KR20210147959A - Antifouling member utilizing surface vibration by vortex and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20210147959A
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Abstract

The present invention relates to an antifouling member utilizing surface deformation and a manufacturing method of the antifouling member. According to the present invention, the antifouling member does not include a separate driving unit, and can remove contaminants on the surface of the upper layer by an undulation motion of the middle layer with vibration induced by the vortex formed in an intaglio pattern of the upper layer. By using the dynamic surface by external flow, the antifouling member can continuously generate vibration without including the separate driving unit, thereby capable of effectively blocking the generation and proliferation of microorganisms. The antifouling member includes a base layer, the middle layer, the upper layer, and a needle layer.

Description

와류에 의한 표면 진동을 활용한 방오 부재 및 그의 제조방법{Antifouling member utilizing surface vibration by vortex and manufacturing method thereof}Antifouling member utilizing surface vibration by vortex and manufacturing method thereof

본 발명은 표면 변형을 활용한 방오 부재 및 방오 부재의 제조방법에 관한 것으로, 외부 유동에 의한 동적 표면을 이용함으로써 별도의 구동부를 포함하지 않고 진동으로 표면을 변형시켜 오염물질을 제거하는 방오 부재 및 방오 부재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antifouling member utilizing surface deformation and a method of manufacturing the antifouling member, wherein the antifouling member removes contaminants by changing the surface by vibration without including a separate driving unit by using a dynamic surface by external flow and It relates to a method for manufacturing an antifouling member.

일반적으로 박테리아를 포함하는 미생물은 정체된 물이나 유체 내에 생성된 후 증식하게 되며, 크게 진균, 세균, 원충류, 조류 등으로 구분되어 유체 내에서 서식한다.In general, microorganisms including bacteria proliferate after being generated in stagnant water or fluid, and are largely divided into fungi, bacteria, protozoa, algae, etc.

박테리아는 증식하면서 자기 생식에 있어 불리할 경우 보호막을 형성하며, 이 보호막을 바이오 필름 또는 박테리아 바이오 필름이라고 한다. 박테리아가 인체의 내부 조직이나 의료 기구 등에 바이오 필름을 형성할 경우, 항생제와 화학물질의 항균 효과가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 선체에 형성될 경우, 배의 성능을 떨어뜨리고 연료 유구량을 증가시키는 문제점이 있다.Bacteria multiply and form a protective film when it is unfavorable to self-reproduction, and this protective film is called a biofilm or bacterial biofilm. When bacteria form a biofilm on internal tissues or medical devices of the human body, there is a problem in that the antibacterial effect of antibiotics and chemicals is reduced. In addition, when it is formed on the hull, there is a problem in that the performance of the ship is reduced and the fuel retention amount is increased.

종래에는 미생물의 발생 및 증식을 억제하기 위해 표면 코팅 방법이나 화학적 그래프팅 방법을 주로 사용하여 왔다. 표면 코팅 방법은 장기간 운용 시 코팅층이 박리되는 현상이 발생되는 단점이 있고, 화학적 그래프팅 방법은 반응 조건이 까다롭고 대면적화 시키기 어려운 문제점이 있다. 또한, 박테리아 등의 미생물은 화학물질에 대해 쉽게 내성을 가지게 되어 방오 기능이 감소하는 문제점이 있었다.Conventionally, a surface coating method or a chemical grafting method has been mainly used to suppress the generation and proliferation of microorganisms. The surface coating method has a disadvantage in that the coating layer peels off during long-term operation, and the chemical grafting method has a problem in that the reaction conditions are difficult and it is difficult to increase the area. In addition, there is a problem in that microorganisms such as bacteria easily have resistance to chemicals, thereby reducing the antifouling function.

최근에 미생물의 발생 및 증식을 억제하기 위해 유체내에 오염방지 도료나 오염 억제제를 첨가하거나, 자외선과 같은 복사원을 조사하는 방법 등이 사용되고 있다. 그러나, 오염방지 도료나 오염 억제제의 대부분은 미생물을 사멸시키기 위해 독성을 갖는 트리부틸주석(tri-butyl tin), 아산화동(CuO) 및 각종 유기 방오제를 함유하여 도료 표면에서 독성 방오제가 수중으로 방출되는 문제점이 있다. 또한, 오염방지 도료나 오염 억제제를 첨가하거나, 자외선과 같은 복사원을 조사하는 방법은 미생물의 증식을 근본적으로 막을 수 없는 문제점이 있다.Recently, in order to suppress the generation and proliferation of microorganisms, a method of adding an antifouling paint or an antifouling agent to a fluid, or irradiating a radiation source such as ultraviolet light has been used. However, most of the antifouling paints or antifouling agents contain toxic tri-butyl tin, copper oxide (CuO), and various organic antifouling agents to kill microorganisms, so that the toxic antifouling agent on the surface of the paint gets into water. There is an emission problem. In addition, the method of adding an antifouling paint or an antifouling agent or irradiating a radiation source such as ultraviolet rays has a problem that cannot fundamentally prevent the growth of microorganisms.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국 등록특허 제10-1395986호의 경우, 자기연마형 방오도료를 사용하여 오염물질을 제거하는 선박에서 선저에 가진(excitation)수단을 부가하여 오염물질을 더욱 효율적으로 제거할 수 있도록 한 선박 방오 도료 연마 촉진장치를 제공한다. 다만, 한국 등록특허 제10-1395986호에서는 연마 기능이 저하되지 않도록 선체에 진동을 부여하기 위해 별도의 구동부를 구비하여야 하므로, 설치시 비용이 증가하고, 구동부에 공급되는 에너지가 추가적으로 필요하다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, in the case of Korean Patent Registration No. 10-1395986, it is possible to more efficiently remove pollutants by adding an excitation means to the bottom of a ship that removes pollutants using a self-polishing type antifouling paint. A device for accelerating the polishing of antifouling paints for ships is provided. However, in Korean Patent Registration No. 10-1395986, since a separate driving unit must be provided to provide vibration to the hull so that the polishing function is not deteriorated, the installation cost increases and the energy supplied to the driving unit is additionally required. have.

