KR102308050B1 - Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using - Google Patents

Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using Download PDF

Info

Publication number
KR102308050B1
KR102308050B1 KR1020200044143A KR20200044143A KR102308050B1 KR 102308050 B1 KR102308050 B1 KR 102308050B1 KR 1020200044143 A KR1020200044143 A KR 1020200044143A KR 20200044143 A KR20200044143 A KR 20200044143A KR 102308050 B1 KR102308050 B1 KR 102308050B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
superhydrophobic
laser
pattern
superhydrophobic surface
Prior art date
Application number
KR1020200044143A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
천두만
쩐옥양
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산대학교 산학협력단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Priority to KR1020200044143A priority Critical patent/KR102308050B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102308050B1 publication Critical patent/KR102308050B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/355Texturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces

Abstract

The present invention relates to a superhydrophobic surface making method and a superhydrophobic substrate repairing method using the same. In accordance with the present invention, the superhydrophobic surface making method comprises the following steps of: preparing a substrate; preparing laser; irradiating the laser to the substrate and forming a pattern on a surface of the substrate; coating the substrate with the pattern on the surface with silicon oil; and thermally treating the substrate coated with silicon oil. The present invention is able to coat a substrate with a pattern on a surface formed by irradiating laser, thermally treat the substrate, form a superhydrophobic surface, and reduce the time required for forming the superhydrophobic surface. In addition, the present invention is able to, when the superhydrophobic surface is damaged, apply the coating with silicon oil and the thermal treatment for forming a superhydrophobic surface, and make the superhydrophobic surface as the original status.

Description

초소수성 표면 제작 방법 및 이를 이용한 초소수성 기판 수리 방법{Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using}Superhydrophobic surface making method and superhydrophobic substrate repair method using same

본 발명은 초소수성 표면 제작 방법 및 이를 이용한 초소수성 기판 수리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판상에 초소수성을 갖는 표면을 용이하게 제작할 수 있고, 기판 표면의 초소수성이 훼손되면 이를 복구할 수 있는 초소수성 표면 제작 방법 및 이를 이용한 초소수성 기판 수리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a superhydrophobic surface and a method for repairing a superhydrophobic substrate using the same, and more particularly, it is possible to easily manufacture a surface having superhydrophobicity on a substrate, and if the superhydrophobicity of the substrate surface is damaged, it can be repaired. It relates to a method for producing a superhydrophobic surface that can be used and a method for repairing a superhydrophobic substrate using the same.

물방울과의 접촉각이 150°이상이고, 10°이하의 슬라이딩각을 갖는 표면을 초소수성 표면이라 부른다. 이들 표면은 실제 고체 표면과 물이 접촉하는 면적이 매우 작기 때문에, 극도의 발수성 특성과 매우 낮은 접촉각 이력(contact angle hysteresis)을 갖는다. 이런 성질들을 이용하여 다양한 응용에 대한 연구들이 진행되어왔다.A surface with a contact angle of 150° or more with water droplets and a sliding angle of 10° or less is called a superhydrophobic surface. These surfaces have extremely water repellent properties and very low contact angle hysteresis because the area of contact between the actual solid surface and water is very small. Studies on various applications have been conducted using these properties.

초소수성 표면을 제작하기 위한 여러 가지 기법들이 있어왔다. There have been several techniques for fabricating superhydrophobic surfaces.

먼저 레이저를 이용하여 표면에 초소수성 패턴을 형성하는 방법을 예시할 수 있다. 펄스 레이저를 통해 초소수성을 제작하는 방법은 다음과 같이 크게 2가지가 있다.First, a method of forming a superhydrophobic pattern on a surface using a laser may be exemplified. There are two main methods for producing superhydrophobicity through pulsed laser.

① 레이저를 이용하여 기판 표면을 가공한 후 독성 화학물질을 코팅하는 방법과 ② 레이저를 이용하여 기판 표면을 가공한 후 상온/열처리/진공 처리를 하는 방법 등이 있다.① After processing the surface of the substrate using a laser, there is a method of coating toxic chemicals, and ② Method of processing the substrate surface using a laser and then performing room temperature/heat treatment/vacuum treatment.

레이저 가공 후, 화학물질을 코팅하는 방법은 친환경적이지 않고 코팅 후 세척, 건조 등에 오랜 제작 시간을 필요로 하는 문제점이 있다. After laser processing, the method of coating a chemical is not eco-friendly and has a problem in that it requires a long manufacturing time, such as washing and drying after coating.

그리고, 레이저 가공 후, 상온/열처리/진공 처리를 하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있다. In addition, the method of performing room temperature/heat treatment/vacuum treatment after laser processing has the following problems.

즉, 상온 처리와 열처리는 수 시간 내지 수일의 시간을 필요로 하는 문제점이 있다. 또한, 진공 처리를 하는 경우 상대적으로 짧은 시간이 걸리나 진공 특성상 장비의 사용과 진공을 잡는 공정에 에너지가 많이 소모되어 경제적이지 않은 문제점이 있다. That is, there is a problem in that room temperature treatment and heat treatment require several hours to several days. In addition, in the case of vacuum processing, it takes a relatively short time, but due to the nature of the vacuum, a lot of energy is consumed in the use of equipment and the process of holding the vacuum, which is not economical.

한편, 소정의 처리 과정을 거쳐 완성된 초소수성 표면은 사용자에 의한 사용 중, 마모 및 표면 손상 등에 의해 초소수성이 감소되므로, 이를 수리할 필요가 있다. On the other hand, since the superhydrophobic surface completed through a predetermined treatment process has reduced superhydrophobicity due to abrasion and surface damage during use by the user, it is necessary to repair it.

본 발명에 대한 선행기술로는 등록특허 10-1449589호를 예시할 수 있다. As a prior art for the present invention, Patent Registration No. 10-1449589 can be exemplified.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 조사에 의해 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 실리콘 오일 코팅과 열처리를 수행하여 초소수성 표면이 형성되도록 하는 초소수성 표면 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, and to provide a method for producing a superhydrophobic surface so that a superhydrophobic surface is formed by performing silicone oil coating and heat treatment on a substrate on which a pattern is formed on the surface by laser irradiation. do.

또한, 본 발명은 일정 시간 이상 사용되어 초소수성이 감소된 기판에 적용함으로써 초소수성의 수리가 가능한 초소수성 기판 수리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a superhydrophobic substrate repair method capable of repairing superhydrophobicity by applying to a substrate having reduced superhydrophobicity after being used for a certain period of time or more.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판을 준비하는 단계; 레이저를 준비하는 단계; 상기 레이저를 상기 기판에 조사하여 상기 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계; 표면에 상기 패턴이 형성된 상기 기판에 실리콘 오일을 코팅하는 단계; 및 상기 실리콘 오일이 코팅된 상기 기판을 열처리하는 단계를 포함하는 초소수성 표면 제작 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of preparing a substrate; preparing the laser; forming a pattern on a surface of the substrate by irradiating the laser onto the substrate; coating the substrate with the pattern on its surface with silicone oil; and heat-treating the silicon oil-coated substrate.

