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[국내논문] Rod 코팅을 이용한 Poly(methyl methacrylate) 비드의 단일층 형성 및 단일층 구조에 미치는 용매, 계면활성제, 플라즈마 처리의 영향
Fabrication of Poly(methyl methacrylate) Beads Monolayer Using Rod-coater and Effects of Solvents, Surfactants and Plasma Treatment on Monolayer Structure 원문보기

접착 및 계면 = Journal of adhesion and interface, v.20 no.1, 2019년, pp.1 - 8  

김다혜 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) ,  함동석 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) ,  이재흥 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터) ,  허강무 (충남대학교 고분자공학과) ,  조성근 (한국화학연구원 화학소재솔루션센터)

초록
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균일한 단일층(monolayer)의 형성은 박막 두께에서의 특성을 유지하면서 차광, 반사방지 등의 물리적, 화학적 기능을 강화할 수 있는 중요한 수단이다. 이전 연구에서도 여러 코팅 방법으로 단일층을 구현하였으나, 공정이 복잡하고 대면적화 하는데 어려움이 있었다. 이에 본 연구에서는 소량의 용액으로 대면적 코팅이 가능한 로드 (rod) 코팅법을 사용하여, $20cm{\times}20cm$ PET 필름 기판 위에 마이크로미터 크기의 PMMA 비드를 가장 치밀한 형태인 HCP(hexagonal closed packing)가 되도록 코팅을 진행하였다. 끓는점과 증기압이 다른 용매의 사용과 계면활성제의 적용, 플라즈마 처리를 통한 기판 에너지의 변화를 통해 형성되는 단일층의 수준을 관찰하였다. 본 연구를 통해 비드의 메니스커스, 용매와 비드의 인-척력, 표면에너지를 포함한 코팅 조건을 최적화함으로써, 최종적으로 단위면적당 비드가 차지하는 정도인 입자의 커버리지를 초기 대비 약 20% 정도 향상시켰고, 단일층에 영향을 주는 인자들을 확인하였다. 본 결과는 기존에 연구되었던 코팅 방법에 비해 간단하고 빠르게 대면적의 단일층(monolayer)을 형성할 수 있기 때문에, 광학필름과 센서 등 첨단 분야로의 잠재적 응용 가능성이 높다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fabrication of monolayer is important method for enhancing physical and chemical characteristics such as light shielding and antireflection while maintaining thin film properties. In previous studies, monolayers were fabricated by various methods on small substrates, but processes were complicated a...

Keyword

#Monolayer   #Coverage   #Beads   #Rod coating   #HCP  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구의 목적은 공정이 간단한 로드(rod) 코팅 방법을 이용하여 PMMA 구형 입자의 HCP 단일층을 대면적으로 빠르게 형성하고, 여기에 미치는 인자들을 확인하는 것이다. 구형 입자를 이용한 코팅층은 표면 거칠기가 크기 때문에 입자의 크기에 따라 서로 다른 광학특성을 나타낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
단일층이란 무엇인가? 박막화는 기능성 부여 등 다양한 이점 때문에 최근 코팅 분야에서 중요한 이슈로 주목받고 있다. 단일층(monolayer)은 구형 입자가 하나의 층으로 배열되어 있는 상태로써 물리적, 화학적 기능을 향상시킬 수 있는 중요한 수단이며[1], 박막의 형태를 보일수록 특성들을 크게 변화 시킬 수 있다고 알려져 있다[2,3]. 이 외에도 표면장력이 낮고, 빛의 간섭에 의해 착색 현상이 발생하며, 표면적이 크기 때문에 열 방출을 향상시킨다는 장점도 있다[4].
단일층의 장점은 무엇인가? 단일층(monolayer)은 구형 입자가 하나의 층으로 배열되어 있는 상태로써 물리적, 화학적 기능을 향상시킬 수 있는 중요한 수단이며[1], 박막의 형태를 보일수록 특성들을 크게 변화 시킬 수 있다고 알려져 있다[2,3]. 이 외에도 표면장력이 낮고, 빛의 간섭에 의해 착색 현상이 발생하며, 표면적이 크기 때문에 열 방출을 향상시킨다는 장점도 있다[4]. 구형 입자를 이용한 단일층의 형성을 위해서는 입자의 커버리지 (덮임 정도)와 규칙성 (ordering)이 높아야 한다.
육방밀집구조를 이룰때의 특징은 무엇인가? 대류의 영향을 많이 받을 때 주변의 구형 입자와 더욱 가깝게 배열되고, 이때 한 개의 구형 입자를 여섯 개의 구형 입자가 감싸고 있는 평면적으로 가장 안정한 형태인 육방 밀집 구조 (hexagonal closed packing, HCP)를 이루게 된다. 육방밀집구조 (HCP)를 이룰 때, 단위면적당 구형 입자가 차지하는 면적이 가장 크게 되고, 빈 공간이 가장 적기 때문에, 구형 입자의 단일층 형성에서 Fig 1. (c)와 같은 HCP의 형성이 매우 중요하다[10-13].
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참고문헌 (20)

  1. Sangmoo Jeong, Liangbing Hu, Hye Ryung lee, Eric Garnett, Jang wook choi, Yi Cul, Nano letter, 10, 2989 (2010) 

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  2. Metin Sitti, Ronald S. Fearing, Journal of Adhesion Science and Technology, 17, 1055 (2003) 

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  3. Jiaxing Huang, Franklin Kim, Andrea R. Tao, Stephen Connor, Peidong Yang, Nature Materials, 4, 896 (2005) 

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  4. Pilsung Pack, Preparation and Properties of Highlyordered Macroporous Silica Films with Monolayer, Changwon National University, 1-68 (2004) 

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  7. Peyer A. Kralchevsky, Kuniaki Nagayama, Langmuir, 10, 23-36. (1994) 

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  8. Hailin Cong, Weixiao Cao, Langmuir, 19, 8177 (2003) 

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  15. Hwayoung Ko, Hae-Weon Lee, Joo-Sun Kim, Jooho Moon, Journal of the Korean Ceramic Society, 39, 981 (2002) 

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  17. Antony S. Dimitrov, Tetsuya Miwa, Kuniaki Nagayama, Langmuir, 15, 5257 (1999) 

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  18. Hwa-young Ko, Hae-Weon Lee, Jooho Moona, Thin Solid Films, 447 (2004) 

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  20. R.A. Weiss, X. Zhai, A.V. Dobrynin, Langmuir, 24, 5218 (2008) 

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