• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67.2-67.2
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• 2017

본 연구에서는 $SiO_2$ 미세구조 상에 Pd 나노입자(NPs)를 증착하여, 불소화된 마이크로-나노 계층구조를 갖는 Pd-decorated $SiO_2$($Pd/SiO_2$)를 제작하였다. 마이크로 크기의 거칠기를 갖는 $SiO_2$ 층은 졸-겔 공정을 사용해서 제조된 용액을 전기분사함으로써 제조되었다. 이어서, 자외선(UV)을 이용한 광 환원법을 이용해 Pd 나노입자를 $SiO_2$ 층에 형성했다. 생성된 표면은 마이크로-나노의 계층구조 형태를 보여주었다. 해당 시편의 불소화 처리 후, 마이크로-나노의 계층구조 표면은 $170^{\circ}$ 이상의 물 접촉각(water contact angle; WCA) 및 $5^{\circ}$ 이하의 슬라이딩 각(sliding angle)을 보여줌으로써 물에 대해 탁월한 소수성을 나타내었다. 또한, 커피($CA=161^{\circ}$), 우유($CA=162^{\circ}$), 쥬스($CA=163^{\circ}$), 그리고 글리세롤($CA=165^{\circ}$)에 대해서도 우수한 소수 특성을 보여주었다. 또한, 이들 $Pd/SiO_2$ 층은 우수한 장기내구성 및 자외선 저항성을 보여주었다. 그리고 이어진 기름에 대한 접촉각 측정을 통해 해당 시편이 소유 특성이 아닌 친유 특성을 보여준다는 것을 확인할 수 있었고, 기름에 대한 CA는 약 ${\sim}10^{\circ}$로 매우 우수한 친유 특성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 자체세정이 가능한 표면 및 지능형 물/기름 분리 시스템과 같은 스마트 장치에서 초소수성-친유성 특성을 갖는 계층구조의 $Pd/SiO_2$ 층을 사용할 가능성을 명확하게 보여준다고 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제22권8호
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• pp.416-420
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• 2012

Recently nanoscience and nanotechnology have been studied intensively, and many plants, insects, and animals in nature have been found to have nanostructures in their bodies. Among them, lotus leaves have a unique nanostructure and microstructure in combination and show superhydrophobicity and a self-cleaning function to wipe and clean impurities on their surfaces. Coating films with combined nanostructures and microstructures resembling those of lotus leaves may also have superhydrophobicity and self-cleaning functions; as a result, they could be used in various applications, such as in outfits, tents, building walls, or exterior surfaces of transportation vehicles like cars, ships, or airplanes. In this study, coating films were prepared by dip coating method using polypropylene polymers dissolved in a mixture of solvent, xylene and non-solvent, methylethylketon, and ethanol. Additionally, attempts were made to prepare nanostructures on top of microstructures by coating with the same coating solution with an addition of carbon nanotubes, or by applying a carbon nanotube over-coat on polymer coating films. Coating films prepared without carbon nanotubes were found to have superhydrophobicity, with a water contact angle of $152^{\circ}$ and sliding angle less than $2^{\circ}$. Coating films prepared with carbon nanotubes were also found to have a similar degree of superhydrophobicity, with a water contact angle of 150 degrees and a sliding angle of 3 degrees.

• 공업화학
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• 제25권6호
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• pp.598-601
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• 2014

Polypropylene의 농도와 코팅 막의 건조 온도 및 나노실리카의 첨가량의 변화 등 polypropylene 박막 제조를 위한 공정 변수들이 박막의 표면 형상 및 특성에 미치는 영향을 연구하였다. Polypropylene의 농도가 30 mg/mL인 경우에 $30^{\circ}C$의 건조 온도로 90 min 동안 93 mTorr의 진공 조건으로 최대 접촉각 $154^{\circ}$를 갖는 초소수성 polypropylene 박막을 얻을 수 있었다. 용매 휘발을 위한 진공 오븐에서의 건조 온도가 증가함에 따라 박막의 거칠기가 감소하여 접촉각이 낮아지는 효과를 가져왔다. Polypropylene-실리카 복합막은 박막 내에 나노실리카의 함유량의 증가에 따라 박막 표면이 미세 다공성 구조에서 미세 구형 구조물로 변환되면서 접촉각의 증가로 초소수성 표면 특성을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제23권1호
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• pp.53-58
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• 2013

