KR20090098564A - 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법 - Google Patents

금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090098564A
KR20090098564A KR1020080024028A KR20080024028A KR20090098564A KR 20090098564 A KR20090098564 A KR 20090098564A KR 1020080024028 A KR1020080024028 A KR 1020080024028A KR 20080024028 A KR20080024028 A KR 20080024028A KR 20090098564 A KR20090098564 A KR 20090098564A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal foil
substrate
hydrophobic surface
metal
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020080024028A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100993925B1 (ko
Inventor
김동섭
이건홍
황운봉
임근배
박현철
이병주
이상민
김준원
Original Assignee
포항공과대학교 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 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020080024028A priority Critical patent/KR100993925B1/ko
Priority to PCT/KR2009/001250 priority patent/WO2009113822A1/en
Priority to JP2010550598A priority patent/JP5337823B2/ja
Priority to EP09718737.1A priority patent/EP2260128A4/en
Priority to AU2009224143A priority patent/AU2009224143B2/en
Priority to CN2009801085907A priority patent/CN101970726B/zh
Priority to US12/921,585 priority patent/US8257630B2/en
Publication of KR20090098564A publication Critical patent/KR20090098564A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100993925B1 publication Critical patent/KR100993925B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/02—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C39/12—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424—Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a general shape other than plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/48—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling
    • B29C33/485—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling cores or mandrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
    • B29C39/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C39/26—Moulds or cores
    • B29C39/34—Moulds or cores for undercut articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/045—Anodisation of aluminium or alloys based thereon for forming AAO templates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/756—Microarticles, nanoarticles

Abstract

본 발명은 알루미늄 포일(foil)과 같은 금속 포일을 이용하여 3차원 형상 구조물의 표면에 소수 특성이 부여되게 형성시키는 3차원 형상 구조물의 제조방법에 관한 것으로서, 특정 형상 구조물의 외면에 금속 포일(foil)을 부착시켜 금속 포일 기재를 준비하는 금속 포일 단계, 금속 포일 기재를 양극 산화 가공하는 양극 산화 단계, 금속 포일 기재의 외면에 비젖음성 고분자 물질을 코팅함으로써 음극 복제 구조물을 형성하는 음극 복제 단계, 음극 복제 구조물의 외면을 외부 형성 물질로 감싸는 외부 구조물 형성 단계, 및 금속 포일 기재를 제거하는 금속 포일 제거 단계를 포함한다.
알루미늄, 포일, 소수성, 미세 홀, 비젖음성, 양극 산화, 음극 복제

