• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.308-308
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• 2011

최근 초발수성 표면은 자동차 표면을 비롯해 안경 렌즈 등 여러 분야에서 사용되고 점차 그 필요성이 대두되고 있다. 이러한 초발수성 표면 제작은 주로 자연 상태에서 초발수 특성을 보이는 연 잎을 모방하는 방법으로 이루어지고 있다. 연 잎의 표면을 살펴보면 표면에 마이크로-나노 구조의 돌기가 존재하고 그 위에 표면에너지가 낮은 물질이 코팅되어 있는 구조이다. 본 연구에서는 이를 응용하여 금속 표면에 마이크로-나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 지닌 물질을 코팅하는 방법을 이용하여 초발수성 금속 표면을 개발하였다. 이는 건축 외장재, 자동차 및 내연 기관 부품, 모바일 기기 등의 가전제품 외장재 등 발수 특성을 필요로 하는 분야에 적용 가능하고, 이에 대한 수요가 급증하고 있다. 마이크로-나노 구조 형성은 기계적 가공 및 이온 빔 식각 방법을 이용하였다. 그리고 그 위에 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법을 이용하여 표면에너지가 낮은 fluorinated carbon 혹은 diamond-like-carbon (DLC)를 코팅하였다. 본 연구의 결과, 표면 처리 이전 물과의 접촉각이 $60^{\circ}$ 정도를 보이는 steel 기판이 표면 처리 이후에는 $140^{\circ}$ 이상의 접촉각을 보임으로써 초발수 특성의 표면이 형성되었음을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2008.06a
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• pp.567-568
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• 2008

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.29 no.9
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• pp.1020-1025
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• 2012

In this study, we fabricated the superhydrophobic and super-water-repellent surface with the micro/nano scale structures using simple conventional silicon wet-etching technique and the black silicon method by deep reactive ion etching. These fabrication methods are simple but very effective. Also we reported the droplet impact experimental results on the micro/nano-scaled surface. There are two representative impact behaviors as "rebound" and "fragmentation". We found the transition Weber number between "rebound" and "fragmentation" statements, experimentally. Additionally, we concerned about the dimensionless spreading diameters for our super-water-repellent surface. The novel characterization method was introduced for analysis including the "fragmentation" region. As a result, our super-water-repellent surface with the micro/nano-scaled structures shows the different impact behaviors compared with a reference smooth surface, by some meaningful experiments.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.1582-1584
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• 2008

This paper reports a simple fabrication method for creating the superhydrophobic polymer surface using a plasma etching. Generally, it is necessary for the superhydrophobic surfaces to have a rough structure on surface with the composition of the low surface energy. In this study, Poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(ethylene terephthalate) (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) with superhydrophobic surface were fabricated using $O_2$ plasma etching and vapor deposition with the fluoroalkylsilane self-assembled monolayers. The plasma treated polymer surfaces are covered with the nano-pillar shaped structures after treatment for $1{\sim}2min$. And these samples with FOTS SAMs coating are showed the superhydrophobicity having the water contact angle of around $150^{\circ}$ and sometimes around $180^{\circ}$ depending on the treatment time. Furthermore the nanostructured polymer is transparent for the visible light.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.51 no.1
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• pp.11-20
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• 2018

Hydrophobic and Superhydrophobic surfaces are promising technology for the surface finishing of metallic materials due to its water-repellency. Realization of highly water-repellent surface on aluminum and its alloys provides various functionalities for real application fields. In order to realize the hydrophobic/superhydrophobic surfaces on aluminum and its alloys, various technologies have been demonstrated. Especially, traditional anodic oxidation for aluminum has been widely employed for the morphological texturing of surfaces, which is essential to enhance the hydrophobic efficiency. De-wetting superhydrophobic surface on aluminum provides various exceptional properties, such as anti-corrosion, anti-/de-icing, anti-biofouling, drag reduction, self-cleaning and liquid separation. Nevertheless, the durability and stability of superhydrophobic surfaces still remain challenges for their actual applications in engineering systems and industry. In this review, the theoretical/experimental studies and current technical limitations on the hydrophobic and superhydrophobic surface using anodic oxidation of aluminum have been summarized.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.379-379
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• 2011

