초발수 $TiO_2$박막을 습식 공정법에 의해 유리 기판 위에 성공적으로 제조하였다. Micro-nano 복합구조의 거친 표면을 갖는 박막을 제조하기 위하여 layer-by-layer(LBL) deposition 법과 liquid phase deposition(LPD) 법이 이용되었다. 초발수 박막은 LBL 법에 의해 texture 구조를 갖는(PAH/PAA) 박막을 제조 한 후 그 위에 LPD 법에 의해 $TiO_2$나노 입자를 적층시키고 그 표면을 fluoroalkyltrimethoxysilane(FAS)를 사용하여 발수 처리를 하여 제조하였다. $(PAH/PAA)_{10}$ 박막의 표면에 45분 동안 $TiO_2$를 적층한 박막은 RMS roughness가 65.6 nm로 거친 표면을 보여주었고 발수 처리 이후에 접촉각$155^{\circ}$ 정도의 초발수 특성과 함께 파장 650 nm 이상에서는 80% 이상의 투과율을 보여주었다. 서로 다른 조건에서 제조된 박막의 표면 구조,광학적 특성, 접촉각을 FE-SEM, AFM, UV-Vis, contact angel meter를 이용하여 측정하였다.
초발수 $TiO_2$ 박막을 습식 공정법에 의해 유리 기판 위에 성공적으로 제조하였다. Micro-nano 복합구조의 거친 표면을 갖는 박막을 제조하기 위하여 layer-by-layer(LBL) deposition 법과 liquid phase deposition(LPD) 법이 이용되었다. 초발수 박막은 LBL 법에 의해 texture 구조를 갖는(PAH/PAA) 박막을 제조 한 후 그 위에 LPD 법에 의해 $TiO_2$ 나노 입자를 적층시키고 그 표면을 fluoroalkyltrimethoxysilane(FAS)를 사용하여 발수 처리를 하여 제조하였다. $(PAH/PAA)_{10}$ 박막의 표면에 45분 동안 $TiO_2$를 적층한 박막은 RMS roughness가 65.6 nm로 거친 표면을 보여주었고 발수 처리 이후에 접촉각 $155^{\circ}$ 정도의 초발수 특성과 함께 파장 650 nm 이상에서는 80% 이상의 투과율을 보여주었다. 서로 다른 조건에서 제조된 박막의 표면 구조,광학적 특성, 접촉각을 FE-SEM, AFM, UV-Vis, contact angel meter를 이용하여 측정하였다.
Superhydrophobic $TiO_2$ thin films were successfully fabricated on a glass substrate by wet process. Layer-by-layer (LBL) deposition and liquid phase deposition (LPD) methods were used to fabricate the thin films of micro-nano complex structure with a high roughness. To fabricate superhy...
Superhydrophobic $TiO_2$ thin films were successfully fabricated on a glass substrate by wet process. Layer-by-layer (LBL) deposition and liquid phase deposition (LPD) methods were used to fabricate the thin films of micro-nano complex structure with a high roughness. To fabricate superhydrophobic $TiO_2$ thin films, the (PAH/PAA) thin films were assembled on a glass substrate by LBL method and then $TiO_2$ nanoparticles were deposited on the surface of (PAH/PAA) thin film by LPD method, Subsequently, hydrophobic treatment using fluoroalkyltrimethoxysilane (FAS) was carried out on the surface of prepared $TiO_2$ thin films. The $TiO_2$ thin film fabricated with 45 minutes immersion time on $(PAH/PAA)_{10}$ showed the RMS roughness of 65.6nm, water contact angel of $155^{\circ}$ and high transmittance of above 80% (>650nm in wavelength) after the hydrophobic treatment. The Surface morphologies, optical properties and contact angel of prepared thin films with different experimental conditions were measured by field emission scanning electron microscope (FE-SEM), atomic force microscope (AFM), UV-Vis spectrophotometer and contact angle meter.
Superhydrophobic $TiO_2$ thin films were successfully fabricated on a glass substrate by wet process. Layer-by-layer (LBL) deposition and liquid phase deposition (LPD) methods were used to fabricate the thin films of micro-nano complex structure with a high roughness. To fabricate superhydrophobic $TiO_2$ thin films, the (PAH/PAA) thin films were assembled on a glass substrate by LBL method and then $TiO_2$ nanoparticles were deposited on the surface of (PAH/PAA) thin film by LPD method, Subsequently, hydrophobic treatment using fluoroalkyltrimethoxysilane (FAS) was carried out on the surface of prepared $TiO_2$ thin films. The $TiO_2$ thin film fabricated with 45 minutes immersion time on $(PAH/PAA)_{10}$ showed the RMS roughness of 65.6nm, water contact angel of $155^{\circ}$ and high transmittance of above 80% (>650nm in wavelength) after the hydrophobic treatment. The Surface morphologies, optical properties and contact angel of prepared thin films with different experimental conditions were measured by field emission scanning electron microscope (FE-SEM), atomic force microscope (AFM), UV-Vis spectrophotometer and contact angle meter.
