KR20070044436A - 뾰족한 표면 형상을 구비하는 규칙적 복합재료 - Google Patents

뾰족한 표면 형상을 구비하는 규칙적 복합재료 Download PDF

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Abstract

후퇴상 및 돌출상 재료를 포함한 제1조성을 가지는 지지층(16), 및 상기 지지층에 일체로 상기 지지층의 표면으로부터 돌출한, 복수의 이격배치된 미소규모의 뾰족한 표면 형상(18)을 포함하는 복합재 제품이 개시된다. 나노구조의 형상의 적어도 선단부는 본질적으로 상기 돌출상 재료로 구성된다.
상기 뾰족한 표면 형상은 초소수성 표면을 형성하기 위해 코팅할 수 있다.
초소수성, 표면, 돌출상, 후퇴상, 복합재, 에칭

Description

뾰족한 표면 형상을 구비하는 규칙적 복합재료{COMPOSITE, ORDERED MATERIAL HAVING SHARP SURFACE FEATURES}
본 발명은 복합재료, 특히 뾰족한 표면 형상을 가지는 차별적으로 에칭된 규칙재료(ordered materials)에 관한 것이다.
본 발명은 초소수성 표면, 특히 차별적으로 에칭된, 규칙적인, 뾰족한 형상을 가진, 초소수성 표면에 관한 것이다.
소수성 표면은 물과의 결합력이 매우 약하다. 따라서, 소수성 표면상에서 물방울은 구슬 형상으로 뭉쳐진다. 소수성 표면은 일반적으로 그리고 본 명세서에서 물방울과의 접촉각도가 90°이상이 되는 것으로 정의된다. 소수성 재료에는 시판되는 공지의 폴리머가 다수 포함된다.
초소수성 표면(super-hydrophobic surface)은 일반적으로 그리고 본 명세서에서 물방울과의 접촉각도가 150°이상이 되는 것으로 정의된다. 로토스 잎(lotus leaf)의 표면은 밀랍을 칠한 듯한 표면 조직에 의해 천연의 초소수성을 가지는 것으로 알려져 있다.
현재, 특히 초소수성 분야에 적합한 뾰족한 표면을 형성할 수 있는 새로운 재료 및 방법이 연구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 뾰족한 표면 특징을 가지는 차별적으로 에칭된 규칙적 복합재료 및 차별적으로 에칭된 규칙적 초소수성 복합재료를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적 및 기타 목적은 후술하는 발명의 상세한 설명으로부터 명확히 이해될 것이다.
복합재는 후퇴상 및 돌출상 재료를 포함한 제1조성을 가지는 지지층, 및 상기 지지층에 일체로 상기 지지층의 표면으로부터 돌출한, 복수의 이격배치된 미소규모의 뾰족한 표면 형상(18)을 포함한다. 나노구조의 형상의 적어도 선단부는 본질적으로 상기 돌출상 재료로 구성된다. 일실시예에 있어서, 상기 후퇴상 재료 및 돌출상 재료는 규칙적인 배열로 배열되어 있다. 예를 들면, 상기 지지층은 복수의 융합된 피복에 의해 피복된 코어를 포함하고, 상기 피복재료는 상기 후퇴상 재료 또는 상기 돌출상 재료인 피복을 포함하고, 상기 코어재료는 상기 재료 이외의 코어를 포함한다.
상기 후퇴상 재료는 글래스, 금속, 세라믹, 폴리머 또는 수지를 포함할 수 있고, 상기 돌출상 재료는 글래스, 금속, 세라믹, 폴리머 또는 수지로부터 선택된 제1재료와 다른 제2재료를 포함할 수 있고, 일 실시예에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 제1글래스를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 제2글래스를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 글래스를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 금속을 포함한다. 미소규모의 뾰족한 표면 형상의 적어도 일부는 소수성 코팅할 수 있다. 상기 소수성 코팅은 PTFE와 같은 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 불화탄소를 포함할 수 있다.
뾰족한 표면 형상을 구비하는 복합재 제품의 제조방법은 사전선택된 에칭제에 대한 감수성이 돌출상 재료에 비해 높은 후퇴상 재료를 포함하는 제1영역 및 돌출상 재료를 포함하는 제2영역을 구비하는 표면층을 구비하는 전구체(precursor article)을 제공하는 단계; 및 상기 표면층을 상기 사전선택된 에칭제로 에칭처리하는 단계로서, 상기 후퇴상 재료는 상기 돌출상 재료에 비해 신속하게 에칭되고, 상기 돌출상 재료 및 상기 후퇴상 재료를 포함하는 후퇴된 지지층과 일체를 이루고 있는 상기 돌출상 재료를 포함하는 복수의 돌출하는 미소규모의 뾰족한 표면 형상을 형성하는 에칭처리단계를 포함한다.
상기 사전선택된 에칭제는 유기산, 무기산, 유기 알칼리, 무기 알칼리, 극성 용매, 비극성 용매, 유기 용매, 무기 용매, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에칭제를 포함하고, 일 실시예에 있어서 상기 사전선택된 에칭제는 HF를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 사전선택된 에칭제는 혼합된 에칭제계를 포함한다.
상기 제조방법은 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 불화탄소와 같은 소수성 재료로 상기 복수의 뾰족한 표면 형상을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합재 로드 집속체(bundle of composite rods)의 일부의 도식적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가열, 인발 및 절단 후의 도 1의 복합재 로드 집속체의 일부의 도식적인 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 재집속, 재인발 및 절단 후의 도 2의 복합재 로드 집속체의 일부의 도식적인 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 재집속 및 융합 후의 도 3의 복합재 로드 집속체의 도식적인 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 4의 융합된 복합재 로드 집속체로부터 절단된 플레이트의 도식적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 것과 같은 플레이트의 본 발명에 따른 에칭 후의 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 경사 현미경사진이다.
도 7은 도 6의 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 고배율 경사 현미경사진이다.
도 8은 도 6의 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 저배율 경사 현미경사진이다.
도 9는 도 6의 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 고배율 평면 현미경사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 초소수성 글래스 표면상에 주사기로부터 유출된 물방울의 측면 사진이다.
도 11은 본 발명과 비교하기 위해 소수성 피막을 도포한 평평한 글래스 표면상에 주사기로부터 유출된 물방울의 측면 사진이다.