상기 기판은, 알루미늄, 구리, 티타늄, 스테인리스강, 세라믹-유리, 사파이어 및 이산화티탄을 포함할 수 있다.The substrate may include aluminum, copper, titanium, stainless steel, ceramic-glass, sapphire and titanium dioxide.

상기 패턴의 스텝 사이즈는 100 내지 400 ㎛이고, 상기 레이저의 스캔 속도는, 5 내지 10mm/s일 수 있다.The step size of the pattern may be 100 to 400 μm, and the scanning speed of the laser may be 5 to 10 mm/s.

상기 패턴의 스텝 사이즈는 100 내지 200 ㎛이고, 상기 레이저의 스캔 속도는, 50mm/s 이하일 수 있다.The step size of the pattern may be 100 to 200 μm, and the scanning speed of the laser may be 50 mm/s or less.

상기 패턴의 스텝 사이즈는 100㎛이하이고, 상기 레이저의 스캔 속도는, 100mm/s 이하일 수 있다.The step size of the pattern may be 100 μm or less, and the scanning speed of the laser may be 100 mm/s or less.

상기 기판에 코팅되는 상기 실리콘 오일의 농도는 0.1 내지 100 부피 % 일 수 있다.The concentration of the silicone oil to be coated on the substrate may be 0.1 to 100% by volume.

상기 열처리는, 50 내지 250℃ 의 온도에서 5분 내지 10분 동안 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 50 to 250° C. for 5 to 10 minutes.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 초소수성 표면제작 방법에 의하여 제조된 초소수성 표면을 가지는 초소수성 기판의 수리방법에 있어서, 상기 초소수성 표면 중 손상된 부위의 표면에 상기 실리콘 오일을 코팅하는 단계와 상기 초소수성 표면을 열처리하는 단계를 수행하여 상기 초소수성 표면을 수리하는 초소수성 기판의 수리 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for repairing a superhydrophobic substrate having a superhydrophobic surface prepared by the superhydrophobic surface preparation method of any one of claims 1 to 7, wherein the damaged portion of the superhydrophobic surface is It provides a method of repairing a superhydrophobic substrate for repairing the superhydrophobic surface by performing the steps of coating the silicone oil on the surface and heat-treating the superhydrophobic surface.

상기와 같은 본 발명은, 레이저 조사에 의해 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 실리콘 오일 코팅과 열처리를 수행하여 초소수성 표면이 형성되도록 함으로써, 열처리만을 이용하여 초소수성 표면을 형성하는 종래의 기술에 비교하여 초소수성 표면 형성에 필요한 시간과 에너지가 감소되는 효과를 갖는다. The present invention as described above, by performing silicone oil coating and heat treatment on a substrate on which a pattern is formed on the surface by laser irradiation to form a superhydrophobic surface, compared to the prior art of forming a superhydrophobic surface using only heat treatment This has the effect of reducing the time and energy required to form the superhydrophobic surface.

또한, 본 발명은 초소수성 표면이 손상되었을 때, 초소수성 표면 형성을 위한 실리콘 오일 코팅과 열처리를 적용함으로써 초소수성 표면이 원래의 상태가 되도록 하는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has the effect of returning the superhydrophobic surface to its original state by applying a silicone oil coating and heat treatment for forming the superhydrophobic surface when the superhydrophobic surface is damaged.

도 1은 본 발명에 따른 초소수성 표면 제작 방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 레이저 발생기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 기판 상에 형성된 초소수성 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 열처리가 수행된 기판의 접촉각과 슬라이딩 각도를 나타내는 도면이다.
도 5는 실리콘 오일의 공급과 열처리 여부에 따른 접촉각을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 접착테이프의 접착 및 박리 회수에 따른 기판 표면의 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 그래프이다.
도 7은 기판의 완성 직후와 3개월 이후에 측정한 기판의 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 그래프이다.
도 8은 기판의 재질에 따른 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 표이다.
1 is a flowchart showing the configuration of a method for producing a superhydrophobic surface according to the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a laser generator used in the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a superhydrophobic pattern formed on a substrate.
4 is a view illustrating a contact angle and a sliding angle of a substrate on which heat treatment has been performed.
5 is a view for explaining the contact angle according to the supply of silicone oil and whether or not heat treatment.
6 is a graph showing the contact angle and sliding angle of the substrate surface according to the number of times of adhesion and peeling of the adhesive tape.
7 is a graph showing the contact angle and sliding angle of the substrate measured immediately after completion of the substrate and 3 months later.
8 is a table showing the contact angle and the sliding angle according to the material of the substrate.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 초소수성 표면 제작 방법의 구성을 나타내는 흐름도이다. 1 is a flowchart showing the configuration of a method for producing a superhydrophobic surface according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 초소수성 표면 제작 방법은 기판을 준비하는 단계(ST110), 레이저를 준비하는 단계(ST120), 패턴을 형성하는 단계(ST130), 실리콘 오일을 코팅하는 단계(ST150), 열처리를 수행하는 단계(ST160)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 초소수성 표면 제작 방법은 제1 세척 단계(ST140)와 제2 세척 단계(ST170)를 더 포함한다. Referring to Figure 1, the superhydrophobic surface manufacturing method according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate (ST110), preparing a laser (ST120), forming a pattern (ST130), and coating silicone oil ( ST150), and performing a heat treatment step (ST160). In addition, the superhydrophobic surface preparation method according to the present invention further includes a first washing step (ST140) and a second washing step (ST170).

기판을 준비하는 단계(ST110)는 패턴이 형성되는 대상물인 기판을 준비하는 단계이다. 본 실시예에서는 1 mm 두께를 갖고, 5x5mm²의 크기를 갖는 AISI 304 스테인리스 강판(스테인리스 강 304, iNexus, Inc., 한국)을 기판으로 준비한다. 다만, 준비되는 기판의 크기는 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.The step of preparing the substrate ( ST110 ) is a step of preparing a substrate, which is an object on which a pattern is to be formed. In this embodiment, an AISI 304 stainless steel sheet (stainless steel 304, iNexus, Inc., Korea) having a thickness of 1 mm and a size of 5x5 mm² is prepared as a substrate. However, the size of the prepared substrate may be variously set according to the needs of the user.

또한, 본 실시예에서는 스테인리스강을 기판으로 사용하고 있으나, 이외에도 알루미늄, 구리, 티타늄, 세라믹-유리, 사파이어, 이산화티탄을 기판으로 사용할 수 있다. In addition, although stainless steel is used as the substrate in this embodiment, aluminum, copper, titanium, ceramic-glass, sapphire, and titanium dioxide may be used as the substrate.

레이저를 준비하는 단계(ST120)는 준비된 기판에 대하여 패턴을 형성하는 레이저 발생기를 준비하는 단계이다. The step of preparing the laser ( ST120 ) is a step of preparing a laser generator for forming a pattern on the prepared substrate.