이러한 배경 하에, 본 발명자들은 별도의 구동부에 의하지 않고 지속적으로 표면을 변형시켜 미생물의 발생 및 증식을 근본적으로 막을 수 있는 방오 부재를 개발하고자 하였다. 그 결과, 와류(vortex)를 형성할 수 있도록 설계된 구조를 이용하여 외부 유동이 일정한 경우에도 표면 진동을 발생시켜, 오염물질을 고효율로 제거할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. Under this background, the present inventors tried to develop an antifouling member capable of fundamentally preventing the generation and proliferation of microorganisms by continuously modifying the surface without using a separate driving unit. As a result, by using a structure designed to form a vortex, even when the external flow is constant, it was discovered that contaminants could be removed with high efficiency by generating surface vibrations, and the present invention was completed.

본 발명의 목적은 베이스층; 상기 베이스층 상에 적층되는 탄성 소재의 중간층; 상기 중간층 상에 적층되고, 양각패턴과 와류형성이 이루어지는 음각패턴이 반복 형성되는 상부층; 및 상기 상부층 내의 양각패턴 상에서 형성되는 니들층을 포함하고, 상기 와류에 의해 유도된 진동에 의해 상기 중간층은 파상(undulation) 운동함으로써 상기 상부층 표면의 오염물질이 제거되는, 방오 부재를 제공하는 것이다.An object of the present invention is a base layer; an intermediate layer of an elastic material laminated on the base layer; an upper layer laminated on the intermediate layer, in which an embossed pattern and an engraved pattern in which a vortex is formed are repeatedly formed; and a needle layer formed on the embossed pattern in the upper layer, wherein the intermediate layer undulates by vibration induced by the vortex to remove contaminants from the surface of the upper layer.

본 발명의 다른 목적은 베이스층 상에 탄성 소재의 중간층을 적층하는 단계; 양각패턴과 와류형성이 이루어지는 음각패턴이 반복 형성된 상부층을 상기 중간층 상에 적층하는 단계; 및 상기 상부층 내의 양각패턴 상에 니들층을 형성하는 단계; 를 포함하는 방오 부재의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention comprising the steps of laminating an intermediate layer of an elastic material on the base layer; laminating an upper layer in which an embossed pattern and an engraved pattern in which a vortex is formed are repeatedly formed on the intermediate layer; and forming a needle layer on the embossed pattern in the upper layer; It is to provide a method of manufacturing an antifouling member comprising a.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

본 발명의 방오 부재에 의하면, 외부 유동이 일정한 경우에도 표면 진동을 발생시켜 오염물질을 제거할 수 있고, 미생물의 발생과 증식을 억제할 수 있다.According to the antifouling member of the present invention, even when the external flow is constant, it is possible to remove contaminants by generating surface vibrations, and it is possible to suppress the generation and proliferation of microorganisms.

본 발명의 방오 부재에 의하면, 별도의 구동부를 포함하지 않기 때문에 구성이 간단하고 비용을 절감할 수 있으며, 추가적인 동력이 필요하지 않다.According to the antifouling member of the present invention, since a separate driving unit is not included, the configuration is simple and cost can be reduced, and additional power is not required.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 부재의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 유동에 의한 동적 표면을 오염물질 제거에 활용한 방오 부재의 모식도이다.
도 3는 저경도 탄성 소재(PDMS, E=10KPa)층에 외력을 가하여, 층의 두께에 따른 변형 깊이를 확인한 도면이다.
도 4a는 저경도 하이드로겔(GelMA 및 HA)층에 정현파 진동을 가한 경우 압력 분포를 나타낸다.
도 4b는 저경도 하이드로겔(GelMA 및 HA)층에 정현파 진동을 가한 경우 저경도 하이드로겔(GelMA 및 HA)층의 변형 양상을 나타낸다.
도 4c는 저경도 하이드로겔(GelMA 및 HA)층에 정현파 진동을 가한 경우 변형을 분석한 도면이다.
도 5a는 음각패턴에 의한 와류 형성 및 그에 따른 전단응력 발생을 나타낸다.
도 5b는 와류-유도 진동(vortex-induced vibration)을 나타낸 도면이다.
도 6a는 외부 유동이 일정할 때에도 상부층 표면에 지속적으로 와류를 발생시킬 수 있는 구조이다.
도 6b는 일차 유동과 이차 유동을 나타낸다.
도 6c는 상부층 표면 및 양각패턴과 음각패턴 공간 내에서의 와류 형성 메커니즘을 나타낸다.
도 7은 다양한 와류 형성이 가능한 상부층 표면의 형태와 상부층 표면 형태에 따른 방오 성능을 확인한 결과이다.
도 8은 니들층의 두께와 니들의 높이를 나타낸 도면이다.
도 9a는 니들의 간격에 따른 E. coli 배양을 확인한 결과이다.
도 9b는 니들에 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine(MPC)을 코팅하여 방오 효과를 확인한 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오 부재 도뇨 카테터에 적용한 예다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오 부재를 도뇨 카테터에 적용하여 방오효과를 확인한 결과를 나타낸다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 각각 다른 중간층 두께의 방오 부재 이미지이다.
도 11b 는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 각각 다른 중간층 두께에 따른 방오 부재 표면에 형성된 박테리아 형성 면적 차이를 확인한 그래프이다.
1 is a view showing the structure of an antifouling member according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of an antifouling member using a dynamic surface by external flow to remove contaminants according to an embodiment of the present invention.
3 is a view confirming the depth of deformation according to the thickness of the low-hardness elastic material (PDMS, E = 10KPa) by applying an external force to the layer.
Figure 4a shows the pressure distribution when the sinusoidal vibration is applied to the low hardness hydrogel (GelMA and HA) layer.
Figure 4b shows the deformation of the low-hardness hydrogel (GelMA and HA) layer when a sinusoidal vibration is applied to the low-hardness hydrogel (GelMA and HA) layer.
Figure 4c is a view analyzing the deformation when the sinusoidal vibration is applied to the low hardness hydrogel (GelMA and HA) layer.
5a shows the formation of a vortex by the intaglio pattern and the generation of shear stress accordingly.
Figure 5b is a view showing a vortex-induced vibration (vortex-induced vibration).
Figure 6a is a structure that can continuously generate a vortex on the surface of the upper layer even when the external flow is constant.
6b shows a primary flow and a secondary flow.
Fig. 6c shows the vortex formation mechanism on the upper layer surface and in the space of the embossed pattern and the engraved pattern.
7 is a result of confirming the antifouling performance according to the shape of the surface of the upper layer capable of forming various vortices and the shape of the surface of the upper layer.
8 is a view showing the thickness of the needle layer and the height of the needle.
Figure 9a is the result of confirming the culture of E. coli according to the needle interval.
Figure 9b is a graph confirming the antifouling effect by coating the needle with 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC).
10A is an example applied to an antifouling member urine catheter manufactured according to an embodiment of the present invention.
10B shows the results of confirming the antifouling effect by applying the antifouling member manufactured according to the embodiment of the present invention to the urine catheter.
11A is an image of an antifouling member having different intermediate layer thicknesses manufactured according to an embodiment of the present invention.
11B is a graph confirming the difference in the area of bacteria formed on the surface of the antifouling member according to the thickness of each intermediate layer manufactured according to the embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 권리 범위를 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for description purposes only, and should not be construed as limiting the scope of rights. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 유동에 의한 동적 표면을 이용한 방오 부재의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 유동에 의한 동적 표면을 오염물질 제거에 활용한 방오 부재의 모식도이다.1 is a view showing the structure of an antifouling member using a dynamic surface by external flow according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic diagram of an antifouling member using a dynamic surface by external flow to remove contaminants according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 유동에 의한 동적 표면을 이용한 방오 부재는, 베이스층; 상기 베이스층 상에 적층되는 중간층; 상기 중간층 상에 적층되고, 양각패턴과 음각패턴이 반복 형성되는, 상부층; 및 상기 양각패턴 상에 형성된, 니들층을 포함하고, 상기 음각패턴 상에 형성되는 와류에 의해 상기 상부층 표면의 오염물질이 제거된다.1 and 2, the antifouling member using a dynamic surface by external flow according to an embodiment of the present invention, a base layer; an intermediate layer laminated on the base layer; The upper layer is laminated on the intermediate layer, the embossed pattern and the engraved pattern are repeatedly formed; and a needle layer formed on the embossed pattern, and the contaminants on the surface of the upper layer are removed by the vortex formed on the engraved pattern.

