KR102462604B1 - 표면 특성 조절이 가능한 기능성 표면의 제조방법, 이에 의해 제조된 기능성 표면 구조체 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

표면 특성 조절이 가능한 기능성 표면의 제조방법, 이에 의해 제조된 기능성 표면 구조체 및 이를 이용한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 특성 조절이 가능한 기능성 표면의 제조방법, 이에 의해 제조된 기능성 표면 구조체 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 레이저 및 코팅 공정을 이용하여 간단하고 친환경적인 방법으로 유체동역학적 특성이 우수한 기능성 표면을 형성할 수 있다. 또한, 다양한 표면 특성을 선택적으로 구현할 수 있어 하나의 면에 매우 복잡하고 다양한 기능성 표면의 집합체를 형성할 수 있으므로, 설계 자유도가 매우 우수하다. 이에 따라, 본 발명의 기능성 표면은 유체동역학이 적용되는 다양한 분야에 효과적으로 이용될 수 있다.

Description

표면 특성 조절이 가능한 기능성 표면의 제조방법, 이에 의해 제조된 기능성 표면 구조체 및 이를 이용한 장치{Method for Preparing Functional Surface Capable of Controlling Surface Property, Functional Surface Structure Prepared Thereby and Device Using Same}
본 발명은 표면 특성 조절이 가능한 기능성 표면의 제조방법, 이에 의해 제조된 기능성 표면 구조체 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상향식 공정으로 다양한 표면 특성을 선택적으로 구현할 수 있어 공정이 간단하고 설계 자유도가 우수한 기능성 표면의 제조방법, 이에 의해 제조된 기능성 표면 구조체 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.
기능성 표면은 표면의 소재, 형상 등에 의해 특징적인 성질을 나타내는 표면이다. 예를 들어, 기능성 표면은 친수성 표면, 발수성 표면, 발유성 표면과 같은 유체동역학적 기능성 표면; 저반사 표면, 고반사 표면과 같은 광학 기능성 표면 등으로 나눌 수 있다.
이 중, 친수성 표면 및 발수성 표면은 대표적인 유체동역학적 기능성 표면으로, 표면에 형성된 미세 구조에 따라 친수성 또는 발수성 특성을 나타낸다. 예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0114720호는 초발수/초친수 특성을 가진 금속 표면에 관한 것으로, 금속에 물리적 가공 또는 화학적 가공을 실시하여 마이크로 요철을 형성한 후 플라즈마 식각을 통해 나노 돌기를 형성하는 하향식(top-down) 공정으로 미세 구조를 형성하고, 이 후 돌기의 외측에 초발수-초친수층을 증착하여 표면 구조를 제작하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 이와 같은 물리적 미세 가공의 경우 제조 공정이 복잡하고 비용이 높으며, 특히 계층구조의 미세 구조를 형성하기 위해서는 반복적인 가공 또는 이종 물질의 코팅이 필요하다. 또한, 화학적 에칭 방법은 유독한 화학물질 사용에 의해 인체 및 환경에 유해한 영향을 미친다는 문제가 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보 제10-2109531호는 몰드를 이용하여 나노 스케일의 초발수 표면을 형성하는 기술에 관한 것으로, 몰드에 나노 입자 현탁액을 주입한 후 증발시켜 몰드를 제작하고, 이를 템플릿으로 이용하여 초발수 표면을 갖는 성형품을 제조하는 방법을 기재하고 있다. 그러나, 이와 같은 미세 템플릿을 이용한 구조체 형성 방법은 고가의 템플릿이 필요할 뿐만 아니라 대면적 공정 및 설계 변경이 어렵다는 한계가 있다.
또한, 종래의 기술들에 따르면 한가지 재료 및 방법으로는 한가지 특성을 갖는 기능성 표면을 제조할 수 있을 뿐이며, 하나의 면에 2종 이상의 기능성 표면을 구현하기 위해서는 제조 방법을 변경하거나 이종의 재료를 사용하여야 하는 등 다양한 공정을 복합적으로 이용하여야 한다.
따라서, 물리적/화학적 식각이나 템플릿 없이 간단한 공정으로 제작할 수 있으면서, 하나의 면에 다양한 특성을 복합적으로 구현할 수 있고, 설계 자유도가 우수한 기능성 표면 형성 기술의 개발이 필요하다.
이와 같은 상황에서, 본 발명은 코팅 및 레이저를 이용한 상향식(bottom-up) 공정으로 유체동역학적 기능성 표면을 형성하는 방법으로서, 공정 조건에 따라 기능성 표면의 특성을 선택적으로 조절 가능한 새로운 개념의 기능성 표면 형성 방법을 제시한다.
본 발명의 목적은 상향식 공정으로 설계 자유도가 우수한 유체동역학적 기능성 표면을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 기능성 표면 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 기능성 표면 구조체를 포함하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (i) 기판 상에 금속 산화물 용액을 코팅하는 단계; 및 (ii) 상기 금속 산화물 코팅에 레이저를 조사하여 다중 스케일 구조를 갖는 친수성 금속막을 형성하는 단계를 포함하는, 기능성 표면의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 다중 스케일 구조는 나노 스케일 및 마이크로 스케일의 복합 구조를 가질 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)으로 구성된 군에서 선택되는 금속의 산화물일 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물 용액은 환원제를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물 코팅의 두께는 1nm 내지 100mm일 수 있다.
본 발명에서, 상기 레이저는 펄스(pulse) 레이저, CW(continuous wave) 레이저 및 QCW(quasi-continuous wave) 레이저로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명에서, 상기 레이저의 이동 속도는 0.001 내지 5,000mm/s일 수 있다.
본 발명에서, 상기 레이저의 출력은 0.1mW 내지 1,000W일 수 있다.
본 발명에서, 상기 제조방법은 상기 (ii) 단계 이후, (iii) 상기 금속막이 형성된 기판 상에 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하여 발수성 표면을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 (ii) 단계에서 레이저의 이동 속도 또는 출력을 조절함으로써, (iii) 단계에서 형성된 발수성 표면의 미끄럼각을 조절할 수 있다.
본 발명에서, 상기 (ii) 단계에서 레이저의 이동 속도 또는 출력을 조절함으로써, (iii) 단계에서 형성된 발수성 표면이 액적에 대해 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 특성, 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 특성, 또는 이들의 복합 특성을 갖도록 조절할 수 있다.
