보고서 정보
주관연구기관 |
한국과학기술연구원 Korea Institute Of Science and Technology |
연구책임자 |
이연희
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2003-10 |
과제시작연도 |
2002 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200800068108 |
과제고유번호 |
1350003813 |
사업명 |
목적기초연구사업 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
표면개질.표면저항도.폴리이미드.고분자.접촉각.전기전도도.표면분석.기질.modification.surface resistivity.polyimide.polymer.contact anlge.conductivity.surface analysis.TOF-SIMS.substrate.
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초록
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고분자 표면의 젖음성, 접착성, 생체 적합성, 정전기방지 등을 향상시키기 위한 표면개질 방법으로 플라즈마 이온주입 기술을 도입하였으며 이미 다른 재료분야에서 활용되고 있는 본기술을 이용하여 필요에 따라 여러종류의 표면으로 바꿀수 있고 변형된 표면이 시간에 따라 일정하게 유지되어 고분자에 아주 유용한 표면개질 기술임을 보이기 위해 다양한 가스 및 처리변수를 이용하여 고분자 표면을 처리하며, 비활성 기체와 산소를 교대로 사용하여 안정된 표면층 형성에 관한 연구를 한다. 표면개질 기술과 더불어 처리된 표면의 특성평가를 위하여 TOF-SI
고분자 표면의 젖음성, 접착성, 생체 적합성, 정전기방지 등을 향상시키기 위한 표면개질 방법으로 플라즈마 이온주입 기술을 도입하였으며 이미 다른 재료분야에서 활용되고 있는 본기술을 이용하여 필요에 따라 여러종류의 표면으로 바꿀수 있고 변형된 표면이 시간에 따라 일정하게 유지되어 고분자에 아주 유용한 표면개질 기술임을 보이기 위해 다양한 가스 및 처리변수를 이용하여 고분자 표면을 처리하며, 비활성 기체와 산소를 교대로 사용하여 안정된 표면층 형성에 관한 연구를 한다. 표면개질 기술과 더불어 처리된 표면의 특성평가를 위하여 TOF-SIMS 와 XPS를 포함한 표면 분석장비를 이용하며 표면개질 및 ageing 현상의 메카니즘에 대한 정확한 이해를 도모하여 신기능성 고분자 표면개발에 기여하고자 한다.
본 연구에서는 플라즈마이온주입 방법으로 처리된 표면이 낮은 접촉각을 나타내었고 ageing 되는 정도도 훨씬 적었으며 이것은 TOF-SIMS와 XPS의 표면성분을 측정한 결과와 잘 일치하였다. Polystyrene, PMMA, PHEMA, and (PHPMA)의 얇은 필름을 만들어 처리시간 및 펄스 전압등의 처리 변수를 바꾸며 PSII 처리를 하였고 그것의 ageing 현상을 관찰하였다. 고분자 재료의 표면을 반응성 기체의 플라즈마 이온과 비활성 기체의 플라즈마 이온을 병용하여 주입처리하면 시간에 따른 ageing 효과가 우수하며 표면 안정성이 개선된 개질된 고분자 재료를 얻을수 있다. 처리된고분자표면의 특성평가를 위하여 일반적으로 알려져 있는 물접촉각 측정과 표면구성 성분을 특정하기위한 TOF-SIMS, XPS, FT-IR등의 첨단 분석기술을 연결시킴으로 표면개질 현상에 대한 구체적이고 체계적인 연구를 통해 재료표면 개발에 뒷받침하고자 하였다. 고분자 표면의 친수성 및 전기적 특성을 향상시키기 위하여 플라즈마 이온주입 방법의 주입 에너지를 조절하여 고분자 재료를 처리하였다. 금속 그리드를 이용한 고분자 재료 처리 및 그 효과를 연구하였고, 이온 에너지 및 이온dose를 포함한 실험변수에 따른 표면 전도도 변화도 측정하였다. 고분자 재료의 극표면에 관한 정보를 TOF-SIMS Data로부터 얻기 위해 적합한 metal substrate, 용매, 농도 및 장비의 실험 변수들을 결정하였다. 높은 에너지 PSII로 처리된 표면의 표면 저항도 감소를 설명하기 위하여 TOF-SIMS, ESCA, FT-IR, Raman 등의 표면 분석장비로 분석하였다.