도 12는 주사기로부터 유출된 물방울이 본 발명에 따른 초소수성 글래스 표면을 향해 낙하중에 있는 측면사진이다.
도 13은 도 12에 도시된 물방울이 본 발명에 따른 초소수성 글래스 표면상에 낙하하여 압축되는 사진이다.
도 14는 도 13의 물방울이 본 발명에 따른 초소수성 글래스 표면으로부터 반발하는 사진이다.
도 15는 본 발명에 따른 물의 메니스커스(meniscus)에 의해 둘러싸인 초소수성 글래스 디스크의 경사 사진이다.
도 16은 도 5에 도시된 것과 유사한, 그러나 본 발명에 따른 복수의 퓨지티브 코어(fugitive cores)를 구비한 플레이트의 도식적인 사시도이다.
도 17은 도 16에 도시된 것과 유사한, 그러나 본 발명에 따라 복수의 퓨지티브 코어가 용해되어 사라진 상태의 플레이트의 도식적인 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 퓨지티브 물질로 제조된 복수의 로드를 가장자리부에 구비한 마이크로타일의 도식적인 사시도이다.
도 19는 본 발명에 따른 혼합 패턴을 구비한 플레이트의 도식적인 사시도이다.
도 20은 도 19의 플레이트를 에칭한 후의 도식적인 2차원 윤곽도이다.
도 21은 도 20에 도시된 플레이트의 측단면도이다.
도 22는 본 발명에 따른 다른 패턴을 구비한 플레이트의 도식적인 사시도이다.
복수의 도면에 있어서 본질적으로 동일한 요소들은 동일한 참조번호를 붙였다.
전술한 도면에 관련된 이하의 설명 및 첨부한 청구범위를 참조하면 본 발명 및 본 발명의 추가의 목적, 장점 및 성능을 더욱 깊게 이해할 수 있다.
통상적인 마이크로패브리케이션(microfabrication) 및 나노패브리케이션(nanofabrication) 에칭 공정에 있어서, 가파른 측벽 및/또는 높은 어스팩트 비를 가지는 구조를 생산하기 위해 주의를 기울인다. 화학적 에칭액을 사용하면 통상 라운드 구조(rounded structures)를 얻게 되므로 진공 에칭공정이 사용된다. 마이크로체널 또는 나노체널 글래스의 생산공정에 있어서도, 가파른 측벽 및 극단으로 높은 어스팩트 비를 얻도록 재료들과 에칭제(들)가 선택된다. 본 발명에 있어서, 새로운 에칭공정을 사용하여 의도된 각도를 가지는 측벽 및 뾰족한 표면 형상을 가지는 새로운 구조물을 제작한다. 상기 새로운 공정은 단순하고 강력한 공정에 의해 미소한 뾰족 형상(sharp points)을 형성할 수 있다. 이것은 통상의 습식 에칭된 라운드형 특징이나 통상의 진공공정에 필요한 정확한 타이밍 및 조건에 대해 큰 대조를 이룬다.
본 발명은 후퇴상 물질(recessive phase material)과 돌출상 물질(protrusive phase material)을 포함한 복합체 구조에 기초한다. 상기 각 상은 서로 다른 에칭성/용해성을 제공하고, 후퇴상이 돌출상에 비해 에칭성/용해성이 크다. 상기 복합체 구조물의 표면을 돌출상에 비해 후퇴상을 더 많이 제거하는 에칭 제/용해제에 노출시키면 돌출상의 일부는 뾰족하게 돌출한 표면 형상을 형성한다. 상기 "뾰족한 표면 형상(sharp surface feature)"이라는 용어는 대체로 선단부로 갈수록 가늘어지는(tapered) 돌출 구조물을 의미하는 것으로서, 바람직하게는 선단부가 뾰족한 구조인 것, 이상적으로는 선단부가 미소한 뾰족점 또는 융선(ridge)인 것을 의미한다. 따라서, "뾰족한 표면 형상"은 제1의 단면적을 가지는 기부(base portion) 및 상기 기부의 대향측의 축소된 단면적을 가지는 선단부(tip portion)를 가지는 형상을 의미하는 것으로서, 상기 선단부의 단면적은 제1의 단면적의 30% 미만(예를 들면, 25%, 20%, 15%, 10%, 8%, 6 %, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 또는 1% 미만)이다. 상기 단면적은 기부로부터 선단부를 향해 단조 감소하는 것이 바람직하다. 마이크로스케일 형상은 높이, 폭 및/또는 선단부의 면적 등이 적어도 하나의 마이크로스케일이나 나노스케일을 가지는 표면 형상을 의미한다.
뾰족한 표면 형상은 예를 들면 스파이크(spikes) 및/또는 융선(ridges)과 같은 돌출부를 포함한다. 상기 돌출상 물질도 에칭공정 중에 에칭되기는 하지만, 그 에칭속도는 상기 후퇴상 물질에 비해 크게 느리므로 상기 돌출상 물질은 뾰족한 형상으로 가공된다. 상이한 에칭성/용해성을 가지는 후퇴물질 및 돌출물질의 소망의 효과를 생성하기 위한 모든 조합비는 모두 본 발명의 범위 내에 속한다. 또, 상기 뾰족한 표면 형상의 치수 및 형태는 제한 없이 변화시킬 수 있다. 상기 복합체의 기초 재료(base material)는 공지의 에칭법 또는 복수의 에칭법에 의해 차별적 에칭이 가능한 모든 재료로 제작될 수 있다.
상기 복합체 기재는 적절한 차별적 에칭 특성을 가지는 모든 재료로 제작될 수 있다. 적절한 재료의 예로는 글래스, 금속(합금 포함), 세라믹, 폴리머, 수지 등과 같은 것을 들 수 있다. 재료의 선택에 따라 예를 들면 제품의 내화학성, 코팅의 경감 및/또는 필요, 강도, 인성, 가요성, 탄성, 소성 등과 같은 형상이 영향을 받는다.
