDMS 이중주조물을 현미경으로 관찰하여 실제 연잎과 비교한 사진을 도 8A 및 8B에 나타내었다.PDMS double casting was performed using a lotus leaf, a natural product having a microstructure and a hydrophobic surface. The experiment was carried out in the same conditions and methods as in Test Example 3, except that the lotus leaf was used instead of the hair, and drying was performed at room temperature for one day to prevent damage to the lotus leaf by heat (FIG. 5B). The PDMS double casting of the produced lotus leaf was observed under a microscope, and the pictures compared with the actual lotus leaf are shown in FIGS. 8A and 8B.

도 8A에 나타난 바와 같이, 실제 연잎은 표면에 약 5 내지 7 ㎛ 크기의 미세조직 구조를 갖고 있고, 서브마이크론(submicron) 조직이 연잎 전체를 덮고 있었다. 한편, 도 8B에 나타난 바와 같이, 연잎의 PDMS 이중주조물 또한 실제 연잎과 동일하게 계층구조를 나타내었고, 표면에서 약 5 내지 7 ㎛ 크기의 돌기가 확인되었다.As shown in FIG. 8A, the actual lotus leaf has a microstructure structure of about 5 to 7 μm on its surface, and the submicron tissue covers the entire lotus leaf. On the other hand, as shown in Figure 8B, PDMS double casting of lotus leaf also showed the same hierarchical structure as the actual lotus leaf, and protrusions having a size of about 5 to 7 μm were confirmed on the surface.

한편, 상기 제작된 연잎의 PDMS 이중주조물이 실제 연잎과 동일하게 소수성 특징을 갖는지 확인하기 위해, 연잎의 PDMS 이중주조물 및 실제 연잎에 5 ㎕의 물방울을 떨어뜨려서 접촉각(contact angle)을 측정하였다. 접촉각은 드롭스네이크 플러그인 인 이미지J 1.46(DropSnake plugin in ImageJ 1.46, National Institutes of Health, 미국)을 사용하여 측정하였다. 이때, 대조군으로서 평평한 PDMS 이중주조물을 사용하였다. 그 결과, 연잎의 PDMS 이중주조물에 물방울을 떨어뜨려서 촬영한 사진을 도 8C에, 측정한 접촉각을 도 8D에 나타내었다.On the other hand, in order to confirm that the prepared PDMS double casting of the lotus leaf has the same hydrophobic characteristics as the actual lotus leaf, the contact angle was measured by dropping 5 µl of water into the PDMS double casting of the lotus leaf and the actual lotus leaf. The contact angle was measured using DropSnake plugin in ImageJ 1.46, National Institutes of Health, USA. At this time, a flat PDMS double casting was used as a control. As a result, a photograph taken by dropping water droplets on a PDMS double casting of lotus leaf is shown in Fig. 8C, and the measured contact angle is shown in Fig. 8D.

도 8C에 나타난 바와 같이, 연잎의 PDMS 이중주조물(좌)에 떨어진 물방울이 평평한 PDMS(우)보다 더욱 구형을 나타내었다. 또한, 도 8D에 나타난 바와 같이, 평평한 PDMS 표면(대조군)에서는 접촉각이 약 108°였으나, 실제 연잎과 연잎의 PDMS 이중주조물은 각각 152° 및 151.97°였다.As shown in FIG. 8C, the water droplets falling on the PDMS double casting of the lotus leaf (left) showed a more spherical shape than the flat PDMS (right). In addition, as shown in FIG. 8D, the contact angle was about 108° on the flat PDMS surface (control group), but the actual PDMS double casting of the lotus leaf and the lotus leaf was 152° and 151.97°, respectively.

따라서, 상기로부터 연잎의 PDMS 이중주조물 및 실제 연잎의 접촉각이 유사한 것이 PDMS의 소수성이 본 발명에 따른 방법으로 제작된 미세조직에 의해 증가함을 알 수 있었다.Therefore, it was found from the above that the contact angle between the PDMS double casting of the lotus leaf and the actual lotus leaf is increased by the microstructure produced by the method according to the present invention.

