KR20170129336A

KR20170129336A - 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20170129336A
Application number: KR1020160059752A
Authority: KR
Inventors: 안용현
Original assignee: 단국대학교 산학협력단
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-11-27
Also published as: KR101835971B1

Abstract

나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판 및 이의 제조방법이 제공된다. 구체적으로, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판은, 표면에 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 담그고 제1 온도에서 교반하여 산화 알루미늄막에 폴리도파민을 코팅하고, 소수성 처리된 나노 실리카 입자, 폴리스티렌 및 유기 용매를 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 혼합하여 혼합 용액을 준비하며, 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 혼합 용액에 담궈 알루미늄 판의 표면에 소수성 나노 조성물을 코팅하는 단계를 포함하여 제조된다. 이렇게 제조된 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판은 알루미늄 산화막이 유지된 채로 초소수성 표면을 가질 수 있다.

Description

나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판 및 이의 제조방법{SUPERHYDROPHOBIC ALUMINUM PLATE WITH NANOPARTICLES COATING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 알루미늄 판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

알루미늄은 산업적으로 중요한 금속으로서, 비교적 가볍고, 매끈하며, 열 전도도가 우수하고, 내식성(corrosion resistance)이 탁월한 소재이다. 이에 따라 알루미늄을 포함한 합금은 수송, 우주공학 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

일례로, 알루미늄 합금판은 건물 외벽의 마감 재료로서 자주 사용된다. 그러나, 알루미늄 판이 건물 외벽에 사용되는 경우, 강수나 먼지에 의해 외벽이 쉽게 오염되는 문제가 있다. 이에 따라, 건축 자재로 사용되는 알루미늄의 표면이 초소수성을 갖게 하여 빗방울, 친수성 먼지들이 쉽게 제거되도록 만들 필요가 있다.

이러한 초소수성 표면을 알루미늄 판에 형성하기 위해서는, 일반적으로 포토리소그래피(photolithography), 에칭(etching), 양극 산화(anodization) 등의 방법이 사용된다. 그러나, 알루미늄 합금 표면이 이러한 화학적 또는 물리적 방법을 통해 에칭되면, 대기 중에서 자연스럽게 알루미늄 표면에 형성되었던 산화막이 파괴됨으로써, 알루미늄의 표면이 화학적으로 불안정해지게 된다.

따라서, 초소수성을 가지면서도 알루미늄 표면의 안정한 산화막을 유지시키는 기술이 필요한 실정이다. 또한, 이처럼 알루미늄 판의 표면이 초소수성을 갖게 하는 과정에서 높은 독성을 가진 화학물질을 사용하지 않고도 친환경적으로 초소수성 표면을 만들 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 알루미늄 표면의 안정한 산화막을 유지하면서 알루미늄 판의 표면이 초소수성을 갖게 하는, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 이러한 알루미늄 판을 친환경적으로 제조할 수 있는, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은, 표면에 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을, 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 담그고 제1 온도에서 교반하여, 상기 산화 알루미늄막에 폴리도파민을 코팅한다. 소수성 처리된 나노 실리카 입자, 폴리스티렌 및 유기 용매를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 혼합하여 혼합 용액을 준비한다. 상기 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 상기 혼합 용액에 담궈, 상기 알루미늄 판의 표면에 소수성 나노 조성물을 코팅한다.

상기 나노 실리카 입자는, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트와 결합되어 소수성 처리될 수 있다.

상기 나노 실리카 입자는 나노 실리카 입자가 포함된 에탄올 현탁액에 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데시 트리메톡시실레인 용액, 암모니아수 및 탈이온수가 첨가되어 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트와 결합될 수 있다.

상기 제1 온도는 50℃ 이상 및 80℃ 이하일 수 있다.

상기 제2 온도는 10℃ 이상 및 30℃ 이하일 수 있다.

상기 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판은 상기 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 액침된 채 24시간 동안 교반될 수 있다.

상기 유기 용매는 테트라하이드로퓨란을 포함할 수 있다.

상기 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 상기 혼합 용액에 액침하는 시간은, 상기 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을 상기 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 액침하는 시간보다 짧을 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판을 제공한다. 상기 알루미늄 판은 상기 제조방법에 따라 제조된 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판이다.