도 2는 본 발명에서 사용하는 레이저 발생기의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing the configuration of a laser generator used in the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용하는 레이저 발생기(10)는 레이저 발생 제어 신호를 출력하는 제어부(11), 제어부(11)의 제어 신호에 따라 동작하며 레이저를 출력하는 레이저 소스(12), 레이저 소스(12)에서 출력되는 레이저를 필요로 하는 방향으로 전환시키는 제1 내지 제3 경로 전환 미러(13a, 13b, 13c), 어테뉴에이터(attenuator)(14), 광 확산기(15), 소정의 마운트(2) 상에 배치된 기판(1)에 대하여 소정의 속도로 필요로 하는 패턴으로 레이저가 조사되도록 하는 스캔 시스템(16)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the laser generator 10 used in the present invention includes a control unit 11 for outputting a laser generation control signal, a laser source 12 which operates according to the control signal of the control unit 11 and outputs a laser, First to third path switching mirrors 13a, 13b, and 13c for switching the laser output from the laser source 12 in a required direction, an attenuator 14, a light diffuser 15, a predetermined It may include a scanning system 16 for irradiating a laser in a required pattern at a predetermined speed with respect to the substrate 1 disposed on the mount 2 .

도 2에 도시된 레이저 발생기(10)는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the laser generator 10 shown in FIG. 2 is a well-known technology, a detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서, 레이저 발생기(10)는 Nd:YAG 355 nm UV 펄스 레이저를 발생시키고, 기판(1) 상에 소정의 속도로 스캔하며 레이저를 조사할 수 있다. In the present embodiment, the laser generator 10 may generate an Nd:YAG 355 nm UV pulse laser, scan the substrate 1 at a predetermined speed, and irradiate the laser.

패턴을 형성하는 단계(ST130)는 레이저를 준비하는 단계(ST120)에서 준비된 레이저 발생기(10)에서 출력되는 레이저를 기판(1) 상에 조사하여, 기판(1) 상에 패턴을 형성하는 단계이다. The step of forming the pattern (ST130) is a step of forming a pattern on the substrate 1 by irradiating the laser output from the laser generator 10 prepared in the step of preparing the laser (ST120) on the substrate 1 . .

도 3은 기판 상에 형성된 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a pattern formed on a substrate.

도 3을 참조하면, 기판(1) 상에는 소정의 스텝 사이즈(S)를 갖는 그리드(grid) 형태의 초소수성 패턴이 형성됨을 알 수 있다. 도면 상에는 각 변의 길이가 동일한 정사각형 형태의 초소수성 패턴이 형성되어 있으나, 사용자의 필요에 따라 패턴의 형태는 원형, 별모양, 하트 모양 등 다양한 패턴을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that a grid-shaped superhydrophobic pattern having a predetermined step size S is formed on the substrate 1 . Although the superhydrophobic pattern in the form of a square having the same length of each side is formed in the drawing, various patterns such as a circle, a star, and a heart may be formed in the shape of the pattern according to the needs of the user.

레이저 발생기(10)에서 발생되는 레이저의 사양, 레이저 스캔 속도 및 기판 상에 형성되는 패턴의 스텝 사이즈는 다음의 [표 1]에 기재된 바와 같다. The specification of the laser generated by the laser generator 10, the laser scan speed, and the step size of the pattern formed on the substrate are as described in [Table 1] below.

레이저 출력(W)Laser power (W) 22 레이저 펄스 주파수(kHz)Laser pulse frequency (kHz) 2020 레이저 펄스 주기(ns)Laser pulse period (ns) 2020 레이저 스캔 속도(mm/s)Laser scan speed (mm/s) 5, 10, 50, 100, 5005, 10, 50, 100, 500 패턴의 스텝 사이즈(㎛)Step size of the pattern (μm) 100, 200, 300, 400100, 200, 300, 400

[표 1]에 기재된 바와 같이, 사용자는 레이저의 스캔 속도와 스텝 사이즈를 다양하게 변화시키며, 기판 상에 패턴을 형성한다. As described in [Table 1], the user variously changes the laser scan speed and step size, and forms a pattern on the substrate.

또한, 기판 상에 형성되는 패턴 각각에 대하여 4개씩의 샘플을 제작하여 다양한 테스트 작업을 진행하는 것이 바람직하지만, 샘플의 제작 개수는 사용자의 필요에 따라 증감될 수 있다. In addition, it is preferable to manufacture four samples for each pattern formed on the substrate and perform various test operations, but the number of samples may be increased or decreased according to the needs of the user.

Step size

Scan speed
Step size

Scan speed
100 μm100 μm 200 μm200 μm 300 μm300 μm 400 μm400 μm
5 mm/s5 mm/s CA: 173.0°
SA: 3.4°
CA: 173.0°
SA: 3.4°
CA: 173.6°
SA: 3.8°
CA: 173.6°
SA: 3.8°
CA: 173.7°
SA: 4.1°
CA: 173.7°
SA: 4.1°
CA: 173.3°
SA: 4.1°
CA: 173.3°
SA: 4.1°
102.2s102.2s 52.1s52.1s 36.1s36.1s 28.1s28.1s 10 mm/s10 mm/s CA: 173.8°
SA: 2.8°
CA: 173.8°
SA: 2.8°
CA: 172.9°
SA: 3.1°
CA: 172.9°
SA: 3.1°
CA: 172.6°
SA: 2.6°
CA: 172.6°
SA: 2.6°
CA: 172.6°
SA: 3.0°
CA: 172.6°
SA: 3.0°
51.2s51.2s 26.1s26.1s 18.1s18.1s 14.1s14.1s 50 mm/s50 mm/s CA: 173.2°
SA: 4.2°
CA: 173.2°
SA: 4.2°
CA: 172.8°
SA: 6.7°
CA: 172.8°
SA: 6.7°
CA: 162.0°
SA: 59.4°
CA: 162.0°
SA: 59.4°
CA: 155.3°
SA: 74.2°
CA: 155.3°
SA: 74.2°
10.4s10.4s 5.3s5.3s 3.7s3.7s 2.9s2.9s 100 mm/s100 mm/s CA: 169.1°
SA: 8.4°
CA: 169.1°
SA: 8.4°
CA: 159.8°
SA: 52.6°
CA: 159.8°
SA: 52.6°
CA: 157.2°
SA: 73.5°
CA: 157.2°
SA: 73.5°
CA: 148.8°
SA: No
CA: 148.8°
SA: No
5.3s5.3s 2.7s2.7s 1.9s1.9s 1.5s1.5s 500 mm/s500 mm/s CA: 153.8°
SA: No
CA: 153.8°
SA: No
CA: 141.1°
SA: No
CA: 141.1°
SA: No
CA: 138.1°
SA: No
CA: 138.1°
SA: No
CA: 138.5°
SA: No
CA: 138.5°
SA: No
1.2s1.2s 0.6s0.6s 0.5s0.5s 0.4s0.4s

[표 2]에는 형성되는 패턴의 스텝 사이즈와 레이저 스캔 속도에 따라 형성되는 패턴의 접촉각(Contact Angle; CA)과 슬라이딩각(Sliding Angle; SA)의 값이 기재되어 있다. 접촉각과 슬라이딩각의 하부에 기재된 수치는 패턴 형성에 소요된 시간을 나타낸다. In [Table 2], the values of the contact angle (CA) and sliding angle (SA) of the pattern formed according to the step size and the laser scan speed of the pattern to be formed are described. The numerical values listed below the contact angle and sliding angle indicate the time taken for pattern formation.