에칭제에는 유기산, 무기산, 유기산 알칼리 또는 무기산 알칼리; 극성 용매, 비극성 용매, 유기 용매, 무기 용매, 또는 혼합 용매; 또는 전술한 에칭제의 혼합물이 포함될 수 있다. 상기 에칭제는 전술한 바와 같이 복합재를 차별적으로 에칭하도록 사전에 선택된다. 예를 들면, HF, HCl, HBr, 또는 HI과 같은 산은 글래스 조성의 차별적 에칭제로서 선택될 수 있다.
상기 에칭제는 복합재 표면에 가해졌을 때 차별적 에칭 콘트라스트 비(different etch contrast ratios)를 부여하는 복수의 에칭제의 혼합물로 구성된 "혼합된 에칭제계(mixed etchant system)"로 구성할 수 있다. 예를 들면, 특정 에칭제는 특정의 상(phase)을 우선적으로 에칭시킬 수 있고, 다른 특정의 에칭제는 다른 특정의 상을 우선적으로 에칭시킬 수 있다. 혼합된 에칭제계는 복수의 에칭제의 조성 및/또는 상대농도를 변경함에 의해 에칭공정의 콘트라스트 비를 변경시킬 수 있으므로 특히 유용하다. 혼합 에칭제계의 일례는 HF 및 HCl의 혼합물이다. 적절한 혼합 에칭제계의 가능한 조성은 사실상 제한이 없다.
또, 2 이상의 연속적인 에칭 단계에서 복수의 에칭제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 제1 에칭단계에서 복합재 표면에 HF를 가하고, 린싱(rinsed away) 후, 제2 에칭단계에서 복합재 표면에 HCl을 가한다. 적절한 에칭제 및 에칭단계의 조합은 사실상 제한이 없다.
본 발명에 있어서 소정의 표면 형상을 달성할 수 있는 한 에칭기법은 중요한 사항이 아니다. 예를 들면, 플라즈마 에칭기법 또는 다른 등방성 에칭기법과 같은 다른 비용액 에칭기법을 사용할 수 있다.
상기 스파이크가 형성된 복합재는 공지의 마이크로체널 글래스 또는 나노체널 글래스의 제조방법과 유사한 방법으로 제조할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기질(matrix material; 12)과 다른 재료로 구성된 코어(14)를 구비하는 복수의 복합재 로드를 정렬상태의 집속체(10)가 되도록 집속시킨다. 상기 집속체 내의 복수의 로드는 대체로 인발공정 중에 융합된다. 상기 로드(12; 복합재)는 육각형이나 다른 공극을 최소화하는 단면을 가지는 것이 바람직하고, 한편 상기 코어 재료(14)는 원형 단면을 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 파라메터는 본 발명의 중요한 요소는 아니다. 기질(12)은 원형 단면을 가지는 것이 경제적인 제작을 위해 유리하다. 이 경우, 공극은 후속 공정에 의해 충전된다. 로드(12)가 원형단면인 경우, 코어 재료(14)의 간격은 다소 정확도가 떨어진다.
상기 기질 재료(12) 및 코어 재료(14)는 차별적 에칭성(에칭 또는 용해에 대한 감수성)에 기초하여 선택되는 것이 바람직하다. 나노체널 글래스의 경우, 코어 글래스는 기질 글래스에 비해 높은 에칭성을 가진다. 전술한 본 발명의 스파이크가 형성된 표면의 경우, 코어 재료(14)는 기질 재료(12)에 비해 에칭성이 낮고, 복합재 표면의 에칭시 돌출된 뾰족한 형상을 형성한다.
복합재 내에 비혼합성 성분을 사용하면 재료의 인발이 용이해지는 것에 주목해야 한다. 일반적으로 재료의 상호확산이 지나치게 크지 않은(혼합성 지나치게 크지 않은) 상태 및 각 성분이 소적(droplets)으로 분할되지 않은(혼합성이 불충분한) 상태에서 인발을 촉진하도록 특정의 혼합성을 가지는 재료를 선택하는 것이 유리하다.
상기 집속체(10)는 집속체(10)를 포함하는 재료를 충분히 연화시킬 수 있는, 그러나 재료의 손상, 분해, 또는 다른 유해한 변화를 충분히 회피할 수 있는 온도로 가열될 수 있다. 다음에, 상기 집속체(10)의 융합 및 직경감소를 위해 집속된 로드의 축선을 따라 상기 집속체를 인발할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 인발된 집속체(20)의 기질(12)과 코어(14)는 치수가 감소되었다. 인발된 집속체(20)를 횡방향으로 절단하여 복수의 집속체를 얻고, 이들 복수의 집속체를 재집속하여 코어(14)의 개수를 증가시킬 수 있다.
상기 집속체(20)는 재인발될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2회 인발된 집속체(30)의 기질(12)과 코어(14)는 치수가 더욱 감소되었다. 다음에, 상기 2회 인발된 집속체(30)를 횡방향으로 절단하여 복수의 집속체를 얻고, 이들 복수의 집속체를 재집속하여 코어(14)의 개수를 증가시킬 수 있다.
상기 집속, 인발 및 절단공정은 1회 실시하거나 코어재료(14)의 소정의 직경 및 간격을 얻을 때까지 복수회 실시할 수 있다. 코어재료(14)의 나노미터 스케일의 직경 및 간격을 얻을 수 있다. 상기 공정을 통해 필요에 따라 집속체의 치수 및 이 집속체 내의 로드의 개수를 변화시킬 수 있다.
최종 인발공정 후(최초 인발공정이 최종 인발공정으로 될 수 있음), 집속체를 절단하고, 재집속하고, 융합하여 대경의 집속체를 얻을 수 있다. 도 4는 부울(boule; 40)의 일부의 도식도이다. 상기 부울(40)을 횡방향으로 임의의 두께로 절단하여 슬라이스(플레이트, 타일)를 제조할 수 있다. 도 5는 플레이트(50)의 도식도이다. 상기 절단방향은 통상 로드(12) 및 인발방향에 대해 수직방향이다. 그러나, 이것은 필수사항은 아니다. 절단면의 일면 또는 양면은 연마할 수 있다. 도면에 육각형의 부울(40)이 도시되어 있고, 이 것이 명세서에 일례로써 기술되어 있으나, 본 발명의 실시예를 실행함에 있어서 임의의 형상의 부울을 형성, 가공, 및 사용하는 것이 가능하다.