본 발명에서, 상기 자기조립 단분자막을 형성하는 물질은 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란(trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane, PFOTS), 퍼플루오로데실 트리클로로실란(perfluorodecyl trichlorosilane, FDTS), 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실 트리클로로실란(heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trichlorosilane, HDFS), 트리에톡시(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-1-옥틸)실란(triethoxy(1H,1H,2H,2H-perfluoro-1-octyl)silane), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane, OTS), 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane), 벤질트리클로로실란(benzyltrichlorosilane), 톨릴트리클로로실란(tolyltrichlorosilane, TTCS), 2-[(트리메톡시실릴)에틸]-2-피리딘(2-[(trimethoxysilyl)ethyl]-2-pyridine, PYRTMS), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane), 1-나프틸트리메톡시실란(1-naphthyltrimehtoxysilane), 1-[(트리메톡시실릴)메틸]나프탈렌(1-[(trimethoxysilyl)methyl]naphthalene), 옥타데실포스폰산(octadecylphosphonic acid, ODPA), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄포스폰산(1H,1H,2H,2H-perfluorooctanephosphonic acid, HDF-PA) 및 포스폰산 2-하이드록시메타크릴레이트 에스테르(phosphoric acid 2-hydroxyethylmethacrylate ester, PHME)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 기능성 표면의 제조방법으로 제조된 기능성 표면 구조체를 제공한다.
본 발명에서, 상기 기능성 표면 구조체는 기판; 및 상기 기판 상에 형성된, 다중 스케일 구조를 갖는 친수성 금속막을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 기능성 표면 구조체는 상기 금속막이 형성된 기판 상에 형성되며 자기조립 단분자막을 포함하는 발수성 표면을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 발수성 표면은, 액적에 대해 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 표면 및 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 표면 중 1종 이상의 표면을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 기능성 표면 구조체를 포함하고, 액적에 대해 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 표면 및 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 표면으로 구성된 패턴을 포함하는, 정보 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 정보 처리 장치에서, 상기 기능성 표면 구조체와 물의 상호작용에 의해 디지털 정보 또는 디지털 암호문(digital cryptogram)이 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 기능성 표면 구조체를 포함하고, 히터, 예열기, 라디에이터, 냉각기, 증발기 및 응축기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 장치에 이용되는, 열교환기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 기능성 표면 구조체를 포함하고, 혈액 샘플 채취용 플레이트, 카테터, 혈액 또는 수액용 튜브, 인공 혈관, 시린지 및 투석기로 구성된 군에서 선택되는 의료용 도구를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 기능성 표면 구조체를 포함하고, 전극, 촉매 또는 커패시터로 구성된 군에서 선택되는 전지 재료를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상향식(bottom-up) 공정을 이용하여 간단하고 친환경적인 방법으로 유체동역학적 기능성 표면을 형성할 수 있으며, 원하는 영역에만 기능성 표면이 형성되도록 패터닝이 가능하다. 또한, 공정 조건을 통해 표면 특성을 선택적으로 조절할 수 있고, 하나의 면에 매우 복잡하고 다양한 기능성 표면의 집합체를 구현할 수 있으므로 설계 자유도가 매우 우수하다.
본 발명에 따라 제조된 기능성 표면은 우수한 유체동역학적 특성을 나타내므로 열 전달, 광학, 바이오, 메모리 등 다양한 분야에 적용 가능하며, 보안이 필요한 메모리 장치, 열교환기 등 정보 처리 또는 방열 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기능성 표면의 제조 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제조 방법에서, 레이저 조사에 의한 환원 소결 과정을 그래프로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 기능성 표면 구조체의 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에서 레이저 조사 전후의 XRD 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에서 공정 단계에 따른 표면 특성 변화를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 기능성 표면 구조체에서 레이저 조사 속도에 따른 표면 특성 변화를 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에서 레이저 조사 속도에 따른 수접촉각의 변화 그래프를 나타낸 것이다.
도 8은 연꽃잎 표면과 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 저부착성 발수 표면의 FE-SEM 사진을 비교하여 나타낸 것이다.
도 9는 장미 꽃잎 표면과 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 고부착성 발수 표면의 FE-SEM 사진을 비교하여 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 조사 속도를 조절하여 제조된 기능성 표면의 FE-SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 조사 속도를 조절하여 제조된 기능성 표면 집합체의 사진을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 표면을 이용하여 프로그램화된 구조체의 사진을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 표면을 이용하여 제조한 암호문 샘플의 사진을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 구현 형태에 대해서 보다 상세히 설명한다. 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명은 레이저 조사 및 코팅 공정을 이용하여 유체동역학적 기능성 표면을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 따르면 물리적/화학적 식각이나 템플릿 공정 없이 상향식(bottom-up)으로 기능성 표면을 형성할 수 있는 바, 간단하고 친환경적인 공정으로 기능성 표면을 제작할 수 있다. 또한, 본 발명을 이용하면 원하는 영역에만 기능성 표면이 형성되도록 패터닝이 가능하며, 공정 조건을 통해 표면 특성을 원하는 대로 조절할 수 있고, 하나의 면이 다양한 표면 특성을 갖도록 기능성 표면을 설계할 수 있으므로, 설계 자유도가 매우 뛰어나다.