[표 2]를 참조하면, 소정의 스텝 사이즈를 갖는 패턴 형성 시, 레이저 스캔 속도가 일정 이하이면 패턴이 형성된 기판이 초소수성을 갖게 됨을 알 수 있다. Referring to [Table 2], it can be seen that when the pattern having a predetermined step size is formed, the substrate on which the pattern is formed has superhydrophobicity when the laser scan speed is below a certain level.

따라서, 사용자는 스텝 사이즈를 100 내지 400 ㎛ 로 설정하는 경우, 스캔 속도를 5 내지 10mm/s 로 유지하면 접촉각은 170도 이상이고, 슬라이딩각은 10도 이하로, 기판이 초소수성을 갖도록 할 수 있다. 또한, 사용자는 스텝 사이즈를 100 내지 200 ㎛ 로 설정하고, 스캔 속도를 50 mm/s 이하로 유지하면 접촉각은 170도 이상이고, 슬라이딩각은 10도 이하로, 기판이 초소수성을 갖도록 할 수 있다. 또한, 사용자는 스텝 사이즈를 100 ㎛ 이하로 설정하고, 스캔 속도를 100 mm/s 이하로 유지하면 접촉각은 160도 이상이고, 슬라이딩각은 10도 이하로, 기판이 초소수성을 갖도록 할 수 있다.Therefore, when the user sets the step size to 100 to 400 μm, if the scan speed is maintained at 5 to 10 mm/s, the contact angle is 170 degrees or more, and the sliding angle is 10 degrees or less, so that the substrate has superhydrophobicity. have. In addition, if the user sets the step size to 100 to 200 μm, and maintains the scan speed at 50 mm/s or less, the contact angle is 170 degrees or more, and the sliding angle is 10 degrees or less, so that the substrate has superhydrophobicity. . In addition, if the user sets the step size to 100 μm or less, and maintains the scan speed to 100 mm/s or less, the contact angle is 160 degrees or more, and the sliding angle is 10 degrees or less, so that the substrate has superhydrophobicity.

상기와 같이 사용자는 필요로 하는 초소수성과 초소수성 표면의 제작 속도 등을 고려하여 스텝 사이즈와 스캔 속도를 적절히 설정할 수 있다. As described above, the user can appropriately set the step size and scan speed in consideration of the required superhydrophobicity and the speed of manufacturing the superhydrophobic surface.

제1 세척 단계(ST140)는 패턴이 형성된 기판에 대하여 99.5% 이상의 순도를 갖는 이소프로필알코올(IPA)을 기판(1)으로 공급하여 기판(1)을 소정 시간 동안 세척하는 단계이다. 여기서, 제1 세척 단계(ST140)에서는 이소프로필알코올(IPA)에 기판(1)이 잠긴 상태에서 약 3분 동안 유지하며 수행될 수 있다. 제1 세척 단계(ST140)의 수행에 필요한 소정 시간이 경과되면, 기판(1)을 대기 중에서 건조시킨다. The first cleaning step ST140 is a step of cleaning the substrate 1 for a predetermined time by supplying isopropyl alcohol (IPA) having a purity of 99.5% or more to the substrate 1 with respect to the substrate on which the pattern is formed. Here, in the first cleaning step ST140, the substrate 1 is immersed in isopropyl alcohol (IPA) and maintained for about 3 minutes. When a predetermined time required to perform the first cleaning step ST140 has elapsed, the substrate 1 is dried in the air.

실리콘 오일을 코팅하는 단계(ST150)는 초소수성 패턴이 형성된 기판(1)의 표면에 실리콘 오일을 코팅하는 단계이다. 기판을 실리콘 오일에 함침하는 방법, 기판에 실리콘 오일을 도장하는 방법, 실리콘 오일을 도포하는 방법이 사용될 수 있다.The step of coating the silicone oil (ST150) is a step of coating the silicone oil on the surface of the substrate 1 on which the superhydrophobic pattern is formed. A method of impregnating the substrate in silicone oil, a method of coating the substrate with silicone oil, or a method of applying silicone oil may be used.

사용자는 소정 농도의 실리콘 오일(KF-96, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Japan) 또는 이소프로필알코올과 소정 농도의 실리콘 오일을 기판으로 공급하여 기판(1) 표면에 실리콘 오일이 코팅되도록 한다. The user supplies a predetermined concentration of silicone oil (KF-96, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Japan) or isopropyl alcohol and a predetermined concentration of silicone oil to the substrate so that the surface of the substrate 1 is coated with silicone oil. do.

여기서, 사용자는 공급되는 실리콘 오일의 농도를 다음의 [표 3]에 기재된 바와 같이 다양하게 변화시키며 기판에 형성된 패턴의 접촉각과 슬라이딩각을 살펴보도록 한다. Here, the user changes the concentration of the supplied silicone oil in various ways as shown in Table 3 below and examines the contact angle and sliding angle of the pattern formed on the substrate.

IPA+
0.05 vol% silicone oil
IPA+
0.05 vol% silicone oil
IPA+
0.1 vol% silicone oil
IPA+
0.1 vol% silicone oil
IPA+
0.2 vol% silicone oil
IPA+
0.2 vol% silicone oil
IPA+
0.5 vol% silicone oil
IPA+
0.5 vol% silicone oil
Pure
silicone oil
Pure
silicone oil
CACA Not uniformnot uniform 172.0°172.0° 173.4°173.4° 173.8°173.8° 174.5°174.5° SASA NoNo 3.5°3.5° 4.0°4.0° 4.0°4.0° 3.7°3.7°

[표 3]은 10mm / s 레이저 스캔 속도로 레이저가 조사되며 스텝 사이즈 200μm 로 기판 상에 형성된 패턴에 이소프로필알코올과 소정 농도의 실리콘 오일이 공급된 경우의 접촉각과 슬라이딩각을 나타낸다. [Table 3] shows the contact angle and sliding angle when the laser is irradiated at a 10 mm / s laser scan speed and isopropyl alcohol and silicon oil of a predetermined concentration are supplied to a pattern formed on a substrate with a step size of 200 μm.

[표 3]을 참조하면, 실리콘 오일만을 공급하는 경우 그리고 실리콘 오일에 소정량의 이소프로필알코올을 혼합하여 공급하는 경우에 따라 초소수성 표면의 접촉각과 슬라이딩각도가 변화됨을 알 수 있다. Referring to [Table 3], it can be seen that the contact angle and sliding angle of the superhydrophobic surface are changed according to the case where only silicone oil is supplied and the case where a predetermined amount of isopropyl alcohol is mixed and supplied with silicone oil.

