제조 기술

제조 기술 2-초발수성 코팅 및 필름의 활용 기준은 2가지 관점에서 고려된다. 첫째는 가혹한 조 건을 피할 수 있는 표면의 내구성과 강인성 및 초발수성이고 다른 하나는 대량생산의 타당성이다. 다양한 기법들이 제안되고 있으나 졸-겔 법(sol-gel processing), 공유결합 층 상 조립법(covalent layer-by-layer assembly), 고분자 필름 roughening과 화학 증착 (chemical vapor deposition), 열수 합성(hydrothermal synthesis) 및 나노입자 복합재료의 코팅 등을 들 수 있다. 

 졸-겔 법(Sol-gel process) 3-1-1. 특징 졸-겔 법은 능률적이고 저비용이고 낮은 온도/낮은 압력의 방법으로 여러 가지 산화 물에 거친 표면을 만들 수 있으며 초발수성 필름을 제작하는 다목적 방법이다. 표면의 거칠기는 반응 혼합물의 조성과 후속 프로토콜을 변화시켜 용이하게 바꿀 수 있다. Tetramethoxysilane이나 tetraethoxysilane 기반 실리카 코팅이 널리 이용되며 이 방법은 초발수성 박막 코팅을 제작하기 위한 다목적인 방법으로 조건에 따라 평탄한 코팅 표 면, 건교체(xerogel) 코팅 또는 에어로 겔 코팅을 형성할 수 있고 건교체와 에어로 겔은 거친 표면을 나타낸다. 물 접촉각이 155o 이상 170o에 이르는 광학적으로 투명한 초발수성 필름을 만들기 위한 출발물질로는 organo-trimethoxysilane을 사용하기도 하고 전구체 들의 상이한 반응성은 상이한 형태학과 표면 자유에너지를 야기하므로 표면 처리하지 않고 실리콘 웨이퍼, 유리, 금속 및 고분자 표면에 적용된다. 

3-1-2. 적용 예 유리 기재에 초발수성 실리카 필름의 합성하기 위해 trimethylethoxysilane(TMES)을 공 -전구체로 사용되었으며. 얻어진 실라카 필름은 투명하였고 물 접촉각이 151o , 미끄럼 각은 8 o이었으며 높은 온도(275℃까지)와 습도에서 안정하였다.

(3) 산-촉매 가수분해와 축합반응으로 실리카 졸을 만들기 위해 전구체로써 값싸고 일반적인 공업원료로 사용되는 규산나트륨을 사용한 연구 결과에 의하면 실리카 졸을 면 직물 표면에 침지 코팅한 후 자기 조립을 통해 박막을 얻기 위해 hexadecyltrimethoxysilane(HDTMS)으로 표면을 개질한 결과 면직물은 초발수성을 나타냈으며, 히드록시기를 갖는 기재의 졸-겔 처리 를 통해 얻어지는 초발수성 코팅은 졸-겔 공정의 축합 및/또는 경화 과정 중의 탈수에 의한 코팅과 기재 간에 공유결합의 형성으로 안정하게 되고 이들 프로세스는 견고한 코팅이 가능 하게 된다. (4) 초발수 표면은 소재의 표면 거칠기와 낮은 표면에너지를 조합하여 나타나며 낮은 임계 표면장력을 갖는 값비싼 불소화합물을 대체하기 위해서 많은 연구들이 이루 지고 있다. 예로 불소계 실란을 대체하기 위한 연구에서는 졸-겔 반응을 이용하여 코팅 층의 기계적 접착강도를 향상시키기고 초소수성을 얻기 위해 입자의 응집을 유도하고 octadecyltrichlorosilane(OTS)를 사용하여 실리카 나노입자의 표면을 소수화 시켜 초발수 성을 얻을 수 있다.  

출처:한국과학기술정보연구원