구체적으로, 본 발명의 기능성 표면 제조 방법은, (i) 기판 상에 금속 산화물 용액을 코팅하는 단계; 및 (ii) 상기 금속 산화물 코팅에 레이저를 조사하여 다중 스케일 친수성 금속막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 다중 스케일이란 나노 스케일 및 마이크로 스케일의 복합 구조를 의미할 수 있으며, 구체적으로 마이크로 스케일의 레이어 상에 나노 스케일의 그루브를 갖는 구조를 의미할 수 있다. 상기 다중 스케일 구조는 100nm 이하의 거칠기를 가질 수 있다. 일 예로서, 상기 다중 스케일 구조는 다공성 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 제조 방법은 상기 (ii) 단계 이후 (iii) 상기 금속막이 형성된 기판 상에 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하여 발수성 표면을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기능성 표면의 제조 방법을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 기판(a) 상에 금속 산화물 코팅(b)을 형성하고 레이저 조사(c) 후 자기조립 단분자막(d)을 코팅하여 기능성 표면을 제조할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 기판의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 금속 기판, 유리, 고분자 필름, 플라스틱, 세라믹 등 다양한 기판을 목적에 맞게 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 기판 소재로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 아연(Zn) 등의 금속; 유리, 실리콘 웨이퍼, 쿼츠, SiO2, 대리석, 화강암, 세라믹, 시멘트 등의 비금속 재료; 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리우레탄(PU) 등의 고분자 필름; 또는 이들의 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 기판으로 강성, 유연성, 신축성 기판 등 다양한 특성의 기판을 제한 없이 사용할 수 있으며, 후속 공정에서 레이저를 이용하기 때문에 평면 기판 뿐만 아니라 조면 기판, 곡면 기판, 다공성 기판, 3차원 기판 등 다양한 형상의 기판을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 기판 상에 금속 산화물 용액을 코팅하여 금속 산화물 코팅을 형성할 수 있다. 상기 금속 산화물 용액은 기판의 전체 또는 일부 영역에 코팅될 수 있다.
본 발명에서는 다중 스케일 구조의 친수성 금속막을 형성하기 위한 재료로서 금속 산화물 코팅을 이용한다. 금속 산화물은 대기 중에서 안정적이며, 복잡한 공정 없이도 나노입자의 형태로 제조할 수 있어 저비용으로 입수 가능하다. 따라서, 금속 산화물을 사용함으로써 비활성 조건을 위한 별도의 설비 및 공정 없이 후속 공정을 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속산화물 용액은 금속 산화물이 용매에 용해 또는 분산된 용액을 의미한다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물로서 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 아연(Zn) 등과 같은 금속의 산화물을 사용할 수 있으며, 레이저 환원 소결을 원활하게 진행하기 위하여 구리 산화물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물은 미세 입자 형태일 수 있다. 상기 미세 입자는 수 나노미터(nm)에서 수백 마이크로미터(㎛)의 크기를 갖는 나노 입자 또는 마이크로 입자일 수 있으며, 예를 들어 1nm 내지 100㎛, 바람직하게는 10nm 내지 10㎛의 평균 입경을 가질 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물 용액에는 환원제가 포함될 수 있다.
상기 환원제는 금속 산화물의 산화를 방지하면서, 후속 레이저 조사 단계에서 금속 산화물이 금속으로 환원되도록 하는 역할을 한다. 상기 환원제로 사용되는 물질은 금속 산화물의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 알코올계 유기물, 탄소 재료, 금속 등 환원 반응을 일으킬 수 있는 다양한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 환원제로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속 산화물 용액에는 후속 공정에서 건조를 용이하게 하기 위하여 탈이온수와 같은 건조제가 포함될 수 있으며, 필요에 따라 계면활성제 및/또는 기타 유기용매가 더 포함될 수 있다.
상기 금속 산화물 용액의 코팅은 스핀 코팅(spin coating), 바 코팅(bar coating), 스크린 프린팅(screen printing), 블레이드 코팅(blade coating), 딥 코팅(dip coating), 롤 코팅(roll coating), 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 랭뮤어-블로젯 코팅(Langmuir-blogett coating), 잉크젯 코팅(inkjet coating), 스프레이 코팅(spray coating) 등의 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 금속 산화물 코팅은 1nm 내지 100mm, 바람직하게는 10nm 내지 100㎛, 예를 들어 100nm 내지 10㎛의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 공정에서, 기판 상에 금속 산화물 코팅을 형성한 후, 상기 금속 산화물 코팅에 레이저를 조사하여 다중 스케일 구조의 금속막이 형성된 친수성 표면을 형성할 수 있다.
본 발명에서, 금속 산화물 코팅에 레이저가 조사되면, 금속 산화물 입자가 레이저를 흡수하여 입자의 온도가 상승한다. 이에 따라 입자 주변에 존재하는 환원제 온도가 증가하여 탈수 반응이 일어나며, 탈수 반응의 부산물이 고온에서 반응하여 금속 산화물이 금속으로 환원된다. 환원된 금속은 레이저 흡수 및 잔류하는 열에 의해 응집되어 금속막을 형성하는 한편, 부산물은 증발점이 낮아 금속막의 취약한 부분을 통해 가스를 방출하면서 증발하게 된다. 따라서, 다중 스케일 구조의 친수성 금속막이 형성된다.
도 2는 상기 레이저 조사에 의한 금속막 형성 과정의 일 예로서, 금속 산화물로서 산화구리(CuO)를 이용하고, 환원제로서 에틸렌글리콜(C2H6O2)을 이용하여 구리막을 형성하는 과정을 나타낸 것이다. 산화구리 및 에틸렌글리콜을 이용하여 금속 산화물 코팅을 형성한 후 레이저를 조사하면, 산화구리는 레이저를 흡수하여 온도가 상승하고 에틸렌글리콜에 열이 전도되어 온도가 상승한다. 이후 에틸렌글리콜의 탈수 반응에 의해 아세트알데히드(C2H4O)와 물이 생성되고, 산화구리와 아세트알데히드가 고온에서 반응하여 구리로 환원되면서 디아세틸(C4H6O2)이 생성된다. 환원된 구리가 응집되는 과정에서 디아세틸과 물이 증발하여, 다중 스케일 구조의 친수성 구리막이 형성된다.
본 발명에서 사용될 수 있는 레이저는 자외선, 가시광 또는 적외선 영역의 레이저 빔일 수 있으며, 레이저의 종류는 예를 들어, fs(femtoseconds)에서 ms(milliseconds)까지의 펄스(pulse) 레이저, CW(continuous wave) 레이저, QCW(quasi-continuous wave) 레이저 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 레이저 빔을 하나의 장치가 아닌 병렬로 프로세싱 하거나, 어레이 렌즈 등을 사용하여 다중으로 조사함으로써 더 빠르고 넓은 면적에 금속막을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레이저 빔으로서 라인 빔(line beam)을 사용할 수 있다. 상기 라인 빔은 레이저 빔의 단면의 형태가 가로와 세로 길이 중 일방이 상대적으로 길어 초점의 단면이 선형을 나타내는 레이저 빔을 의미한다. 라인 빔을 이용하는 경우 기판에 닿는 초점의 면적이 넓어지므로, 면 형태를 갖는 금속막을 빠르고 간편하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 레이저 빔으로서 베셀 빔(Bessel beam)을 사용하는 것도 가능하다. 베셀 빔은 초점심도가 길고 직경이 작은 고종횡비의 특징을 갖는 바, 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 표면 조도가 높은 거친 기판이나 곡면 기판에서도 레이저의 초점을 상하로 조절하는 공정 없이 레이저를 조사할 수 있다. 나아가, 베셀 빔을 라인 빔 형태로 구현하면 3차원 기판에 형성된 대면적의 코팅을 빠르게 형성할 수 있다. 상기 베셀 빔 형성을 위해, 본 발명자의 선행특허인 대한민국 등록특허공보 제10-2089581호에 기재된 광학계를 이용할 수 있다.