본 발명에 따르면, 산화막이 형성된 알루미늄 표면을 폴리도파민으로 코팅하고, 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판을 소수성 처리된 실리카 나노 입자 및 폴리스티렌이 포함된 유기 용매에 담금 코팅하여 소수성 처리된 실리카 입자들을 폴리도파민-코팅된 알루미늄 산화막에 결합시킴으로써, 알루미늄 표면의 안정한 산화막을 파괴하지 않고도 초소수성을 가지는 알루미늄 판을 형성할 수 있다.

또한, 높은 독성 물질 없이 담금 코팅에 의해 비교적 간단한 공정으로 알루미늄 판을 초소수성 처리함으로써, 건축 마감자재 등 다양한 분야에 응용 가능한 초소수성 알루미늄 판을 친환경적으로 제조할 수 있다.

다만, 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들을 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 2a는 통상적인 순수 알루미늄 판의 표면 상에 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 결합된 모습과, 그 위의 물 접촉각을 측정한 SEM(scanning electron microscope) 이미지이다.
도 2b는 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판의 표면 상에 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 결합된 모습과, 그 위의 물 접촉각을 측정한 SEM 이미지이다.
도 3은 초소수성 처리된 알루미늄 판의 표면의 EDX(energy dispersive X-ray spectroscopy) 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 초소수성 처리된 알루미늄 판의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석도를 도시한 도면들이다.
도 5는 초소수성 처리된 알루미늄 판의 시간에 따른 내식성 변화를 측정한 도면이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법의 흐름을 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법은, 표면에 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 담그고 제1 온도에서 교반하여, 산화 알루미늄막에 폴리도파민을 코팅하는 단계(S10), 소수성 처리된 나노 실리카 입자, 폴리스티렌 및 유기 용매를 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 혼합하여 혼합 용액을 준비하는 단계(S20) 및 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 혼합 용액에 담궈, 알루미늄 판의 표면에 소수성 나노 조성물을 코팅하는 단계(S30)를 포함한다. 이하에서는 각각의 단계에 대해 상세히 설명하도록 한다.

단계 S10에서는, 표면에 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 담그고 제1 온도에서 교반하여, 산화 알루미늄막에 폴리도파민을 코팅할 수 있다. 알루미늄은 대기 중에서 안정한 표면 막인 산화막을 형성하는데, 이러한 산화막을 파괴하지 않고도, 초소수성 처리를 하기 위하여, 폴리도파민으로 코팅할 수 있다.

이를 위해, 표면에 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을, 도파민 염산염(dopamine hydrochloride)이 용해된 버퍼 수용액에 담그고, 소정의 온도에서 교반할 수 있다. 이때, 도파민 염산염이 용해되는 버퍼 수용액은 예를 들어, Tris-HCl 수용액(pH 8.5)일 수 있다. 버퍼 수용액에 알루미늄 판을 액침한 경우, 알루미늄 판에 폴리도파민이 잘 코팅될 수 있도록 승온된 조건에서 교반할 필요가 있다. 예를 들어, 알루미늄 판이 액침된 채로 약 50℃ 내지 약 80℃의 온도에서 교반할 수 있다. 이처럼 상온보다 높은 온도에서 교반함으로써, 폴리도파민이 아닌 의도치 않은 미세 고분자 입자들이 알루미늄 판에 증착되는 것을 방지할 수 있다.

단계 S20에서는, 소수성 처리된 나노 실리카 입자, 폴리스티렌 및 유기 용매를 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 혼합하여 혼합 용액을 준비할 수 있다. 이때, 소수성 처리된 나노 실리카 입자와 폴리스티렌이 유기 용매에 혼합된 혼합 용액은, 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판의 표면에 소수성 계층 구조를 형성하기 위한 용액으로서, 후속된 단계에서, 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판이 담금 코팅될 때 사용된다. 상기 유기 용매로는, 예를 들어, 테트라하이드로퓨란(THF)이 사용될 수 있다.

소수성 처리된 나노 실리카 입자는, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트와 결합된 실리카 나노 입자(HFTHSNP)일 수 있다. 이를 위해, 나노 실리카 입자가 포함된 에탄올 현탁액에, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데시 트리메톡시실레인(HFTHTMS) 용액, 암모니아수(NH₄OH), 탈이온수(DI water)의 혼합액을 첨가할 수 있다. 이 경우, 혼합액을 제조하는 온도는 상온(약 10℃ 내지 30℃)일 수 있다. 또한, 혼합 물질들이 잘 섞이도록 소정의 시간 동안 교반되어 혼합 용액이 준비될 수 있다.