즉, 순수한 실리콘 오일만을 공급하는 경우, 접촉각은 174.5도이고, 슬라이딩각은 3.7도이다. 이후, 순수한 실리콘 오일에 이소프로필알코올을 혼합하고, 그 혼합량이 증가하면 접촉각은 점차 감소한다. That is, when only pure silicone oil is supplied, the contact angle is 174.5 degrees and the sliding angle is 3.7 degrees. Thereafter, isopropyl alcohol is mixed with pure silicone oil, and when the mixing amount is increased, the contact angle is gradually decreased.

여기서, 실리콘 오일의 농도가 0.5 부피 %에서 0.1부피 %로 변화될 때, 접촉각은 173.8도에서 172.0도로 감소되고, 슬라이딩각은 4.0도에서 3.5도로서, 기판 표면이 초소수성을 갖추었음을 알 수 있다. Here, when the concentration of silicone oil was changed from 0.5 volume % to 0.1 volume %, the contact angle decreased from 173.8 degrees to 172.0 degrees, and the sliding angle was from 4.0 degrees to 3.5 degrees, indicating that the substrate surface had superhydrophobicity. have.

이소프로필알코올의 혼합량이 더욱 증가하여 실리콘 오일의 농도가 0.05 부피 %로 감소하면, 접촉각이 불균일하고, 슬라이딩 각도가 측정되지 않아 기판이 초소수성을 갖추지 못함을 알 수 있다. When the mixing amount of isopropyl alcohol is further increased and the concentration of silicone oil is decreased to 0.05% by volume, it can be seen that the contact angle is non-uniform and the sliding angle is not measured, so that the substrate does not have superhydrophobicity.

따라서, 기판(1)에 코팅되는 실리콘 오일의 농도는 0.1 내지 0.5 부피 % 인 것이 바람직하다. Therefore, the concentration of the silicone oil to be coated on the substrate 1 is preferably 0.1 to 0.5 volume %.

열처리를 수행하는 단계(ST160)는 실리콘이 코팅된 기판에 대하여 소정 시간 동안 열처리를 수행하여 기판이 초소수성을 갖도록 한다.In the step of performing the heat treatment ( ST160 ), heat treatment is performed on the silicon-coated substrate for a predetermined time to make the substrate superhydrophobic.

여기서, 열처리는 소정 온도를 유지하는 오븐(oven) 내에 기판을 일정 시간 동안 유지하여 이루어진다. Here, the heat treatment is performed by maintaining the substrate for a predetermined time in an oven maintaining a predetermined temperature.

도 4는 열처리가 수행된 기판의 접촉각과 슬라이딩 각도를 나타내는 도면이다. 4 is a view showing a contact angle and a sliding angle of a substrate subjected to heat treatment.

도 4는 이소프로필알코올과 및 0.2 부피% 농도의 실리콘 오일이 공급된 기판을 200℃의 오븐 내에서 일정 시간 동안 유지하였을 때, 기판에 형성된 접촉각과 슬라이딩각을 나타낸다. 4 shows the contact angle and sliding angle formed on the substrate when the substrate supplied with isopropyl alcohol and 0.2 vol% silicone oil was maintained in an oven at 200° C. for a predetermined time.

도 4를 참조하면, 열처리 시간이 5분 이상 지속되었을 때, 접촉각이 160도 이상을 나타내고, 슬라이딩 각도는 10도 이하임을 알 수 있다. Referring to FIG. 4 , it can be seen that when the heat treatment time lasted 5 minutes or more, the contact angle was 160 degrees or more, and the sliding angle was 10 degrees or less.

이때, 열처리 시간이 10분을 기준으로 하여 접촉각이 최대임을 알 수 있다. 또한, 열처리 시간이 5분 이상 경과되면 슬라이딩 각도는 점차 감소함을 알 수 있다. In this case, it can be seen that the contact angle is the maximum based on the heat treatment time of 10 minutes. In addition, it can be seen that when the heat treatment time elapses more than 5 minutes, the sliding angle gradually decreases.

따라서, 실리콘 오일이 코팅된 기판에 대하여 이루어지는 열처리는 5분 내지 10분 동안 수행되는 것이 바람직하다. Therefore, the heat treatment performed on the silicon oil-coated substrate is preferably performed for 5 to 10 minutes.

한편, 기판에 대한 열처리가 이루어진 후, 제2 세척 단계(ST170)가 수행되는 것이 바람직하다. On the other hand, after the heat treatment of the substrate is performed, it is preferable that the second cleaning step (ST170) is performed.

제2 세척 단계(ST170)는 기판을 열처리가 완료된 기판(1)에 대하여 소정의 초음파를 조사하여, 기판(1) 표면의 세척이 이루어지도록 한다. In the second cleaning step (ST170), a predetermined ultrasonic wave is irradiated to the substrate 1 on which the heat treatment has been completed, so that the surface of the substrate 1 is cleaned.

제2 세척 단계(ST170)는 다음과 같이 이루어진다.The second washing step ST170 is performed as follows.

우선, 기판(1)을 소정의 크기를 갖는 초음파 욕조(ultrasonic bath) 내에 배치하고, 순수한 이소프로필알코올(순도 99.5% 이상)을 공급하고, 10분 동안 기판(1)에 대하여 초음파를 조사하여 기판 상에 잔류하는 실리콘 오일 및 먼지를 제거한다. 이때, 기판(1)은 이소프로필알코올에 잠긴 상태로 유지된다. First, the substrate 1 is placed in an ultrasonic bath having a predetermined size, pure isopropyl alcohol (purity of 99.5% or more) is supplied, and ultrasonic waves are irradiated to the substrate 1 for 10 minutes. Remove the silicone oil and dust remaining on the phase. At this time, the substrate 1 is maintained in a state immersed in isopropyl alcohol.

완성된 기판은 이후의 작업에 대비하여 소정 장소에서 실온으로 저장한다. The finished substrate is stored at room temperature in a predetermined place for future work.

상기와 같은 과정을 수행한 기판의 초소수성을 살펴보기로 한다.The superhydrophobicity of the substrate subjected to the above process will be examined.

패턴이 형성된 기판에 대하여는 전계 방출 주사 전자 현미경 (FE-SEM, JSM-6500F, Jeol Ltd., Japan), 에너지 분산 형 X- 선 분광법 (EDS, JSM-6500F, Jeol Ltd., Japan)을 사용하여 샘플 표면을 평가하였다. For the patterned substrates, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM, JSM-6500F, Jeol Ltd., Japan) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS, JSM-6500F, Jeol Ltd., Japan) were used to examine the patterned substrates. The sample surface was evaluated.

