KR20210147962A - Antifouling film deformed by external stimuli and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 벤딩(bending) 또는 틸팅(tilting)이 가능한 니들 구조체를 포함하는 방오필름에 관한 것으로, 니들 구조체가 외부 자극에 의하여 가역적으로 0° 내지 90°까지 벤딩 또는 틸팅하여 박테리아가 바이오 필름을 형성하는 것을 방지할 수 있는 방오필름에 관한 것이다.The present invention relates to an antifouling film comprising a needle structure capable of bending or tilting, wherein the needle structure is reversibly bent or tilted by an external stimulus from 0° to 90° to allow bacteria to form a biofilm It relates to an antifouling film that can prevent
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 제10-1814621호의 경우, 선체 도막면에 해양 생물 부착을 방지하는 효과를 극대화하기 위해, 선체면 주변에 와류를 형성할 수 있는 다수의 돌기를 갖는 선박 방오 장치 및 선박 방오 방법을 제공한다. 이는 연료 효율을 높일 수 있는 선박 방오 장치로서 효과를 갖는다. 다만, 한국 등록특허 제10-1814621호의 경우 다수의 돌기가 강성을 띄고 있어 외력에 의해 손상될 가능성이 있으며, 손상된 경우 방오 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있다.In order to solve this problem, in the case of Korean Patent Registration No. 10-1814621, in order to maximize the effect of preventing marine life from adhering to the hull surface, a ship having a plurality of protrusions that can form a vortex around the hull surface is antifouling A device and an antifouling method for a ship are provided. This has an effect as a ship antifouling device capable of increasing fuel efficiency. However, in the case of Korean Patent Registration No. 10-1814621, there is a possibility that a number of protrusions are rigid and thus damaged by an external force, and there is a problem that an antifouling effect cannot be obtained if damaged.
이러한 배경 하에, 본 발명자들은 장시간 오염 노출로 쌓인 바이오 필름을 능동적인 방식으로 제거하여 미생물의 발생 및 증식을 근본적으로 막을 수 있는 방오필름을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 종래의 방오필름에 비해 바이오 필름 제거 효율이 증가하고, 표면에서의 미생물의 발생 및 증식을 근본적으로 막을 수 있는 것을 확인하였다.Under this background, the present inventors have tried to develop an antifouling film capable of fundamentally preventing the generation and proliferation of microorganisms by actively removing the biofilm accumulated due to prolonged exposure to contamination. As a result, it was confirmed that the biofilm removal efficiency was increased compared to the conventional antifouling film, and the generation and proliferation of microorganisms on the surface could be fundamentally prevented.
본 발명의 목적은, 자기력, 유압, 압력, 빛 또는 열 등의 외부 자극에 의해 니들 구조체를 0° 내지 90°로 일시적으로 기울였다가 다시 원래 위치로 복원되는 성질을 이용하여 박테리아가 바이오 필름을 형성하는 것을 방지할 수 있고, 바이오 필름을 효율적으로 제거할 수 있는, 니들 구조체를 포함하는 방오필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to use the property of temporarily tilting the needle structure from 0° to 90° by external stimuli such as magnetic force, hydraulic pressure, pressure, light or heat, and then restoring it back to its original position. To provide an antifouling film including a needle structure and a method for manufacturing the same, which can prevent formation and efficiently remove a biofilm.
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 방오필름에 의하면, 니들 구조체가 외부 자극에 의해 가역적으로 벤딩 또는 틸팅되어 반복적이고 지속적으로 변형하게 되므로, 박테리아가 표면에 바이오 필름을 형성하는 것을 방지하고 능동적으로 바이오 필름을 제거할 수 있다. According to the antifouling film of the present invention, since the needle structure is bent or tilted reversibly by an external stimulus to repeatedly and continuously deform, it is possible to prevent bacteria from forming a biofilm on the surface and to actively remove the biofilm .
또한, 자극 발생부에 의해 외부 자극을 주기적으로 조절할 수 있어, 바이오 필름을 제거 효율을 높이고 미생물의 발생 및 증식을 억제할 수 있다.In addition, the external stimulus can be periodically controlled by the stimulus generating unit, thereby increasing the biofilm removal efficiency and suppressing the generation and proliferation of microorganisms.
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 실시예에 따를 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 니들 구조체의 간격에 따라 방오효과를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따라 자기력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조과정이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따라 자기력의 세기에 따라 벤딩 또는 틸팅되는 정도가 달라지는 니들 구조체를 나타낸다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 방오필름이 자기장이 형성된 공간에서 벤딩 또는 틸팅되는 것을 나타낸 모식도다.
도 2d는 본 발명의 일시예에 따라 제조된 방오필름이 자기력에 의해 구동되는 것을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 유압 또는 압력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제작과정이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 유압 또는 압력이 가해졌을 때 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체의 모식도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 빛 또는 열에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제작과정이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 니들 구조체가 빛 또는 열에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 것을 나타낸 모식도다.
도 4c는 본 발명의 일 시예에 따라 제조된 방오필름이 빛 또는 열에 의해 구동되는 것을 나타낸다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 방오필름이 빌 또는 열에 의해 벤딩 또는 틸팅이 될 수 있다는 것을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 방오필름에 있어서 니들 구조체에 가해지는 외력을 분산시키는 도면이다.
도 6a는 니들 구조체의 변형(벤딩 또는 틸팅)에 따라 접촉각(contact angle) 및 구름각(roll off angle)이 변화됨과, 표면 오염물질이 제거됨을 확인한 도면이다.