본 발명에서, 레이저 조사 단계의 공정 조건으로서 온도, 레이저 빔 이동 속도(scan rate), 출력, 펄스폭, 반복율(repetition rate) 등이 조절될 수 있다.
본 발명에서, 레이저의 이동 속도는 0.001 내지 5,000mm/s의 범위에서 목적하는 표면 특성에 따라 조절 가능하며, 바람직하게 1 내지 1,000mm/s, 예를 들어 2 내지 100mm/s의 속도로 레이저를 조사할 수 있다. 레이저의 이동 속도가 너무 낮은 경우 레이저에 의해 표면이 타버릴 수 있고, 너무 높은 경우 코팅이 벗겨지는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에서는, 상기 적정 범위에서 레이저의 이동 속도를 조절하여 최종적으로 형성되는 표면의 특성을 조절할 수 있다.
상기 레이저의 출력은 레이저의 이동 속도 및 기타 조건에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 본 발명에서 레이저 출력은 0.1mW 내지 1,000W의 범위 내에서 조절 가능하며, 바람직하게는 10mW 내지 100W, 예를 들어 2 내지 10W일 수 있다.
이와 같이 레이저를 조사함으로써, 금속 산화물을 환원시켜 다중 스케일 구조의 금속막이 형성된 친수성 표면을 형성할 수 있다.
이 때, 레이저는 금속 산화물 코팅의 전체 영역에 조사될 수 있을 뿐만 아니라, 금속 산화물 코팅의 일부에 국부적으로 레이저를 조사하여 표면의 일부 영역에 금속막을 형성할 수 있다. 이와 같이 금속 산화물 코팅 일부에 레이저를 조사하는 경우, 하나의 면에 2개 이상의 표면 특성을 갖는 기능성 표면을 형성하는 것이 가능하다.
본 발명에서 레이저를 일부 영역에 조사하여 패터닝하는 경우, 레이저가 조사되지 않은 코팅층을 제거하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 후속 공정인 자기조립 단분자막 형성 단계를 수행하기 전에, 금속막을 세척하여 잔여물을 제거할 수 있다.
상기 방법에 의해, 기판을 친수성이 우수한 다중 스케일 구조의 금속막으로 전환할 수 있다. 친수성이란 수접촉각이 90° 이하인 특성을 의미할 수 있으며, 본 발명에서, 금속막은 60° 이하, 바람직하게는 45° 이하, 더 바람직하게는 30° 이하의 수접촉각을 갖는 초친수성 표면일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 금속막이 형성된 표면에 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하는 단계를 수행하여, 친수성 표면을 발수성 표면으로 전환할 수 있다.
상기 자기조립 단분자막은 분자 스스로 단일막을 이루면서 기재 상에 부착되는 특성을 가진 물질로 이루어진다. 상기 자기조립 단분자막을 형성할 수 있는 물질, 즉 자기조립 물질은 헤드 그룹(head group), 알킬 사슬(alkyl chain) 및 말단 그룹(terminal group)으로 구성되어 있다. 이 때, 헤드 그룹이 기재 표면에 화학적으로 부착되어 밀집된 분자막이 형성되고, 알킬 사슬은 사슬간의 반데르발스 작용으로 정렬되며, 말단의 작용기 그룹이 표면 특성에 관여할 수 있다.
본 발명에서는 금속막 형성 시 레이저 조사 조건을 조절함으로써 금속막에 코팅되는 자기조립 물질의 자기조립 특성을 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 방법을 이용하면 간단한 공정 조건의 조절만으로 최종적으로 형성되는 표면의 표면 특성을 조절할 수 있다.
상기 자기조립 물질로는, 예를 들어 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란(trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane, PFOTS), 퍼플루오로데실 트리클로로실란(perfluorodecyl trichlorosilane, FDTS), 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실 트리클로로실란(heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trichlorosilane, HDFS), 트리에톡시(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-1-옥틸)실란(triethoxy(1H,1H,2H,2H-perfluoro-1-octyl)silane), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane, OTS), 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane), 벤질트리클로로실란(benzyltrichlorosilane), 톨릴트리클로로실란(tolyltrichlorosilane, TTCS), 2-[(트리메톡시실릴)에틸]-2-피리딘(2-[(trimethoxysilyl)ethyl]-2-pyridine, PYRTMS), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane), 1-나프틸트리메톡시실란(1-naphthyltrimehtoxysilane), 1-[(트리메톡시실릴)메틸]나프탈렌(1-[(trimethoxysilyl)methyl]naphthalene), 옥타데실포스폰산(octadecylphosphonic acid, ODPA), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄포스폰산(1H,1H,2H,2H-perfluorooctanephosphonic acid, HDF-PA) 및 포스폰산 2-하이드록시메타크릴레이트 에스테르(phosphoric acid 2-hydroxyethylmethacrylate ester, PHME)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 자기조립 단분자막은 금속막이 형성된 기판 상에 자기조립 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 형성될 수 있다.
상기 자기조립 물질 용액의 용매로는 증류수, 탈이온수, 이소프로판올(isopropanol), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 부탄올(butanol), 프로판올(propanol), 에틸렌글리콜(ethyleneglycol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone),　글리콜에테르(glycol ether), 아세톤(acetone), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(dichloromethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 및 디메틸포름아미드(dimethylformamide)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 용매를 사용할 수 있다.
상기 자기조립 단분자막은 자기조립 물질 용액을 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 바 코팅(bar coating), 스크린 프린팅(screen printing), 블레이드 코팅(blade coating), 딥 코팅(dip coating), 롤 코팅(roll coating), 슬롯 다이 코팅(slot die coating), 랭뮤어-블로젯 코팅(Langmuir-blogett coating), 잉크젯 코팅(inkjet coating) 등의 방법으로 코팅하여 형성될 수 있다.