차세대 저항메모리(resistive switching random access memory; ReRAM)의 개발을 위해 다양한 산화 물질들의 저항 변화 특성이 연구되고 있다. 본 연구에서는 저항 변화 물질로 잘 알려진 ZnO 박막을 이용하여 저항 변화 특성을 평가하였다. ZnO 박막은 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 스퍼터링 시스템을 이용하여 약 50 nm 두께로 증착되었다. 증착된 박막 위에 전극을 evaporator를 이용하여 패턴닝함으로써 전극-반도체-전극 구조의 소자를 만들고 이의 전기적 특성을 평가하였다. Compliance current를 설정하여 저항 변화 특성을 측정한 결과 가해진 전압의 극성에 관계 없이 저항이 변화하는, dielectric breakdown에 의해 박막내 전도성 필라멘트라 불리는 전도성 길이 생성되었다가 joule-heating에 의해 필라멘트가 파열되는, 전형적인 unipolar 저항 변화특성이 나타났다. 다기능성 소자 개발을 위해 위 소자 구조를 투명한 고분자 기판위에 형성하고 표면에 초발수성 ZnO 나노막대 구조를 합성하였다. 그 결과 투명하면서 유연하고, 수분에도 안정적인 다기능성 저항 변화 소자 특성을 평가할 수 있었다. 본 결과를 바탕으로 필라멘트 이론에 기초한 저항 변화 메커니즘을 설명하는 모델이 제시되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.94-94
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• 2018

무인자동차 및 전기자동차 등 전장부품 및 메인보드에서의 오염 방지와 전자파에 의한 신호 간섭 현상에 따른 기기의 오작동을 방지하고자 MWCNT의 clustering 및 tangling현상을 활용하여 self cleaning 기능을 갖는 super hydrophobic 표면과 high aspect ratio에 의한 percolation 현상을 활용하여 전자파 차폐를 위한 낮은 표면저항을 만족하는 복합 재료로 구성된 코팅에 관하여 연구하였다. 이를 위해 isopropyl alcohol(IPA)을 용매로 산처리 한 MWCNT와 무기바인더, 불소계 실란을 첨가하여 초음파 분산을 함으로써 코팅액을 제조하였다. 이를 full cone nozzle type, 흡상식 스프레이 조건으로 알루미늄 시편위에 스프레이 코팅 후 열경화 하여 접촉각측정기로 측정 결과 $160^{\circ}$이상의 초발수 표면과 Low Resistivity Meter로 표면저항을 측정한 결과 $10^3{\Omega}/cm^2$ 이하의 낮은 코팅막을 구현하였으며 내구성 실험을 위한 항온항습 장비로 $80^{\circ}C$의 내열테스트 및 80%와 $80^{\circ}C$조건하에서의 내습테스트 결과 표면에 이상 없음을 확인하였고 열전도율 측정을 위해 밀도 측정 결과 $2.68g/cm^3$, 비열 측정 결과 $0.85J/g^{\circ}C$가 열확산율 측정결과 $88.64mm^2/s$가 측정 되었으며 밀도, 비열, 열확산율을 곱한 값인 $201.9W/m{\cdot}K$의 열전도를 갖는 코팅막을 구현하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.78-78
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• 2018

전기 아연도금은 철강의 내식성을 향상시키기 위한 희생양극으로 사용되어 왔다. 이러한 아연 도금층의 내식성은 그 아연에 의하여 부식으로부터 보호받는 철강 소재의 수명과 직결됨에 따라 아연 도금층의 성능 특히 부식저항성을 높이는 연구는 소재 수명 뿐만이라 성능의 유지하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 전기 아연 도금층에 표면에너지가 낮은 물질인 테플론을 얇게 코팅함으로써 발수성 표면을 구현하였다. 발수성 표면은 물에 대한 젖음성이 매우 낮기 때문에 부식 저항성이 높은 것으로 알려져 있는데, 이는 표면의 거칠기를 제어함으로써 그 효과를 극대화 할 수 있다. 본 연구에서는 특히 전기 아연 도금의 후처리로 알려진 인산염 처리를 이용하여 전기 아연 도금층의 표면형상 구조를 제어하였다. 그리고 그 표면에 테플론을 코팅함으로써 초발수 성질을 구현하였고, 이를 통해 아연 도금층의 내식성 향상에 대하여 분석하였다. 그 결과, 인산염처리에 의하여 표면형상의 구조가 거칠어질수록 테플론 코팅 후 접촉각과 물방울의 이동성은 증가하였다. 이는 표면형상에 의해서 공기층이 물방울 아래에 고립되어 있다는 것을 의미하고, 이러한 공기층으로 인하여 아연 도금층의 내식성은 크게 증가하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.98.1-98.1
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• 2016