도 6b는 표면의 접촉각에 따라 바이오 필름 또는 박테리아의 부착 정도가 달라지는 것을 나타낸다.1 is a view showing the antifouling effect according to the spacing of the needle structure of the antifouling film comprising the needle structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a manufacturing process of an antifouling film comprising a needle structure bent or tilted by magnetic force according to an embodiment of the present invention.
Figure 2b shows a needle structure in which the degree of bending or tilting varies according to the strength of the magnetic force according to an embodiment of the present invention.
Figure 2c is a schematic diagram showing that the antifouling film manufactured according to an embodiment of the present invention is bent or tilted in a space where a magnetic field is formed.
Figure 2d shows that the antifouling film manufactured according to an embodiment of the present invention is driven by magnetic force.
Figure 3a is a manufacturing process of an antifouling film including a needle structure bent or tilted by hydraulic pressure or pressure according to an embodiment of the present invention.
Figure 3b is a schematic diagram of a needle structure that is bent or tilted when hydraulic pressure or pressure is applied according to an embodiment of the present invention.
Figure 4a is a manufacturing process of an antifouling film including a needle structure bent or tilted by light or heat according to an embodiment of the present invention.
Figure 4b is a schematic diagram showing that the needle structure manufactured according to an embodiment of the present invention is bent or tilted by light or heat.
Figure 4c shows that the antifouling film manufactured according to an embodiment of the present invention is driven by light or heat.
Figure 4d is a graph showing that the antifouling film prepared according to an embodiment of the present invention can be bent or tilted by bill or heat.
5 is a view of dispersing the external force applied to the needle structure in the antifouling film manufactured according to an embodiment of the present invention.
6a is a view confirming that the contact angle and the roll off angle are changed according to the deformation (bending or tilting) of the needle structure, and the surface contaminants are removed.
6B shows that the degree of adhesion of the biofilm or bacteria varies according to the contact angle of the surface.
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 문맥 상가지는 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 commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning different from 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.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, a description described in one embodiment may be applied to another embodiment, and a detailed description in the overlapping range will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방오필름을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an antifouling film according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 니들 구조체를 포함하는 방오필름에 있어서, 방오필름은 니들 구조체 및 상기 니들 구조체의 하부에서 자극을 발생시키는, 자극 발생부를 포함하고, 상기 자극 발생부에서 발생된 자극에 의하여 상기 니들 구조체가 벤딩(bending)되거나 틸팅(tilting)되어 유입된 오염원을 제거하는, 방오필름이다.Referring to Figure 1, in the antifouling film comprising a needle structure according to an embodiment of the present invention, the antifouling film includes a needle structure and a stimulation generating unit that generates stimulation in the lower portion of the needle structure, and the stimulation generating unit It is an antifouling film, wherein the needle structure is bent or tilted by the stimulus generated in the to remove the inflow contamination source.
본 발명에서 “자극”은 니들 구조체를 벤딩 또는 틸팅 시킬 수 있는 힘을 의미하며, 자기력, 유압, 압력, 빛 또는 열 등을 의미한다. 다만, 본 발명의 방오필름의 니들 구조체를 벤딩 또는 틸팅시킬 수 있는 것이라면 이에 제한되지 않는다. In the present invention, "stimulus" means a force capable of bending or tilting the needle structure, and means magnetic force, hydraulic pressure, pressure, light or heat. However, as long as it can bend or tilt the needle structure of the antifouling film of the present invention, it is not limited thereto.
본 발명에서 “벤딩”은 니들 구조체의 일부 또는 전체를 원하는 정도로 구부리는 것을 의미한다. In the present invention, "bending" means bending part or all of the needle structure to a desired degree.
본 발명에서 “틸팅”은 니들 구조체의 일부 또는 전체를 원하는 정도로 기울이는 것을 의미한다.In the present invention, “tilting” means tilting a part or the whole of the needle structure to a desired degree.
상기 니들 구조체는 팁 형상과 홈 구조를 반복하여 포함하는, 방오필름이다.The needle structure is an antifouling film, including repeating the tip shape and the groove structure.
상기 니들 구조체의 상단부는 팁 형상으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 니들 구조체의 형상은 박테리아 등의 오염원을 관통하거나 찌를 수 있는 형상이라면 어느 것이나 가능하다. 상기 니들 구조체의 홈 구조는 팁 형상이 수평방향으로 배향되어 벤딩 또는 틸팅 될 경우 니들 구조체가 홈 내로 포함되어 들어가도록 가능한 구조를 의미한다. 이러한 홈 구조는 니들이 수평으로 배향될 때 니들 구조체가 포함되어 들어갈 수 있는 구조라면 어떠한 형태이든 가능하다.The upper end of the needle structure may be formed in a tip shape. However, it is not limited thereto, and the shape of the needle structure may be any shape that can penetrate or puncture contamination sources such as bacteria. The groove structure of the needle structure means a structure that allows the needle structure to be included in the groove when the tip shape is bent or tilted in the horizontal direction. Such a groove structure can be any type of structure that can be inserted into the needle structure when the needle is horizontally oriented.
상기 니들 구조체의 니들의 크기는 나노미터에서 마이크로미터 범위로 할 수 있다.The size of the needle of the needle structure may be in the range of nanometers to micrometers.