단계 S30에서는, 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 혼합 용액에 담궈, 알루미늄 판의 표면에 소수성 나노 조성물을 코팅할 수 있다. 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판은 폴리도파민이 코팅된 채로, 단계 S20의 혼합 용액에 액침되는데, 이에 따라, 폴리도파민, 소수성 처리된 나노 실리카 입자, 폴리스티렌 및 유기 용매에 의해, 산화 알루미늄막 상에 고분자의 계층 구조가 형성될 수 있다. 본 단계에서 코팅을 위해 필요한 시간은, 단계 S10에서 알루미늄 판에 폴리도파민을 코팅하기 위한 시간보다 훨씬 짧을 수 있다. 예를 들어, 단계 S10에서 알루미늄 판에 폴리도파민을 코팅하기 위해서는, 승온된 조건에서 20시간 이상 교반하여 알루미늄 판의 표면에 폴리도파민을 코팅시킬 수 있는 반면, 본 단계에서는, 10분 이하의 시간 동안, 예를 들어, 3분 이하의 짧은 시간 동안에 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판을 상기 혼합 용액에 액침할 수 있다. 이처럼 액침 시간이 짧더라도, 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판의 표면에 충분히 결합될 수 있다.

이와 같이, 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판에 폴리도파민을 코팅하고, 이를 HFTHSNP/PS/THF 혼합 용액에 담금 코팅하여 초소수성 처리함으로써, 알루미늄 산화막을 에칭 없이 유지시키면서도, 초소수성을 갖도록 개질된 표면을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소수성 처리된 알루미늄 판의 제조방법을 설명하도록 한다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시적인 실시예일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.

<실시예 1>

1. 소수성 나노 입자를 준비

나노 실리카 입자의 합성

나노 실리카 입자는 졸-겔법(stober method)을 사용하여 합성되었다. 메탄올 300 ml, 탈이온수 3 ml 및 암모니아수(NH₃ 28% 수용액, 이하의 암모니아수에서도 동일함) 30 ml의 혼합 용액에 테트라에톡시실레인(TEOS) 25 g (120 mmol)을 첨가하고, 혼합 용액을 50℃에서 3시간 동안 교반하였다. 그 후, 상온에서 3000 rpm으로 20분 동안 원심분리하여 나노 실리카 입자들을 얻었다. 나노 실리카 입자들은 에탄올 300 ml에서 원심분리로 3번 세척된 다음, 40℃에서 24시간 동안 건조되었다.

2. 나노 실리카 입자로 표면 개질

소수성 처리된 나노 실리카 입자를 준비

나노 실리카 입자 0.5 g이 포함된 에탄올 25 ml 현탁액에, Gelest Inc.로부터 구입한 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데시 트리메톡시실레인(HFTHTMS) 0.14 g (0.25 mmol), 암모니아수 0.02 ml 및 탈이온수 0.36 ml의 혼합액을 첨가하였다. 혼합액을 16시간 동안 환류한 다음, 상온에서 4000 rpm으로 20분 동안 원심분리에 의해 침전시켰다. 침전물은 에탄올 30 ml에서 2번 초음파 세척된 다음, 4000 rpm으로 20분 동안 원심분리되어, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트 결합된 나노 실리카 입자들(HFTHSNP)을 얻었다.

담금 코팅을 위한 혼합 용액을 준비

소수성 처리된 나노 실리카 입자들(HFTHSNP) 0.5 g을 테트라히드로푸란(THF) 10 ml에 분산시킨 다음, 폴리스티렌(PS) 0.2 g을 첨가했다. 혼합 용액을 상온에서 1시간 동안 교반하고, 후술하는 담금 코팅에 사용하였다.

알루미늄 판의 표면을 폴리도파민 코팅

알루미늄 판을 에탄올에서 15분 동안 초음파 세척하고, 40℃에서 24시간 동안 건조하였다. 도파민 염산염(dopamine hydrochloride) 0.15 g (0.79 mmol)을 트리스-염화수소 10mM 농도의 버퍼(pH 8.5) 수용액 50 ml에 용해하였다. 세척된 알루미늄 판을 상기 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 담궈 65℃에서 24시간 동안 천천히 교반하였다. 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판을 에탄올(95%)에서 15분 동안 초음파 세척한 다음, 40℃에서 24시간 동안 건조하였다.

