초소수성 표면 복제용 몰드 제작을 위한 레이저 기반 금속 몰드 제작 및 특성 평가 = Laser-based Fabrication and Characterization of Metal Molds for Replicating Superhydrophobic Surfaces

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 파이버 레이저（Fiber Laser） 가공 기술을 활용하여 금 속 표면에 마이크로 구조를 형성함으로써 발수성이 우수한 초소수성 （Superhydrophobicity） 금속 몰드를 제작하였다. 레이저 조사 조건 （Laser irradiation conditions）에 따라 다양한 표면 형태의 금속 몰드를 제작하였으며, 접촉각（Contact Angle, CA）과 구름각（Sliding Angle, SA） 측정을 통해 초소수성 특성을 평가하였다. 실험 결과, 특정 에너지 밀도 영역에서 접촉각 150° 이상, 구름각 10° 이하의 우수한 초소수성 특성이 나타남을 확인하였고, 이를 통해 레이저 가공 조건이 표면의 거칠기 비 율（Roughness Ratio）과 공기 포집 효율에 직접적인 영향을 미쳐, 표면 에서 물방울이 Cassie-Baxter 상태를 형성하게 유도하는 매우 중요한 요인임을 확인하였다. 특히, 레이저 출력이 지나치게 낮으면 미세 구조 형성이 미흡하여 소수성이 낮아졌고, 과도한 출력에서는 표면의 열 손상 으로 인해 구조적 규칙성이 무너지는 경향을 보였다. 본 연구를 통해 도 출된 레이저를 활용한 마이크로 구조 가공 조건은 금속 몰드의 직접적인 표면 개질뿐만 아니라 고분자 복제 제품의 품질 향상을 위한 공정 가이 드라인을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. 나아가 향후 사출 성형 및 임프린팅 공정에서의 몰드 제작, 이형성 개선, 고기능성 표면 구현 등 효율적인 마이크로 구조 제작 기술 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Methods 3
• 2.1 레이저 기반 금속 몰드 제작 3
• 2.2 마이크로 구조 복제 4
• 2.3 표면 측정 4
• 2.4 젖음성 평가 4
• Ⅲ. Result and Discussion 5
• 3.1 마이크로 구조 제작의 원리 5
• 3.2 금속 몰드 제작 6
• 3.3 마이크로 구조 복제 10
• 3.4 초소수성 특성 평가 12
• 3.5 금속 몰드 응용방안 14
• Ⅳ. Conclusion 17
• References 18
• Abstract 21