본 발명에서, 상기 자기조립 물질 용액을 코팅한 후 열처리하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 열처리 단계는 자기조립 물질의 종류, 기판의 종류 등 조건에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 실온 내지 500℃, 통상적으로 100 내지 300℃에서 1 내지 100시간 열처리를 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 자기조립 물질 용액을 코팅한 후 필요에 따라 건조 단계 및 세척 단계 중 하나 이상의 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 자기조립 단분자막에 의해 형성된 발수성 표면의 수접촉각은 130° 이상, 바람직하게 140° 이상, 더 바람직하게 150° 이상일 수 있고, 레이저 조사 조건에 따라 160° 이상의 수접촉각을 구현하는 것도 가능하다.
또한, 공정 조건의 조절을 통하여 장미 꽃잎 표면과 같은 고부착성 발수 표면, 또는 연꽃잎 표면과 같은 저부착성 발수 표면을 선택적으로 구현할 수 있다. 본 발명에서, 고부착성은 물방울에 대한 미끄럼각이 30° 이상, 바람직하게는 60° 이상, 더 바람직하게는 90° 이상, 보다 더 바람직하게는 120° 이상인 특성을 나타낼 수 있으며, 저부착성은 물방울에 대한 미끄럼각이 30° 미만, 바람직하게는 20° 이하, 더 바람직하게는 10° 이하, 보다 더 바람직하게는 5° 이하인 특성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 (ii) 단계에서의 레이저 이동 속도에 따라 후속 공정인 (iii) 단계에서 형성되는 자기조립 단분자막의 자기조립 특성이 변화될 수 있다. 이에 따라, 기능성 표면의 표면 형상 및 특성을 조절할 수 있다.
본 발명의 레이저 조사 단계에서 저속으로 레이저를 조사하는 경우, 후속 공정에서 자기조립 단분자막이 형성된 발수성 표면이 장미 꽃잎(rose petal) 형태를 갖게 된다. 장미 꽃잎은 부분적으로 나노 구조가 형성된 표면 형상을 가지며, 물에 대해 발수성 및 부착성을 나타낸다. 이에 따라, 장미 꽃잎 형상의 표면은 발수성이 우수하면서 표면을 기울이더라도 물방울이 쉽게 떨어지지 않는 고부착성 발수 표면 특성을 나타낸다.
한편, 레이저 조사 단계에서 고속으로 레이저를 조사하는 경우, 후속 공정에서 자기조립 단분자막이 형성된 발수성 표면이 연꽃잎(lotus) 형태를 나타낼 수 있다. 연꽃잎은 마이크로/나노 구조의 돌기가 계층적으로 형성된 형상을 가지며, 발수성을 나타내면서 미끄럼각이 매우 낮은 특성이 있다. 이에 따라, 연꽃잎 형상의 표면은 발수성이 우수하면서 표면을 기울이는 경우 물방울이 쉽게 굴러 떨어지는 저부착성 발수 표면 특성을 나타낸다.
상기 레이저 이동 속도에서 저속 및 고속은 9mm/s를 기준으로 하여, 저속 조건은 9mm/s 미만, 고속 조건은 9mm/s 이상이라 할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 레이저 조사 단계에서 이동 속도만을 조절하는 간단한 방법을 이용하여, 최종 형성되는 발수성 표면의 액적 부착력/미끄럼각 특성을 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면 하나의 면에 친수성 표면, 장미 꽃잎 형태의 발수성 표면 또는 연꽃잎 형태의 발수성 표면 뿐만 아니라 이들 중 2가지 이상의 표면을 간편하게 형성할 수 있다. 또한, 레이저를 이용하므로 다양한 패터닝이 가능한 바, 설계 자유도가 매우 우수하다.
또한, 레이저 조사 속도를 변경하여 발수성 표면의 수접촉각 또한 조절할 수 있다. 본 발명에서, 레이저 조사 속도를 증가시켜 150° 이상의 초발수성 뿐만 아니라 160° 이상의 매우 우수한 초발수성을 구현하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 방법을 이용하면 레이저 조사 및 코팅 공정으로 간단하게 친수성, 발수성 등의 표면 특성이 조절된 기능성 표면을 형성할 수 있다. 또한 레이저를 이용하여 기능성 표면을 형성하고자 하는 부분에 자유롭게 패터닝이 가능하므로, 하나의 면에 부분적으로 기능성 표면을 쉽게 형성할 수 있어 설계 자유도가 우수하다. 나아가, 레이저 조사 단계에서 공정 조건을 조절하는 것만으로 후속 공정에서 자기조립 특성을 변화시켜 최종 표면 형상 및 특성을 다양하게 조절하는 것이 가능한 바, 하나의 면에 복잡하고 다양한 기능성 표면 집합체를 구현할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 형성된 기능성 표면 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 기능성 표면은 유체동역학적 표면으로서 친수성 또는 발수성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 기능성 표면 구조체는 기판; 및 상기 기판 상에 형성된, 다중 스케일 구조를 갖는 친수성 금속막을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에서, 상기 기능성 표면 구조체는 상기 금속막이 형성된 기판 상에 형성되며 자기조립 단분자막을 포함하는 발수성 표면을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 다중 스케일 구조의 금속막은 친수성 표면일 수 있다. 친수성이란 수접촉각이 90° 이하인 특성을 의미할 수 있으며, 본 발명에서, 금속막은 60° 이하, 바람직하게는 45° 이하의 수접촉각을 갖는 초친수성 표면일 수 있다.
본 발명에서 형성되는 발수성 표면의 수접촉각은 130° 이상, 바람직하게 140° 이상, 더 바람직하게 150° 이상일 수 있고, 기능성 표면의 제조 공정 조건에 따라 160° 이상의 수접촉각을 구현하는 것도 가능하다.
구체적으로, 상기 발수성 표면은 장미 꽃잎(rose petal) 형상 또는 연꽃잎(lotus) 형상을 가질 수 있다.