상기 니들 구조체의 높이는 100nm 내지 500nm의 범위로 할 수 있다. 상기 니들 구조체의 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 니들 구조체의 하면 지름은 100nm 내지 300nm의 범위로 할 수 있다. 상기 니들 구조체의 하면 지름이 300nm를 초과하는 경우, 박테리아 등의 미생물 살균효과를 갖을 수 없다. 바람직하게, 상기 니들 구조체의 하면 지름은 200nm 내지 300nm이다. 상기 니들 구조체의 상단 지름은 박테리아 등의 미생물을 관통할 수 있도록 날카로운 형상인 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 니들 구조체의 상단 지름은 1nm 내지 10nm이다. 바람직하게, 상기 니들 구조체의 하면 지름이 300nm일 때, 상기 니들 구조체의 상단 지름은 10nm미만이다. 이러한 니들 패턴의 살균 기능은 매미 날개 표면의 패턴에서 유래할 수 있다.The height of the needle structure may be in the range of 100 nm to 500 nm. A needle pattern having a height of less than 100 nm of the needle structure or a nano-needle pattern of several nano units may rather promote adhesion of microorganisms such as bacteria. Preferably, the height of the needle is 200 nm to 400 nm. The diameter of the lower surface of the needle structure may be in the range of 100 nm to 300 nm. When the diameter of the lower surface of the needle structure exceeds 300 nm, it cannot have an effect of sterilizing microorganisms such as bacteria. Preferably, the lower surface diameter of the needle structure is 200nm to 300nm. The upper diameter of the needle structure is preferably a sharp shape to penetrate microorganisms such as bacteria. Preferably, the top diameter of the needle structure is 1 nm to 10 nm. Preferably, when the diameter of the lower surface of the needle structure is 300 nm, the upper diameter of the needle structure 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.
또한, 상기 니들 구조체는 서로 소정간격 이격되게 형성되고, 이격 거리는 100nm 내지 5μm이다. 상기 니들 구조체 사이의 이격 거리는 좁을수록 향상된 방오 효과를 나타낸다. 바람직하게, 상기 니들 구조체 사이의 이격 거리는 500nm이다. In addition, the needle structures are formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance, and the spacing distance is 100 nm to 5 μm. The narrower the spacing between the needle structures, the better the antifouling effect. Preferably, the spacing between the needle structures is 500 nm.
상기 니들 구조체는 자성성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방오필름이다.The needle structure is an antifouling film, characterized in that it contains a magnetic component.
본 발명에서 "자성성분"은 자성을 나타내는 성분(물질)을 포괄적으로 의미하며 자성을 나타내는 금속 원자 또는 이들의 합금 및 자석을 모두 포함하는 용어이다. 아연, 구리, 니켈, 철, 코발트, 몰리브덴 또는 이들을 이용한 합금이 포함될 수 있다. 예를 들어, 전이 금속, 란탄족, 또는 악티늄 금속일 수 있으며, Ba, Mn, Co, Ni 또는 Fe를 포함하는 전이 금속, 또는 Gd, Er, Ho, Dy, Tb, Sm 또는 Nd를 포함하는 란탄족 금속 또는 이들의 합금일 수 있다. 또한, 상기 자성성분은 산화철이 혼합되어 소결된 자석부재로 착자된 일반적인 자석은 물론, 네오디뮴 자석, 고무 자석, 실리콘 자석 등 다양한 종류의 자석 중 어느 하나일 수 있다.In the present invention, "magnetic component" refers to a component (material) exhibiting magnetism comprehensively, and is a term that includes both metal atoms or alloys thereof and magnets exhibiting magnetism. Zinc, copper, nickel, iron, cobalt, molybdenum, or alloys using these may be included. For example, it may be a transition metal, a lanthanide, or an actinium metal, a transition metal comprising Ba, Mn, Co, Ni or Fe, or a lanthanum comprising Gd, Er, Ho, Dy, Tb, Sm or Nd It may be a group metal or an alloy thereof. In addition, the magnetic component may be any one of various types of magnets such as a neodymium magnet, a rubber magnet, and a silicon magnet, as well as a general magnet magnetized with a magnet member mixed with iron oxide and sintered.
상기 니들 구조체는 전기 전도성 폴리머 소재로 이루어진, 방오필름이다.The needle structure is an antifouling film made of an electrically conductive polymer material.
본 발명에서 전기 전도성 폴리머 소재는 예를 들어, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시 티오펜)(PEDOT), 폴리아닐린(PAni), 폴리피롤(PPy), 폴리티오펜(PT), 폴리다이아세틸렌, 폴리아세틸렌(PAc), 폴리아이소티아나프텐(PITN), 폴리헤테로아릴렌-비닐렌(PArV), Calcium alginate hydrogel, GO film을 포함하며, 여기서 헤테로아릴렌기는, 예를 들어, 티오펜, 푸란 또는 피롤, 폴리-p-페닐렌(PpP), 폴리페닐렌 황화물(PPS), 폴리페리나프탈렌(PPN), 폴리프탈로시아닌(PPc) 및 그 유도체, 그 공중합체, 기타, 그리고 이들의 물리적 혼합물을 포함한다. 적합한 열가소성 중합체는, 예를 들어, 폴리이미드, 폴리올레핀, 아크릴, 스티렌, 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 열경화성 중합체는, 예를 들어, 폴라아미드, 폴리에폭사이드, 페놀 중합체, 폴리이미드, 아크릴 중합체, 폴리우레탄 및 실리콘 중합체를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 전도성 중합체와 열경화성 및/또는 열가소성 중합체의 혼합물이 사용될 수 있다.In the present invention, the electrically conductive polymer material is, for example, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polyaniline (PAni), polypyrrole (PPy), polythiophene (PT), polydiacetylene, poly Acetylene (PAc), polyisothianaphthene (PITN), polyheteroarylene-vinylene (PArV), calcium alginate hydrogel, GO film, wherein the heteroarylene group is, for example, thiophene, furan or pyrrole, poly-p-phenylene (PpP), polyphenylene sulfide (PPS), polyperinaphthalene (PPN), polyphthalocyanine (PPc) and derivatives thereof, copolymers thereof, others, and physical mixtures thereof. . Suitable thermoplastic polymers include, for example, polyimides, polyolefins, acrylics, styrenes, and combinations thereof. Suitable thermosetting polymers include, for example, polyamides, polyepoxides, phenolic polymers, polyimides, acrylic polymers, polyurethanes and silicone polymers. In some embodiments, mixtures of conductive polymers and thermoset and/or thermoplastic polymers may be used.
