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모세관법을 이용한 나노 복합재료 마이크로 구조 제작
Fabrication of Microstructures with Nanocomposites by Capillary Effect 원문보기

Composites research = 복합재료, v.31 no.4, 2018년, pp.171 - 176  

한수호 (Department of Mechanical Engineering, Andong National University) ,  황희윤 (Department of Mechanical Engineering, Andong National University)

초록
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인공 건식 접착 구조를 위한 새로운 마이크로-나노 계층구조 제작기법을 제안하였으며, 모세관법을 활용한 마이크로 구조 내 나노 소재 정렬에 대한 기초 연구를 수행하였다. 다중 벽 탄소나노튜브(MWCNT)와 폴리디메틸실록산(PDMS) 혼합물의 제작 조건에 따른 경화도 및 점도 특성을 분석하고, 이로부터 몇 가지 제작 조건을 결정하였다. MWCNT-PDMS 마이크로 구조 제작 후 단면 분석을 통해 PDMS내 MWCNT의 정렬 특성을 분석한 결과, 제작 온도와 상대 경화도가 낮을 경우 MWCNT의 정렬도가 우수하며, 단위 면적당 MWCNT의 밀도는 제작 온도나 상대 경화도에 영향을 적게 받는 것으로 확인되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We proposed new and easy fabrication method of micro-nano hierarchical structures for synthetic dry adhesives and conducted feasibility tests of alignment characteristics of nano-materials in the microstructures by capillary effect. Candidates of fabrication conditions were selected based on the deg...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 제안한 공정을 통하여 마이크로-나노 계층구조를 제작하기 위해서는 마이크로 구조 내 나노 소재 정렬과 마이크로 구조용 소재의 선택적 식각과 관련된 연구가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 모세관 기법을 이용하여 마이크로 구조 내 나노 소재를 정렬시키는 기법을 다루고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
마이크로-나노 계층구조 제작 공정이란 무엇인가? 1과 같은 비교적 간단하면서도 대면적의 마이크로-나노 계층구조 제작 공정을 제안하였다[10,11]. 제안한 공정은 나노 소재가 정렬된 마이크로 구조를 제작한 후에 마이크로 구조를 이루는 소재만을 선택적으로 식각하여 정렬된 나노 소재를 마이크로 구조 밖으로 노출시켜 마이크로-나노 계층구조를 제작하는 방법이다. 제안한 공정을 통하여 마이크로-나노 계층구조를 제작하기 위해서는 마이크로 구조 내 나노 소재 정렬과 마이크로 구조용 소재의 선택적 식각과 관련된 연구가 선행되어야 한다.
MEMS와 같은 정밀 공정이 갖는 단점은? 따라서 인공 건식 접착구조의 접착 강도 향상을 위한 마이크로-나노 계층구조 구현은 다양한 방법으로 시도되었는데, 특히 MEMS와 같은 정밀한 공정이 주로 활용되어 왔다. 하지만, MEMS와 같은 정밀 공정은 대면적을 가지는 구조에 활용이 어려울 뿐만 아니라 마이크로 구조의 상부를 식각하기 위한 마스크 정렬 등의 공정 비용 증가 등의 단점이 있었다[5-9].
모세관법을 이용하여 복합재료 마이크로 구조를 제작하는 경우, 점도를 낮추고 공정 시간을 줄이기 위해 수반되어야할 사항은? 따라서, 모세관법을 이용하여 MWCNT-PDMS 복합재료 마이크로 구조를 제작할 경우 낮은 점도에서 모세관 주입을 시작하는 것이 MWCNT의 정렬도 향상에 도움이 될 것으로 판단된다. 다만, MWCNT-PDMS 혼합물의 점도를 낮추면서도 공정 시간을 줄일 수 있도록 제작 온도 및 시간, 최종 경화 온도의 최적화와 관련된 연구가 수반되어야 할 것이다.
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참고문헌 (12)

  1. Boesel, L., Greiner, G., Arzt, E., and del Campo, A., "Hierarchical Gecko-Like Adhesives," Advanced Materials, Vol. 21, No. 4, 2009, pp. 479-482. 

  2. Kwak, M.K., Pang, P., Jeong, H.E., Kim, H.N., Yoon, H., Jung, H.S., and Suh, K.Y., "Towards the Next Level of Bioinspired Dry Adhesives: New Designs and Applications," Advanced Functional Materials, Vol. 21, No. 19, 2011, pp. 3606-3616. 

  3. Autumn, K., Liang, Y.A., Hsieh, S.T., Zesch, W., Chan, W.P., Kenny, T., Fearing, R.S., and Full, R.J., "Adhesive Force of a Single Gecko Foot-Hair," Nature, Vol. 405, 2000, pp. 681-685. 

  4. del Campo, A., Greiner, C., Alvarez, I., and Arzt, E., "Patterned Surfaces with Pillars with Controlled 3D Tip Geometry Mimicking Bioattachment Devices," Advanced Materials, Vol. 19, No. 15, 2007, pp. 1973-1977. 

  5. Murphy, M.P., Kim, S., and Sitti, M., "Enhanced Adhesion by Gecko-Inspired Hierarchical Fibrillar Adhesives," ACS Applied Materials and Interfaces, Vol. 1, No. 4, 2009, pp. 849-855. 

  6. Ge, L., Sethi, S., Ci, L., Ajayan, P.M., and Dhinojwala, A., "Carbon nanotube-based synthetic gecko tapes," Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 104, No. 26, 2007, pp. 10792-10795. 

  7. Kustandi, T.S., Samper, V.D., Ng, W.S., Chong, A.S., and Gao, H., "Fabrication of a Gecko-Like Hierarchical Fibril Array using a Bonded Porous Alumina Template," Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 17, No. 10, 2007, Article ID 75. 

  8. Sameoto, D., and Menon, C., "Deep UV Patterning of Acrylic Masters for Molding Biomimetic Dry Adhesives," Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 20, No. 11, 2010, Article ID 115037. 

  9. Kim, S., and Sitti, M., "Biologically Inspired Polymer Microfibers with Spatulate Tips as Repeatable Fibrillar Adhesives," Applied Physics Letters, Vol. 89, No. 26, 2006, Article ID 261911. 

  10. Kim, G.H., Ahn, T.C., and Hwang, H.Y., "Durability Improvement of Synthetic Dry Adhesives by Metal Coatings," Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2017, 2017, Article ID 1696038. 

  11. Kim, G.H., Ahn, T.C., and Hwang, H.Y., "Method for Preparing Artificial Cilia Structure and Artificial Cilia Structure Prepared Thereby," Korea Patent No. 10-1814692, 2017. 

  12. Kamal, M.R., and Sourour, S., "Kinetics and Thermal Characterization of Thermoset Cure," Polymer Engineering & Science, Vol. 13, No. 1, 1973, pp. 59-64. 

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