초소수성 알루미늄 판을 제조

폴리도파민-코팅된 알루미늄 판을 상기 담금 코팅을 위한 혼합 용액에 1분 동안 담그고, 1 cm/s의 속도로 빼내었다. 코팅된 알루미늄 판은 40℃에서 4시간 동안 건조되었다.

이하에서는, 실시예 1에 따라 얻어진 초소수성 처리된 알루미늄 판의 특징을 설명하도록 한다.

도 2a는 통상적인 순수 알루미늄 판의 표면 상에 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 결합된 모습과, 그 위의 물 접촉각을 측정한 SEM(scanning electron microscope) 이미지이고, 도 2b는 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판의 표면 상에 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 결합된 모습과, 그 위의 물 접촉각을 측정한 SEM 이미지이다.

일반적으로 산화막으로 코팅된 알루미늄 판은 친수성 성질을 가지며, 물 접촉각(water contact angle, WCA)이 약 76 deg. 이다. 이에 비해, 알루미늄 판의 산화막 위에 나노 실리카 입자를 코팅하면, 물 접촉각이 다소 증가한다. 도 2a를 참조하면, 순수 알루미늄 판의 산화막 위에 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 부착된 모습이 도시된다. 도 2a에서는 물 접촉각(WCA)이 115 deg.로 다소 증가하기는 하였지만, SEM 이미지에서 보이는 바와 같이, 알루미늄 산화막 위에 결합된 나노 실리카 입자들의 수가 적었다.

이에 반해, 도 2b를 참조하면, 폴리도파민으로 코팅된 알루미늄 산화막 위에 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 결합되는 경우, 도 2a에서보다 훨씬 많은 나노 실리카 입자들이 알루미늄 산화막 표면에 결합되는 것을 확인할 수 있었고, 이에 따라 물 접촉각(WCA)도 158 deg.로 크게 증가하였다.

이와 같이, 알루미늄 산화막 표면이 초소수성을 갖기 위해서는, 편평한 면이 아니라 고분자의 계층 구조를 가질 필요가 있다. 이같은 고분자들의 계층 구조는, 알루미늄 산화막 위에 코팅된 폴리도파민과, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트 결합된 나노 실리카 입자(HFTHSNP) 및 폴리스티렌(PS)의 혼합 용액이 사용됨에 따라 가능해진다.

즉, 알루미늄 산화막 위에 코팅된 도파민 층으로 인해, 소수성 처리된 나노 실리카 입자들의 부착이 용이해지고, 그에 따라 HFTHSNP/PS 혼합 용액에 담금 코팅되는 경우, 소수성 처리된 나노 실리카 입자들이 더 잘 부착될 수 있다.

도 3은 초소수성 처리된 알루미늄 판의 표면의 EDX(energy dispersive X-ray spectroscopy) 스펙트럼을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 초소수성 처리된 알루미늄 판의 표면에서 C, O, F, Al, Si가 확인되었다. 이러한 화학 조성은 알루미늄 판의 산화막 표면을 폴리도파민, HFTHSNP 및 PS로 코팅함으로써 구현되는 고분자 계층 구조의 조성을 나타낸다. 이처럼 개질된 표면의 알루미늄 판을 XPS로 더 검사하였는데, 이는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 초소수성 처리된 알루미늄 판의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석도를 도시한 도면들이다.

도 4a를 참조하면, 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판이 HFTHSNP/PS 혼합 용액으로 개질된 표면의 XPS 스펙트럼이 도시되었다. 도 4a에서 확인되는 것처럼, 개질된 표면의 알루미늄 판의 고분자 계층 구조는 C, O, Si, F로 구성되어 있는데, 구체적으로, C 1s(282 eV), O 1s (541 eV), F 1s (693 eV)의 피크가 검출되었다. 이때, 693 eV에서 최대 피크가 나타나는 것은, 소수성 처리된 나노 실리카 입자의 C-F 결합을 나타낸다.

C 1s 피크를 고해상도로 더 확인해보면, 도 4b의 XPS 스펙트럼이 확인된다. 도 4b를 참조하면, 285 eV, 286.8 eV, 289.1 eV, 293.8 eV, 295.5 eV의 5개 피크들이 확인되는데, 이들은 각각, C-C 결합, C=O 결합, C-F 결합, CF₃, CF₂를 나타낸다.

