| 초록 |
스마트폰 디스플레이, 태양광 패널 등의 수요가 증가함에 따라 초소수성(superhydrophobicity), 초발유성(superoleophobicity)을 동시에 가지는 superamphiphobic 표면 제작 기술의 중요성이 커지고 있다. superamphiphobic 표면을 구현하기 위해서는 표면구조와 표면에너지 둘 다 조절해야 하는데, 표면구조는 macro 패턴 구조와 nano 패턴 구조가 계층적(hierarchical)으로 이루어진 구조를 이루고, 표면에너지는 접촉면의 표면에너지를 낮춰야 한다. 계층적 구조가 superamphiphobic 표면을 만드는 원리는 Wenzel 모델과 Cassie-Baxter 모델에 기초하여, 표면의 macro, nano 구조물과 이로 인해 생기는 air pocket 그리고 오염원이 힘의 균형을 이룬 평형상태를 유지하며, 오염원이 표면 구조물에 떠 있게 되는 것이다. 표면에너지를 낮추는 것은 접촉면을 불소계 물질 코팅으로 쉽게 해결할 수 있지만, 계층적 구조를 갖는 표면 제작은 훨씬 복잡하다. 표면에 계층적 구조를 만들기 위한 최근의 연구는 Si, glass, ceramic 기판에 스퍼터, 플라즈마, 리소그래피 등의 방법을 이용하여 macro 구조인 overhang, re-entrant 구조물을 제작하고, nano 구조를 제작하기 위해 nano-particle, self-assembled monolayer 등을 사용하고 있다. 하지만 기존의 연구방법들은 패턴이 쉽게 파괴되는 기판을 사용하고, 많은 시간과 비용이 소요되는 공정을 채택하고 있기 때문에 실사용에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 flexible한 열가소성 폴리머(PMMA)에 핫 엠보싱(hot embossing) 방법을 이용하여 macro 패턴을 제작하고, 패턴의 크기, 간격이 접촉각(contact angle)에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 150 um두께의 PMMA 표면에 높이 10 um인 원기둥 패턴의 크기를 8 um에서 14 um까지 2 um씩 변화시켰고, 간격은 6 um에서 15 um까지 3 um씩 변화시켰다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 제작한 패턴을 관찰하였고, 접촉각은 Sessile Drop Method를 이용하여 DI water, diiodo-methane, hexadecane을 떨어뜨려 측정하였다. 패턴의 크기와 간격이 접촉각에 미치는 영향을 분석하여 결과를 요약·발표하고자 한다. 본 연구가 성공적으로 수행되면 superamphiphobic 표면 패턴 제작 시 패턴의 적절한 크기와 간격을 설정하는데 적용시킬 수 있을 것이다. |