Superhydrophobic $SiO_2$ layers with a micro-nano hierarchical surface structure were prepared. $SiO_2$ layers deposited via an electrospray method combined with a sol-gel chemical route were rough on the microscale. Au particles were decorated on the surface of the microscale-rough $SiO_2$ layers by use of the photo-reduction process with different intensities ($0.11-1.9mW/cm^2$) and illumination times (60-240 sec) of ultraviolet light. With the aid of nanoscale Au nanoparticles, this consequently resulted in a micro-nano hierarchical surface structure. Subsequent fluorination treatment with a solution containing trichloro(1H,2H,2H,2H-perfluorooctyl)silane fluorinated the hierarchical $SiO_2$ layers. The change in surface roughness factor was in good agreement with that observed for the water contact angle, where the surface roughness factor developed as a measure needed to evaluate the degree of surface roughness. The resulting $SiO_2$ layers revealed excellent repellency toward various liquid droplets with different surface tensions ranging from 46 to 72.3 mN/m. Especially, the micro-nano hierarchical surface created at an illumination intensity of $0.11mW/cm^2$ and illumination time of 60 sec showed the largest water contact angle of $170^{\circ}$. Based on the Cassie-Baxter and Young-Dupre equations, the surface fraction and work of adhesion for the micronano hierarchical $SiO_2$ layers were evaluated. The work of adhesion was estimated to be less than $3{\times}10^{-3}N/m$ for all the liquid droplets. This exceptionally small work of adhesion is likely to be responsible for the strong repellency of the liquids to the micro-nano hierarchical $SiO_2$ layers.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.257-257
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• 2013

In order to selectively remove oil and organic compound from water, silica nanoparticles with hydrophobic coating was used. Since silica nanoparticles are generally hydrophilic, removal efficiency of oil and organic compound, such as toluene, in water can be decreased due to competitive adsorption with water. In order to increase the removal efficiency of oil and toluene, hydrophobic polydimethylsiloxane (PDMS) was coated on silica nanoparticles in the form of thin film. Hydrophobic property of the PDMS-coated silica nanoparticles and hydrophilic silica nanoparticles were easily confirmed by putting it in the water, hydrophilic particle sinks but hydrophobic particle floats. PDMS coated silica nanoparticles were dispersed on a slide glass with epoxy glue on and the water contact angle on the surface was determined to be over $150^{\circ}$, which is called superhydrophobic. FT-IR spectroscopy was used to check the functional group on silica nanoparticle surface before and after PDMS coating. Then, PDMS coated silica nanoparticles were used to selectively remove oil and toluene from water, respectively. It was demonstrated that PDMS coated nanoaprticles selectively aggregates with oil and toluene in the water and floats in the form of gel and this gel remained floating over 7 days. Furthermore, column filled with hydrophobic PDMS coated silica nanoparticles and hydrophilic porous silica was prepared and tested for simultaneous removal of water-soluble and organic pollutant from water. PDMS coated silica nanoparticles have strong resistibility for water and has affinity for oil and organic compound removal. Therefore PDMS-coated silica nanoparticles can be applied in separating oil or organic solvents from water.