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문제 정의
본 연구에서는 micro-nano 복합구조의 표면 조도가높은 박막을 제조하기 위하여 LBL법과 LPD법을 이용하여 실험 조건에 따른 막의 표면 및 광학적 특성을 확인하였고, FAS를 이용하여 발수처리 되어 제조된 박막의 표면 접촉각을 확인했다.
제안 방법
LBL 법과 LPD법을 이용하여 micro-nano 복합구조의 거친 표면을 갖는 박막을 제조 한 후 FAS를 이용하여 제조된 박막의 표면을 발수처리 함으로써 초발수 박막을제조하였斗. pH 9.
0匹로 조절하였다. 기판으로는 slide glass 를 사용하였고 기판의 친수처리를 위해 증류수와 에탄올을 2:3의 부피비로 섞은후 KOH를 1.0wt% 첨가한 용액에 기판을 담근후 5~10분 초음파 처리를 한 후 증류수를 이용하여 세정하였다. 친수처리된 기판은 먼저 PAH 용액에 10분간 침적된 후 증류수에 1분씩 3회 침적되어 세정 되었다.
water)를 사용하였다. 사용된 두 전해질 폴리머의 농도는 0.01 M이고, 용액의 pH는 NaOH를 이용하여 각각 pH 9.5, pH 6.0으로 적정하였다. LPD 법에 의한 TiO2 박막 제조하기 위해 Titanium(IV) fluoride (TiF4, Aldrich) 를 사용하였다.
조된 박막의 표면미세구조를 확인하기 위하여 field emission scanning electron microscope(FE-SEM, JSM 6700, JEOL)를 사용하였고 박막의 광학적 특성을 분석하기 위하여 UV-Vis spectrophotometer(V-570, JASCO) 를 이용하여 투과율을 측정하였다. 박막 표면의 조도는 atomic force microscope(AFM, JSPM5200, JEOL, Japan)을 이용하여 측정하였고, 제조된 박막 표면의 물 접촉각을 확인하기 위해 contact angle meter(Easy Drop, KRUSS)를 이용하였다.
대상 데이터
LBL 법을 이용하여 texture 구조의 박막을 제조하기 위하여 양전하를 갖는 Poly(allylamine hydrochloride) (PAH, Aldrich, Mw = 70, 000 g)와 음전하를 갖는 Poly(acrylic acid) (PAA, Aldrich, Mw = 100,000, 35 wt% solution in water)를 사용하였다. 사용된 두 전해질 폴리머의 농도는 0.
0으로 적정하였다. LPD 법에 의한 TiO2 박막 제조하기 위해 Titanium(IV) fluoride (TiF4, Aldrich) 를 사용하였다. 용액의 농도는 0.
이론/모형
이용하여 투과율을 측정하였다. 박막 표면의 조도는 atomic force microscope(AFM, JSPM5200, JEOL, Japan)을 이용하여 측정하였고, 제조된 박막 표면의 물 접촉각을 확인하기 위해 contact angle meter(Easy Drop, KRUSS)를 이용하였다.
성능/효과
(PAH/PAA)5 박막은 아직 texture 구조를 보이지 않고 있으며 (PAH/PAA)10 박막은 texture 구조를 형성하고 있다. Bilayer 수가 5에서 15로 증가됨에 따라 texture 구조의 크기가 증가됨을 확인하였다. 제조된 (PAH/PAAkmi5 박막의 투과율을 Fig.
침적 시간이 45분을 초과하여 60분, 120분으로 증가됨에 따라 TiO2 막의 성장으로 인해 (PAH/PAA)의 texture 구조를 확인 할 수 없었다. 특히 (PAH/PAA)】。박막의 표면에 45 분 동안 Tit%를 적층 시킨 박막은 RMS rou아mess가 65.6 nm로 거친 표면을 보여주었고 발수 처리 이후에 접촉각은 155°로 향상되었으며 파장 650 nm 이상에서는 80 % 이상의 투과율을 보여주었다.
3에 나타내었다. 평평한 표면을 갖는 (PAH/PAA)5 박막은 유리기판과 거의 동일한 투과율을 보여주었고 (PAH/PAA)10>15 박막은 texture 구조의 형성으로 인해 약간 투과율이 저하 되었지만 파장 550 nm 이상에서 89% 이상의 높은 투과율을 나타내었다. Fig.
참고문헌 (11)
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F. Saylkan, M. Asilturk, P. Tater, N. Kiraz, S. Sener, E. Arpac and H. Saykan, "Photocatalytic performance of Sn-doped TiO $_2$ ", Materials Research Bulletin 43 (2008) 127
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