본 발명의 일 실시예에 따른 방오 부재에 있어서, 음각패턴에서 와류가 형성될 수 있다. 음각패턴 상에서 형성되는 와류에 의해 진동이 유도되고, 진동에 의해 상기 중간층이 파상 운동하여 상기 상부층 표면의 오염물질이 제거될 수 있다. In the antifouling member according to an embodiment of the present invention, a vortex may be formed in the intaglio pattern. Vibration is induced by the eddy current formed on the intaglio pattern, and the middle layer moves wavy by the vibration to remove contaminants from the surface of the upper layer.

본 명세서에서 사용된 용어 “와류”는 유체의 회전운동에 의하여 주류와 반대방향으로 소용돌이치는 흐름 또는 강하게 회전하면서 흐르는 유체의 형태를 의미한다. As used herein, the term “vortex” refers to a flow that swirls in the opposite direction to the mainstream due to the rotational motion of the fluid or the form of a fluid flowing while strongly rotating.

본 명세서에서 사용된 용어 “파상(undulation)”은 물결 모양을 의미하고, “파상 운동”은 상하로 진동하여 물결 모양으로 움직이는 것을 의미한다. As used herein, the term “undulation” means a wave shape, and “undulation motion” means moving in a wave shape by vibrating up and down.

상기 베이스층은, 플렉서블하고 신축성 있는 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 방오 부재가 선박이나 해양 시설물 등에 설치될 때, 상기 선박이나 해상 시설물의 표면 형태에 따라 유연하게 부착이 가능하도록 하기 위함이다. 상기 베이스층은 플렉서블 폴리에틸렌 테레프타레이트(flexible Polyethylene terephthalate(PET)), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 및 폴리우레탄 아크릴레이트(Poly urethane acrylate, PUA) 중 하나 이상으로 이루어질 수 있고, 표면 형태에 따라 유연성을 갖을 수 있는 소재라면 이에 한정되지 않는다. The base layer may be formed of a flexible and stretchable polymer. When the antifouling member is installed on a ship or offshore facility, it is to be flexibly attached according to the surface shape of the ship or offshore facility. The base layer may be made of at least one of flexible polyethylene terephthalate (PET), polydimethylsiloxane (PDMS), and polyurethane acrylate (PUA), depending on the surface shape. As long as the material can have flexibility, it is not limited thereto.

상기 중간층은, 베이스층의 일측 표면에 적층되고, 두께가 일정하게 형성된 층이다. 상기 중간층은 외력에 의해 변형되더라도 일정한 두께를 유지할 수 있고, 상기 중간층은 외력에 의해 적어도 일부분이 웨이브(wave) 형상으로 변형될 수 있다. 상기 중간층과 니들층의 모듈러스(modulus) 차이로 인한 구조층의 손상을 방지하기 위하여, 저경도의 탄성 소재로 형성된다. 상기 탄성 소재는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 실리콘 오일(Silicone oil), 오르가노겔(organogel), 에코플렉스(ecoflex), 트릭톤 X(Triton X) 및 하이드로겔(hydrogel) 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다.The intermediate layer is a layer that is laminated on one surface of the base layer and has a constant thickness. The intermediate layer may maintain a constant thickness even if it is deformed by an external force, and at least a portion of the intermediate layer may be deformed into a wave shape by the external force. In order to prevent damage to the structural layer due to a difference in modulus between the intermediate layer and the needle layer, it is formed of an elastic material of low hardness. The elastic material is one or more of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone oil, organogel, ecoflex, Triton X, and hydrogel. can be done