Description

금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법{Fabricating Method of 3D Shape Structure Having Hydrophobic Surface Using Metal Foil}
본 발명은 소수(疏水)성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 알루미늄 포일(foil)과 같은 금속 포일을 이용하여 3차원 형상 구조물의 외부 표면에 소수 특성이 부여되게 형성시키는 3차원 형상 구조물의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속이나 폴리머 등의 고체 기재의 표면은 고유의 표면 에너지를 가지고 있다. 이는 임의의 액체가 고체 기재에 접촉할 때 액체와 고체 간의 접촉각으로 나타나게 된다. 여기서, 액체는 물 또는 기름과 같은 종류를 통칭하지만, 이하에서는 액체 중에서도 가장 대표적인 물을 언급하여 설명하겠다. 접촉각의 크기가 90°보다 작은 경우에는 구 형상의 물방울이 고체 표면에서 그 형태를 잃고 표면을 적시는 친수성(親水性, hydrophilicity)특성을 나타낸다. 반면, 접촉각의 크기가 90°보다 큰 경우에는 구형상의 물방울이 고체 표면에서 구의 형상을 유지하면서 표면을 적시지 않고 외부 힘에 의해 쉽게 흐르는 소수(疎水, hydrophobicity) 특성을 나타낸다. 그 예로서 연꽃 잎 위에 물방울이 떨어졌을 경우, 연꽃 잎을 적시지 않고 표면을 흐르는 현상이 바로 소수 특성을 나타낸다.
고체 기재의 표면이 갖는 고유의 접촉각은 그 표면이 미세한 요철형상을 갖도록 가공하게 되면 그 값이 변화될 수 있다. 즉, 접촉각이 90°보다 작은 친수성 표면은 표면 가공을 통해 친수성이 더욱 커질 수 있고, 접촉각이 90°보다 큰 소수성 표면도 표면가공을 통해 소수성이 더욱 커질 수 있다. 이러한 고체 기재의 소수성 표면은 다양한 응용이 가능하다. 소수성 표면은 배관 구조물에 적용하면, 배관 내부를 유동하는 액체의 미끄러짐이 보다 용이해져서 그 유량과 유속이 증가한다. 이로 인해, 소수성 표면은 수도관 또는 보일러 배관에 적용시 종래에 비해 이물질이 쌓이는 것을 보다 현저하게 감소시킨다. 그리고, 소수성 표면은 비젖음성 고분자 물질이 이용된다면, 배관 내면에서의 부식이 방지되기 때문에 수질오염도 감소시킬 수 있다.
그러나, 임의의 용도를 위해 고체 표면의 접촉각을 변화시키는 기술은 현재까지 반도체 제조기술을 응용한 MEMS(Micro electro mechanical Systems) 공정으로서, 고체 표면을 마이크로 혹은 나노 단위의 미세한 요철로 형성한다. 이러한 MEMS 공정은 반도체 기술을 기계공학적으로 응용한 첨단의 기술이지만, 반도체 공정은 상당히 고가의 비용이 소요된다. 즉, MEMS 공정은 고체 표면에 나노 단위의 요철을 형성하고자 하는 경우에 금속 표면의 산화, 일정 온도와 일정 전압의 인가, 특수한 용액에서의 산화 및 에칭 같은 작업을 수행한다. 이런 MEMS 공정은 일반적인 작업환경에서 수행할 수 없는 작업들이기 때문에, 특별히 제작된 청정실에서 작 업이 이루어져야 하고, 이에 필요한 전용 기계들도 고가의 장비이기 때문이다. 또한, MEMS 공정은 반도체 공정의 특성상 넓은 표면을 한 번에 처리하지 못하는 점 또한 단점으로 작용한다.
이와 같이 기존 소수성 표면을 형성하는 기술은 그 공정이 매우 복잡하고 대량생산이 어려우며, 높은 제작비용으로 인해 그 적용 자체가 쉽지 않다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 종래에 비해 상대적으로 단순화된 단계이면서도 저렴한 제조 비용으로 대량 생산이 가능한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물을 제조하더라도, 일상 생활 속에서 손쉽게 구할 수 있는 알루미늄 포일과 같은 재료를 이용하여 보다 용이하게 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법은 특정 형상 구조물의 외면에 금속 포일(foil)을 부착시켜 금속 포일 기재를 준비하는 금속 포일 단계, 상기 금속 포일 기재를 양극 산화 가공하여 상기 금속 포일 기재의 외면에 미세 홀을 형성하는 양극 산화 단계, 상기 금속 포일 기재의 외면에 비젖음성 고분자 물질을 코팅하여 상기 비젖음성 고분자 물질을 상기 금속 기재의 미세 홀에 대응하는 음극 복제 구조물로 형성하는 음극 복제 단계, 상기 음극 복제 구조물의 외면을 외부 형성 물질로 감싸는 외부 구조물 형성 단계, 및 상기 음극 복제 구조물과 상기 외부 형성 물질로부터 상기 금속 포일 기재를 제거하는 금속 포일 제거 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 금속 포일은 알루미늄 소재로 된 얇은 박막 형태의 알루미늄 포일이다.
본 발명의 실시예는 상기 금속 포일과 상기 특정 형상 구조물의 표면에 상기 금속 포일을 부착하는 과정에서 면과 면 사이의 공간으로 공기가 유입되지 않도록 상기 금속 포일을 순차적으로 압착시킨다.