상기 니들 구조체는 경성 폴리디메틸실록산(Hard Polydimethylsiloxane(PDMS)), 경성 폴리 우레탄 아크릴레이트(Hard poly urethane acrylate(PUA), 폴리 메틸 메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 제조할 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 기타 다른 소재도 사용 가능하다. The needle structure is made of any one selected from the group consisting of hard polydimethylsiloxane (PDMS), hard poly urethane acrylate (PUA), and poly methyl methacrylate (PMMA). However, it is not limited thereto, and other materials may be used.
여기서, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)은 투명한 비활성의 고분자로서 표면에너지가 매우 낮고 형태의 변화가 용이하며 소수성을 가지는 물질로 다음의 장점을 갖는다. PDMS는 상대적으로 넓은 기판 영역에 안정적으로 점착되며, 이는 평탄하지 않은 표면에 대해서도 동일하게 만족한다. PDMS는 면간자유에너지(interfacial free energy)가 낮으므로, 다른 고분자와 몰딩시에 접착이 잘 일어나지 않는다. PDMS는 균질(homogeneous)의 등방성(isotropic)을 가지며 광학적으로는 300nm의 두께까지 투명한 성질을 갖는다. PDMS는 매우 내구성이 강해 아주 오랜 시간이 경화하더라도 성질의 열화(degradation)가 일어나지 않는다.Here, polydimethylsiloxane (PDMS) is a transparent, inert polymer with very low surface energy, easy shape change, and hydrophobicity, and has the following advantages. PDMS adheres stably to a relatively large substrate area, which is equally satisfactory for non-planar surfaces. Since PDMS has low interfacial free energy, adhesion with other polymers does not occur well during molding. PDMS has homogeneous isotropic properties and is optically transparent up to a thickness of 300 nm. PDMS is very durable, so even if cured for a very long time, deterioration of properties does not occur.
폴리 우레탄 아크릴레이트(poly urethane acrylate, PUA)는 일반적인 PDMS 보다 단단하고(영스모듈러스 약 1.7×109Nm-2 at 15℃) 온도상승에 따른 영스모듈러스 변화가 매우 커서 온도가 높을 때 몰딩하여 니들 구조체를 형성 후, 낮은 온도에서 사용가능하다. 또한, PDMS에 비교하여 조밀하고 작은 패턴까지 몰딩이 가능한 특징을 갖는다.Polyurethane acrylate (PUA) is harder than general PDMS (Youngs modulus about 1.7×10 9 Nm -2 at 15℃) After forming, it can be used at a low temperature. In addition, compared to PDMS, it has the characteristic that it is possible to mold even a dense and small pattern.
폴리 메틸 메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA)는 MMA(methyl mthacrylate) Monomer를 주원료로 하는 아크릴 수지로서 투명성, 내후성이 탁월할 뿐만 아니라 경도, 내약품성, 표면광택, 접착성등이 우수하여 유리의 대용품으로 사용되고 있다. PMMA로 제조된 니들 구조체는 고탄성 고인장강도를 갖는다.Poly methyl methacrylate (PMMA) is an acrylic resin that uses methyl mthacrylate (MMA) monomer as its main raw material. It is used as a substitute. The needle structure made of PMMA has high elasticity and high tensile strength.
상기 자극 발생부는 자기장, 전기장 열 에너지 또는 빛 에너지 중 어느 하나를 발생하는, 방오필름이다.The stimulus generating unit is an antifouling film that generates any one of magnetic field, electric field thermal energy, or light energy.
본 발명의 다른 일 실시예는, 니들 구조체; 및 상기 니들 구조체 하부에서 자극을 발생시키는, 자극 발생부;를 포함하고, 상기 자극 발생부에서 발생된 자극에 의하여 상기 니들 구조체가 가역적으로 벤딩(bending)되거나 틸팅(tilting)되어 유입된 오염원을 제거하는, 방오필름을 제조하는 방법이다.Another embodiment of the present invention, the needle structure; and a stimulus generating unit that generates a stimulus in the lower part of the needle structure, wherein the needle structure is reversibly bent or tilted by the stimulus generated in the stimulus generating unit to remove the introduced contaminants It is a method of manufacturing an antifouling film.
