나노 과학기술이 발달함에 따라 초소수성 표면을 갖는 나노 물질이 연구되고 있다. 수생식물인 연잎은 특이한 나노돌기구조 때문에 물방울을 밀어내는 특성이 있다. 이 연잎의 표면은 마이크로구조와 나노구조의 계층적 이중구조로 이루어져 있어 물방울에 의하여 연잎은 젖지 않으면서 불순물을 포집하여 떨어지는 효과인 자기 세정 기능을 가지고 있다. 이 효과를 이용하여 태양전지판, 건축물 외벽, 자동차의 외장 철판 등에 코팅할 경우 우천시의 빗물이나 소량의 세정수만으로도 표면의 먼지를 씻어낼 수 있다. 결과적으로 에너지와 비용을 절감하고 부식을 방지할 수 있어서 수명도 늘릴 수 있다. 초소수성 코팅막은 적절한 크기의 요철이 있어야 하며 또한 낮은 ...
나노 과학기술이 발달함에 따라 초소수성 표면을 갖는 나노 물질이 연구되고 있다. 수생식물인 연잎은 특이한 나노돌기구조 때문에 물방울을 밀어내는 특성이 있다. 이 연잎의 표면은 마이크로구조와 나노구조의 계층적 이중구조로 이루어져 있어 물방울에 의하여 연잎은 젖지 않으면서 불순물을 포집하여 떨어지는 효과인 자기 세정 기능을 가지고 있다. 이 효과를 이용하여 태양전지판, 건축물 외벽, 자동차의 외장 철판 등에 코팅할 경우 우천시의 빗물이나 소량의 세정수만으로도 표면의 먼지를 씻어낼 수 있다. 결과적으로 에너지와 비용을 절감하고 부식을 방지할 수 있어서 수명도 늘릴 수 있다. 초소수성 코팅막은 적절한 크기의 요철이 있어야 하며 또한 낮은 자유에너지의 소수성 표면을 갖고 있어야 한다. 본 연구에서는 각각 고분자와 실리카 볼을 이용한 2가지 방법에 따라 초소수성 박막을 제조하였다. 고분자를 이용한 방법으로는 1차로 고분자 폴리프로필렌을 딥코팅법으로 마이크로 크기의 구조를 제조하였으며, 2차로 고분자 코팅층 위에 탄소나노튜브를 이용한 나노 크기의 구조를 제조하였다. 제조된 코팅막의 물방울 접촉각과 미끄럼각을 측정하였으며 미세구조를 관찰하였다. 폴리프로필렌 고분자만을 이용한 코팅막은 1 ㎛ 입자 크기에 5-20 ㎛ 크기의 딤플 구조를 형성하였고 접촉각 153°, 미끄럼각 2°의 초소수성을 나타내었으며 폴리프로필렌 고분자와 탄소나노튜브를 이용한 코팅막은 20-60 ㎛ 크기의 딤플구조와 수백 나노미터 크기의 나노구조를 형성하였고, 접촉각 150°, 미끄럼각 3°의 초소수성을 나타내었다. 졸겔법으로 자가조립을 유도하여 마이크론 크기에 근접한 실리카 볼 구조코팅막을 제조하였다. 제조된 코팅막 위에 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 탄소나노튜브를 성장시켜 이중구조를 가진 코팅막을 제조하고 미세구조 관찰 및 정성분석을 하였다. 실리카 볼 위에 직경 수십 나노미터 크기의 탄소나노튜브가 성장한 이중구조가 형성된 것을 확인하였다. 실리카 볼과 니켈 촉매 사이에 백금으로 코팅하여 차단막을 형성시키지 않으면 탄소나노튜브가 성장하지 않는 것으로 나타났다.