장미 꽃잎 표면은 마이크로 구조에서 Wenzel 상태를 나타내며, 나노 구조에서 Cassie 상태를 나타내므로, 발수성 및 액적의 부착력이 모두 우수한 고부착성 발수 특성을 갖는다. 한편, 연꽃잎 표면은 마이크로 및 나노 구조에서 모두 Cassie 상태를 나타내므로, 발수성이 우수하면서 액적의 부착력이 낮아 액적이 잘 굴러 떨어지는 저부착성 발수 특성을 갖는다.
본 발명의 기능성 표면 구조체는 다양한 분야에서 액체 제어가 요구되는 기능성 표면으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 기능성 표면 구조체는 김서림 방지 표면, 방오, 방빙, 자가세정 표면 등에 사용될 수 있다. 특히, 고부착성 발수 표면은 혈액/DNA로 고밀도 샘플을 만들기 위한 용도에 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 기능성 표면 구조체는, 하나의 면에 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 표면 및 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 표면 중 1종 이상의 표면을 포함할 수 있다. 또한, 하나의 면에 친수성 표면, 고부착성 발수 표면 및 저부착성 발수 표면 중 2종 이상의 표면을 포함하는 다기능성 표면을 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 상기 기능성 표면 구조체는 고부착성 발수 표면 및 저부착성 발수 표면이 교대로 형성된 것일 수 있다. 상기 고부착성 발수 표면 및 저부착성 발수 표면은 줄무늬 형태, 격자 무늬 형태 등 다양한 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 기능성 표면은, 액체 제어를 위한 유동학적 기능성 표면, 열전달 효율 극대화를 위한 기능성 표면, 다상 천이 효율 향상을 위한 기능성 표면, 광학적 기능성 표면, 바이오/의료용 기능성 표면 등 다양한 분야에 적용이 가능하다.
예를 들어, 본 발명의 기능성 표면은 축열, 방열 등 열 전달 특성을 가지며, 히터, 예열기, 라디에이터, 냉각기, 증발기, 응축기 등의 장치에 사용되는 열교환기; 메모리, 바이오 칩 등의 정보 처리 장치; 혈액 샘플 채취용 플레이트, 카테터, 혈액/수액용 튜브, 인공 혈관, 시린지, 투석기 등의 의료용 도구; 전극, 촉매, 커패시터 등의 전지 재료; 전기차, 항공기 등의 이동 수단; 발전기; 흡음 장치 등 다양한 장치에 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 본 발명은 상기 기능성 표면을 포함하는 정보 처리 장치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 기능성 표면은 보안이 요구되는 메모리 장치에 적용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따라 고부착성 발수 표면 및 저부착성 발수 표면이 암호화 코드에 맞게 배열되도록 제작된 암호화 기능성 표면을 이용하면, 액적 부착력 차이에 의해 유체동역학적 디지털 암호문(Hydrodynamic digital cryptogram) 시그널이 생성되거나 삭제될 수 있으므로, 보안 장치에 유용하게 이용될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 정보 생성, 저장, 전달, 삭제 등의 정보 처리 과정에서 물과의 상호작용을 이용하여 디지털 정보 또는 암호화 코드를 생성 또는 삭제할 수 있는 새로운 형식의 정보 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 암호화 기능성 표면을 이용하면 암호 생성 및 변환에 에너지가 불필요하고, 순간적인 코드 생성 및 삭제가 가능하며, 고집적(high-density) 암호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 기능성 표면을 포함하는 열교환기를 제공할 수 있다. 본 발명에서, 상기 열교환기는 축열 또는 방열 특성을 갖는 열 전달 또는 처리 장치를 포함하는 개념으로 해석되며, 히터, 예열기, 라디에이터, 냉각기, 증발기, 응축기 등을 포함하는 장치, 예를 들어 에어컨, 냉난방기 등의 가전에 이용되어 냉매나 표면 액적의 흐름을 조절하는 데 사용될 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 일부 실험방법과 조성을 나타낸 것으로, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다.
제조예 1: 유체동역학적 기능성 표면 형성
벌크 구리에 산화구리를 코팅한 후 레이저를 조사하고, PFOTS를 코팅하여 기능성 표면을 제조하였다.
벌크 구리(bulk Cu)에 산화구리(CuO) 입자 및 에틸렌글리콜(EG)을 포함하는 CuO 용액을 코팅하여 1.911㎛의 CuO 코팅층을 형성하였다. 상기 CuO 코팅층에 CW 레이저를 조사하여 패턴 형태의 구리막을 형성하였다. 레이저 빔의 전력은 6W, 이동 속도는 4mm/s로 조절하였다. 구리막 형성 후 PFOTS(trichloro (1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl) silane)를 코팅하여 기능성 표면을 제조하였다.
도 3은 제조예 1의 방법을 이용하여 제작한 기능성 표면의 예시를 나타낸 것이다. 도 3의 (a)는 KMU 형태로 레이저를 조사한 후 PFOTS를 코팅하기 전의 사진을 나타낸 것이며, (b)는 PFOTS 코팅 후의 사진이고, (c)는 패턴 상에 물방울을 떨어뜨렸을 때 사진으로, 레이저 조사에 의해 형성된 금속막에 PFOTS를 코팅한 후 발수성을 나타내는 것을 확인하였다.
실험예 1: 레이저 조사 전후의 XRD 데이터 분석
제조예 1의 기능성 표면 제조 공정에서, 레이저 조사 전후의 XRD 데이터를 얻어 도 4에 나타내었다.
도 4를 참조하면, 레이저 조사 전에는 CuO에 해당하는 피크만이 관찰되나, 레이저 조사 후에는 Cu에 해당하는 피크가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, CuO 코팅층에 레이저를 조사함으로써 Cu로 환원이 일어난 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 표면 특성 분석
제조예 1의 기능성 표면 제조 공정에서, 각 단계의 표면에 물방울을 적하하여 표면 특성의 변화를 관찰하고 그 사진을 도 5에 나타내었다.
도 5를 참조하면, 벌크 구리(a)는 수접촉각이 90° 미만으로 친수성 표면인 것을 확인할 수 있으며, CuO 코팅(b)의 경우 물방울이 표면에 퍼진 형태로 관찰되었는바, 초친수성 표면인 것을 확인할 수 있다. CuO 코팅에 레이저를 조사하여 형성된 구리막(c)도 이와 같은 초친수성 특성을 나타내었다. 그러나 PFOTS 코팅(d) 후에는, 표면이 초발수성 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실험예 3: 레이저 조사 속도에 따른 표면 특성 비교
제조예 1의 기능성 표면 제조 공정에서, 레이저 조사 속도를 표 1과 같이 조절하여 기능성 표면을 제조하였다. 제조된 표면에 물방울을 적하하여 표면 사진을 도 6에 나타내고, 수접촉각을 표 1에 나타내었다.