또한, 패턴이 형성된 기판 표면에 대하여 10 μL 부피의 물방울을 위치시킨 후, 푸리에-변형 적외선 분광법 (FT-IR, Varian 670-IR, Varian Inc., USA) 및 X- 선 회절 (XRD, Ultima IV, Rigaku, Japan) 및 표면 형태 및 화학 조성. 접촉각 측정기 (Smartdrop SDLab-200TEZD, FemtoFab, Korea)를 사용하여 접촉각과 슬라이딩각을 측정함으로써 기판의 젖음성을 평가하였다. In addition, after positioning a droplet in a volume of 10 μL against the patterned substrate surface, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR, Varian 670-IR, Varian Inc., USA) and X-ray diffraction (XRD, Ultima IV) , Rigaku, Japan) and surface morphology and chemical composition. Wettability of the substrate was evaluated by measuring the contact angle and sliding angle using a contact angle measuring device (Smartdrop SDLab-200TEZD, FemtoFab, Korea).

도 5는 실리콘 오일의 공급과 열처리 여부에 따른 접촉각을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a contact angle according to the supply of silicone oil and whether heat treatment is performed.

도 5의 a는 기판을 준비하는 단계(ST110)에서 준비된 기판의 접촉각을 나타낸다. 도 5의 a에서 측정된 접촉각은 70도이다. 5A shows the contact angle of the substrate prepared in the step of preparing the substrate (ST110). The contact angle measured in FIG. 5 a is 70 degrees.

도 5의 b는 레이저에 의해 패턴이 형성된 기판의 접촉각으로, 도 5의 b에서 측정된 접촉각은 35도이다. 5B is a contact angle of a substrate on which a pattern is formed by a laser, and the contact angle measured in FIG. 5B is 35 degrees.

도 5의 c는 레이저에 의한 패턴 형성 후, 실리콘 오일이 코팅된 기판의 접촉각을 나타내는 도면으로, 접촉각은 65도이다. 5C is a view showing a contact angle of a substrate coated with silicon oil after pattern formation by a laser, and the contact angle is 65 degrees.

도 5의 d는 열처리만 이루어진 기판의 접촉각을 나타내는 도면으로, 접촉각은 88도이다. FIG. 5D is a view showing a contact angle of a substrate on which only heat treatment is performed, and the contact angle is 88 degrees.

도 5의 e는 실리콘 오일 코팅과 열처리가 이루어진 기판으로 접촉각은 100도이다. 5E is a substrate that has been coated with silicone oil and heat treated, and the contact angle is 100 degrees.

도 5의 f는 레이저 조사, 실리콘 오일 코팅 및 열처리가 이루어진 기판으로 접촉각은 173도임을 알 수 있다. 5f shows a substrate that has been subjected to laser irradiation, silicone oil coating, and heat treatment, and it can be seen that the contact angle is 173 degrees.

따라서, 기판 상에 초소수성 표면을 형성하기 위해 레이저 조사, 실리콘 오일 코팅 및 열처리가 필요함을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that laser irradiation, silicone oil coating, and heat treatment are required to form a superhydrophobic surface on the substrate.

상기와 같은 과정을 수행하며 초소수성이 형성된 기판에 대하여 다음과 같은 방법으로 초소수성의 내구성을 측정하도록 한다. The durability of the superhydrophobicity is measured by the following method with respect to the substrate on which the superhydrophobicity is formed by performing the above process.

사용자는 레이저에 의한 패턴 형성 후, 실리콘 오일 코팅없이 열처리만 수행한 기판과, 레이저에 의한 패턴 형성 후, 실리콘 오일을 코팅한 후 열처리를 수행한 기판을 각각 소정 개수로 준비한다. The user prepares a predetermined number of each of a substrate on which only a heat treatment is performed without silicon oil coating after pattern formation by a laser, and a substrate on which a heat treatment is performed after pattern formation by a laser and coating a silicone oil with silicon oil.

그리고, 사용자는 소정의 접착테이프를 준비한 후, 이를 이용하여 다음과 같이 초소수성 표면에 대한 내구성을 검사한다. 여기서, 준비되는 접착테이프는 도장피막용 검사 테이프로 시중에서 판매되는 테이프이다. Then, the user prepares a predetermined adhesive tape, and then uses it to test the durability of the superhydrophobic surface as follows. Here, the prepared adhesive tape is a commercially available tape as an inspection tape for a coating film.

사용자는 초소수성을 갖는 기판 표면에 접착테이프를 부착한다. 이때 접착테이프에 대하여는 약 25 kPa 압력을 인가하여 접착테이프의 접착이 균일하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. The user attaches the adhesive tape to the surface of the substrate having superhydrophobicity. At this time, it is preferable to apply a pressure of about 25 kPa to the adhesive tape so that the adhesive tape is uniformly adhered.

사용자는 기판(1)에 접착되어 있는 접착테이프를 기판(1)에서 박리시키고, 이후 다시 접착하는 과정을 복수의 회수로 수행한 후 초소수성의 특성을 측정한다.The user peels the adhesive tape adhered to the substrate 1 from the substrate 1 , and then performs a process of re-adhesive it a plurality of times, and then measures the superhydrophobic property.

도 6은 접착테이프의 접착 및 박리 회수에 따른 기판 표면의 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing the contact angle and sliding angle of the substrate surface according to the number of times of adhesion and peeling of the adhesive tape.

도 6의 a는 12시간 동안 열처리만 기판의 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 그래프이다. 도 6의 a에 의하면, 테이프의 접착 및 박리 회수가 10회에 도달하면 접촉각은 160도 미만으로 저하되고, 슬라이딩각은 50도를 초과함을 알 수 있다. 6A is a graph showing the contact angle and sliding angle of the substrate only for heat treatment for 12 hours. According to a of FIG. 6, when the number of times of adhesion and peeling of the tape reaches 10, the contact angle is lowered to less than 160 degrees, and it can be seen that the sliding angle exceeds 50 degrees.

도 6의 b는 실리콘 오일이 코팅되고 10분 동안 열처리가 수행된 기판의 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 그래프이다. 6B is a graph showing the contact angle and sliding angle of a substrate coated with silicone oil and subjected to heat treatment for 10 minutes.

도 6의 b에 의하면, 테이프의 접착 및 박리 회수 10회 이상이 되어도 접촉각은 160도 수준을 유지하고, 테이프의 접착 및 박리 회수 100회에 도달하여도 슬라이딩각은 50도 미만임을 알 수 있다. According to FIG. 6B , it can be seen that the contact angle is maintained at 160 degrees even when the number of times of adhesion and peeling of the tape is 10 or more, and the sliding angle is less than 50 degrees even when the number of times of adhesion and peeling of the tape is reached 100 times.

따라서, 상기와 같은 테이프 테스트를 통해 실리콘 오일이 코팅된 상태에서 열처리된 기판의 초소수성의 내구성은 기존의 열처리만 수행된 기판의 초소수성의 내구성보다 높음을 알 수 있다. Therefore, it can be seen through the tape test as described above that the durability of the superhydrophobic properties of the substrate heat-treated in the silicone oil-coated state is higher than the durability of the super-hydrophobic properties of the substrate on which only the conventional heat treatment is performed.