건축 외벽 자재 등의 다양한 산업적 응용을 위해서는 알루미늄 판의 개질된 표면이 내식성을 갖는 것이 중요한데, 내식성을 확인하기 위해 3.5% NaCl 수용액에 초소수성 처리된 알루미늄 판을 담그고 시간이 지남에 따라 초소수성의 변화를 측정하였다. 이에 따른 내식성 측정 결과는 도 5에 도시되었다.

도 5는 초소수성 처리된 알루미늄 판의 시간에 따른 내식성 변화를 측정한 도면이다.

도 5를 참조하면, NaCl 수용액 내에서의 액침 시간에 따른 초소수성 처리된 알루미늄 판의 물 접촉각(WCA)이 도시되었다. 도 5에서 확인되는 것처럼, 48시간 동안 액침되더라도 알루미늄 판의 개질된 표면에서 물 접촉각(WCA)이 158 deg.에서 약 133 deg.로 감소되긴 하지만, 여전히 초소수성 특징을 유지하는 것으로 확인되었다. 이처럼 NaCl 수용액에 액침되어도 알루미늄 판의 초소수성이 유지되는 것은, 개질된 표면의 고분자 계층 구조 사이의 공간에 트랩된 미세 공기가, NaCl 수용액의 표면 침투를 감소시키기 때문이다.

미처리된 표면에서의 물 접촉각(θ)과 개질된 표면에서의 물 접촉각(θ^*) 사이의 관계를 나타내는 [식 1]의 Cassie-Baxter 방정식에 따라, 초소수성 처리된 알루미늄 판의 물방울 접촉 비율을 알 수 있다.

[식 1]

여기서, Φs는 물방울의 전체 면적 대비 고체 표면에 접촉한 부분 면적의 비율이다.

산화막이 형성된 순수한 알루미늄 표면에서의 물 접촉각(θ = 76 deg.)과, 초소수성 처리된 알루미늄 표면에서의 물 접촉각(θ^* = 158 deg.)을 [식 1]에 대입하면, Φs = 0.059 의 값을 얻을 수 있다. 이는, 물방울 전체 면적의 약 5.9% 만이 초소수성 처리된 알루미늄 판에 접촉되어 있고, 나머지 약 94.1%의 면적은 공기에 접하는 것을 의미한다. 따라서, 고분자 계층 구조 내에 트랩된 공기와 낮은 표면 에너지 재질의 코팅이, 알루미늄 판의 산화막 표면에서의 물방울 침투를 감소시켜 물 접촉각이 증가되는 것을 알 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따르면, 산화막이 형성된 알루미늄 표면을 폴리도파민으로 코팅하고, 폴리도파민-코팅된 알루미늄 판을 소수성 처리된 실리카 나노 입자 및 폴리스티렌이 포함된 유기 용매에 담금 코팅하여 소수성 처리된 실리카 입자들을 폴리도파민-코팅된 알루미늄 산화막에 결합시킴으로써, 알루미늄 표면의 안정한 산화막을 파괴하지 않고도 초소수성을 가지는 알루미늄 판을 형성할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

표면에 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을, 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 담그고 제1 온도에서 교반하여, 상기 산화 알루미늄막에 폴리도파민을 코팅하는 단계;
소수성 처리된 나노 실리카 입자, 폴리스티렌 및 유기 용매를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 혼합하여 혼합 용액을 준비하는 단계; 및
상기 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 상기 혼합 용액에 담궈, 상기 알루미늄 판의 표면에 소수성 나노 조성물을 코팅하는 단계를 포함하는, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 나노 실리카 입자는,
헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트와 결합되어 소수성 처리되는, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 나노 실리카 입자는 나노 실리카 입자가 포함된 에탄올 현탁액에 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데시 트리메톡시실레인 용액, 암모니아수 및 탈이온수가 첨가되어 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실실릴레이트와 결합되는, 나노조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
상기 제1 온도는 50℃ 이상 및 80℃ 이하인, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 온도는 10℃ 이상 및 30℃ 이하인, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판은 상기 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 액침된 채 24시간 동안 교반되는, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 유기 용매는 테트라하이드로퓨란을 포함하는, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 폴리도파민으로 코팅된 산화 알루미늄막을 가진 알루미늄 판을 상기 혼합 용액에 액침하는 시간은, 상기 산화 알루미늄막이 형성된 알루미늄 판을 상기 도파민 염산염이 용해된 버퍼 수용액에 액침하는 시간보다 짧은, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판의 제조방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된, 나노 조성물이 코팅된 초소수성 알루미늄 판.