본 발명의 실시예는 상기 특정 형상 구조물을 전해질 용액 내에서 전해 연마(electropolishing)를 실시하여, 상기 특정 형상 구조물의 표면을 평탄화시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 양극 산화 단계는 전해질 용액이 채워진 양극 산화 장치에 상기 금속 기재를 담근 후 상기 금속 기재에 전극을 인가시킴으로써 상기 미세 홀을 갖는 양극 산화층을 형성한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 음극 복제 단계는 상기 비젖음성 고분자 물질이 상기 금속 기재의 미세 홀에 주입되어, 상기 음극 복제 구조물이 상기 미세 홀에 대응하는 다수 개의 기둥들을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 비젖음성 고분자 용액은 PTFE(Polytetrahluorethylene), FEP(Fluorinated ethylene propylene copoymer), PFA(Perfluoroalkoxy) 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 물질이다.
본 발명의 실시예는 상기 금속 포일 기재를 화학적인 식각에 의해 제거한다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 형상 구조물의 제조방법은 3차원 형상 구조물의 내부 표면 또는 외부 표면에 소수성을 부여시킬 수 있으면서도, 종래의 MEMS 공정에서 필요로 하는 고가의 장비를 사용하지 않아서 그 제작비용도 상대적으로 저렴하고, 그 공정도 단순한 장점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법은 금속 포일 단계(S1), 양극 산화 단계(S2), 음극 복제 단계(S3), 외부 구조물 형성 단계(S4), 및 금속 포일 제거 단계(S5)를 수행한다. 이와 같은 단계를 수행함으로써 본 발명의 실시예는 종래의 MEMS 공정에 비해 단순하면서도 상대적으로 저렴한 제작비용으로 소수성 표면을 갖는 구조물을 제조할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예는 상기와 같은 제조 단계에 의해서 3차원 형상 구조물의 내부 표면 또는 외부 표면에도 소수 특성이 부여되도록 구조물을 제조할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1에 도시된 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법에 따라 각 단계별 제조공정을 각각 이미지화하여 나타낸 개략도들로서, 도 2a는 특정 형상 구조물을 나타낸 개략도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 사용되는 특정 형상 구조물(101)은 원통 형상의 물체로서, 배관(pipe) 구조물의 내면에 소수 특성을 부여하기 위한 용도로 사용된다. 본 발명의 실시예는 사전 준비 작업으로서 과염소산(perchloric acid)과 에탄올(ethanol)을 1:4의 부피비로 혼합한 용액에 특정 형상 구조물(101)를 담근 후에 전해 연마(electropolishing)를 실시하여, 특정 형상 구조물(101)의 표면을 평탄화시킨다.
도 3은 도 2a에 도시된 특정 형상 구조물에 금속 포일을 감싸는 모습을 형상화하여 나타낸 개략도이다.
도 1, 도 2b, 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 금속 포일(110)을 특정 형상 구조물(101)의 표면에 부착시키는 금속 포일 단계를 수행한다(S1). 본 발명의 실시예는 특정 형상 구조물(101)의 표면에 금속 포일(110)이 부착된 구조물을 "금속 포일 기재"라고 지칭한다. 금속 포일 단계(S1)는 금속 포일(110)로서 일생 생활 속에서 널리 사용되고 있는 알루미늄 포일을 이용한다. 알루미늄 포일은 알루미늄 소재로 제작된 얇은 박막 형태의 제품이다. 그리고, 금속 포일 단계(S1)는 금속 포일(110)과 특정 형상 구조물(101)의 표면에 금속 포일(110)을 부착하는 과정에서 면과 면 사이로 공기가 유입되게 않도록 금속 포일(110)을 순차적으로 압착시키는 것이 바람직하다.
도 4는 도 2c에 도시된 금속 포일 기재를 양극 산화시키는 양극 산화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1, 도 2c, 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 금속 포일 기재를 양극 산화 가공(anodizing)하여 금속 포일 기재의 외면에 미세 홀(hole)을 형성하는 양극 산화 단계를 수행한다(S2). 양극 산화 단계는 금속 포일 기재를 전해질 용액(23)에 담근 후에 전극을 인가시킴으로써, 금속 포일 기재의 표면에 양극 산화층(120)을 형성한다.