본 발명의 명세서에서 “외력”은 중간층 이외의 물체가 중간층에 작용하는 힘을 의미하며, 중간층 또는 본 발명에 따른 방오 소재를 파상운동 또는 변형시킬 수 있는 힘이라면 이에 한정하지 않는다.In the specification of the present invention, “external force” means a force acting on the intermediate layer by an object other than the intermediate layer, and is not limited thereto as long as it is a force capable of undulating or deforming the intermediate layer or the antifouling material according to the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 탄성 소재로 이루어진 중간층의 변형의 경향성을 알 수 있다. 상기 중간층의 변형 깊이는 외력의 세기에 비례하고, 중간층의 두께에 반비례하는 경향성을 갖는다. 상기 중간층의 두께는 0.5mm 이상 내지 2.5mm 이하일 수 있다. 바람직하게, 상기 중간층의 두께가 0.7mmm 이상일 때의 상기 중간층의 변형 깊이는 니들층이 방오 성능을 갖도록 한다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that the intermediate layer made of the elastic material has a tendency to deform. The deformation depth of the intermediate layer is proportional to the strength of the external force and tends to be inversely proportional to the thickness of the intermediate layer. The thickness of the intermediate layer may be 0.5 mm or more and 2.5 mm or less. Preferably, the depth of deformation of the intermediate layer when the thickness of the intermediate layer is 0.7mm or more so that the needle layer has antifouling performance.

본 발명의 명세서에서 “변형 깊이”는 중간층이 파상운동하여 발생하는 마루와 골의 높이를 의미한다. In the specification of the present invention, "deformation depth" means the height of the crest and the valley generated by the wavy motion of the intermediate layer.

도 4a, 4b 및 4c를 참조하면, 상기 탄성 소재로 이루어진 중간층이 진동에 의해 파상 운동한다. Referring to FIGS. 4A, 4B and 4C , the intermediate layer made of the elastic material moves wavy due to vibration.

상기 상부층은 중간층의 일측 표면에 적층되고, 양각패턴과 와류형성이 이루어지는 음각패턴이 반복되어 형성된다. 상기 상부층 표면을 따라 흐르는 유체에 의하여 상기 상부층의 음각패턴에 와류가 형성되고, 형성된 와류는 유체의 흐름에 따라 상부층 표면에 와류패턴을 형성할 수 있다. 상부층 표면의 와류패턴은 표면 진동을 유도하고, 유도된 진동은 상기 중간층에 외력으로 작용하여 중간층이 변형될 수 있다. 변형된 중간층은 파상운동을 하여 상기 상부층 표면의 오염물질을 제거할 수 있다. 상기 상부층 표면에서 형성된 와류패턴에 의해 별도의 구동부 없이도 표면 진동이 지속적으로 유지되어 상부층 표면의 오염물질을 제거할 수 있다. The upper layer is laminated on one surface of the intermediate layer, and an embossed pattern and an engraved pattern in which a vortex is formed are repeatedly formed. A vortex may be formed in the engraved pattern of the upper layer by the fluid flowing along the surface of the upper layer, and the formed vortex may form a vortex pattern on the surface of the upper layer according to the flow of the fluid. The vortex pattern on the surface of the upper layer induces surface vibration, and the induced vibration acts as an external force on the intermediate layer, so that the intermediate layer may be deformed. The deformed intermediate layer may have a wavy motion to remove contaminants from the surface of the upper layer. Due to the vortex pattern formed on the surface of the upper layer, surface vibration is continuously maintained without a separate driving unit, so that contaminants on the surface of the upper layer can be removed.

도 5a에 도시된 바와 같이, 반복된 음각패턴은 와류를 형성하고 그에 따라 전단응력이 발생한다. 상기 상부층 표면을 따라 흐르는 유체는 유속이 1mL/min 내지 30mL/min일 수 있다. 유속 15mL/min 이내의 유체의 흐름은 직사각형 음각패턴 사이의 공간에서 와류를 형성할 수 있고 인접한 음각패턴 표면에 규칙적인 와류패턴을 형성할 수 있다.As shown in Fig. 5a, the repeated engraving pattern forms a vortex, thereby generating shear stress. The fluid flowing along the surface of the upper layer may have a flow rate of 1 mL/min to 30 mL/min. A flow of fluid within a flow rate of 15 mL/min can form a vortex in the space between the rectangular engraved patterns and form a regular vortex pattern on the surface of the adjacent engraved pattern.

도 5b에 도시된 바와 같이, 와류는 표면에 진동을 유도할 수 있다. As shown in Figure 5b, the vortex can induce vibrations on the surface.