다음에, 절단된 복합체 플레이트(50)의 일면 또는 양면을 에칭하여 코어재료(14)로 이루어진 스파이크를 형성할 수 있다. 상기 복합체 표면에 에칭제(예를 들면, HF)를 접촉시킬 수 있고, 이 에칭제는 코어재료(14; 돌출상)에 비해 기질재료(12; 후퇴상)를 더 신속하게 에칭시킨다. 상기 에칭공정은 기질재료(12)의 소정의 깊이까지 에칭이 진행됨으로써 코어재료(14)가 표면으로부터 돌출될 때까지 계속된다. 그 결과, 상기 코어재료(14)는 원추형 스파이크 형태로 뾰족하게 성형된다. 상기 스파이크의 어스펙트비는 기질재료(12)의 에칭속도와 코어재료(14)의 에칭속도의 비에 따라 달라진다(도 6 및 도 7 참조).
[실시예]
하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것으로서, 이 것에 의해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다.
[실시예 I]
본 발명에 따라, 에칭성이 상대적으로 약한 돌출상인 Sylvania SG12TM (Corning 0120TM과 등가물) 코어 글래스 및 에칭성이 상대적으로 강한 후퇴상인 Corng 8161TM 피복(기질 글래스)을 구비한 복수의 글래스 로드를 집속하여 집속체를 형성하고, 이 집속체를 상기 로드의 연화를 위해 충분한 온도로 가열하고, 집속체의 직경을 감소시키기 위해 인발하였다. 상기 집속체를 복수의 부분으로 절단한 다음 재집속 및 재인발하였다. 코어 글래스의 직경이 5 ㎛까지 수축되고, 간격이 약 7 ㎛까지 수축될 때까지 상기 공정을 반복 실시하였다. 상기 집속체를 절단하고, 집속하고, 융합하여 직경이 약 1.5 cm인 짧고 두꺼운 집속체를 형성하였다. 상기 집속체의 일단부를 횡방향으로 절단하여 얇은 플레이트를 형성하고, 이 플레이트를 연마한 다음, 실온에서 20분 동안 HF를 이용하여 에칭시킴으로써 디스크 표면상에 스파이크를 형성하였다. 스파이크의 높이는 약 12 ㎛였다.
도 6은 실시예 1에 따라 제작된 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 경사 현미경 사진이다. 후퇴 영역(16) 및 스파이크(18)가 명확하게 보인다. 도 7은 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 고배율 사진이다. 도 8은 융합된 집속체의 육각형 패턴이 드러난 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 저배율 사진이다. 도 9는 스파이크가 형성된 글래스 플레이트의 평면도이다.
전술한 본 발명은 다양한 용도를 가진다. 특히 초소수성 재료나 초친수성 재 료의 제조시에 다양한 용도를 가진다. 일반적으로, 본 발명의 뾰족한 표면 형상에 의해 그 돌출상을 이루고 있는 재료 또는 그 돌출상을 피복하고 있는 재료와 액체 사이의 반발작용(예, 소수성) 또는 친화작용(예, 친수성)이 증대된다. 구체적으로는, 특정 액체에 대해 자연적인 반발성(발액성)인 재료 표면은 그 액체에 초발액성(super-repulsive)이 되고, 특정 액체에 대해 자연적인 친화성을 가지는 재료는 그 액체에 초친액성(super-attractive)이 된다. 따라서, 본 발명에 의하면 재료의 물리 화학적 속성에 기초하여 다양한 액체에 대해 초친액성이나 초발액성인 많은 새로운 재료를 제조할 가능성이 있다.
상기 뾰족한 형상의 표면에 초친화성 및 초반발성을 향상시키거나 생성하기 위한 코팅을 피복시킬 수 있다. 상기 코팅은 복합체 기초 재료에 접착성이 있고 동시에 화학적 적합성이 있어야 한다. 복수개의 코팅을 피복할 수 있다. 예를 들면, 제1 코팅은 기능성 제2 코팅과의 적합성을 증진시키기 위한 완충층(buffer layer)의 역할을 할 수 있다. 상기 뾰족한 형상의 표면에 피복되는 층의 형식 및 층의 수에는 제한이 없다. 따라서, 본 발명에 의하면 재료 및 코팅의 물리 화학적 속성에 기초하여 다양한 액체에 대해 초친액성이나 초발액성인 많은 새로운 재료를 제조할 가능성이 있다.
초소수성 표면을 형성하기 위해, 상기 뾰족한 형상의 표면에 예를 들면 불화탄소(fluorocarbon)와 같은 소수성 물질을 코팅할 수 있다. 상기 소수성 코팅은 예를 들면 PTFE나 유사한 폴리머로 이루어진 코팅이 포함된다; 폴리머로서는 CF3 말단 기를 구비한 폴리머가 특히 적합하다. 상기 코팅은 균일한 두께를 얻기 위해 회전도포법(재료를 회전시키면서 액체(예, Dupont TEFLONⓒAF 용액)를 도포하는 방법)을 이용할 수 있다. 또한 진공증착법을 이용하여 코팅을 도포할 수도 있다. 예를 들면, 스퍼터링법이나 고온 필라멘트 화학증착법(HFCVD)에 의해 PTFE나 다른 불화탄소를 도포할 수 있다. 자기조직화 단분자막(self-assembled monolayer)은 재료를 적절한 용액 내에 침지시키거나 예를 들면 표면상에 용액을 포어링(pouring) 또는 스프레잉(spraying)함으로써 도포할 수 있으므로 특히 단순하고, 글래스를 포함하는 다양한 재료의 유효한 소수성 코팅이다. 폴리머의 표면은 소수성을 더욱 향상시키기 위해 불소화 처리할 수 있다. 복합재의 재료에 따라 그 밖의 코팅을 사용하여 재료의 소수성을 형성할 수 있다. 그 결과 물(다양한 수성 유체를 포함)에 반발하는 초소수성 코팅 표면을 얻는다.
[실시예 II]
실시예 I에 따라 제조된 스파이크가 형성된 디스크는 (트리데카플루오로-1,1,2,2 테트라하이드로옥틸) 트리클로로실란을 함유하는 헥산용액에 침지하여 스파이크가 형성된 표면상에 자기조직화 단분자막을 형성하였다. 그 결과 얻어진 디스크는 초소수성 특성을 나타냈다.