시편 레이저 속도(mm/s) 수접촉각(°)
a 2 142.47
b 3 150.80
c 4 152.13
d 5 155.55
e 6 154.00
f 7 154.89
g 8 156.32
h 15 158.35
i 20 160.14
도 6 및 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 2 내지 20mm/s의 범위에서 수접촉각 140° 이상의 발수성이 나타났으며, 3mm/s 이상인 경우 전 범위에서 수접촉각 150° 이상의 초발수성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 15mm/s 조건에서 형성한 표면의 미끄럼각을 측정한 결과 6.1°로, 매우 낮은 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 표면임을 확인하였다.
상기 결과에 따라, 레이저 주사 속도에 따른 수접촉각의 변화 경향을 도 7에 그래프로 나타내었다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기능성 표면은 매우 우수한 발수성을 나타내며, 주사 속도에 따라 발수성의 조절이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 4: 레이저 조사 속도에 따른 표면 형상 및 꽃잎 구조 비교 관찰
제조예 1의 기능성 표면 제조 공정에서, 고속(10mm/s) 및 저속(5mm/s)에서 레이저를 조사한 후 PFOTS를 코팅하여 기능성 표면을 제조하고, 표면의 FE-SEM 사진을 촬영하였다.
도 8은 연꽃잎 표면(좌측)과 레이저 조사 속도를 고속으로 조절하여 제조된 표면(우측)의 FE-SEM 사진을 비교하여 나타낸 것이다.
연꽃잎은 수접촉각이 높고, 미끄럼각이 낮아 물방울이 쉽게 굴러떨어지는 특성을 가지고 있는데, 이는 마이크로 및 나노 구조가 복합적으로 형성된 미세 구조에 의한 것이다. 도 8의 저배율(a) 및 고배율(b) 사진에 따르면 본 발명에서 레이저 조사 속도를 고속으로 하여 제조된 기능성 표면이 연꽃잎과 유사한 형상을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 장미 꽃잎 표면(좌측)과 레이저 조사 속도를 저속으로 조절하여 제조된 표면(우측)의 FE-SEM 사진을 비교하여 나타낸 것이다.
장미 꽃잎은 수접촉각이 높으면서, 물방울이 표면에 달라붙는 특성을 가지고 있는데, 이는 표면에 나노 구조가 선택적으로 형성된 표면 형상에 의한 것이다. 도 9의 저배율(a) 및 고배율(b) 사진에 따르면 본 발명에서 레이저 조사 속도를 저속으로 하여 제조된 기능성 표면이 장미 꽃잎과 유사한 형상을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
실험예 5: 레이저 조사 속도에 따른 표면 형상 관찰
제조예 1의 기능성 표면 제조 공정에서, 레이저 조사 속도를 5, 10, 15, 20 및 25mm/s로 각각 조절하여 기능성 표면을 제조하고, 표면의 FE-SEM 사진(x20,000)을 촬영하여 도 10의 (a) 내지 (e)에 순서대로 나타내었다.
도 10을 참조하면, 실험예 3에서 확인한 바와 같이 5mm/s의 저속 조건으로 레이저를 조사한 경우 장미 꽃잎과 같은 표면 형상을 나타내나, 10mm/s로 속도를 올린 경우 연꽃잎과 유사한 표면 형상을 나타내었으며, 레이저 조사 속도가 높아질수록 연꽃잎 표면과 같은 미세 구조 돌기가 계층적으로 형성되는 것을 확인하였다.
이를 통해, 레이저 패터닝 단계에서 조사 속도를 조절하여 PFOTS 코팅 후의 표면 형상을 원하는 형상으로 구현할 수 있고, 이러한 점을 이용하여 목적에 따라 발수성 및 액적 부착력을 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 6: 레이저 조사 속도에 따른 액적 부착력 관찰
제조예 1의 기능성 표면 제조 공정에서, 레이저 조사 속도를 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 15, 20 및 25mm/s로 각각 조절하여 제조한 기능성 표면(a)를 제조하고, 각 표면에 물을 한방울씩 떨어뜨린 뒤 표면을 기울인 사진(b)을 촬영하여 도 11에 나타내었다.
도 11에서 확인 가능한 바와 같이, 8mm/s 이하의 속도로 레이저를 조사하여 제조한 기능성 표면은 기울인 후에도 물방울이 표면에 부착된 상태로 유지되는 고부착성 발수 표면으로 확인되었다. 한편, 15mm/s 이상의 속도로 레이저를 조사하여 제조한 기능성 표면은 동일한 조건에서 물방울이 모두 굴러 떨어지는 저부착성 발수 표면인 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 레이저 패터닝 시 레이저 조사 속도를 조절하면 동일한 표면에 간단한 공정으로 다양한 표면 특성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
제조예 2: 기능성 표면을 이용한 프로그램화 표면 및 암호문 제조
실험예 6에서 확인한 특성을 이용하여, 하나의 기판에 레이저 속도 조절을 통해 액적의 부착력이 상이한 저부착성 발수 표면 및 고부착성 발수 표면을 교대로 형성하여 도 12와 같이 기능성 표면을 프로그래밍 하였다. 이를 응용하여 도 13과 같이 유체동역학적 디지털 암호문(Hydrodynamic digital cryptogram)을 제조하였다.
구체적으로, 2진수 체계에서 고부착성 발수 표면을 1로, 저부착성 발수 표면을 0으로 설정하고, 아래 표 2와 같이 아스키 코드에 따라 프로그램화 하였다.