이를 위해 본 발명의 실시예는 도 4에 도시된 양극 산화 장치(20)를 이용한다. 양극 산화 장치(20)는 양극 산화용 본체(21)의 내부 수용공간에 전해질 용액(23 ; 일례로 0.3M 옥살산 C2H2O4 또는 인산)이 일정량 채워지고, 이런 전해질 용액(23)에 금속 포일 기재가 담겨진다. 양극 산화 장치(20)는 전원 공급부(25)를 구비하는데, 금속 포일 기재는 전원 공급부(25)의 양극 또는 음극 중 어느 하나에 연결되고, 백금소재의 다른 금속 기재(26)는 전원 공급부(25)의 다른 나머지 극성에 연결된다. 여기서, 다른 금속 기재(26)는 전원 인가가 가능한 전도체라면, 그 소재가 한정되지 않는다. 실험조건으로서, 금속 포일 기재와 다른 금속 기재(26)는 설정된 거리(일례로 50 mm)로 유지되면서, 전원 공급부(25)는 설정된 정전압(일례로 60 V)을 인가하게 된다. 이때, 전해질 용액(23)은 일정 온도(일례로 15°C) 하에서 유지되는데, 용액 농도의 국부적인 편향을 막기 위하여 교반기(stirrer)로 교반시킨다. 그러면, 금속 포일 기재의 표면에는 양극 산화층(120)으로서 알루미나가 형성된다. 이렇게 양극 산화를 실시한 후에는 금속 포일 기재를 전해질 용액(23)으로부터 꺼내어, 탈 이온수에서 세척한(일례로 약 15분간) 후 설정된 온도(일례로 60°C)의 오븐에서 일정 시간(일례로 약 1시간) 동안 건조시킨다.
그러면, 금속 포일 기재의 양극 산화층(120)에는 도 5에 도시된 바와 같이 나노미터 단위 직경을 갖는 미세 홀(121)이 형성된다.
도 6은 도 2d에 도시된 양극 산화층의 미세 홀에 대응하는 음극 형상을 복제하는 음극 복제 장치를 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 6에 도시된 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 음극 복제 장치를 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 1, 도 2d, 도 6, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 금속 포일 기재의 외면에 해당하는 양극 산화층(120)에 비젖음성 고분자 물질을 코팅한다. 그러면, 비젖음성 고분자 물질은 양극 산화층(120)의 미세 홀(121)에 대응하는 음극 복제 구조물(130)로 형성된다. 즉, 본 발명의 실시예는 금속 포일 기재의 표면에 음극 복제 구조물(130)을 형성하는 음극 복제 단계를 수행한다(S3).
본 발명의 실시예는 나노 스케일의 미세 홀(121)이 형성된 금속 포일 기재를 복제용 틀(template)로 구비하고, 양극 산화 단계(S2)를 수행하기 위해서 도 6 및 도 7에 도시된 음극 복제 장치(30)를 이용한다. 음극 복제 장치(30)는 음극 복제용 본체(31)와, 음극 복제용 본체(31) 내에 일정한 수용 공간을 갖는 수용부(32), 수용부(32)에 수용되는 비젖음성 고분자 용액(33), 및 음극 복제용 본체(31)의 측면을 따라 마련되어 수용부(32)의 비젖음성 고분자 용액(33)이 고체화되도록 응고시키는 냉각부(34)를 구비한다.
음극 복제 장치(30)는 금속 포일 기재가 복제용 틀로서 비젖음성 고분자 용액(33)에 담겨지고, 이런 금속 포일 기재의 양극 산화층(120)에 비젖음성 고분자 물질을 코팅시킨다. 즉, 비젖음성 고분자 용액(33)은 양극 산화층(120)의 미세 홀(121)에 주입되고, 음극 복제 장치(30)의 냉각부(34)가 작동됨으로써 금속 포일 기재의 주위에 접하는 비젖음성 고분자 물질이 응고된다. 이와 같이 본 발명의 실시예는 양극 산화층(120)의 외면에 비젖음성 고분자 물질을 코팅시킴으로써, 미세 홀(121)의 형상에 대응하는 음극의 형상 표면을 갖는 음극 복제 구조물(130)을 형성시킨다. 즉, 음극 복제 구조물(130)은 미세 홀(121)에 대응하는 음극의 형상 표면이므로, 미세 홀(121)들에 각각 대응하여 다수 개의 기둥들을 구비하게 된다.
다만, 비젖음성 고분자 용액(33)은 PTFE(Polytetrahluorethylene), FEP(Fluorinated ethylene propylene copoymer), PFA(Perfluoroalkoxy) 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 이루어진다.
다음 단계로서, 본 발명의 실시예는 도 2e에 도시된 바와 같이 음극 복제 구조물(130)의 외면을 외부 형성 물질(140)로 감싸는 외부 구조물 형성 단계를 수행한다(S4). 외부 형성 물질(140)은 점착성을 갖는 소재로서, 음극 복제 구조물(130)의 굴곡된 외면에 부착되게 유연한(flexible) 특성을 갖는다. 특히, 본 발명의 실시예는 소수성 내부 표면을 갖는 배관 구조물의 제작방법을 예시적으로 기술하고 있으므로, 배관 재료로 사용할 아크릴 필름을 원기둥 형상의 금속 포일 기재의 원주면에 감싼다. 외부 형성 물질(140)은 아크릴 필름 뿐만 아니라 여러 다른 소재가 사용될 수 있다.