실시예 II에 따라 제조된 초소수성 디스크의 초소수성 특성을 실험하였다. 도 10은 주사기로부터 디스크 상에 유출된 물방울을 보인 것이다. 상기 물방울은 175°이상 내지 180°에 근접하는 겉보기 접촉각을 가진다. 도 11은 본 발명과 비 교하기 위해 소수성 피막을 도포한 평평한 글래스 표면상에 주사기로부터 유출된 물방울을 보인 것이다. 상기 물방울은 약 105°의 겉보기 접촉각을 가진다.
상기 도 12 내지 도 14는 동영상으로부터 발췌한 사진으로서, 주사기로부터 유출된 물방울이 초소수성 디스크를 향해 낙하 중인 사진(도 12), 상기 물방울이 초소수성 디스크에 도달하여 압축되는 사진(도 13), 및 상기 물방울이 초소수성 디스크로부터 반발하는 사진(도 14)이다. 상기 물방울은 연속적으로 반발하고 마침내 초소수성 디스크의 표면을 이탈함으로써 디스크는 완전히 건조한 상태로 남는다.
상기 초소수성 디스크를 페트리 접시의 평면 상에 올려 놓은 다음 그 디스크 상에 물방울을 떨어뜨렸다. 상기 물방울은 전술한 바와 같이 거동한 후 약 5 mm의 깊이에 도달하였다. 물방울은 초소수성 디스크를 덮지 않고 디스크의 주변에 환형 메니스커스를 형성하였다. 도 15는 물의 메니스커스에 의해 둘러싸인 초소수성 디스크를 보인 것이다. 상기 페트리 접시에 충분한 양의 물을 추가했을 때, 물방울은 결국 디스크 상측 공간에서 붕괴되었다. 그러나, 상기 디스크 상의 물의 제거 및/또는 주사기를 통한 기포 공급에 의하면 도 15에 도시된 상태으로 즉각 복귀하였다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 복합재는 일종 이상의 복합재 로드로 구성된 집속체를 포함한다. 예를 들면, 복수의 코어중 일부는 천공된 제품을 제조할 수 있도록 고 에칭성/용해성(예를 들면 나노체널 형태의 코어)을 구비하는 상이한 코어상(core phase)을 구비할 수 있다. 도 16은 동일한 기질 글래스(12)로 제작된 복수의 글래스 로드를 구비한 플레이트(160)를 도시한 것으로서, 대부분의 로드 는 전술한 것과 동일한 코어 글래스(14)를 구비하고 있다. 그러나, 코어 중의 일부는 상이한 재료로 제조된 퓨지티브(162) 코어이다. 상기 플레이트(160)를 에칭하면 상기 퓨지티브 코어(162)는 용해되어 플레이트(162) 내에 천공을 형성하는 한편 다른 코어(14)들은 스파이크를 형성한다. 상기 퓨지티브 코어(162)는 완전히 용해될 수 있다. 천공을 구비하는 실시예는 기존의 필터 재료에 비해 다양한 액체로부터 용해 기체를 제거하는 것을 포함한 여러가지 용도에 그리고 다양한 유체 내의 표면 기체층의 가압에 유용하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.
상기 퓨지티브 코어(162)는 사전에 선택된 에칭제 이외의 용매로 용해시킬 수 있는 재료로 제작할 수 있다. 예를 들면, 상기 퓨지티브 코어(162)는 아세톤에 용해될 수 있는 폴리머로 제조할 수 있다. 도 17은 용매에 노출된 후 에칭되지 않은 플레이트(160')를 도시한 것으로서, 코어(162)가 용해되어 제거됨으로써 천공(172)이 형성되어 있다. 다음에 상기 플레이트(160')를 에칭하여 다른 코어(14)로부터 스파이크를 형성하고, 특히 상기 천공(172)의 크기를 확대시킬 수 있다. 결국 상기 천공(172)의 치수는 퓨지티브 코어(162)의 치수에 의해 결정된다.
본 발명의 많은 실시예에 있어서, 본 발명의 재료는 어떤 표면을 코팅 및/또는 적층하기 위한 타일이 되도록 제조하는 것이 바람직하다. 도 5 및 기타의 도면은 타일 또는 타이의 일부를 도식적으로 도시한 것으로서, 이 타일에는 수백만개 이상의 스파이크를 포함할 수 있다. 타일은 예를 들면 워터크래프트(watercraft)의 선체나 수중익선(hydrofoil)의 표면에 접착할 수 있다. 상기 타일을 불규칙한 표면상에 부착하기 위해, 에칭되기 전의 타일을 매우 얇은 두께로 절단하거나 상기 불 규칙한 형상의 표면에 충분히 밀착되는 가요성을 가지도록 상기 타일을 가열하거나, 이들 양자를 모두 실행할 수 있다. 상기 타일은 일단 적절한 형상이 되면, 소정의 대상 표면상에 부착한 다음 가공처리(에칭 및 필요에 따라 코팅)할 수 있다. 또는 타일을 먼저 가공처리한 다음, 소정의 대상 표면상에 부착할 수도 있다.
본 발명의 일부의 실시예에서는 상기 재료를 이용하여 육안으로 보았을 때 분말 형상으로 보이는 극소형의 타일인 마이크로타일(micro-tiles)을 제조한다. 마이크로타일은 다른 두 성분에 비해 에칭속도가 빠른 제3의 글래스 또는 제3의 성분을 이용하여 제조한다. 도 18을 참조하면, 전술한 코어(14)를 구비하는 복수의 로드(12)로 성형한 마이크로타일을 1개 도시한 것이다. 상기 타일의 최외연부의 로드(182)는 고에칭성 글래스 또는 전술한 바와 같은 고용해성 폴리머와 같은 퓨지티브 재료로 제작된다. 집속체는 인발, 절단 및 재인발 공정에 의해 가공되므로, 각 마이크로타일(180)의 치수는 크게 감소되는 반면 부울 내의 마이크로타일(180)의 개수는 크게 증가한다. 그 결과, 윤곽부에 퓨지티브 로드(182)를 구비하는 복수의 미세한 마이크로타일(180)을 포함하는 플레이트가 제조된다. 상기 상기 플레이트를 에칭처리 또는 용해처리하면 상기 퓨지티브 로드(182)는 에칭 또는 용해되어 제거되고, 개개의 마이크로타일은 분리된다. 따라서, 복잡한 표면상에 코팅 및/또는 적층으로서 용이하게 부착시킬 수 있는 규칙적인 형상의 분말이 얻어진다. 본 실시예는 특히 초소수성 코팅으로서 유용하다.
