• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.36.2-36.2
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• 2011

최근 나노기술의 비약적인 발전을 바탕으로 그 동안 구현이 쉽지 않았던 마이크로-나노 단위의 생체모사(biomimetics) 기술이 큰 각광을 받고 있다. 그 중에서도 특히 연잎 효과(lotus-effect)로 대표되는 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성(superhydrophobicity) 표면 구현은 생물, 화학, 물질 등의 다양한 분야에 있어 큰 사용가치를 가지기 때문에 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 초소수성을 가지는 표면을 구현하기 위해서는 표면의 화학적인 조성을 변화시켜 표면의 거칠기를 증대시키는 방법과 표면에너지를 낮추는 방법으로 구분될 수 있으며, 이를 위해 표면에 나노구조체를 형성시켜 표면 거칠기를 증대시키는 방법과 silane 계열의 자가-형성 단일막(Self-assembled monolayer)을 코팅하여 표면에너지를 낮추는 방법이 사용되어 왔다. 그러나 표면에 나노구조체를 형성시키는 과정에서 비싼 공정 비용이 발생하며, 대면적 구현이 쉽지 않다는 단점이 있으며, silane 계열의 자가-형성 단일막의 경우에는 제거가 쉽지 않아 추후 다양한 소자에의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 무전해 식각법(Aqueous Electroless Etching)을 이용하여 대면적으로 합성시킨 실리콘 나노와이어의 표면 산소 흡착 처리를 통해 $156^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면을 구현하였다. 액상 기반으로 형성된 실리콘 나노와이어의 표면은 열처리 공정을 통해 OH-기에서 O-기로 치환되어 낮은 표면에너지를 가지게 되며, 낮아진 표면에너지와 산화과정에서 증대된 표면 거칠기를 통해 Wenzel-state의 초소수성 표면 성질을 보였다. 변화된 나노와이어의 표면 거칠기는 주사전자현미경 (FE-SEM)과 주사투과현미경 (HR-TEM)을 통해 관찰되었다. 또한, 나노와이어의 길이와 열처리 공정 조건에 따라 나노와이어의 표면을 접촉각 $0^{\circ}$의 초친수성(superhydrophilicity) 특성부터 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 특성까지 변화시킬 수 있었으며, 나노와이어의 길이에 따라 표면 난반사율을 조절하여 90% 이상의 매우 높은 흡수율을 가지는 나노와이어 표면을 구현할 수 있었다. 이러한 산소 흡착법을 이용한 초소수성 표면 구현은 기존 자가-형성 단일막 코팅을 이용한 방법에 비해 소자 제작 및 활용에 있어 매우 유리하며, 바이오칩, 수광소자 등의 다양한 응용 분야에 적용 가능할 것으로 예상된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.142-143
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• 2009

Ar/$CH_4$ 마이크로웨이브 플라즈마 하에서 나노결정다이아몬드 박막의 미세구조 형성 과정에 대하여 연구하였다. 실리콘 기판 위에 불균일 핵생성을 위해 만든 스크래치 자리에 생성된 나노결정 크기의 다이아몬드 입자는 시간의 경과에 따라 성장하고 이웃하고 있는 입자들 간에 접촉이 일어나 표면을 완전히 채우게 되면 다이아몬드 박막이 형성되고 지속적인 박막 두께의 성장이 일어나게 된다. 입자들의 높이(혹은 직경)는 증착시간의 제곱근에 비례하는 것으로 나타났다.

• 한국생산제조학회지
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• 제18권4호
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• pp.369-374
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• 2009

In micro/nano-scale contacts in MEMS and NEMS, capillary and van der Waals forces generated around contacting micro-asperities significantly influence the performance of concerning device as they are closely related to adhesion and stiction of interacting surfaces. In this regard, it is of prime importance to accurately estimate the magnitude of surface forces so that an optimal solution for reducing friction and adhesion of micro/nano-surfaces may be obtained We introduced an effective method to calculate these surface forces based on topography information obtained from an atomic force microscope. This method was used to calculate surface forces generated in the contact interface formed between diamond-like carbon coating and $Si_3N_4$ ball. This method is shown to effectively demonstrate the influence of capillary force in the contact area, especially in humid atmosphere.

• Composites Research
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• 제20권2호
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• pp.17-20
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• 2007

Oxalic acid를 이용한 양극산화기법과 테플론 담금법을 이용하여 극소수성 나노/마이크로 구조물을 복제하였다. 이때 nanoscale hole의 사이즈는 양극산화시의 전압과 양극산화시간에 의해 결정된다. nanoscale에서 분자들 사이에 영향을 미치는 Van der Waals interactions에 의해서 복제 중 polymer sticking 현상이 발생한다. 이는 복제된 나노 구조물들이 서로 들러붙고 구부러지고 침강시키는 작용을 하게 된다. 이러한 현상이 microstructures위에 nanostructures가 존재하는 hierarchical structure가 생성되게 하며, 이러한 구조물은 연꽃잎의 미세구조물과 유사한 특성을 보인다. 즉 제작된 극소수성 나노/마이크로 구조물 표면은 접촉각이 $160^{\circ}{\sim}170^{\circ}$정도로 나타내고 또한 $1^{\circ}$미만의 sliding angle을 나타낸다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.153-153
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• 2012