본 발명의 방오필름에 의하면, 니들 구조체가 외부 자극에 의해 가역적으로 벤딩 또는 틸팅되어 반복적이고 지속적으로 변형하게 되므로, 박테리아가 표면에 바이오 필름을 형성하는 것을 방지하고 능동적으로 바이오 필름을 제거할 수 있다. According to the antifouling film of the present invention, since the needle structure is bent or tilted reversibly by an external stimulus to repeatedly and continuously deform, it is possible to prevent bacteria from forming a biofilm on the surface and to actively remove the biofilm .
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 방오필름의 제조과정으로서, 도 2a는 본 발명의 실시예에 따라 자기력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조과정이다. Figure 2a is a manufacturing process of the antifouling film according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is a manufacturing process of the antifouling film comprising a needle structure bent or tilted by magnetic force according to an embodiment of the present invention.
자기력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조방법은, 광경화성 물질 또는 열경화성 물질 중 어느 한가지와 자성성분을 질량비 1:1로 교반하는 단계; 교반된 물질을 니들 구조체의 몰드 상에 도포하는 단계: 니들 구조체의 몰드에 교반 물질을 완전히 들어가도록 감압하는 단계; 경화시키는 단계; 니들 구조체를 몰드에서 탈착시키는 단계를 포함한다. A method of manufacturing an antifouling film comprising a needle structure bent or tilted by magnetic force, comprising: stirring any one of a photocurable material or a thermosetting material and a magnetic component in a mass ratio of 1:1; Applying the stirred material on the mold of the needle structure: depressurizing to completely enter the stirring material into the mold of the needle structure; curing; and detaching the needle structure from the mold.
상기 광경화성 물질은 폴리(에틸렌 글리콜) 디아크릴레이트(poly(ethylene glycol) diacrylate, PEGDA) 또는 폴리 우레탄 아크릴레이트(poly urethane acrylate, PUA) 중 어느 하나일 수 있다. 상기 광경화성 물질을 UV를 이용하여 경화시킬 경우 UV를 10분이상 광경화성 물질에 비추어 노광시킨다. 상기 열경화성 물질은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)일 수 있다. 상기 열경화성 물질을 경화시킬 경우 80℃ 오븐에서 1시간 이상 열을 가한다. 상기 자성성분은 Iron, Nickel, Cobalt 와 같은 강자성체일 수 있다. 상기 교반은 자기소용돌이(magnetic vortex) 방식 또는 음파처리(sonication)방식을 이용할 수 있다. The photocurable material may be any one of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) or poly urethane acrylate (PUA). When the photocurable material is cured using UV light, the photocurable material is exposed to UV light for at least 10 minutes. The thermosetting material may be polydimethylsiloxane (PDMS). When the thermosetting material is cured, heat is applied in an oven at 80° C. for 1 hour or more. The magnetic component may be a ferromagnetic material such as Iron, Nickel, or Cobalt. The stirring may be performed using a magnetic vortex method or a sonication method.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 자기력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체는 자기력이 강할수록 수평방향으로 벤딩 또는 틸팅이 강하게 되는 것을 나타낸다. 자기력에 의해 벤딩 또는 틸팅될 수 있도록 자성성분을 포함하는 니들 구조체를 자석 또는 자기장에 노출시킬 경우, 니들 구초제는 0° 내지 90°의 범위에서 벤딩 또는 틸팅될 수 있다. 니들 구조체의 이격 거리 또는 자기력선의 방향 조절으로 벤딩 또는 틸팅을 제어할 수 있다. Referring to Figure 2b, the needle structure bent or tilted by a magnetic force according to an embodiment of the present invention shows that the stronger the magnetic force, the stronger the bending or tilting in the horizontal direction. When exposing a needle structure containing a magnetic component to a magnet or a magnetic field to be bent or tilted by magnetic force, the needle repellent may be bent or tilted in the range of 0° to 90°. Bending or tilting can be controlled by adjusting the separation distance of the needle structure or the direction of the magnetic force line.
도 2c 및 도 2d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 자기력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체에 의해 표면의 오염물질이 제거되는 것을 나타낸 모식도이다.2c and 2d, it is a schematic diagram showing that the surface contaminants are removed by the needle structure bent or tilted by magnetic force according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 방오필름의 제조과정으로서, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따라 유압 또는 압력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조과정이다. 3A is a manufacturing process of an antifouling film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a manufacturing process of an antifouling film including a needle structure bent or tilted by hydraulic pressure or pressure according to an embodiment of the present invention.
유압 또는 압력에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조방법은, 니들 구조체의 몰드를 니들 구조체가 들어갈 수 있는 공간을 포함하도록 제작하는 단계; 광경화성 물질 또는 열경화성 물질 중 어느 한가지와 자성성분을 질량비 1:1로 교반하는 단계; 교반된 물질을 니들 구조체의 몰드 상에 도포하는 단계: 니들 구조체의 몰드에 교반 물질을 완전히 들어가도록 감압하는 단계; 경화시키는 단계; 니들 구조체를 몰드에서 탈착시키는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an antifouling film including a needle structure bent or tilted by hydraulic pressure or pressure, the method comprising: manufacturing a mold of the needle structure to include a space into which the needle structure can enter; Stirring any one of a photocurable material or a thermosetting material and a magnetic component in a mass ratio of 1:1; Applying the stirred material on the mold of the needle structure: depressurizing to completely enter the stirring material into the mold of the needle structure; curing; and detaching the needle structure from the mold.