• 접착 및 계면
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• 제19권4호
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• pp.163-166
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• 2018

이 딥펜 나노리소그라피(DPN)는 원자 힘 현미경(AFM)을 기반으로 하는 나노 및 마이크로 패턴 제조 기술이다. 다양한 잉크 물질을 AFM 탐침에 코팅하여 탐침과 기판 사이에 형성된 물 메니스커스를 통해 기판으로 전이시켜 패턴을 제조한다. 본 연구에서는, 실란 전처리된 AFM 탐침 표면에 불소 실란 잉크 용액을 코팅하고 하이드록시기로 개질된 실리콘 기판 위에 접촉시킨 후, DPN 기술을 이용하여 표면으로 잉크 물질을 전이시키는 연구를 진행하였다. HDFDTMS 잉크 물질의 dot 어레이 패턴을 안정적으로 제조하였으며, AFM 탐침과 기판 사이의 접촉시간에 따라 패턴 크기가 선형적으로 증가하는 전형적인 DPN의 확산 메커니즘을 보였다.

• 한국의류산업학회지
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• 제25권1호
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• pp.119-126
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• 2023

This study aimed to determine the effects of relative humidity and fiber properties on the moisture permeability of multilayer systems by measuring water vapor transmission in the overlapping condition of various fabrics. The results confirmed that the property of the fabric in contact with the humid environment affects the moisture permeability. If the layer facing the humid environment is hydrophobic and the layer facing the dry environment is superhydrophobic, water vapor transmission increases by up to 17.8% compared to the opposite conditions. Comparing the correction values of the water vapor transmission reflecting the thickness of the specimen under the multilayer condition showed that permeability was higher when the hydrophilic or hydrophobic layer was facing the humid environment. The opposite was true from the "push-pull" effect of absorption mechanism. In the case of moisture permeability, the more hydrophilic the surface facing the humid environment, the more permeable that water vapor diffuses and passes through. It was concluded that the "pull-push" effect, in which water vapor diffuses widely through the hydrophilic facing a humid environment and then passes through the hydrophobic layer, contributes to the improvement of permeability. Permeability differed according to the multilayer overlapping condition. When the relative humidity was high, the "pull-push" effect was insignificant. This is caused by water droplets absorption after the partial migration of water due to condensation. These results suggest that the overlapping conditions and properties of fabrics should vary depending on heavy sweating or not.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.531-540
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• 2019

친수성 및 소수성 나노실리카를 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 커플링제로 사용하여 유리 표면에 거친 스파이크 구조 형성과 반응성 hydroxyl기를 동시에 도입한 후 불소를 함유한 실란으로 2차 코팅처리하여 궁극적으로 발수성 유리 표면 형성의 최적 조건을 확립하는 연구를 수행하였다. 소수성 나노실리카인 실리카 에어로졸을 이용한 초소수 도막의 형성은 나노실리카 표면에 반응성인 -OH기가 존재하지 않아 내구성이 있는 소수성 도막을 형성할 수 없었다. 이에 반하여 친수성기를 가진 나노실리카와 가수분해된 TEOS를 포함하는 코팅액 이용하여 유리 표면을 1차 코팅한 후 2차로 trichloro-(1H,1H,2H,2H)perfluorooctylsilane(TPFOS) 용액으로 코팅하여 $150^{\circ}$ 이상의 수접촉각을 가지는 초소수 표면을 제조하였으며, $1^{\circ}$ 이하의 물 슬라이딩각을 보여 초발수성도 동시에 가지고 있었다. 이에 덧붙여 친수성 나노실리카의 함량이 증가할수록 광투과도가 감소하였으며, TPFOS 용액에 의해서도 광투과도가 감소하였다. 코팅된 유리시편의 내구성 50회 문지름까지는 초소수성을 유지하였으나, 200회 문지름에서는 단지 소수성만을 유지하였다. 결론적으로 최적의 코팅액의 조건은 친수성 나노실리카의 함량이 0.3 g인 HP3 코팅액을 2회 코팅한 후 2차로 TPFOS 용액으로 코팅하는 것이었다. 이렇게 제조된 코팅액은 광투과도가 중요한 솔라셀의 표면 처리제로 사용이 가능할 것으로 판단된다.