본 연구를 통하여 얻어진 처리변수에 따른 고분자 표면의 표면전도도 향상과 고분자 재료의 TOF-SIMS 측정에 관한 연구결과는 다양한 고분자 재료의 표면개질 및 표면분석 기술에 활용할수 있다. 본 연구를 통하여 얻어진 다양한 가스와 처리 변수에 따른 고분자표면의 친수성에 관한 연구결과는 해외논문 및 국제학술대회에서 발표하였고 펄스 플라즈마를 이용한 이온주입 기술개발에 관한 결과는 국내 특허출원을 하였다. 본 연구의 고분자 표면처리 및 특성평가를 바탕으로 하여 생체재료로 사용되는 고분자 재료의 표면개질 및 표면분석 기술에 활용을 기대할 수 있다. 또한 Time-of-Flight(TOF) Static SIMS를 비롯한 ESCA, FT-IR 등의 표면분석 기술을 고분자 재료표면에 활용함으로써, 재료의 구조와 성분에 대한 명확한 이해를 도우며, 새로운 재료 개발에 중요한 역할을 담당하도록 한다. 그리고, 표면평가에 대한 첨단 기술들을 절연체 시료들의 표면 분석과 반도체 재료 및 소자의 미세 구조 분석에 활용 할 수 있다. 고분자 재료에 활용된 플라즈마 이온주입은 원천기술로써 산업기술에 미치는 효과가 크며, 경제성 높은 생체재료 및 의료기구 처리기술 개발로 인하여 산업체 전반에 상당한 파급효과를 예상할 수 있다.
Abstract
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In this study, the Plasma Source Ion Implantation (PSII) is utilized to improve wettability, adhesion, biomedical compatability, electrical conductivity etc. of polymer surface. The objective of the study is th develop the polymer surface modification technique that provides the improvement of the e
In this study, the Plasma Source Ion Implantation (PSII) is utilized to improve wettability, adhesion, biomedical compatability, electrical conductivity etc. of polymer surface. The objective of the study is th develop the polymer surface modification technique that provides the improvement of the electrical properties on polymer surfaces and the advanced analysis techniques to characterize the modified surfaces. Surface composition, mechanism, and aging behavior of the treated surfaces are studied by combination of surface-sensitive techniques including TOF-SIMS, angle-resolved XPS, SEM, etc. in order to support the development of new materials.
This work included a study of polymer surface modification and analytical method. The plasma treatment and PSII treatment were carried out on polymer surface and were compared with each other. The PSII-treated polymer surfaces were observed as a function of treatment parameters, aging time, and ageing temperature. The surface electrical properties of various polymers were improved by using high energy PSII method with a metal grid. The surface resistivities of PSII-treated polymers were measured as a function of the ion energy and ion dose. The high energy PSII-treated polymer surfaces were also observed as a function of treatment parameters and aging time. TOF-SIMS, ESCA, FT-IR, Raman, surface resistivity, and contact angle measurement were performed to characterize the treated polymer surfaces and each instrumental data was complemented and compared with other data.
- Surface treatment of polymers by various gases and expermental conditions
- Modified surface investigation by TOF-SIMS and XPS
- Generation of stable modified surfaces using inert gases
- Establishment of TOF-SIMS conditions for insulating materials
- Electrical properties of treated polymers
- Surface characterization of polymers using contact angle measurement and TOF-SIMS and their comparison
- Identification of surface structure by Static SIMS
- Surface treatment and analysis of various biopolymers by PSII
- Dervatization for functional groups on the modified surfaces
The PSII treatment and characterization method for polymers can be applied in the design of biomaterial and its surface analysis. Since biomaterials and biomedical devices are included in a very high value added market, development of new biomaterial by PSII are expected to support a significant growth of economy. Advanced analysis techniques for surface characterization can be used to evaluate other insulating materials and to get the information about the semiconductor materials and the microstructures of devices.
목차 Contents
- 1. 서론...6
- 2. 연구방법 및 이론...10
- 3. 결과 및 고찰...17
- 4. 결론...44
- 5. 인용문헌...45
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