도 3를 참조하면, 상기 니들 구조체의 몰드는, 몰드의 수평면에 니들 구조체의 팁 형상이 수평으로 배향된 구조를 포함한다. 상기 니들 구조체 몰드를 이와 같이 제작하여, 니들 구조체에 유압 또는 압력을 가하여 니들 구조체의 팁 형상이 벤딩 또는 틸팅되었을 때 수평면으로 포함되어 들어갈 수 있도록 하기 위함이다. 니들 구조체의 팁 형상이 기판에 포함될 경우 외력에 의해 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 3, the mold of the needle structure includes a structure in which the tip shape of the needle structure is horizontally oriented on a horizontal plane of the mold. By manufacturing the needle structure mold in this way, hydraulic pressure or pressure is applied to the needle structure so that when the tip shape of the needle structure is bent or tilted, it can be included in a horizontal plane. When the tip shape of the needle structure is included in the substrate, it can be prevented from being damaged or damaged by an external force.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 유압 또는 압력이 가해졌을 때 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체의 모식도이다.Figure 3b is a schematic diagram of a needle structure that is bent or tilted when hydraulic pressure or pressure is applied according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 방오필름의 제조과정으로서, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 빛 또는 열 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조과정이다. 4a is a manufacturing process of an antifouling film according to an embodiment of the present invention, FIG. 4a is a manufacturing process of an antifouling film including a needle structure bent or tilted by light or heat according to an embodiment of the present invention.
빛 또는 열에 의해 벤딩 또는 틸팅되는 니들 구조체를 포함하는 방오필름의 제조방법은, 전기 전도성 폴리머 소재 또는 PDMS를 니들 구조체의 몰드에 부어 굳히는 단계, 제작된 니들 구조체에 Lift-off resist를 코팅하는 단계, 상기 코팅된 니들 구조체를 경화시키는 단계, GO(graphene oxide) film을 니들 구조체 상에 증착 시키는 단계, Lift-off resist를 에칭(etching)하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing an antifouling film comprising a needle structure that is bent or tilted by light or heat comprises the steps of pouring an electrically conductive polymer material or PDMS into a mold of the needle structure to harden it, coating the lift-off resist on the produced needle structure, Curing the coated needle structure, depositing a graphene oxide (GO) film on the needle structure, and etching the lift-off resist.
상기 방식을 통해 니들 구조체의 특정 부위만 GO film을 증착 할 수 있다. 상기 GO film은 적외선(infra-red ray, IR)을 받을 경우 열을 생성할 수 있고, 적외선에 의해 GO film에서 발생한 열로 니들 구조체를 벤딩 또는 틸팅시킬 수 있다. Through the above method, only a specific portion of the needle structure can deposit a GO film. The GO film may generate heat when it receives infrared (infra-red ray, IR), and may bend or tilt the needle structure with heat generated in the GO film by infrared rays.
상기 전기 전도성 폴리머 소재는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시 티오펜)(PEDOT), 폴리아닐린(PAni), 폴리피롤(PPy), 폴리티오펜(PT), 폴리다이아세틸렌, 폴리아세틸렌(PAc), 폴리아이소티아나프텐(PITN), 폴리헤테로아릴렌-비닐렌(PArV) 중 하나 이상일 수 있다. 상기 니들 구조체에 Lift-off resist를 코팅하여 희생층으로 이용할 물질은 LOR(lift-off resist) 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트 (poly methyl methacrylate, PMMA)일 수 있다. The electrically conductive polymer material is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polyaniline (PAni), polypyrrole (PPy), polythiophene (PT), polydiacetylene, polyacetylene (PAc), poly It may be one or more of isothianaphthene (PITN) and polyheteroarylene-vinylene (PArV). A material used as a sacrificial layer by coating the lift-off resist on the needle structure may be lift-off resist (LOR) or poly methyl methacrylate (PMMA).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 방오필름에 있어서 니들 구조체에 가해지는 외력을 분산시키는 도면이다.5 is a view of dispersing the external force applied to the needle structure in the antifouling film manufactured according to an embodiment of the present invention.
상기 니들 구조체는 팁 형상 부분에 큰 힘이 전달되고, 팁 형상 부분에 외력이 집중될 경우 니들 구조체의 파손이 발생할 수 있다. 따라서, 니들 구조체를 외부 자극에 의해 벤딩 또는 틸팅이 가능하도록 방오필름을 제작함으로써 니들 구조체에 가해기는 외력을 분산시킬 수 있어 방오필름의 내구성을 증가시킬 수 있다.The needle structure may cause damage to the needle structure when a large force is transmitted to the tip-shaped portion, and external force is concentrated on the tip-shaped portion. Therefore, by manufacturing the antifouling film to enable bending or tilting of the needle structure by an external stimulus, the force applied to the needle structure can disperse the external force, thereby increasing the durability of the antifouling film.
본 발명의 실시예에 따라 제작된 방오필름으로 피복된 표면을 갖는 선박, 수면 하부 구조물 또는 인공장기 등에 이용하여 표면의 오염물질을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 방오필름은 인공관절, 임플란트, 해양구조물, 디스플레이 생산 공정에 이용되는 수조 표면, 정수기관 내부로 사용될 수 있다. Contaminants on the surface can be removed by using a ship, a sub-surface structure, or an artificial organ having a surface coated with an antifouling film manufactured according to an embodiment of the present invention. In addition, the antifouling film manufactured according to the present invention can be used for artificial joints, implants, marine structures, water tank surfaces used in display production processes, and inside water purifiers.