도 6a, 6b 및 6c를 참조하면, 상기 상부층 표면은 연속선(line)형, 불연속선(discontinuous line)형, 샤크렛(sharklet)형 및 샤크렛 유사(quasi-sharklet)형 중 어느 하나의 형태일 수 있다. 상기 상부층 표면의 형태에 의하면, 구동부에 의하지 않더라도 외부 유동이 일정할 때에도 상부층 표면에서 와류 생성이 가능하다. 상기 상부층 표면의 형태에 따라 전체 유동의 분리와 형태 사이의 재순환 유동이 발생할 수 있어, 상부층 표면 근처의 전단 응력이 감소할 수 있다. 특히, 샤크렛(sharklet) 형태의 삼각형 단면은 상부층 표면 패턴 근처의 흐름을 방해받지 않도록 하고, 패턴 사이의 간격을 넓혀 전체 유속 레벨을 강화하고, 일차 유속이 가장 높아지게 할 수 있다. 샤크렛 구조에 나타난 바와 같이, s자 형태의 패턴 유닛에서 유량 분열(flow speratio)을 발생시키며, 유량 분열 현상은 같은 방향을 갖는 여러 개의 유동을 발생시킨다. 여기서 발생된 여러 개의 유동을 이차적 흐름이라 한다. 방향성이 없는 속도장을 발생시키는 단순 패턴과는 다르게, 같은 방향의 속도장을 갖는 강한 이차적 흐름이 발생되어, 이는 표면 방오 기능을 갖도록 한다. 따라서, 상기 상부층 표면의 패턴 사이의 이차적 흐름은 방오 기능을 제어할 수 있고, 핵심적인 역할을 한다. 다만, 상기 상부층 표면은 구동부에 의하지 않더라도 다양한 와류 생성이 가능한 형태라면 이에 한정되지 않는다. 6A, 6B and 6C , the upper layer surface may have any one of a continuous line type, a discontinuous line type, a sharklet type, and a quasi-sharklet type. can According to the shape of the surface of the upper layer, it is possible to generate a vortex on the surface of the upper layer even when the external flow is constant even without the driving unit. Depending on the shape of the top layer surface, separation of the total flow and recirculation flow between shapes may occur, thereby reducing shear stress near the top layer surface. In particular, the triangular cross section in the shape of a sharklet prevents the flow near the upper layer surface pattern from being disturbed, and widens the spacing between the patterns to enhance the overall flow rate level, and can make the primary flow rate the highest. As shown in the Sharklet structure, flow splitting occurs in the s-shaped pattern unit, and the flow splitting phenomenon generates multiple flows having the same direction. Several flows generated here are called secondary flows. Unlike the simple pattern for generating a non-directional velocity field, a strong secondary flow with a velocity field in the same direction is generated, which has a surface antifouling function. Therefore, the secondary flow between the patterns on the surface of the upper layer can control the antifouling function, and plays a key role. However, the upper surface of the upper layer is not limited thereto as long as it has a shape capable of generating various vortices even without a driving unit.

상기 상부층 표면의 양각패턴의 폭은 2μm 이상이다. 상기 상부층 표면의 양각패턴의 길이는 불연속선(discontinuous line)형, 샤크렛(sharklet)형 및 샤크렛 유사(quasi-sharklet)형일 때, 4μm 내지 20μm이다. 상기 상부층 표면의 양각패턴의 높이는 2μm 이상이다. The width of the embossed pattern on the surface of the upper layer is 2 μm or more. The length of the embossed pattern on the surface of the upper layer is 4 μm to 20 μm in the case of a discontinuous line type, a sharklet type, and a quasi-sharklet type. The height of the embossed pattern on the surface of the upper layer is 2 μm or more.

상기 상부층 표면의 양각패턴은 직사각형의 산등성이(ridge) 패턴일 수 있고, 와류 흐름을 형성할 수 있는 형태라면 이에 한정되지 않는다. The embossed pattern on the surface of the upper layer may be a rectangular ridge pattern, and is not limited thereto, as long as it has a shape capable of forming a vortex flow.

상기 상부층 표면의 음각패턴은 구덩이(hole) 형상 패턴, 우물(well) 형상 패턴, 직사각형 패턴일 수 있고, 와류 패턴을 형성할 수 있는 형태라면 이에 한정되지 않는다.The intaglio pattern on the surface of the upper layer may be a hole-shaped pattern, a well-shaped pattern, or a rectangular pattern, but is not limited thereto as long as it has a shape capable of forming a vortex pattern.

상기 상부층은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 폴리우레탄 아크릴레이트(Poly urethane acrylate, PUA)로 이루어질 수 있다.The upper layer may be made of polydimethylsiloxane (PDMS) or polyurethane acrylate (PUA).

도 7은 다양한 와류 형성이 가능한 상기 상부층 표면의 형태를 나타내고, 상부층 표면 형태에 따라 방오 성능을 확인한 결과이다. 초록색은 살아있는 박테리아 등의 미생물을 나타내고, 박테리아 등의 미생물 부착 테스트를 실시한 결과 다른 형태에 비하여 상기 상부층 표면의 형태를 샤크렛(sharklet) 형태 또는 샤크렛 유사(quasi-sharklet) 형태로 하였을 때 미생물 부착이 가장 적음을 확인할 수 있다. 7 shows the shape of the surface of the upper layer capable of forming various vortices, and is the result of confirming the antifouling performance according to the shape of the surface of the upper layer. Green color indicates microorganisms such as live bacteria, and as a result of performing a microorganism adhesion test such as bacteria, when the surface of the upper layer has a sharklet shape or a quasi-sharklet type compared to other types, microorganism adhesion It can be seen that this is the smallest.

상기 니들층은 상부층의 양각패턴에 적층된 박막형태로서 중간층의 방오기능 구현과는 독립적으로 표면에 붙은 박테리아 등의 오염물질을 관통하여 제거할 수 있다. 상기 니들층은 박테리아 등을 관통할 수 있다면 형태는 제한되지 않는다. The needle layer is in the form of a thin film laminated on the embossed pattern of the upper layer, and can penetrate and remove contaminants such as bacteria attached to the surface independently of the antifouling function of the middle layer. The shape of the needle layer is not limited as long as it can penetrate bacteria and the like.

도 8은 상기 니들층의 두께와 니들의 높이를 나타낸 도면이다. 상기 니들층은 박막형태이며, 니들층의 두께는 중간층과의 모듈러스 차이로 인한 상부층의 손상을 방지하기 위하여 10μm 내지 200μm일 수 있다. 상기 니들층의 두께가 10μm 미만인 경우 외력에 의해 쉽게 손상되어 방오 효과를 얻을 수 없고, 니들층의 두께가 200μm를 초과하는 경우 와류 형성을 방해할 수 있다. 바람직하게, 상기 니들층의 두께는 100μm이다. 8 is a view showing the thickness of the needle layer and the height of the needle. The needle layer is in the form of a thin film, and the thickness of the needle layer may be 10 μm to 200 μm in order to prevent damage to the upper layer due to a difference in modulus with the intermediate layer. When the thickness of the needle layer is less than 10 μm, it is easily damaged by an external force and thus an antifouling effect cannot be obtained, and when the thickness of the needle layer exceeds 200 μm, the formation of a vortex may be hindered. Preferably, the thickness of the needle layer is 100 μm.