도 7은 기판의 완성 직후와 3개월 이후에 측정한 기판의 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the contact angle and sliding angle of the substrate measured immediately after the completion of the substrate and after 3 months.

도 7의 a를 참조하면, 스텝 사이즈가 100, 200, 300, 400㎛ 인 패턴이 각각 형성된 기판의 열처리 수행 직후 기판의 접촉각과 열처리 후 3개월 경과 후의 접촉각이 도시되어 있다. Referring to FIG. 7A , the contact angle of the substrate immediately after performing the heat treatment of the substrate on which the pattern having the step size of 100, 200, 300, and 400 μm is formed, respectively, and the contact angle after 3 months after the heat treatment are shown.

또한, 도 7의 b를 참조하면, 스텝 사이즈가 100, 200, 300, 400㎛ 인 패턴이 각각 형성된 기판의 열처리 수행 직후 기판의 접촉각과 열처리 후 3개월 경과 후의 슬라이딩각이 도시되어 있다. In addition, referring to FIG. 7B , the contact angle of the substrate immediately after performing the heat treatment of the substrate on which the pattern having a step size of 100, 200, 300, and 400 μm is formed, respectively, and the sliding angle after 3 months after the heat treatment are shown.

상기와 같이, 실리콘 오일이 코팅되고 10분 동안 열처리가 수행된 기판은 시간이 경과함에 따라 접촉각은 소정량 감소하고, 슬라이딩각은 소정량 증가하지만, 여전히 소정의 초소수성을 갖고 있음을 알 수 있다. As described above, it can be seen that the substrate coated with silicone oil and subjected to heat treatment for 10 minutes has a predetermined superhydrophobicity, although the contact angle decreases by a predetermined amount and the sliding angle increases by a predetermined amount over time. .

여기서, 내구성 측정을 위해 손상된 초소수성 표면은 초소수성 표면을 형성하기 위한 상기 공정 즉, 기판 표면에 실리콘 오일을 코팅하는 단계(ST150)와 실리콘 오일이 코팅된 기판을 열처리 하는 단계(ST160)를 다시 수행하여 수리 가능하다. Here, for durability measurement, the damaged superhydrophobic surface is subjected to the above process for forming a superhydrophobic surface, that is, coating the substrate surface with silicone oil (ST150) and heat-treating the silicon oil-coated substrate (ST160) again It can be repaired by performing

상기한 본 발명의 설명에서는 기판이 스테인레스 스틸인 경우를 상정하여 설명하고 있다.In the above description of the present invention, it is assumed that the substrate is made of stainless steel.

기판이 다른 재질인 경우에도 다음과 같이 초소수성을 가질 수 있다. Even when the substrate is made of a different material, it may have superhydrophobicity as follows.

도 8은 기판의 재질에 따른 접촉각과 슬라이딩각을 나타내는 표이다.8 is a table showing the contact angle and the sliding angle according to the material of the substrate.

도 8의 a 내지 g는 알루미늄, 구리, 티타늄, 세라믹-유리, 사파이어, 이산화티탄으로 제작된 기판의 접촉각과 슬라이딩각을 나타낸다. 8A to 8G show contact angles and sliding angles of substrates made of aluminum, copper, titanium, ceramic-glass, sapphire, and titanium dioxide.

재질에 따라 4개의 기판을 샘플로 준비한 후, 각각의 기판에 대하여 10mm / s 레이저 스캔 속도로 레이저가 조사되며 스텝 사이즈 200μm 의 패턴이 형성된 후, 실리콘 오일 코팅과 소정의 열처리(200℃, 10분)를 수행한 후, 형성된 초소수성 표면의 접촉각과 슬라이딩각이다.After preparing four substrates as a sample according to the material, laser is irradiated to each substrate at a laser scan speed of 10 mm / s, and a pattern with a step size of 200 μm is formed, followed by silicone oil coating and predetermined heat treatment (200 ° C, 10 minutes) ), the contact angle and sliding angle of the formed superhydrophobic surface.

도 8에 의하면, 다양한 재질의 기판에 대하여 패턴 형성, 실리콘 오일 코팅, 열처리를 수행함으로써 초소수성 표면을 형성할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 8 , it can be seen that a superhydrophobic surface can be formed by performing pattern formation, silicone oil coating, and heat treatment on substrates of various materials.

본 발명은, 레이저 조사에 의해 표면에 패턴이 형성된 기판에 대하여 실리콘 오일 코팅과 열처리를 수행하여 초소수성 표면이 형성되도록 함으로써, 열처리만을 이용하여 초소수성 표면을 형성하는 종래의 기술에 비교하여 초소수성 표면 형성에 필요한 시간과 에너지가 감소되도록 한다. 또한, 본 발명은 초소수성 표면이 손상되었을 때, 초소수성 표면 형성을 위한 실리콘 오일 코팅과 열처리를 적용함으로써 초소수성 표면이 원래의 상태가 되도록 한다. The present invention is superhydrophobic compared to the conventional technique of forming a superhydrophobic surface using only heat treatment by performing silicone oil coating and heat treatment on a substrate having a pattern formed on the surface by laser irradiation to form a superhydrophobic surface. This allows the time and energy required for surface formation to be reduced. In addition, the present invention allows the superhydrophobic surface to return to its original state by applying a silicone oil coating and heat treatment for forming the superhydrophobic surface when the superhydrophobic surface is damaged.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

1: 투명 기판 10: 레이저 발생기1: transparent substrate 10: laser generator

Claims (8)