도 6a는 니들 구조체의 변형(벤딩 또는 틸팅)에 따라 접촉각(contact angle) 및 구름각(roll off angle)이 변화됨과, 표면 오염물질이 제거됨을 확인한 도면이다. 6A is a view confirming that the contact angle and the roll off angle are changed according to the deformation (bending or tilting) of the needle structure, and the surface contaminants are removed.
도 6b은 표면의 접촉각에 따라 바이오 필름 또는 박테리아의 부착 정도가 달라지는 것을 나타내며, 니들 구조체의 벤딩 또는 틸팅에 따라 바이오 필름 또는 박테리아의 부착 정도가 달라짐을 확인할 수 있다.6B shows that the degree of attachment of the biofilm or bacteria varies according to the contact angle of the surface, and it can be confirmed that the degree of attachment of the biofilm or bacteria varies according to bending or tilting of the needle structure.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기술된 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. The following examples are described for the purpose of illustrating the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1: 방오필름의 제조방법><Example 1: Manufacturing method of antifouling film>
1) PEGDA 또는 PUA의 광경화성 물질 또는 PDMS 열경화성 물질 중 어느 한가지와 Iron, Nickel, Cobalt 와 같은 강자성체의 자성성분을 질량비 1:1로 교반한다. 교반된 물질을 니들 구조체의 몰드 상에 도포한다. 니들 구조체의 몰드에 교반 물질을 완전히 들어가도록 감압한다. 니들 구조체를 경화시킨다. 니들 구조체를 몰드에서 탈착시켜 자기력, 유압 또는 압력에 의해 벤딩 또는 틸팅하는 방오필름을 제조한다.1) Agitate any one of PEGDA or PUA photocurable material or PDMS thermosetting material and a magnetic component of a ferromagnetic material such as Iron, Nickel, or Cobalt in a mass ratio of 1:1. The stirred material is applied onto the mold of the needle structure. The pressure is reduced so that the stirring material completely enters the mold of the needle structure. Cure the needle structure. By detaching the needle structure from the mold, an antifouling film that bends or tilts by magnetic force, hydraulic pressure or pressure is manufactured.
2) 전기 전도성 폴리머 소재 또는 PDMS를 니들 구조체의 몰드에 부어 굳힌다. 제작된 니들 구조체에 Lift-off resist를 코팅한다. 상기 코팅된 니들 구조체를 경화시킨다. GO(graphene oxide) film을 니들 구조체 상에 증착시키고, Lift-off resist를 에칭(etching)하여 빛 또는 열에 반응하여 벤딩 또는 틸팅하는 방오필름을 제조한다.2) Pour the electrically conductive polymer material or PDMS into the mold of the needle structure and harden it. The lift-off resist is coated on the fabricated needle structure. The coated needle structure is cured. A graphene oxide (GO) film is deposited on the needle structure, and lift-off resist is etched to prepare an antifouling film that bends or tilts in response to light or heat.
<실시예 2: 방오필름의 구동에 따른 방오효과><Example 2: Antifouling effect according to the driving of the antifouling film>
자기장의 세기, 유압, 압력, 빛 또는 열의 세기등의 외부 자극을 증가시킬수록 니들 구조체가 수평방향으로 더 기울어진다. 니들 구조체가 벤딩 또는 틸팅되어 방오필름의 표면의 성질이 바뀔 수 있다. 니들 구조체가 벤딩 또는 틸팅되어 박테이라 등의 미생물 부착을 방지하거나, 이미 형성된 바이오필름을 제거할 수 있다. 니들 구조체는 외부 자극을 감소시켜 원래의 위치로 복귀할 수 있다.As the strength of the magnetic field, hydraulic pressure, pressure, light or heat increases, the needle structure is more inclined in the horizontal direction. The needle structure may be bent or tilted to change the properties of the surface of the antifouling film. The needle structure may be bent or tilted to prevent attachment of microorganisms such as bacteria, or to remove an already formed biofilm. The needle structure can return to its original position by reducing external stimulation.
<실시예 3: 열과 빛 자극에 의한 GO필름 도포 방오필름 제조><Example 3: Preparation of antifouling film coated with GO film by heat and light stimulation>
니들 구조층의 한쪽 면에만 GO필름이 도포되는 것을 제외하고 실시예1의 2)와 동일한 방법으로 방오필름을 제조하였다.An antifouling film was prepared in the same manner as 2) of Example 1, except that the GO film was applied only on one side of the needle structure layer.
실시예 3에 따른 방오필름은, 열과 빛 자극에 의할 때, Lift-off resist코팅을 통해, 특정 부위만을 GO 필름을 증착하여, 적외선을 받을 경우, 열을 생성하고, 그 열로 니들 구조체를 원활하게 벤딩 또는 틸팅할 수 있다. The antifouling film according to Example 3, when subjected to heat and light stimulation, deposits a GO film only in a specific area through lift-off resist coating, generates heat when receiving infrared rays, and smoothes the needle structure with the heat It can be bent or tilted.
<실험예: 벤딩/틸팅 접촉각 및 구름각에 따른 방오 효과>><Experimental example: antifouling effect according to bending/tilting contact angle and rolling angle>>
니들 구조체의 표면 특성과 표면이 이룰 수 있는 각도에 따라서 접촉각과 구름각이 달라지며, 이는 액츄에이팅에 따라 액적을 원하는 방향으로 이송시킬 수 있다. 니들 표면의 접촉각이 상이한 표면에서 세포를 키운 후, 세척 이후 표면의 접촉각과 구름각을 달리한 오염물질의 이송 효과를 실험하였다.The contact angle and the rolling angle vary according to the surface characteristics of the needle structure and the angle that the surface can achieve, which can transport the droplets in a desired direction according to the actuation. After growing cells on a surface with different needle surface contact angles, the effect of transporting contaminants with different surface contact and rolling angles after washing was tested.