다음 단계로서, 본 발명의 실시예는 음극 복제 구조물(130)과 외부 형성 물질(140)로부터 양극 산화층(120)이 형성된 금속 포일 기재를 제거한다(S5). 이때 금속 포일 기재 중 특정 형상 구조물(101)은 금속 포일(110)로부터 용이하게 분리 될 수 있으므로, 압출과 같은 기계적인 방식으로 분리 제거된다. 그리고, 금속 포일(110)과 양극 산화층(120)은 특정 형상 구조물(101)를 제거한 후에 습식 식각으로 제거한다.
본 발명의 실시예는 이와 같은 단계를 수행함으로써 도 2f에 도시된 바와 같이 음극 복제 구조물(130)과 외부 형성 물질(140)이 남게 된다. 상기 언급된 바와 같이 음극 복제 구조물(130)은 그 내부 표면에 다수 개의 미세한 기둥들이 형성되어, 나노 스케일의 구조를 함께 갖는 소수성 표면이 형성된다. 즉, 음극 복제 구조물(130)은 내부 표면이 연꽃 잎과 같은 단면 구조로 이루어짐으로써, 젖음성이 최소화된 소수성 표면 성질을 갖게 되고, 이로 인해 액체와의 접촉각이 160°이상으로 극도로 높아질 수 있다.
[ 실험예 ]
아래에서는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 3차원 형상 구조물의 소수 특성을 살펴보겠다.
금속 포일은 알루미늄 소재로 된 포일을 사용한다. 이러한 알루미늄 포일은 두께가 27㎛이고, 그 크기가 3.5cm × 5cm이다. 알루미늄 포일은 특정 형상 구조물에 부착되어, 금속 포일 기재로 형성된다. 이렇게 형성된 금속 포일 기재는 0.3 M 옥살산 용액에서 13시간 동안 양극 산화가 실시되었다.
알루미늄 포일은 도 8에 도시된 사진들과 같이 양극 산화를 실시하기 전(a)과 후(b)가 시각적으로도 확연하게 구별되었다. 도 9는 도 8에 도시된 금속 포일의 표면을 확대하여 나타낸 사진으로서, 알루미늄 포일에 미세 홀이 형성되어 있음 이 확인되었다.
그런 다음에는 양극 산화를 수행한 알루미늄 포일에 비젖음성 고분자 물질을 코팅함으로써 음극 복제 구조물을 형성하고서, 외부 형성 물질을 부착하였다. 그런 다음에는 음극 복제 구조물의 표면에서 액체와의 접촉각을 실험한 결과, 도 10에 도시된 사진과 같이 액체와의 접촉각이 160°이상으로 극도로 높아짐이 확인되었다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법에서 각 단계를 이미지화하여 나타낸 개략도로서, 특정 형상 구조물을 나타낸 개략도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 특정 형상 구조물에 금속 포일을 부착시키는 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2c는 도 2b에 도시된 금속 포일 기재의 표면에 양극 산화층이 형성된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2d는 도 2c에 도시된 금속 포일 기재의 표면에 대응하는 음극 복제 구조물이 형성된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2e는 도 2d에 도시된 음극 복제 구조물의 외면에 외부 형성 물질이 부착된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2f는 도 2e에 도시된 금속 포일 기재와 양극 산화층이 제거되어 음극 복제 구조물과 외부 형성 물질로 형성된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2a에 도시된 특정 형상 구조물에 금속 포일을 감싸는 모습을 형상화하여 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 2c에 도시된 금속 포일 기재를 양극 산화시키는 양극 산화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 금속 포일 기재를 양극 산화 처리한 후에 양극 산화층에 미세 홀이 형성되어 있음을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2d에 도시된 양극 산화층의 미세 홀에 대응하는 음극 형상을 복제하는 음극 복제 장치를 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 6에 도시된 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 음극 복제 장치를 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에서 금속 포일에 양극 산화를 실시하기 전과 후를 각각 나타낸 사진들이다.
도 9는 도 8에 도시된 금속 포일의 표면을 확대하여 나타낸 사진이다.
도 10은 도 9에 도시된 금속 포일의 표면을 음극 복제한 후에 액체의 접촉각을 실험한 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 : 양극 산화 장치 30 : 음극 복제 장치
100 : 3차원 형상 구조물 101 : 특정 형상 구조물
110 : 금속 포일 120 : 양극 산화층
130 : 음극 복제 구조물 140 : 외부 형성 물질