나노 과학기술이 발달함에 따라 초소수성 표면을 갖는 나노 물질이 연구되고 있다. 수생식물인 연잎은 특이한 나노돌기구조 때문에 물방울을 밀어내는 특성이 있다. 이 연잎의 표면은 마이크로구조와 나노구조의 계층적 이중구조로 이루어져 있어 물방울에 의하여 연잎은 젖지 않으면서 불순물을 포집하여 떨어지는 효과인 자기 세정 기능을 가지고 있다. 이 효과를 이용하여 태양전지판, 건축물 외벽, 자동차의 외장 철판 등에 코팅할 경우 우천시의 빗물이나 소량의 세정수만으로도 표면의 먼지를 씻어낼 수 있다. 결과적으로 에너지와 비용을 절감하고 부식을 방지할 수 있어서 수명도 늘릴 수 있다. 초소수성 코팅막은 적절한 크기의 요철이 있어야 하며 또한 낮은 자유에너지의 소수성 표면을 갖고 있어야 한다. 본 연구에서는 각각 고분자와 실리카 볼을 이용한 2가지 방법에 따라 초소수성 박막을 제조하였다. 고분자를 이용한 방법으로는 1차로 고분자 폴리프로필렌을 딥코팅법으로 마이크로 크기의 구조를 제조하였으며, 2차로 고분자 코팅층 위에 탄소나노튜브를 이용한 나노 크기의 구조를 제조하였다. 제조된 코팅막의 물방울 접촉각과 미끄럼각을 측정하였으며 미세구조를 관찰하였다. 폴리프로필렌 고분자만을 이용한 코팅막은 1 ㎛ 입자 크기에 5-20 ㎛ 크기의 딤플 구조를 형성하였고 접촉각 153°, 미끄럼각 2°의 초소수성을 나타내었으며 폴리프로필렌 고분자와 탄소나노튜브를 이용한 코팅막은 20-60 ㎛ 크기의 딤플구조와 수백 나노미터 크기의 나노구조를 형성하였고, 접촉각 150°, 미끄럼각 3°의 초소수성을 나타내었다. 졸겔법으로 자가조립을 유도하여 마이크론 크기에 근접한 실리카 볼 구조코팅막을 제조하였다. 제조된 코팅막 위에 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 탄소나노튜브를 성장시켜 이중구조를 가진 코팅막을 제조하고 미세구조 관찰 및 정성분석을 하였다. 실리카 볼 위에 직경 수십 나노미터 크기의 탄소나노튜브가 성장한 이중구조가 형성된 것을 확인하였다. 실리카 볼과 니켈 촉매 사이에 백금으로 코팅하여 차단막을 형성시키지 않으면 탄소나노튜브가 성장하지 않는 것으로 나타났다.
Nanomaterials with a superhydrophobic surface has been studied. Since lotus leaf with a unique nanostructure and microstructure has self-cleaning function to wipe and clean impurities on its surface, coating film with nanostructure and microstructure resembling lotus leaf may have self-cleaning func...
Nanomaterials with a superhydrophobic surface has been studied. Since lotus leaf with a unique nanostructure and microstructure has self-cleaning function to wipe and clean impurities on its surface, coating film with nanostructure and microstructure resembling lotus leaf may have self-cleaning function also and be used in various applications. In this study, two types of coating films were prepared using polymer or silica balls. Using the polymer, microstructures were prepared by dip coating and nanostructure was prepared by carbon nanotubes on the polymer. Coating film prepared with polymers had dimple structures of 5-20 ㎛ size made of polymer grains of 1 ㎛ size. Contact angle and sliding angle measured were 153°, and 2°, respectively. Coating film prepared with polypropylene polymers and carbon nanotubes had dimple structures of 20-60 ㎛ size made of polymer grains and fiber structures of several hundreds nanometers made of carbon nanotubes. Contact angle and sliding angle measured were 150°, and 3°, respectively. The coating films based on silica balls were fabricated by the self-assembly of silica using sol-gel method. And then, we grew carbon nanotubes on coating films by plasma enhanced chemical vapor deposition method. The coating films with dual scale structure with silica balls and carbon nanotubes were prepared. It was found that carbon nanotubes of about 20 ㎚ lengths were formed on silica balls of 500-600 ㎚ size. It was essential to coat silica balls with platinum for reaction barrier before growing carbon nanotubes. Otherwise carbon nanotubes were not formed.
Nanomaterials with a superhydrophobic surface has been studied. Since lotus leaf with a unique nanostructure and microstructure has self-cleaning function to wipe and clean impurities on its surface, coating film with nanostructure and microstructure resembling lotus leaf may have self-cleaning function also and be used in various applications. In this study, two types of coating films were prepared using polymer or silica balls. Using the polymer, microstructures were prepared by dip coating and nanostructure was prepared by carbon nanotubes on the polymer. Coating film prepared with polymers had dimple structures of 5-20 ㎛ size made of polymer grains of 1 ㎛ size. Contact angle and sliding angle measured were 153°, and 2°, respectively. Coating film prepared with polypropylene polymers and carbon nanotubes had dimple structures of 20-60 ㎛ size made of polymer grains and fiber structures of several hundreds nanometers made of carbon nanotubes. Contact angle and sliding angle measured were 150°, and 3°, respectively. The coating films based on silica balls were fabricated by the self-assembly of silica using sol-gel method. And then, we grew carbon nanotubes on coating films by plasma enhanced chemical vapor deposition method. The coating films with dual scale structure with silica balls and carbon nanotubes were prepared. It was found that carbon nanotubes of about 20 ㎚ lengths were formed on silica balls of 500-600 ㎚ size. It was essential to coat silica balls with platinum for reaction barrier before growing carbon nanotubes. Otherwise carbon nanotubes were not formed.
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