기판을 준비하는 단계;
레이저를 준비하는 단계;
상기 레이저를 상기 기판에 조사하여 상기 기판 표면에 패턴을 형성하는 단계;
표면에 상기 패턴이 형성된 상기 기판에 실리콘 오일을 코팅하는 단계; 및
상기 실리콘 오일이 코팅된 상기 기판에 대하여 상기 실리콘 오일의 발화온도보다 낮은 50 내지 250℃ 의 온도에서 열처리하는 단계를 포함하는 초소수성 표면 제작 방법.
preparing a substrate;
preparing the laser;
forming a pattern on a surface of the substrate by irradiating the laser onto the substrate;
coating the substrate with the pattern on its surface with silicone oil; and
Superhydrophobic surface manufacturing method comprising the step of heat-treating the silicon oil-coated substrate at a temperature of 50 to 250 ℃ lower than the ignition temperature of the silicone oil.
제1항에 있어서,
상기 기판은,
알루미늄, 구리, 티타늄, 스테인리스강, 세라믹-유리, 사파이어 및 이산화티탄을 포함하는 초소수성 표면 제작 방법.
According to claim 1,
The substrate is
A method of making superhydrophobic surfaces comprising aluminum, copper, titanium, stainless steel, ceramic-glass, sapphire and titanium dioxide.
제1항에 있어서,
상기 패턴의 스텝 사이즈는 100 내지 400 ㎛이고,
상기 레이저의 스캔 속도는, 5 내지 10mm/s 인 초소수성 표면 제작 방법.
According to claim 1,
The step size of the pattern is 100 to 400 μm,
The scan speed of the laser is 5 to 10 mm / s of superhydrophobic surface production method.
제1항에 있어서,
상기 패턴의 스텝 사이즈는 100 내지 200 ㎛이고,
상기 레이저의 스캔 속도는, 50mm/s 이하인 초소수성 표면 제작 방법.
According to claim 1,
The step size of the pattern is 100 to 200 μm,
The scan speed of the laser is 50 mm / s or less of the superhydrophobic surface production method.
제1항에 있어서,
상기 패턴의 스텝 사이즈는 100㎛이하이고,
상기 레이저의 스캔 속도는, 100mm/s 이하인 초소수성 표면 제작 방법.
According to claim 1,
The step size of the pattern is 100 μm or less,
The scan speed of the laser is 100mm / s or less of the superhydrophobic surface production method.
제1항에 있어서,
상기 기판에 코팅되는 상기 실리콘 오일의 농도는 0.1 내지 100 부피 % 인 초소수성 표면 제작 방법.
According to claim 1,
The concentration of the silicone oil to be coated on the substrate is 0.1 to 100% by volume of the superhydrophobic surface manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 열처리는,
5분 내지 10분 동안 수행되는 초소수성 표면 제작 방법.
According to claim 1,
The heat treatment is
A superhydrophobic surface preparation method performed for 5 to 10 minutes.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 초소수성 표면제작 방법에 의하여 제조된 초소수성 표면을 가지는 초소수성 기판의 수리방법에 있어서,
상기 초소수성 표면 중 손상된 부위의 표면에 상기 실리콘 오일을 코팅하는 단계와,
상기 실리콘 오일이 코팅된 상기 초소수성 표면에 대하여 상기 실리콘 오일의 발화온도보다 낮은 온도로 열처리하는 단계를 수행하여 상기 초소수성 표면을 수리하는 초소수성 기판의 수리 방법.
In the repair method of a superhydrophobic substrate having a superhydrophobic surface prepared by the superhydrophobic surface preparation method of any one of claims 1 to 7,
coating the silicone oil on the surface of the damaged portion of the superhydrophobic surface;
A method of repairing a superhydrophobic substrate by performing a heat treatment on the superhydrophobic surface coated with the silicone oil at a temperature lower than the ignition temperature of the silicone oil to repair the superhydrophobic surface.
KR1020200044143A 2020-04-10 2020-04-10 Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using KR102308050B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200044143A KR102308050B1 (en) 2020-04-10 2020-04-10 Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200044143A KR102308050B1 (en) 2020-04-10 2020-04-10 Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102308050B1 true KR102308050B1 (en) 2021-10-01

Family

ID=78115278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200044143A KR102308050B1 (en) 2020-04-10 2020-04-10 Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102308050B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115922092A (en) * 2023-03-15 2023-04-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ant-crypt-shaped super-hydrophobic surface and preparation method thereof
KR20230133006A (en) * 2022-03-10 2023-09-19 울산대학교 산학협력단 Superhydrophobic metal surface manufacturing method and processing device for manufacturing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101666193B1 (en) * 2015-04-13 2016-10-13 한국과학기술원 Preparation method of superhydrophobic nano particle, preparation method of transparent superhydrophobic surface and transparent superhydrophilic surface
KR20200022185A (en) * 2018-08-22 2020-03-03 울산대학교 산학협력단 Superhydrophobic patterned biochip and its making method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101666193B1 (en) * 2015-04-13 2016-10-13 한국과학기술원 Preparation method of superhydrophobic nano particle, preparation method of transparent superhydrophobic surface and transparent superhydrophilic surface
KR20200022185A (en) * 2018-08-22 2020-03-03 울산대학교 산학협력단 Superhydrophobic patterned biochip and its making method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230133006A (en) * 2022-03-10 2023-09-19 울산대학교 산학협력단 Superhydrophobic metal surface manufacturing method and processing device for manufacturing the same
KR102627134B1 (en) * 2022-03-10 2024-01-19 울산대학교 산학협력단 Superhydrophobic metal surface manufacturing method and processing device for manufacturing the same
CN115922092A (en) * 2023-03-15 2023-04-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ant-crypt-shaped super-hydrophobic surface and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102308050B1 (en) Superhydrophobic surface making method and Superhydrophobic substrate repairing method same using
Blind et al. Characterization of hydroxyapatite films obtained by pulsed-laser deposition on Ti and Ti-6AL-4v substrates
Exir et al. Mechanism of superhydrophilic to superhydrophobic transition of femtosecond laser-induced periodic surface structures on titanium
JP2002540950A5 (en)
US9387511B1 (en) Particle-plasma ablation process for polymeric ophthalmic substrate surface
CN101473404A (en) Apparatus and method for cleaning, etching, activation and subsequent treatment of glass surfaces, glass surfaces coated by metal oxides, and surfaces of other SiO2-coated materials
SI22048A (en) Method and device for local functionalization of polymer materials
CN114535813B (en) Reversible regulation and control method for surface wettability
WO2021039838A1 (en) Washing method of semiconductor manufacturing device component having gas holes
ATE283933T1 (en) METHOD FOR PRODUCING LOW-DENSITY POLYMER OR METAL MATRIX SUBSTRATES WITH CERAMIC AND/OR METAL-CERAMIC COATING AND LOW-DENSITY COMPONENTS WITH HIGH STRENGTH SO PRODUCED
JP7205706B2 (en) LAMINATED BODY MANUFACTURING APPARATUS AND LAMINATED PRODUCTION METHOD
CN111704479A (en) Surface treatment method for ceramic substrate, ceramic plate, case, and electronic device
US20080296258A1 (en) Plenum reactor system
US6162512A (en) Process for modifying surfaces of nitride, and nitride having surfaces modified thereby
TW202007388A (en) Polymer-collagen composite film and method of forming the same
US20230121045A1 (en) Aluminum surface treatment method to increase adhesion with polyurethane coating
CN106903436A (en) A kind of method that pulse laser prepares translucent silicone rubber super-hydrophobic automatic cleaning surface
JP2002329719A5 (en)
Petit et al. Al/PET adhesion: role of an excimer laser pretreatment of PET prior to aluminum thermal evaporation
Seo AFM and specular reflectance IR studies on the surface structure of poly (ethylene terephthalate) films upon treatment with argon and oxygen plasmas
CN109887859A (en) Light irradiation device and film forming device
Chen et al. Investigation on fiber laser irradiation of transparent polycarbonate
CN115283222B (en) Preparation method of plasma enhanced interface binding force double-layer working medium target tape for laser micro thruster
Dodiuk et al. UV treatment of surfaces with excimer lasers and its effect on adhesion properties
JP2002037907A (en) Method for modifying plastic member, modification apparatus and method for producing plastic member

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant