[논문]UV/Ozone 처리를 통한 Polydimethylsiloxane(PDMS) 주름 구조의 물리화학적 특성 분석

박홍규; 박승엽

doi:10.17661/jkiiect.2022.15.5.321

UV/Ozone 처리를 통한 Polydimethylsiloxane(PDMS) 주름 구조의 물리화학적 특성 분석
Physicochemical Characteristics of UV/Ozone Treated Polydimethylsiloxane(PDMS) Wrinkle Structures 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.15 no.5, 2022년, pp.321 - 327

박홍규 (Department of Electrical, Electronic and Control, Changwon National University) , 박승엽 (Department of Electrical, Electronic and Control, Changwon National University)

초록
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본 논문에서는 UV/Ozone 처리를 통해 Polydimethylsiloxane(PDMS) 표면에 주름 구조를 형성하고, 물리화학적 특성 분석을 통해 줄금 구조 형성 메커니즘을 밝혔다. 30분의 UV/Ozone 처리를 통해 PDMS 표면에 주름 구조를 형성하였으며, 주사전자현미경의 단면 촬영으로 PDMS 표면의 주기적인 주름 형성을 확인할 수 있었다. 또한, XPS 스펙트럼 분석을 통해 PDMS 표면에 SiOx의 실리카 경질 표면이 UV/Ozone에 의해 만들어지는 것을 확인하였고, PDMS 표면의 경질층과 내부의 연질층 사이의 탄성 계수 불일치는 PDMS의 주름 형성의 팽윤 메커니즘을 확인시켜 준다. 본 연구 결과는 UV/Ozone 처리에 의한 PDMS 표면의 주름 구조 형성 메커니즘의 이해도를 향상시킬 뿐만 아니라, 향후 UV/Ozone 조사 조건에 따라 주름 구조의 진폭과 주기를 조정하는데 기초 연구로 쓰일 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a wrinkled structure was formed on the PDMS surface through UV/Ozone treatment, and the wrinkle structure formation mechanism was revealed through physicochemical characterization. A wrinkle structure was formed on the PDMS surface through UV/Ozone treatment for 30 min, and periodic wrinkle formation on the PDMS surface was confirmed by cross-sectional imaging of the scanning electron microscope. In addition, through x-ray photoelectron spectroscopy spectral analysis, it was confirmed that the silica-like-surface of SiOx on the PDMS surface was formed by UV/Ozone. The results of this study not only improve the understanding of the mechanism of wrinkle structure formation on the PDMS surface by UV/Ozone treatment, but also can be used as a basic study to adjust the amplitude and period of the wrinkle structure according to UV/Ozone irradiation conditions in the future.contact angles and the surface energies of FSAMs, it was confirmed that pretilt angles of LC molecules increased according to the alkyl chain length. High optical transparency and uniform homeotropic LC alignment characteristics of FSAMs showed the possibility of FSAMs as an LC alignment layers.

주제어

표/그림 (5)

그림 그림 1. 연신된 PDMS 표면에 UVO 조사를 통한 주름 구조 생성의 개략도 Fig. 1. Schematic illustration of wrinkled structure generation on the pre-strained PDMS surface caused by UVO irradiation
그림 그림 2. (a) PDMS 표면의 주름구조에 대한 편광현미경 이미지 및 (b) 30분 동안 UVO에 노출된 PDMS 표면 주름구조의 SEM 단면 이미지 Fig. 2. (a) Polarized optical microscopy image of the wrinkled structure on the PDMS surface and (b) SEM cross-sectional images of the wrinkled structure on the PDMS surface exposed to UVO for 30 min
그림 그림 3. PDMS 주름 구조 표면의 Ar 이온 에칭으로 인한 C1s, O1s, 그리고 Si2p 원소에 대한 XPS 깊이 프로파일링 분석 Fig. 3. XPS elemental analysis depth profile for C, O, and Si produced by Ar+ beam etching
그림 그림 4. Ar+ 이온 에칭 시간에 따른 PDMS 표면의 주름 구조에 대한 XPS 스펙트럼 조사 Fig. 4. XPS spectra survey of the wrinkled structure on the PDMS surface as a function of Ar+ ion etching time
그림 그림 5. Ar+ 이온 에칭 시간에 따른 PDMS 표면의 주름 구조의 (a) Si2p 및 (b) O1의 XPS 스펙트럼 Fig. 5. XPS spectra of (a) Si2p and (b) O1s of the wrinkled structure on the PDMS surface as a function of Ar+ ion etching time

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 연신한 PDMS 박막에 UVO 처리를 통해 제작한 주름 구조의 물리화학적 분석을 진행하였다. SEM(Scanning Electron Microscope) 분석을 통해 UVO 처리한 PDMS 박막의 주름 구조를 확인하였고, X선 광전자 분광법(XPS; X-ray photoelectro n spectroscopy)의 깊이 분석을 통해 PDMS 주름 표면의 화학 조성을 확인하여 주름 발생 메커니즘을 규명하였다.

제안 방법

그림 1은 이방성 주름 구조를 갖는 PDMS 필름을 제작하기 위한 공정도를 보여준다. PDMS 필름의 주름 구조의 적층 형태를 분석하고 주름형성 메커니즘을 파악 하기위해 XPS(K-Alpha, Thermo Fisher Scientific)로 깊이방향 성분분석을 실시하였다. X선 소스의 전력은 36W(12kV 및 3mA)였으며, 분석 영역은 400 μm였다.
본 연구에서는 연신한 PDMS 박막에 UVO 처리를 통해 제작한 주름 구조의 물리화학적 분석을 진행하였다. SEM(Scanning Electron Microscope) 분석을 통해 UVO 처리한 PDMS 박막의 주름 구조를 확인하였고, X선 광전자 분광법(XPS; X-ray photoelectro n spectroscopy)의 깊이 분석을 통해 PDMS 주름 표면의 화학 조성을 확인하여 주름 발생 메커니즘을 규명하였다.
UVO 조사에 의한 PDMS 표면의 주름 구조 형성메커니즘을 파악하기 위해 XPS 깊이 프로파일링을 수행하였다. Ar+ 이온 에칭 세기는 500 eV, 레스터 크기는 2mm x 2mm로 설정하였다.
6 eV)에 대해 보정되었다. 광범위 조사 스캔 결과 및 고해상도 코어 레벨 스펙트럼 분석을 실시하고, 깊이 프로파일링을 조사하였다.
본 연구에서는 주름 구조를 갖는 PDMS 필름의 XPS 깊이 분석을 통해 UVO 조사에 의한 PDMS 필름 표면으로부터의 조성 변화를 관찰하였다.
UVO 조사를 위해 184 nm 및 254 nm의 광원이 실험에 사용되었다. 이후, 일축 연신된 PDMS 필름을 분리하여 PDMS 필름 표면상의 주름 구조를 편광현미경(BX53M, Olympus)과 SEM을 통해 관찰하였다. 그림 1은 이방성 주름 구조를 갖는 PDMS 필름을 제작하기 위한 공정도를 보여준다.

대상 데이터

이방성 주름 구조는 UVO에 노출된 기계적으로 연신된 PDMS 표면에서 생성되었다. PDMS(Sylgar d-184; Dow Corning)는 주제와 경화제를 10:1의 질량비로 혼합하여 제작하였다. PDMS 혼합물의 균질도를 높이기 위해 페이스트 믹서(paste mixer)로 1350 rpm에서 2분간 혼합하였고, 혼합물을 진공 챔버에 넣고 버블링이 멈출 때까지 10분간 탈포과정을 수행하였다.
이후 PDMS 시편을 60%의 변형률까지 일축으로 늘린 다음 30분 동안 UVO 처리하였다. UVO 조사를 위해 184 nm 및 254 nm의 광원이 실험에 사용되었다. 이후, 일축 연신된 PDMS 필름을 분리하여 PDMS 필름 표면상의 주름 구조를 편광현미경(BX53M, Olympus)과 SEM을 통해 관찰하였다.

성능/효과

결론적으로, 우리는 UVO 조사에 의한 PDMS 표면의 주름 구조 형성 매커니즘을 물리화학적 분석을 통해 확인할 수 있었다. SEM을 통해 UVO 조사에 의한 PDMS 표면의 주름 구조를 확인하였으며, 단면 분석을 통해 주름의 깊이는 10~12 ㎛였고, 주름 간격은 15~20 ㎛로 형성되어짐을 확인하였다. 그리고 XPS 깊이 프로파일링을 통해 PDMS 표면에 SiOx의 실리카 경질 표면이 만들어지는 것을 확인하였고, PDMS층의 깊이가 깊어질수록 UVO 조사의 영향이 미치지 않아 유기 PDMS막 본연의 화학구성비를 나타내었다.
5. 결론

결론적으로, 우리는 UVO 조사에 의한 PDMS 표면의 주름 구조 형성 매커니즘을 물리화학적 분석을 통해 확인할 수 있었다. SEM을 통해 UVO 조사에 의한 PDMS 표면의 주름 구조를 확인하였으며, 단면 분석을 통해 주름의 깊이는 10~12 ㎛였고, 주름 간격은 15~20 ㎛로 형성되어짐을 확인하였다.
SEM을 통해 UVO 조사에 의한 PDMS 표면의 주름 구조를 확인하였으며, 단면 분석을 통해 주름의 깊이는 10~12 ㎛였고, 주름 간격은 15~20 ㎛로 형성되어짐을 확인하였다. 그리고 XPS 깊이 프로파일링을 통해 PDMS 표면에 SiOx의 실리카 경질 표면이 만들어지는 것을 확인하였고, PDMS층의 깊이가 깊어질수록 UVO 조사의 영향이 미치지 않아 유기 PDMS막 본연의 화학구성비를 나타내었다. 이러한 결과들을 통해, UVO 조사가 PDMS 층에 화학조성을 깊이에 따라 변형시키는 것을 확인할 수 있었고, 본 연구 결과는 향후 UVO 조사 조건에 따라 주름구조의 진폭과 주기를 조정하는데 기초 연구로 쓰일 수 있을 것이다.

후속연구

그리고 XPS 깊이 프로파일링을 통해 PDMS 표면에 SiOx의 실리카 경질 표면이 만들어지는 것을 확인하였고, PDMS층의 깊이가 깊어질수록 UVO 조사의 영향이 미치지 않아 유기 PDMS막 본연의 화학구성비를 나타내었다. 이러한 결과들을 통해, UVO 조사가 PDMS 층에 화학조성을 깊이에 따라 변형시키는 것을 확인할 수 있었고, 본 연구 결과는 향후 UVO 조사 조건에 따라 주름구조의 진폭과 주기를 조정하는데 기초 연구로 쓰일 수 있을 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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