본 발명의 일부의 실시예에 있어서, 특히 로드의 복합 배열에 있어서, 코어 재료는 후퇴상을 형성하는 것으로 선택하고, 기질 재료는 돌출상을 형성하는 것으 로 선택한다. 위와 같은 배열에 의해 표면의 대부분이 평탄 정도가 낮고 후퇴영역이 작은 스파이크에 의해 덮힌 표면을 형성할 수 있다. 도 19를 참조하면, 플레이트(190)는 돌출상 글래스로 이루어진 중실 로드(solid rods; 196) 및 돌출 글래스 기질(192) 및 후퇴 글래스 코어(194)를 구비하는 복합재 로드를 포함할 수 있다. 도시된 특정의 패턴에 있어서, 각 중실 로드(196)의 중위에는 6개의 복합재 로드(192, 194)가 둘러싸고 있다.
도 20 및 도 21은 도 19에 도시된 플레이트(190)를 에칭한 결과를 도시한 것이다. 도 20은 에칭된 플레이트(200)의 일부의 표면 형상의 윤곽선을 보여주는 평면도이다. 후퇴상 영역(220)은 실선의 원(202, 202', 202")으로 표시되어 있다. 돌출영역(스파이크)(216)은 점선(204, 206) 및 점(208)으로 표시되어 있다.
도 21은 도 20의 점선으로 표시된 사각형 부분의 측면도이다. 도 21의 도시방향은 도 20의 화살표 214 방향이다. 절단면(210 및 212)은 돌출상(218)의 기질의 후퇴상(220)의 부분(202, 202', 202")을 나타낸다. 스파이크(216)는 윤곽(204, 206)을 통해 점(208)까지 돌출한다.
도 20 및 도 21에 도시된 후퇴상(220)을 완전히 에칭하여 제거하면 본 명세서에서 기술한 용도에 유용한 다공 플레이트(200)을 제조할 수 있다. 상기 완전 에칭공정은 상기 돌출상(218)을 에칭하지 않는 에칭제를 이용하여 동시에 및/또는 후속단계에서 수행할 수 있다.
도 22는 도 19와 유사한 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 22의 플레이트(220)는 돌출상 재료로 이루어진 중실 로드(222)와 이 중실 로드의 외주를 둘러싸고 있는 후퇴상 재료로 이루어진 6개의 중실 로드(224)를 포함할 수 있다. 이 배열에 의하면 후퇴영역이 커지는 것을 상쇄하여 중실 로드의 가격이 감소되는 장점이 있다.
경우에 따라, 구배를 가지는 간격 및/또는 치수의 스파이크를 형성하도록 다양한 치수의 코어를 집속하는 것이 바람직하다.
많은 조합에 의하면 복합재 스파이크 표면을 얻을 수 있다. 집속체는 동일하지 않은 복수의 로드의 집합체이고, 다양한 로드를 다양한 패턴으로 배열할 수 있다.
경우에 따라, 인발 방향에 수직한 각도 이외의 절단각으로 재료를 절단하면 방향성 민감도를 가지는 분야에 유용하게 사용할 수 있는 각을 이루는 스파이크를 제조할 수 있다.
본 발명의 일부의 실시예에 있어서, 집속체의 형상은 예를 들면 정사각형, 직사각형, 삼각형 등과 같은 형상으로 구성할 수 있다.
마이크로체널이나 나노체널 글래스를 제조하고, 코어를 에칭에 의해 제거하고, 전기도금법에 의해 금속으로 상기 복수의 홀을 충전하고, 상기 기질 글래스 및 금속(금속은 느린 속도로 에칭)을 에칭하여 금속 스파이크를 남기는 공정을 통해 전기 도전성(예를 들면, 금속) 스파이크를 구비하는 복합재 스파이크 표면을 제조하는 것도 바람직하다. 그 결과, 금속은 돌출상을 형성하고, 잔류하는 마이크로체널 글래스는 후퇴상을 형성한다. 적절한 금속에는 Au, Ag, Ir, Ni, Pd, Pt 및 이들의 합금이 포함된다. 그러나, 이들 금속에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면 도전 성 폴리머와 같은 다른 마이크로체널이나 나노체널 재료로부터 도전성 스파이크를 제조할 수도 있다.
상기 도전성 스파이크 표면의 외면에 소수성 코팅 또는 자기조직화 단분자막을 코팅시킬 수 있다. 예를 들면, 유전체 상의 전기습윤현상(electro-wetting on dielectric; EWOD)이나 전기적 절환이 가능한 표면 코팅에 의해, 상기 초소수성 특성은 전기적으로 온오프 절환시킬 수 있다. 금속으로 형성한 복합재 스파이크의 다른 용도는 (전계방출 디스플레이 등을 위한 전자 에미터로서 사용되는) 전자장 에미터로서 사용하는 것이다. 도전성 코어는 플레이트를 관통하므로 플레이트의 하면(에칭되지 않은 면) 상에 스파이크의 전기접점을 형성할 수 있다. 상기 스파이크가 형성된 면은 손상되었을 때 용이하게 재생시킬 수 있다. 이를 위해, 필요시 노후한 소수성 코팅을 박리제거하고, 뾰족한 형상을 재생하도록 표면을 다시 에칭하고, 필요시 소수성 코팅을 다시 피복시키면 된다. 상기 기초 재료는 두께 방향을 따라 복합 패턴을 구비하고, 이 기초 재료가 완전히 에칭제거되지 않는한 교체할 필요가 없다. 미세한 뾰족 형상은 긁히면 손상되므로 상기한 재생이 가능한 구성은 매우 큰 장점이다.
상기 복합재 재료는 공지의 집적회로 제조법을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 적합한 제1상(후퇴상 또는 돌출상)을 이방성 에칭하여 트렌치를 형성하고, 트렌치를 제2상으로 충전하고, 평탄화하고, 다음에 본 발명에 따라 에칭하여 제조한다. 상기 기질 재료는 기판 재료 상의 불연속 부분에만 배치할 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 전자장치, 센서(예, MEMS) 등에 인접한 칩 상에 배치시킬 수 있다.