Claims (8)

  1. 특정 형상 구조물의 외면에 금속 포일(foil)을 부착시켜 금속 포일 기재를 준비하는 금속 포일 단계;
    상기 금속 포일 기재를 양극 산화 가공하여 상기 금속 포일 기재의 외면에 미세 홀을 형성하는 양극 산화 단계;
    상기 금속 포일 기재의 외면에 비젖음성 고분자 물질을 코팅하여 상기 비젖음성 고분자 물질을 상기 금속 기재의 미세 홀에 대응하는 음극 복제 구조물로 형성하는 음극 복제 단계;
    상기 음극 복제 구조물의 외면을 외부 형성 물질로 감싸는 외부 구조물 형성 단계; 및
    상기 음극 복제 구조물과 상기 외부 형성 물질로부터 상기 금속 포일 기재를 제거하는 금속 포일 제거 단계;를 포함하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 포일은 알루미늄 소재로 된 얇은 박막 형태의 알루미늄 포일인 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 포일과 상기 특정 형상 구조물의 표면에 상기 금속 포일을 부착하는 과정에서 면과 면 사이의 공간으로 공기가 유입되지 않도록 상기 금속 포일을 순차적으로 압착시키는 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 형상 구조물을 전해질 용액 내에서 전해 연마(electropolishing)를 실시하여, 상기 특정 형상 구조물의 표면을 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 산화 단계는 전해질 용액이 채워진 양극 산화 장치에 상기 금속 기재를 담근 후 상기 금속 기재에 전극을 인가시킴으로써 상기 미세 홀을 갖는 양극 산화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극 복제 단계는 상기 비젖음성 고분자 물질이 상기 금속 기재의 미세 홀에 주입되어, 상기 음극 복제 구조물이 상기 미세 홀에 대응하는 다수 개의 기둥 들을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 비젖음성 고분자 용액은 PTFE(Polytetrahluorethylene), FEP(Fluorinated ethylene propylene copoymer), PFA(Perfluoroalkoxy) 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 포일 기재를 화학적인 식각에 의해 제거하는 것을 특징으로 하는 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법.
KR1020080024028A 2008-03-14 2008-03-14 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법 KR100993925B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080024028A KR100993925B1 (ko) 2008-03-14 2008-03-14 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법
PCT/KR2009/001250 WO2009113822A1 (en) 2008-03-14 2009-03-12 Method for fabricating 3d structure having hydrophobic surface using metal foil
JP2010550598A JP5337823B2 (ja) 2008-03-14 2009-03-12 金属箔を利用した疎水性表面を有する３次元形状構造物の製造方法
EP09718737.1A EP2260128A4 (en) 2008-03-14 2009-03-12 Method for fabricating 3d structure having hydrophobic surface using metal foil
AU2009224143A AU2009224143B2 (en) 2008-03-14 2009-03-12 Method for fabricating 3D structure having hydrophobic surface using metal foil
CN2009801085907A CN101970726B (zh) 2008-03-14 2009-03-12 用于使用金属箔片制造具有疏水性表面的3d结构的方法
US12/921,585 US8257630B2 (en) 2008-03-14 2009-03-12 Method for fabricating 3D structure having hydrophobic surface using metal foil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080024028A KR100993925B1 (ko) 2008-03-14 2008-03-14 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100002333A Division KR100988932B1 (ko) 2010-01-11 2010-01-11 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090098564A true KR20090098564A (ko) 2009-09-17
KR100993925B1 KR100993925B1 (ko) 2010-11-11