상기 니들의 높이는 100nm 내지 500nm이고, 니들의 하부 지름은 100nm 내지 300nm이고, 니들의 상부 지름은 1nm 내지 100nm일 수 있다. 상기 니들의 높이가 100nm 미만인 니들 패턴 또는 수 나노 단위의 나노 니들 패턴은 오히려 박테리아 등의 미생물 부착을 촉진할 수 있다. 바람직하게, 상기 니들의 높이는 200nm 내지 400nm이다. 상기 니들의 하부 지름이 300nm를 초과하는 경우, 박테리아 등의 미생물 살균효과를 갖을 수 없다. 바람직하게, 상기 니들의 하부 지름은 200nm 내지 300nm이다. 상기 니들의 상부 지름은 박테리아 등의 미생물을 관통할 수 있도록 날카로운 형상인 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 니들의 상부 지름은 1nm 내지 10nm이다. 바람직하게, 상기 니들의 하부 지름이 300nm일 때, 상기 니들의 상부 지름은 10nm미만이다. 이러한 니들 패턴의 살균 기능은 매미 날개 표면의 패턴에서 유래할 수 있다.The height of the needle may be 100 nm to 500 nm, the lower diameter of the needle may be 100 nm to 300 nm, and the upper diameter of the needle may be 1 nm to 100 nm. A needle pattern having a needle height of less than 100 nm or a nano-needle pattern of several nanometers may rather promote adhesion of microorganisms such as bacteria. Preferably, the height of the needle is 200 nm to 400 nm. When the lower diameter of the needle exceeds 300 nm, it is not possible to have an effect of sterilizing microorganisms such as bacteria. Preferably, the lower diameter of the needle is 200 nm to 300 nm. The upper diameter of the needle is preferably a sharp shape to penetrate microorganisms such as bacteria. Preferably, the upper diameter of the needle is between 1 nm and 10 nm. Preferably, when the lower diameter of the needle is 300 nm, the upper diameter of the needle is less than 10 nm. The sterilization function of such a needle pattern can be derived from the pattern on the surface of the cicada wing.

상기 니들층의 방오 성능은 중간층의 변형 깊이에 영향을 받으며, 상기 니들층의 방오 성능을 구현을 위한 중간층의 변형 깊이를 갖도록 중간층의 두께를 설정할 수 있다. 바람직하게, 상기 중간층의 두께가 0.7mm이상일 때 중간층의 변형 깊이가 니들층의 방오 성능을 구현할 수 있다.The antifouling performance of the needle layer is affected by the deformation depth of the intermediate layer, and the thickness of the intermediate layer may be set to have a deformation depth of the intermediate layer for implementing the antifouling performance of the needle layer. Preferably, when the thickness of the intermediate layer is 0.7mm or more, the deformation depth of the intermediate layer can implement the antifouling performance of the needle layer.

도 9a는 상기 니들의 간격에 따른 E. coli 배양 실험결과로서, 니들의 간격이 좁을수록 방오 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 박테리아가 죽은 경우 빨간색으로 나타나며, 살아있는 박테리아는 초록색으로 나타난다. 니들 간격이 50nm일 때, 방오 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 상기 니들 간격은 100nm 내지 5μm이다. 상기 니들 간격은 좁을수록 향상된 방오 효과를 나타낸다. 바람직하게, 상기 니들 간격은 500nm이다. Figure 9a is a result of the E. coli culture experiment according to the spacing of the needles, it can be seen that the narrower the spacing between the needles, the better the antifouling performance. Dead bacteria appear in red, while live bacteria appear in green. When the needle spacing is 50 nm, it can be seen that the antifouling performance is improved. The needle spacing is 100 nm to 5 μm. The narrower the needle spacing, the better the antifouling effect. Preferably, the needle spacing is 500 nm.

도 9b는 니들에 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine(MPC)을 코팅하여 방오 효과를 확인한 그래프이다. MPC는 니들의 방오 성능을 향상시킬 수 있다.Figure 9b is a graph confirming the antifouling effect by coating the needle with 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC). MPC can improve the antifouling performance of the needle.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 베이스층 상에 중간층을 적층하는 단계; 양각패턴과 음각패턴이 반복 형성되는 상부층을 상기 중간층 상에 적층하는 단계; 및 상기 양각패턴 상에 니들층을 형성하는 단계를 포함하는 방오 부재의 제조방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, laminating an intermediate layer on the base layer; laminating an upper layer in which an embossed pattern and an intaglio pattern are repeatedly formed on the intermediate layer; And there is provided a method of manufacturing an antifouling member comprising the step of forming a needle layer on the embossed pattern.

상기 중간층은, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 실리콘 오일(Silicone oil), 오르가노겔(organogel), 에코플렉스(ecoflex), 트릭톤 X(Triton X) 및 하이드로겔(hydrogel) 중 하나 이상으로 이루어진, 방오 부재의 제조방법이 제공된다.The intermediate layer is made of one or more of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone oil, organogel, ecoflex, triton X, and hydrogel. A method for manufacturing an antifouling member is provided.