시험예 6. 개미 머리의 PDMS 이중주조Test Example 6. PDMS double casting of ant head

3차원 미세조직을 본 발명에 따른 방법으로 이중주조하기 위해, 개미의 머리를 사용하였다. 실험은 머리카락 대신 개미 머리를 사용한 것과 건조를 상온에서 하루동안 진행한 것을 제외하고는 시험예 3과 동일한 조건 및 방법으로 수행하였다(도 5C). 제조된 개미 머리의 PDMS 이중주조물과 실제 개미 머리를 SEM으로 촬영한 사진을 도 9에 나타내었다.In order to double-cast the three-dimensional microstructure by the method according to the present invention, an ant's head was used. The experiment was conducted under the same conditions and methods as in Test Example 3, except that ant hair was used instead of hair and drying was performed at room temperature for one day (FIG. 5C). Fig. 9 shows a photograph of the PDMS double casting of the ant's head and the actual ant's head by SEM.

도 9A 및 9B에 나타난 바와 같이, 개미 머리의 PDMS 이중주조물(우)은 실제 개미 머리(좌)와 비교하여 전체적인 머리 모양(A) 및 겹눈(B)이 거의 동일하였다.As shown in FIGS. 9A and 9B, the PDMS double casting (right) of the ant's head had almost the same overall head shape (A) and compound eyes (B) as compared to the actual ant's head (left).

따라서, 상기로부터 본 발명에 따른 방법으로 3차원 미세조직의 이중주조가 가능함을 알 수 있었다.Therefore, it was found from the above that it is possible to double-cast a three-dimensional microstructure by the method according to the present invention.

Claims (10)

1) 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 마스터 몰드를 제작하는 단계;
2) 제작된 PDMS 마스터 몰드에 플라즈마를 처리하는 단계; 및
3) 플라즈마 처리된 PDMS 마스터 몰드에 알코올을 처리하는 단계를 포함하는 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법으로서,
상기 제조방법은 플라즈마에 의해 PDMS 표면에 전환된 OH기가 알코올에 의해 부동화(passivation)됨으로써, 이중주조시 사용되는 PDMS 용액과 반응할 수 있는 작용기가 제거된, PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법.
1) preparing a polydimethylsiloxane (PDMS) master mold;
2) processing the plasma on the fabricated PDMS master mold; And
3) A method of manufacturing a master mold for PDMS double casting, comprising the step of treating alcohol in a plasma-treated PDMS master mold,
In the manufacturing method, the OH group converted to the PDMS surface by plasma is passivated by alcohol, and functional groups capable of reacting with the PDMS solution used during dual casting are removed.
제1항에 있어서, 상기 PDMS 마스터 몰드는 PDMS 베이스 용액 및 경화제를 5 내지 20:1의 중량비로 포함하는, PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법.
The method of claim 1, wherein the PDMS master mold comprises a PDMS base solution and a curing agent in a weight ratio of 5 to 20:1, PDMS double casting master mold manufacturing method.
제1항에 있어서, 상기 플라즈마는 10 내지 90초로 처리되는, PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법.
According to claim 1, The plasma is processed for 10 to 90 seconds, PDMS double casting master mold manufacturing method.
제1항에 있어서, 상기 알코올은 에탄올 및 메탄올로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인, PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법.
According to claim 1, The alcohol is at least one selected from the group consisting of ethanol and methanol, PDMS double casting master mold manufacturing method.
제1항에 있어서, 알코올 처리된 PDMS 마스터 몰드는 건조하는 단계를 더 포함하는, PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법.
According to claim 1, Alcohol-treated PDMS master mold further comprises the step of drying, PDMS double casting master mold manufacturing method.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법은 알코올에 의해 PDMS 내부에 잔류된 PDMS의 프리폴리머가 침출된, PDMS 이중주조용 마스터 몰드 제조방법.
According to claim 1, The PDMS double casting master mold manufacturing method is a prepolymer of PDMS remaining inside the PDMS by alcohol leached, PDMS double casting master mold manufacturing method.
제1항에 따른 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드.
A master mold for PDMS double casting manufactured by the method according to claim 1.
제1항에 따른 방법으로 제조된 PDMS 이중주조용 마스터 몰드에 PDMS 용액을 붓는 단계를 포함하는 PDMS 이중주조 방법.
A PDMS double casting method comprising pouring a PDMS solution into a master mold for PDMS double casting prepared by the method according to claim 1.
제9항에 있어서, 상기 PDMS 용액은 PDMS 베이스 용액 및 경화제를 5 내지 20:1의 중량비로 포함하는, PDMS 이중주조 방법.The PDMS double casting method of claim 9, wherein the PDMS solution comprises a PDMS base solution and a curing agent in a weight ratio of 5 to 20:1.
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