하기의 도 6a를 참조할 때, 니들 구조체의 접촉각 및 구름각의 변화에 따라 액적이 이송되어 표면 오염물질이 이송되는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 6a below, it was confirmed that droplets were transported according to the change of the contact angle and the rolling angle of the needle structure, and surface contaminants were transported.
도 6a의 경우, 코팅 정도에 따라서 표면을 초소수로 제작하여 액적의 접촉각이 달라짐을 좌측 상단의 그래프로 확인할 수 있으며, 자력에 의해 자성 필러를 일정한 각도로 제어할 경우, 액적이 구를 수 있는 각도 (구름각)이 변화하는 것을 좌측 하단의 그래프로 확인하였다. 이를 통해 통해서 자성 필러를 자석으로 제어할 경우 실제 액적을 원하는 방향으로 컨트롤이 가능한 것을 아래 이미지들로 관찰할 수 있으며, 자성 필러 표면에 있는 오염 물질들이 액적이 이동함에 따라 제거할 수 있다.In the case of Figure 6a, it can be seen from the graph on the upper left that the contact angle of the droplets varies by making the surface in a very small number depending on the degree of coating, and when the magnetic filler is controlled at a certain angle by magnetic force, the droplet can It was confirmed by the graph in the lower left corner that the angle (rolling angle) was changed. Through this, when the magnetic filler is controlled by a magnet, it can be observed in the images below that the actual droplet can be controlled in a desired direction, and contaminants on the surface of the magnetic filler can be removed as the droplet moves.
하기의 도 6b를 참조할 때, 세척 이후 표면의 접촉각이 높을수록 세포가 더 잘 씻겨 나감을 확인하였다. 이를 통하여 표면의 접촉각에 따라 바이오필름 또는 박테리아의 부착 정도가 달라짐을 확인하였다. Referring to FIG. 6B below, it was confirmed that the higher the contact angle of the surface after washing, the better the cells were washed out. Through this, it was confirmed that the degree of adhesion of the biofilm or bacteria varies according to the contact angle of the surface.
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 (8)
상기 니들 구조체에 자극을 발생시키는, 자극 발생부;를 포함하고,
상기 니들 구조체가 가역적으로 벤딩(bending)되거나 틸팅(tilting)되어 유입된 오염원을 제거하는, 방오필름.
needle structure; and
Including; a stimulus generating unit for generating a stimulus to the needle structure;
The needle structure is reversibly bent (bending) or tilted (tilting) to remove the incoming contamination source, antifouling film.
상기 니들 구조체는 팁 형상과 홈 구조를 반복적으로 포함하는, 방오필름.
According to claim 1,
The needle structure is an antifouling film that repeatedly includes a tip shape and a groove structure.
상기 니들 구조체는, 자성성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방오필름.
3. The method of claim 1 or 2,
The needle structure, characterized in that it contains a magnetic component, antifouling film.
상기 자성성분은 아연, 구리, 니켈, 철, 코발트, 몰리브덴 또는 이들을 이용한 합금 중 어느 하나인, 방오필름.
4. The method of claim 3,
The magnetic component is any one of zinc, copper, nickel, iron, cobalt, molybdenum, or an alloy using these, the antifouling film.
상기 니들 구조체는, 전기 전도성 폴리머 소재로 이루어지는, 방오필름.
3. The method of claim 1 or 2,
The needle structure is made of an electrically conductive polymer material, an antifouling film.
상기 전기 전도성 폴리머 소재는, 폴리(플루오렌), 폴리페닐렌, 폴리피렌, 폴리아줄렌, 폴리나프탈렌, 폴리(피롤)(PPY), 폴리카르바졸, 폴리인돌, 폴리아제핀, 폴리아닐린(PANI), 폴리(티오펜)(PT), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(p-페닐렌 설파이드)(PPS), 폴리(아세틸렌)(PAC), 폴리(p-페닐렌 비닐렌)(PPV), Calcium alginate hydrogel 또는 GO film로부터 선택되는, 방오필름.
6. The method of claim 5,
The electrically conductive polymer material is poly(fluorene), polyphenylene, polypyrene, polyazulene, polynaphthalene, poly(pyrrole) (PPY), polycarbazole, polyindole, polyazepine, polyaniline (PANI), poly (thiophene) (PT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), poly (p-phenylene sulfide) (PPS), poly (acetylene) (PAC), poly (p-phenylene vinyl) Ren) (PPV), calcium alginate hydrogel or GO film, antifouling film.
상기 자극 발생부는, 자기장, 전기장, 열 에너지, 또는 빛 에너지 중 하나 이상을 발생하는, 방오필름.
According to claim 1,
The stimulus generating unit, the antifouling film that generates one or more of a magnetic field, an electric field, thermal energy, or light energy.
상기 니들 구조체가 가역적으로 벤딩(bending)되거나 틸팅(tilting)되어 유입된 오염원을 제거하는 제1항의 방오필름의 제조 방법.
It includes a needle structure and a stimulation generating unit that generates stimulation in the needle structure,
The method for manufacturing the antifouling film of claim 1, wherein the needle structure is reversibly bent or tilted to remove the introduced contamination source.
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