본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오 부재로 피복된 표면을 갖는 선박, 수면 하부 구조물 또는 인공장기 등에 이용하여 표면의 오염물질을 제거할 수 있다. Contaminants on the surface can be removed by using a ship, a sub-water structure, or an artificial organ having a surface coated with an antifouling member manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따라 제조된 방오 부재는 간헐적 도뇨 카테터(intermittent catheter), 유치 도뇨 카테터(Foley catheter), 기관절개용 튜브(tracheal tube), 중심 정맥 카테터(central venous catheter), 스완-간 카테터(Swan-Ganz catheter), 배아 이식 카테터(embryo transfer catheter), 제대 카테터(lical line), 투히 보스트 어댑터(Tuohy-Borst adapter), 자궁 내 카테터(intrauterine catheter)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 방오 부재는 인공관절, 임플란트, 선박, 해양구조물, 디스플레이 생산 공정에 이용되는 수조 표면 또는 정수시관 내부로 사용될 수 있다. The antifouling member manufactured according to the present invention includes an intermittent catheter, a Foley catheter, a tracheal tube, a central venous catheter, and a Swan-liver catheter. Ganz catheter), embryo transfer catheter, umbilical cord catheter (lical line), Tuohy-Borst adapter, intrauterine catheter. In addition, the antifouling member manufactured according to the present invention can be used as an artificial joint, an implant, a ship, an offshore structure, a surface of a water tank used in a display production process, or the inside of a water purification tube.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오 부재를 도뇨 카테터에 적용한 예다. 도뇨 카테터는 도뇨 카테터의 외측부터 내측으로 지지층(supporting layer), 탄력댐핑층(resilient damping layer), 인공근육층(artificial muscle layer), 파상벽((patterned) undulatory wall), 배지(culture medium)으로 이루어진다. 파상벽은 본 발명에 따라 제조된 방오 부재를 갖는 층을 나타낸다. 10A is an example of applying the antifouling member manufactured according to the embodiment of the present invention to a urine catheter. The catheter consists of a supporting layer, a resilient damping layer, an artificial muscle layer, a patterned undulatory wall, and a culture medium from the outside to the inside of the catheter. . The corrugated wall represents a layer having an antifouling member produced according to the present invention.

도 10b는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오 부재를 도뇨 카테터에 적용하여 방오효과를 확인한 결과를 나타낸다. 파상벽을 갖는 도뇨 카테터와 고정벽(static wall)을 갖는 도뇨 카테터를 크리스털바이올렛(crystal violet)으로 염색하여 바이오필름(biofilm) 형성을 비교하였다. 파상벽을 갖는 도뇨카테터에서 바이오필름 형성이 현저하게 억제된 것을 확인할 수 있다. 10B shows the results of confirming the antifouling effect by applying the antifouling member manufactured according to the embodiment of the present invention to the urine catheter. A catheter having a corrugated wall and a catheter having a static wall were stained with crystal violet to compare biofilm formation. It can be seen that the biofilm formation was significantly inhibited in the catheter having a wavy wall.

도 11a 는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오 부재의 중간층 두께를 각각 2.1, 1.4 및 0.7 mm로 제조한 이미지이며, 그에 따른 방오 효과 결과를 도 11b 그래프로 확인하였다. 도 11b 는 본 발명의 실시예에 따라 각각 다른 중간층 두께로 제작된 방오 부재의 표면에 형성된 박테리아 면적의 비교값을 나타낸 그래프이다.11A is an image of the intermediate layer thickness of the antifouling member manufactured according to the embodiment of the present invention of 2.1, 1.4, and 0.7 mm, respectively, and the result of the antifouling effect was confirmed by the graph of FIG. 11B . 11B is a graph showing a comparison value of the area of bacteria formed on the surface of the antifouling member manufactured with each different intermediate layer thickness according to an embodiment of the present invention.

<실시예. 와류에 의한 표면 진동을 활용한 방오 부재 제조><Example. Manufacture of antifouling member utilizing surface vibration caused by vortex>

표면 오염을 방지하기 위한 나노구조체(NN) 또는 화학적 소재 (MPC, 2-methacryloryloxyethyl phosphorylcholine (MPC)과 같은 양쪽성 이온(zwitter ion)) 적용층과 와류를 이용한 표면 진동을 일으키기 위하여 PUA 또는 PDMS로 상부층을 형성하였다. 상부층 표면에 와류 형성을 일으키기 위하여 상부층 표면을 연속선형, 불연속선형, 샤크렛형 및 샤크렛 유사형 중 어느 하나로 각각 제조하였다.Nanostructure (NN) or chemical material (zwitter ion such as MPC, 2-methacryloryloxyethyl phosphorylcholine (MPC)) applied layer to prevent surface contamination, and upper layer with PUA or PDMS to generate surface vibration using vortex was formed. In order to cause vortex formation on the surface of the upper layer, the surface of the upper layer was prepared in any one of continuous linear, discontinuous linear, shacklet-like and shacklet-like types, respectively.

중간층으로, 터뷸런스를 효과적으로 일으키기 위하여 경직도가 낮은 소재 가운데, PDMS와 실리콘 오일의 혼합, 오르가노겔, PDMS와 에코플렉스의 혼합, PDMS와 트릭톤X의 혼합 중 어느 하나로 선택된 소재를 선택하여 제조하였다.As an intermediate layer, among materials with low rigidity to effectively cause turbulence, a material selected from any one of a mixture of PDMS and silicone oil, an organogel, a mixture of PDMS and Ecoplex, and a mixture of PDMS and Trickton X was selected and manufactured.

중간층의 두께는 0.7, 1.4 및 2.1 mm로 각각 제조하였다.The thickness of the intermediate layer was prepared as 0.7, 1.4 and 2.1 mm, respectively.

베이스층은 표면 보호를 위한 커버 및 적용면에 부착하기 위한 층으로 플렉서블한 PET, PDMS 또는 PUA로 제조하였다.The base layer was made of flexible PET, PDMS or PUA as a cover for surface protection and a layer for attaching to the application surface.

<실험예1. 상부층 표면 형태에 따른 방오 효과><Experimental Example 1. Antifouling effect according to the surface shape of the upper layer>

상부층 표면을 각각 연속선형, 불연속선형, 샤크렛형 및 샤크렛 유사형으로 제조하여, 방오 효과 테스트를 한 결과, 도 7에서와 같이 샤크렛형과 샤크렛 유사형에서 방오 부재의 단위면적당 흡착 또는 제거된 미생물 측정의 양이 현저히 적은 것을 확인할 수 있었다.The surface of the upper layer was prepared in continuous linear, discontinuous linear, shacklet-like and shacklet-like types, respectively, and as a result of the antifouling effect test, as shown in FIG. It was confirmed that the amount of microbe measurement was remarkably small.