상기 본 발명의 실시예의 장점은 다음과 같다.
1. 표면을 구성하는 재료는 대부분 불활성 재료 또는 적어도 비반응성 재료로 구성할 수 있다.
2. 에칭공정에 단순 산 및/또는 용매를 사용할 수 있다.
3. 대부분의 경우 전형적인 포토리소그래피에 기초한 제작법에 비해 재료의 대량생산이 단순하다.
4. 스파이크가 형성된 표면 형상은 원위치에서 필요시 신속하게 저렴하게 재생이 가능하다.
본 발명, 특히 본 발명의 초소수성 실시예는 다음과 같은 분야에 적용할 수 있다. 그러나, 이들 분야에 한정되지 않는다.
초소수성의 다공질 구조(예로써, 도 16 및 도 21 참조)는 용해 기체 추출기/모니터로서 사용할 수 있다. 상기 재료는 물의 침투에 대해 또는 심지어 물의 습윤 현상에 대해 강한 저항력을 가진다. 압력이나 진공을 이용하여 상기 재료에 대해 물을 가압하면(일반적으로 실온 하에서), 물에 가해진 높은 에너지에 의해 물은 국부적으로 미세하게 비등(증발)한다. 용해 기체는 모두 상기 구조를 관통하지만 물은 관통할 수 없다. 따라서, 본 발명은 용해기체는 침투가 가능하고 물은 침투가 불가능한 필터로서 작용함으로써, 물에 용해된 유해 기체(예, 독성의 화학 및/또는 생물학 제제)를 제거하는 수단 및/또는 표본채취(sampling) 수단을 제공한다. 본 발명은 특히 본토방위 및 테러에 대비한 지속적인 노력에 이용할 수 있다.
본 발명을 워터크래프트의 선체, 수중익선 등과 같은 곳에 이용하면 마찰력을 감소시킴으로써 고속 및/또는 동일한 동력으로 장거리 여행이 가능하다. 상기 코팅/적층을 사용하면 워터크래프트에 의해 물에 형성되는 외란 또는 흔적이 감소된다. 상기 코팅/적층을 사용하면 선체에 만각류(barnacles), 오물 등이 덜 부착되거나 전혀 부착되지 않는다. 상기 코팅/적층을 사용하면 염수의 부식효과를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 코팅/적층은 소형 선박, 수상함, 잠수함, 어뢰, 무인 수상함이나 무인 잠수함 및 해상 비행기를 포함하는 사실상 모든 선박이나 장치에 대해 장점을 가진다.
본 발명은 항공기의 프로펠러, 터어빈, 조타장치, 스티어링과 같은 가동부 및 고정부에 사용하면 드래그 및 캐비테이션을 감소시킴으로써 효율을 향상시킬 수 있다.
유전체 상의 전기습윤현상(EWOD)이 가능한 도전성 스파이크를 구비하는 실시예는 수상함이나 잠수함의 조향에 이용할 수 있다. 선박의 일측의 EWOD를 작동시키면(초소수성 특성을 선택적으로 오프시키면), 선박은 마찰 조향(friction steering)에 의해 그 일측 방향으로 조향될 수 있다. 본 발명을 잠수함에 적용하면 그 잠수 깊이를 조절할 수 있다.
본 발명은 유해한 액체 및/또는 고가의 액체를 취급하기 위한 글래스 기구를 제조하는데 이용할 수 있다. 상기 재료로 제조되거나 코팅된 글래스 기구로부터 물이나 물을 주성분으로 하는 용액을 쏟아 내면 글래스 기구 내에는 잔류물이 전혀 남지 않고 완전히 제거된다. 장점은 실험에 의한 오염이 제거되는 것에 있다.
본 발명은 자동 세정 글래스 기구, 창문, 렌즈 등의 제조에 사용할 수 있다. 상기 초소수성 재료는 잔류물을 전혀 남기지 않고, 물 및 많은 수용액은 재료의 표면에서 롤링오프(rolling off; 굴러떨어져 나감)되고, 이 과정에서 만나는 먼지나 오물을 적셔서 쓸어버림으로써 재료를 자동 세정한다.
본 발명은 응축방지 기구로서 사용할 수 있다. 재료의 표면에서 증기의 응축에 의해 생성된 미세 물방울은 원추형 스파이크의 선단으로 이동하고 재료의 표면상에서 극히 용이하게 롤링오프된다. 이와 같은 롤링오프는 마이크론 수준 내지 서브마이크론 수준 하에서 발생하고, 그 후 재료의 표면에 안개나 서리로서 육안으로 볼 수 있게 된다. 습기나 얼음의 집적되는 현상이 제거된다. 적용분야는 안경, 안전 안경, 마스크, 윈드실드, 창문 등과 같은 투명기구 등이 있으나, 이 분야에 한정되지 않는다. 상기와 같이 구성된 재료의 투명 성능은 광학적 회절법칙의 지배를 받는다. 간단히 말해서 재료의 스파이크의 주기성이 광학적 파장 보다 작으면, 상기 재료는 투명하게 보인다. 이와 같은 현상은 스파이크의 주기성이 300 nm 미만일 때 공기중에서 발생한다. 또 본 발명은 다른 적용분야로서 예를 들면 냉장고, 히이트펌프, 제습기의 냉각 코일 등과 같은 열교환기에 사용되어 열효율을 증대시키고, 해동 사이클을 감소시키거나 심지어 완전히 제거할 수 있다. 그러나, 본 발명의 적용분야가 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 항공기의 날개, 프로펠러 등에 강우가 얼어붙는 것을 방지하기 위한 코팅에 사용할 수 있다. 상기 코팅은 물방울이 얼기 전에 코팅 표면으로부터 낙하시키므로 동결을 방지한다.