Family

ID=41065408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080024028A KR100993925B1 (ko) 2008-03-14 2008-03-14 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8257630B2 (ko)
EP (1) EP2260128A4 (ko)
JP (1) JP5337823B2 (ko)
KR (1) KR100993925B1 (ko)
CN (1) CN101970726B (ko)
AU (1) AU2009224143B2 (ko)
WO (1) WO2009113822A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019194489A1 (ko) * 2018-04-02 2019-10-10 포항공과대학교 산학협력단 소유성 필터 및 그 제조방법과 이를 이용한 오일 세퍼레이터

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101260455B1 (ko) * 2011-07-21 2013-05-07 포항공과대학교 산학협력단 극소수성 표면 가공 방법 및 극소수성 표면을 가지는 증발기
KR101669734B1 (ko) * 2014-12-29 2016-11-09 부산대학교 산학협력단 초소수성 시트 및 이의 제조 방법
CN106319599A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 黄山天马铝业有限公司 一种高效疏水铝箔及其制备方法
CN111907090A (zh) * 2020-07-30 2020-11-10 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种热固性树脂基复合材料表面防冰阵列结构的成型方法
CN114870095A (zh) * 2022-05-06 2022-08-09 南通大学 一种表面具有各向异性纳米拓扑结构的组织工程移植物构建方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5517507B2 (ko) * 1972-06-29 1980-05-12
JPS5835742A (ja) * 1981-08-21 1983-03-02 Victor Co Of Japan Ltd 情報記録媒体円盤の製作に用いられるスタンパの製作法
US4619804A (en) * 1985-04-15 1986-10-28 Eastman Kodak Company Fabricating optical record media
US4923572A (en) * 1988-09-29 1990-05-08 Hallmark Cards, Incorporated Image transfer tool
JPH10278277A (ja) * 1997-04-10 1998-10-20 Brother Ind Ltd ノズルプレートおよびその製造方法
JPH10287277A (ja) * 1997-04-17 1998-10-27 Daihatsu Motor Co Ltd 自動車の車体フロア補強構造
EP0947353B1 (en) * 1998-03-31 2003-07-02 Agfa-Gevaert A method for preparing an aluminum foil for use as a support in lithographic printing plates
DE10064520A1 (de) * 2000-12-22 2002-07-04 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung von selbstreinigenden Oberflächenstrukturen
AU2002325215A1 (en) * 2002-05-08 2003-11-11 Leonhard Kurz Gmbh And Co. Kg Method of decorating large plastic 3d objects
US7195732B2 (en) * 2002-09-18 2007-03-27 Ricoh Optical Industries Co., Ltd. Method and mold for fabricating article having fine surface structure
KR100742696B1 (ko) * 2004-10-28 2007-07-25 학교법인 포항공과대학교 미세요철을 갖는 고체 기재의 표면 가공방법 및 이방법으로 표면 처리된 고체 기재
US20060270229A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 General Electric Company Anodized aluminum oxide nanoporous template and associated method of fabrication
JP4706432B2 (ja) * 2005-10-24 2011-06-22 富士ゼロックス株式会社 シームレス管状体用の芯体金型、シームレス管状体用の芯体金型の製造方法および芯体金型を用いたシームレス管状体の製造方法
US20090317590A1 (en) 2006-07-05 2009-12-24 Postech Academy-Industry Foundation Method for fabricating superhydrophobic surface and solid having superhydrophobic surface structure by the same method
KR100927729B1 (ko) * 2008-03-14 2009-11-18 포항공과대학교 산학협력단 담금법을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019194489A1 (ko) * 2018-04-02 2019-10-10 포항공과대학교 산학협력단 소유성 필터 및 그 제조방법과 이를 이용한 오일 세퍼레이터

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011513103A (ja) 2011-04-28
EP2260128A4 (en) 2017-04-05
CN101970726A (zh) 2011-02-09
CN101970726B (zh) 2013-09-25
KR100993925B1 (ko) 2010-11-11
AU2009224143B2 (en) 2013-06-06
EP2260128A1 (en) 2010-12-15
AU2009224143A1 (en) 2009-09-17
JP5337823B2 (ja) 2013-11-06
US8257630B2 (en) 2012-09-04
WO2009113822A9 (en) 2010-03-18
US20110012285A1 (en) 2011-01-20
WO2009113822A1 (en) 2009-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100949374B1 (ko) 극소수성 표면 가공방법 및 이 방법으로 제조된 극소수성표면 구조물을 갖는 고체 기재
KR100927729B1 (ko) 담금법을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의제조방법
EP2038452B1 (en) Method for fabricating superhydrophobic surface
KR100993925B1 (ko) 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상구조물의 제조방법
KR100961282B1 (ko) 친수성 표면과 소수성 표면을 갖는 멤브레인의 제조방법
US8241481B2 (en) Manufacturing method of 3D shape structure having hydrophobic inner surface
KR101078071B1 (ko) 극 소수성 표면 및 극 소수성 표면 제작 방법
US8394283B2 (en) Manufacturing method of 3D shape structure having hydrophobic external surface
KR100988932B1 (ko) 금속 포일을 이용한 소수성 표면을 갖는 3차원 형상 구조물의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140930

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161004

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171024

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181001

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190925

Year of fee payment: 10