<실험예2. 중간층의 두께에 따른 방오효과><Experimental Example 2. Antifouling effect according to the thickness of the intermediate layer>

중간층의 변형 깊이는 외력의 세기에 비례하고, 중간층의 두께에 반비례하는 경향성을 가지는 것을 확인하게 위하여, 중간층의 두께를 하기의 도 11a와 같이 각각 0.7, 1.4 및 2.1 mm로 방오 부재를 제조하였다.In order to confirm that the depth of deformation of the intermediate layer is proportional to the strength of the external force and has a tendency to be inversely proportional to the thickness of the intermediate layer, the antifouling member was manufactured with the thickness of the intermediate layer of 0.7, 1.4 and 2.1 mm, respectively, as shown in FIG. 11a below.

그 결과, 하기의 도 11b의 그래프를 참조할 때, 붉은색으로 표기된 부분처럼 중간층의 두께가 2.1, 1.4, 0.7 mm로 줄어듦에 따라서 방오 효과가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이때 그래프 y축의 값은 박테리아가 형성된 면적을 의미하며, 무처리 표면과 비교하여 차이가 클수록 방오 효과가 큰 것을 의미한다.As a result, when referring to the graph of FIG. 11B below, it was confirmed that the antifouling effect decreased as the thickness of the intermediate layer was reduced to 2.1, 1.4, and 0.7 mm as indicated in red. In this case, the value of the graph y-axis means the area where bacteria are formed, and the greater the difference compared to the untreated surface, the greater the antifouling effect.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (11)

베이스층;
상기 베이스층 상에 적층되는 중간층;
상기 중간층 상에 적층되고, 양각패턴과 음각패턴이 반복 형성되는 상부층;및
상기 양각패턴 상에 형성되는 니들층;
을 포함하고,
상기 음각패턴 상에서 형성되는 와류에 의해 상기 상부층 표면의 오염물질이 제거되는, 방오 부재.
base layer;
an intermediate layer laminated on the base layer;
An upper layer laminated on the intermediate layer, in which an embossed pattern and an engraved pattern are repeatedly formed; And
a needle layer formed on the embossed pattern;
including,
Contaminants on the surface of the upper layer are removed by a vortex formed on the intaglio pattern, an antifouling member.
제1항에 있어서,
상기 중간층의 변형 깊이는 외력의 세기에 비례하고, 중간층의 두께에 반비례하는, 방오 부재.
According to claim 1,
The deformation depth of the intermediate layer is proportional to the strength of the external force, and inversely proportional to the thickness of the intermediate layer, antifouling member.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중간층의 두께는 0.5mm 이상 내지 2.5mm 이하인, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The thickness of the intermediate layer is 0.5 mm or more and 2.5 mm or less, the antifouling member.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부층 표면은 연속선(line)형, 불연속선(discontinuous line)형, 샤크렛(sharklet)형 및 샤크렛 유사(quasi-sharklet)형 중 어느 하나의 형태인, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The antifouling member, wherein the upper layer surface has any one of a continuous line type, a discontinuous line type, a sharklet type and a quasi-sharklet type.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 니들층의 두께는 10μm 내지 200μm인, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The thickness of the needle layer is 10 μm to 200 μm, the antifouling member.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 니들층에 형성된 니들의 높이는 100nm 내지 500nm이고, 니들의 하부 지름은 100nm 내지 300nm이고, 니들의 상부 지름은 1nm 내지 100nm 인, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The height of the needle formed in the needle layer is 100 nm to 500 nm, the lower diameter of the needle is 100 nm to 300 nm, and the upper diameter of the needle is 1 nm to 100 nm, the antifouling member.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 베이스층은 플렉서블 폴리에틸렌 테레프타레이트(flexible Polyethylene terephthalate(PET)), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 및 폴리우레탄 아크릴레이트(Poly urethane acrylate, PUA) 중 하나 이상으로 이루어진, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The base layer is made of at least one of flexible polyethylene terephthalate (PET), polydimethylsiloxane (PDMS), and polyurethane acrylate (PUA).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중간층은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 실리콘 오일(Silicone oil), 오르가노겔(organogel), 에코플렉스(ecoflex), 트릭톤 X(Triton X) 및 하이드로겔(hydrogel) 중 하나 이상으로 이루어진, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The intermediate layer is made of at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone oil, organogel, ecoflex, Triton X, and hydrogel. , the absence of antifouling.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부층은 폴리우레탄 아크릴레이트(Poly urethane acrylate, PUA) 또는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 이루어진, 방오 부재.
3. The method of claim 1 or 2,
The upper layer is made of polyurethane acrylate (Poly urethane acrylate, PUA) or polydimethylsiloxane (PDMS), antifouling member.
베이스층 상에 중간층을 적층하는 단계;
양각패턴과 음각패턴이 반복 형성되는 상부층을 상기 중간층 상에 적층하는 단계; 및
상기 양각패턴 상에 니들층을 형성하는 단계;
를 포함하는, 제1항의 방오 부재를 제조하는 방법.
laminating an intermediate layer on the base layer;
laminating an upper layer in which an embossed pattern and an intaglio pattern are repeatedly formed on the intermediate layer; and
forming a needle layer on the embossed pattern;
A method for manufacturing the antifouling member of claim 1, comprising a.
제10항에 있어서,
상기 중간층은, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 실리콘 오일(Silicone oil), 오르가노겔(organogel), 에코플렉스(ecoflex), 트릭톤 X(Triton X) 및 하이드로겔(hydrogel) 중 하나 이상으로 이루어진, 방오 부재를 제조하는 방법.
11. The method of claim 10,
The intermediate layer is made of one or more of polydimethylsiloxane (PDMS), silicone oil, organogel, ecoflex, triton X, and hydrogel. A method for manufacturing an antifouling member.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160063869A (en) * 2014-11-27 2016-06-07 연세대학교 산학협력단 Metallic fractal topographies for reducing drag and bio-adhesion
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013199617A (en) * 2012-03-26 2013-10-03 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc Antifouling film
KR20160063869A (en) * 2014-11-27 2016-06-07 연세대학교 산학협력단 Metallic fractal topographies for reducing drag and bio-adhesion
KR101805776B1 (en) * 2016-09-07 2017-12-07 울산과학기술원 Actively actuatable anti-biofouling film and green house tent and manufacturing method of actively actuatable anti-biofouling film

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