본 발명은 결정화 매체로서 사용할 수 있다. 물을 주성분으로 하는 용액을 상기 재료의 표면상에 올려놓으면 구형상의 물방울이 된다. 이 물방울을 증발시키면 물방울은 재료의 표면상에 고착됨이 없이 균일하게 수축된다(대부분의 다른 재료는 표면상의 고착에 의해 환상의 커피 얼룩이 생긴다). 특히, 이것은 미세중력 환경 하에서 수행되는 초고순도의 단백질의 결정화와 유사한 단백질의 결정화가 가능하다.
본 발명은 예를 들면 관, 배관, 호스 등과 같은 도관의 코팅에 사용할 수 있다. 점성저항의 감소에 의해 도관의 층류 및 난류에 관련된 전단력이 크게 감소되거나 완전히 제거된다. 그 결과, 난류가 거의 없거나 전혀 없는 상태로 일단의 물을 유동시키므로 물의 유동에 필요한 에너지량을 대폭 감소시킨다. 특히 구동력이 약한 대류 순환계에 있어서 이와 같은 현상이 발생한다. 또 상기 표면의 특성에 의해 난류발생 조건이 변화할 수 있다. 물과 상기 표면의 접촉면적은 최소가 되므로 열적 접촉도 감소되어 가열되거나 냉각된 유체의 열손실을 감소시킬 수 있고, 관 내의 코팅부의 위치를 조절함으로써 열손실을 관리할 수 있다.
본 발명은 예를 들면 물 및 오일과 같이 혼합이 불가한 분리된 액체에도 사용할 수 있다. 상기 초소수성 재료는 오일 및 기타 유기성 액체를 흡인한다.
상기 뾰족한 표면 형상 및 표면 특성을 선택함으로써, 본 발명은 혈액의 항응고 표면으로서 사용할 수 있다. 따라서, 상기 재료는 혈액의 응고를 방지하고, 스텐트, 심장밸브, 인공심장의 표면, 수술기구 및 혈액순환에 사용되는 외부장치와 같은 인공 임플란트를 위한 코팅으로서 사용할 수 있다. 상기 표면상에서의 점성의 감소에 의해 혈액의 전단력이 감소되고, 그 결과 혈액의 손상이 감소된다.
본 발명은 주기적 기능화 표면을 사용하는 세포 조작장치로서 사용할 수 있다. 일례로서, 특정의 분자는 코팅되지 않은 (초친수성) 스파이크가 형성된 글래스 표면의 각 글래스 스파이크의 선단부에 부착될 수 있다. 적용분야는 예를 들면, DNA/RNA/단백질 조작 및 분석연구, 난자수정을 위한 세포 직접주입이 포함된다.
금속 스파이크를 구비한 본 발명의 실시예는 전계방출장치로서 사용할 수 있다. 상기 정렬된 구조는 전자의 방출을 유발할 수 있다. 각 금속 스파이크는 후면(backplane; 스파이크가 형성된 표면의 후면측의 복합재 표면)을 통해 급전 및 제어될 수 있다. 상기 스파이크의 선단부는 극히 미세(<10 nm)하게 제조될 수 있으므로, 전자방출을 위해 소량의 전압이 요구된다. 상기 장치는 표시장치 또는 전계방출 현미경으로부터 발광 다이오드에 이르는 다양한 전계방출장치의 대용으로서 사용할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시 및 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자는 첨부한 청구범위에 정의된 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경 및 개조할 수 있음은 당연하다.

Claims (19)

  1. 후퇴상 및 돌출상 재료를 포함한 제1조성을 가지는 지지층, 및
    상기 지지층에 일체로 상기 지지층의 표면으로부터 돌출하고, 적어도 그 선단부는 본질적으로 상기 돌출상 재료로 구성된 복수의 이격배치된 미소규모의 뾰족한 표면 형상을 포함하는 복합재 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 후퇴상 재료 및 돌출상 재료는 규칙배열로 배열된 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지지층은 복수의 융합된 피복에 의해 피복된 코어를 포함하고, 상기 피복재료는 상기 후퇴상 재료 또는 상기 돌출상 재료인 피복을 포함하고, 상기 코어재료는 상기 재료 이외의 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 글래스, 금속, 세라믹, 폴리머 또는 수지를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 글래스, 금속, 세라믹, 폴리머 또는 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 상기 제1재료와 상이한 제2재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 제1글래스를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 제2글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 글래스를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 미소규모의 표면 형상의 적어도 일부 상에 소수성 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 소수성 코팅은 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 불화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품.
  9. a. 사전선택된 에칭제에 대한 감수성이 돌출상 재료에 비해 높은 후퇴상 재료를 포함하는 제1영역 및 돌출상 재료를 포함하는 제2영역을 구비하는 표면층을 구비하는 전구체을 제공하는 단계; 및
    b. 상기 표면층을 상기 사전선택된 에칭제로 에칭처리하는 단계로서, 상기 후퇴상 재료는 상기 돌출상 재료에 비해 신속하게 에칭되고, 상기 돌출상 재료 및 상기 후퇴상 재료를 포함하는 후퇴된 지지층과 일체를 이루고 있는 상기 돌출상 재료를 포함하는 복수의 돌출하는 미소규모의 뾰족한 표면 형상을 형성하는 에칭처리단계를 포함하는 뾰족한 표면 형상을 구비하는 복합재 제품의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 후퇴상 재료 및 돌출상 재료는 규칙배열로 배열된 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 지지층은 복수의 융합된 피복에 의해 피복된 코어를 포함하고, 상기 피복재료는 상기 후퇴상 재료 또는 상기 돌출상 재료인 피복을 포함하고, 상기 코어재료는 상기 재료 이외의 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 글래스, 금속, 세라믹, 폴리머 또는 수지를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 글래스, 금속, 세라믹, 폴리머 또는 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 상기 제1재료와 상이한 제2재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 제1글래스를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 제2글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 후퇴상 재료는 글래스를 포함하고, 상기 돌출상 재료는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 사전선택된 에칭제는 유기산, 무기산, 유기 알칼리, 무기 알칼리, 극성 용매, 비극성 용매, 유기 용매, 무기 용매, 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에칭제를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 사전선택된 에칭제는 HF를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서, 상기 사전선택된 에칭제는 혼합 에칭제계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  18. 제9항에 있어서, c. 소수성 재료로 상기 복수의 뾰족한 표면 형상을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 소수성 재료는 폴리머를 포함하는 적어도 하나의 불화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 제품의 제조방법.
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