PTFE (Polytetrafluoroethylene) 는 벌크 형태는 물론 박막으로도 독특한 특성을 나타내는 물질이다. 매우 낮은 마찰계수, 발수표면특성, 화학적 비반응성은 다양한 방면의 적용이 가능하게 한다. 두께 $1-2{\mu}m$ 이나 50 nm 이하의 박막의 형태로서 발수 특성은 스퍼터링 조건에 따라서는 벌크 PTFE의 특성보다 뛰어나다. 순수한 PTFE 타겟을 사용하여 얇은 PTFE 막 증착을 위해 RF (radio-frequency) 스퍼터링을 하였다. 스퍼터 타겟 건 파워, 공정 압력, 그리고 기판 스테이지와 Si wafer 나 다양한 시편에 인가되는 RF 바이어스 (bias) 등과 같은 스퍼터링 변수의 변화가 가능하다. 공정 변수에 따라서 RF 스퍼터링에 의한 순수한 PTFE 박막과 바이어스가 인가된 유사 PTFE 박막을 비교하여 탐구하였다. 스퍼터링에 의한 PTFE 코팅은 접촉각이 100도 또는 그이상의 초발수성을 나타내는 장점을 갖고 있고, 90% 이상의 높은 투과도를 나타낸다. PTFE 타겟을 사용한 종래의 일반적인 스퍼터링에 의하여, 일예로 실리콘 웨이퍼상에 증착된 코팅막은 낮은 경도와 기판과의 밀착력이 좋지 않은 문제를 갖고 있다. 높은 에너지 환경에서 만들어진 PTFE 코팅은 기존의 스퍼터링 방식으로 만들어진 코팅에 비해 다른 특성을 나타낸다. PTFE 막의 경도와 밀착력을 높이고자 bias를 인가한 RF 스퍼터링을 시도하였다. 코팅 접촉각, 투과도, 나노인덴터에 의한 경도, 그리고 스크래치 테스트에 의한 코팅막의 밀착력을 살펴보았다. PTFE 폴리머 타겟을 사용한 RF 스퍼터링으로 만들어진 고경도 PTFE 유사 코팅의 경도 변화 기구를 고찰하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.12.2-12.2
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• 2009

전자 디스플레이 산업의 중요성과 미래사회에서 요구되는 정보기기로써 유연한 기판을 사용한 소자에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이들 산업에 응용되기 위해서는 저비용, 고생산 공정이 요구되고 있다. 이를 위해 인쇄전자 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 금속배선은 모든 소자의 기본이면서 낮은 저항과 높은 신뢰성을 동시에 요구하고 있어 인쇄전자 기술이 해결해야 할 가장 어려운 난제 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 낮은 저항과 높은 신뢰성을 만족시킬 수 있는 새로운 금속배선 공정으로서 폴리이미드 필름을 초발수 처리한 후 친수 패턴을 하여 전도성 잉크에 함침함으로서 친수 패턴을 따라 금속배선이 이루어 지도록 하는 방법을 제안하고자 한다. 폴리이미드 필름의 표면을 플라즈마 처리하여 표면에 나노돌기를 형성시키고 불소기를 함유한 코팅층을 형성시킴으로써 물에 대한 접촉각이 $150^{\circ}$이상이 되도록 초발수 처리할 수 있었다. 초발수 처리된 폴리이미드 기판에 쉐도우 마스크를 사용하여 UV조사함으로써 조사된 부분만 친수성을 가지는 패턴을 형성하였다. 이렇게 친수 패턴이 제작된 초발수 폴리이미드 유연기판을 실버잉크에 함침함으로써 선폭 $200{\mu}m$를 가지는 금속배선을 형성시켰다. 형성된 금속배선의 단면 형상을 측정하였으며, 열처리를 통하여 비저항이 $30{\mu}{\Omega}$-cm를 얻을 수 있었다. 통상 1회의 함침으로는 금속배선의 두께가 150nm정도로 금속배선으로 사용하기에는 얇아 배선의 두께를 증가시키기 위하여 수 회 함침을 시도하여 $2{\mu}m$의 두께로 증가시킬 수 있었다. 이때 선폭과 선간 간격은 크게 변하지 않고 두께만 증가시킬 수 있었다. 이는 금속배선을 형성한 후에도 폴리이미드 유연기판의 초발수성은 그대로 유지되어 여러번 함침할 때 잉크가 이미 형성된 배선에만 묻게 되어 두께는 증가하나 선폭과 선간 간격은 증가하지 않는 것으로 판단된다. 사용한 실버잉크는 실버의 함량은 10~20wt%인 수계 잉크였다.