자연계에는 다양한 생물체들의 표면 구조가 특수한 기능을 갖는 형태로 되어 있다. 이와 같이 특수한 기능을 갖는 생물체들의 표면 구조는 일반적으로 화학적 조성과 표면의 더불어 나노와 마이크로 구조가 혼합되어 있는, 이른바 hierarchical 구조를 보인다. 그 중에서도 표면 초소수성 특성을 보이는 연잎의 표면과 같은 hierarchical 구조는 self-cleaning effect 등의 기능성 표면 제작에 활용이 가능하여 이를 모사하기 위한 연구가 활발히 진행중에 있다. 이에 본 연구에서는 연잎과 같은 초소수성을 띄는 ZnO nano-in-micro hierarchical 구조를 저온 공정을 통하여 다양한 기판에 제작하였다. 이를 위하여 ZnO 나노 입자 분산 레진을 제작하였고 UV imprinting 과 수열합성법을 통하여 마이크로 패턴 상부에 ZnO 나노 입자가 형성된 ZnO nano-in-micro hierarchical 구조를 형성하였다. 제작된 ZnO hierarchical 구조의 젖음 특성은 표면 접촉각이 $160^{\circ}C$이상인 초소수성을 보였으며, 제작 공정에는 고온의 열처리가 수반되지 않아 PET film 등 다양한 기판에 ZnO hierarchical 구조를 제작할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.96-99
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• 2024

구리 마이크로입자의 표면을 나노섬유형태의 포름산구리로 합성하고 포름산과 혼합하여 구리판을 접합할 수 있는 소결 페이스트를 합성하였다. 평균 10 ㎛의 구리 마이크로입자는 400 ℃ 이상에서 표면이 산화구리 나노섬유로 합성되고 포름산과 혼합하여 표면이 포름산화된 구리 마이크로입자가 합성된다. 포름산구리는 구리 벌크입자나 나노입자의 녹는점에 비해 낮은 온도인 210 ℃에서 구리로 분해되어 저온 소결로 구리판의 접합이 가능하다. 표면을 나노섬유 형태로 제어하여 표면적을 높여 포름산구리로의 반응속도, 응집에 필요한 접촉면적, 포름산구리의 분해속도 등이 증가하여 짧은 시간에 소결할 수 있도록 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.429-434
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• 2012

금속 연료로 사용되는 마이크로/나노 알루미늄 입자를 산화피막에 의한 점화 지연을 최소화 하는 점화 방법을 제시 하였다. 알루미늄 입자를 생성시킴과 동시에 가열하여 입자가 생성된 직후 산소와 접촉시 격렬한 산화 반응을 유도하여 점화를 시키는 방법이다. 1064 nm 파장의 Nd:YAG 펄스 레이저를 이용한 레이저 삭마(laser ablation)를 알루미늄 시편에 발생시켜 입자를 생성하였으며, 산란 기법(scattering method)을 이용하여 입자를 가시화하여 생성을 확인하였다. 10.6 ${\mu}m$ 파장의 $CO_2$ 연속 레이저를 사용하여 알루미늄 시편을 가열하고 생성된 입자의 점화 열원으로 사용하여 알루미늄 입자가 점화되고 연소되어 이동하는 궤적을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권5호
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• pp.424-429
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• 2008

Surface wettability in terms of the size of the micro nano structures has been examined. To evaluate the influence of the nano structures on the contact angles, we fabricated two different kinds of structures: squarepillar-type microstructure with nano-protrusions and without nano-protrusions. Microstructure and nanostructure arrays were fabricated by deep reactive ion etching (DRIE) and reactive ion etching (RIE) processes, respectively. And plasma polymerized fluorocarbon (PPFC) was finally deposited onto the fabricated structures. Average value of the measured contact angles from microstructures with nanoprotrusions was $6.37^{\circ}$ higher than that from microstructures without nano-protrusions. This result indicates that the nano-protrusions give a crucial effect to increase the contact angle.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.272-274
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• 2005

A simple method for fabricating micro/nanoscale hierarchical structures is presented using a two-step temperature-directed capillary molding technique. This lithographic method involves a sequential application of molding process in which a uniform polymer-coated surface is molded with a patterned mold by means of capillary force above the glass transition temperature of the polymer. Using this approach, multiscale hierarchical structures for biomimetic functional surfaces can be fabricated with precise control over geometrical parameters and the wettability of a solid surface can be designed in a controllable manner.

• Tribology and Lubricants
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• 제25권6호
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• pp.404-408
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• 2009

본 연구에서는 마이크로/나노입자를 이용한 연마가공 공정에서의 입자-표면간 접촉상황에서 접촉계면의 기계적 성질과 재료제거율간의 관계를 실험적으로 고찰하였다. 연마가공 공정에서의 입자-평면간 접촉을 모사하기 위하여 팁 대신 실리카 입자를 부착한 콜로이드 프로브를 이용한 원자현미경 실험을 통하여 마찰력과 강성을 실험적으로 측정하였다. 실험결과와 이론적 접촉해석으로부터, 마찰계수는 횡방향 접촉강성에 따라 대체적으로 증가하고 재료제거율은 실리카 입자와 Cu, PolySi, Ni과 같은 다양한 재료표면간 접촉에서의 마찰계수들과 지수함수적인 비례관계를 가지고 있음을 규명하였다.