Character ASCII Code Binary Code
K 075 01001011
o 111 01101111
o 111 01101111
k 107 01101011
m 109 01101101
i 105 01101001
n 110 01101110
(space) 32 00100000
U 085 01010101
n 110 01101110
i 105 01101001
v 118 01110110
(dot) 46 00101110
본 제조예는 본 발명의 기능성 표면을 이용한 디지털 암호문의 예시로서, 물방울에 대한 표면 부착성을 이용하여 순간적인 코드를 생성하고 삭제할 수 있는 개념의 보안 장치로 응용할 수 있는 가능성을 확인하였다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. (i) 기판 상에 금속 산화물 용액을 코팅하는 단계;
    (ii) 상기 금속 산화물 코팅에 레이저를 조사하여 나노 스케일 및 마이크로 스케일의 복합 구조를 갖는 친수성 금속막을 형성하는 단계; 및
    (iii) 상기 금속막이 형성된 기판 상에 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하여 발수성 표면을 형성하는 단계
    를 포함하는, 발수성 표면 구조체의 제조방법으로서,
    상기 레이저의 이동 속도가 0.001mm/s 이상 9mm/s 미만이며,
    (iii) 단계에서 형성된 발수성 표면이 액적에 대해 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 특성을 갖는, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  2. (i) 기판 상에 금속 산화물 용액을 코팅하는 단계;
    (ii) 상기 금속 산화물 코팅에 레이저를 조사하여 나노 스케일 및 마이크로 스케일의 복합 구조를 갖는 친수성 금속막을 형성하는 단계; 및
    (iii) 상기 금속막이 형성된 기판 상에 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하여 발수성 표면을 형성하는 단계
    를 포함하는, 발수성 표면 구조체의 제조방법으로서,
    상기 레이저의 이동 속도가 9 내지 5,000mm/s이며,
    (iii) 단계에서 형성된 발수성 표면이 액적에 대해 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 특성을 갖는, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 코발트(Co), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)으로 구성된 군에서 선택되는 금속의 산화물인, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 산화물 용액이 환원제를 포함하는, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 산화물 코팅의 두께가 1nm 내지 100mm인, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저가 펄스(pulse) 레이저, CW(continuous wave) 레이저 및 QCW(quasi-continuous wave) 레이저로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저의 출력이 0.1mW 내지 1,000W인, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자막을 형성하는 물질이 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란(trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane, PFOTS), 퍼플루오로데실 트리클로로실란(perfluorodecyl trichlorosilane, FDTS), 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실 트리클로로실란(heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trichlorosilane, HDFS), 트리에톡시(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로-1-옥틸)실란(triethoxy(1H,1H,2H,2H-perfluoro-1-octyl)silane), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane, OTS), 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane), 벤질트리클로로실란(benzyltrichlorosilane), 톨릴트리클로로실란(tolyltrichlorosilane, TTCS), 2-[(트리메톡시실릴)에틸]-2-피리딘(2-[(trimethoxysilyl)ethyl]-2-pyridine, PYRTMS), 페닐트리메톡시실란(phenyltrimethoxysilane), 1-나프틸트리메톡시실란(1-naphthyltrimehtoxysilane), 1-[(트리메톡시실릴)메틸]나프탈렌(1-[(trimethoxysilyl)methyl]naphthalene), 옥타데실포스폰산(octadecylphosphonic acid, ODPA), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄포스폰산(1H,1H,2H,2H-perfluorooctanephosphonic acid, HDF-PA) 및 포스폰산 2-하이드록시메타크릴레이트 에스테르(phosphoric acid 2-hydroxyethylmethacrylate ester, PHME)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 발수성 표면 구조체의 제조방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 발수성 표면 구조체의 제조방법으로 제조되고,
    기판; 상기 기판 상에 형성된, 나노 스케일 및 마이크로 스케일의 복합 구조를 갖는 친수성 금속막; 및 상기 금속막이 형성된 기판 상에 형성되며 자기조립 단분자막을 포함하는 발수성 표면을 포함하는, 발수성 표면 구조체.
  14. 삭제
  15. (i) 기판 상에 금속 산화물 용액을 코팅하는 단계;
    (ii) 상기 금속 산화물 코팅에 레이저를 조사하여 나노 스케일 및 마이크로 스케일의 복합 구조를 갖는 친수성 금속막을 형성하는 단계; 및
    (iii) 상기 금속막이 형성된 기판 상에 자기조립 단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 형성하여 발수성 표면을 형성하는 단계
    를 포함하는, 발수성 표면 구조체의 제조방법으로 제조된 발수성 표면 구조체로서,
    상기 발수성 표면이,
    상기 레이저의 이동 속도가 0.001mm/s 이상 9mm/s 미만이고 액적에 대해 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 표면; 및
    상기 레이저의 이동 속도가 9 내지 5,000mm/s이고 액적에 대해 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 표면
    중 1종 이상의 표면을 포함하는, 발수성 표면 구조체.
  16. 제 15 항의 발수성 표면 구조체를 포함하고, 액적에 대해 30° 미만의 미끄럼각을 갖는 저부착성 발수 표면 및 30° 이상의 미끄럼각을 갖는 고부착성 발수 표면으로 구성된 패턴을 포함하는, 정보 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 발수성 표면 구조체 및 물의 상호작용에 의해 디지털 정보 또는 암호문(digital cryptogram)이 형성되는, 정보 처리 장치.
  18. 제 15 항의 발수성 표면 구조체를 포함하고, 히터, 예열기, 라디에이터, 냉각기, 증발기 및 응축기로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 장치에 이용되는, 열교환기.
  19. 제 15 항의 발수성 표면 구조체를 포함하고, 혈액 샘플 채취용 플레이트, 카테터, 혈액 또는 수액용 튜브, 인공 혈관, 시린지 및 투석기로 구성된 군에서 선택되는 의료용 도구.
  20. 제 15 항의 발수성 표면 구조체를 포함하고, 전극, 촉매 및 커패시터로 구성된 군에서 선택되는 전지 재료.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015116772A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 コニカミノルタ株式会社 撥水性フィルムの製造方法および撥水性フィルム
JP2016175173A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 国立大学法人名古屋大学 複合微細構造体とその製造方法
KR20200022185A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 울산대학교 산학협력단 초소수성 패턴을 갖는 바이오칩 및 초소수성 패턴을 갖는 바이오칩 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015116772A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 コニカミノルタ株式会社 撥水性フィルムの製造方法および撥水性フィルム
JP2016175173A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 国立大学法人名古屋大学 複合微細構造体とその製造方法
KR20200022185A (ko) * 2018-08-22 2020-03-03 울산대학교 산학협력단 초소수성 패턴을 갖는 바이오칩 및 초소수성 패턴을 갖는 바이오칩 제조방법

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