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나노-마이크로 하이브리드 패턴 및 실리콘-오일 합침 코팅에 의한 방빙 표면의 제작
신승항(S. H. Shin),최수현(S. H. Choi),김석(S. Kim),조영태(Y. T. Cho) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
Slippery Liquid-infused Porous Surface (SLIPS)는 윤활액을 다공성 표면에 주입하여 제작하는 표면으로 연꽃잎을 모사한초발수 표면과는 달리 물만 밀어내지 않고 거의 모든 물질에 대해 밀어내는 특성을 가진다. 또한 자가 복구가 가능하며 외부 오염에 강한 장점을 가지고 있다. 특히 충진된 윤활액을 이용하여 방빙(Anti-icing) 성능이 우수하다. SLIPS 표면에 수증기가 응결되어 얼음핵이 생성되게 되면 핵이 생성된 부분의 윤활액이 쉽게 분리되어 방빙 성능 확보가 가능하다. 본 연구에서는 나노-마이크로 하이브리드 구조를 가지는 SLIPS 필름을 제작하고 제작된 필름의 방빙 성능을 확인하였다. 우선 Honeycomb 구조의 마이크로 패턴을 나노 임프린트 리소그래피로 복제하고 제작한 패턴 위에 나노 사이즈 Pillar Array 를 다시 한번 NIL 공정을 진행하여 나노마이크로 복합 패턴을 제작한다. 제작된 나노-마이크로 복합 패턴에 실리콘 오일을 충진시켜 SLIPS 패턴을 제작하였다. 제작된 SLIPS 표면은 원통 구조를 가지는 Cuvette 에 DI (De-ionized) Water 를 채우고 자체적으로 구축한 시험장비를 이용하여 영하 10℃ 에서 Cuvette 이 표면에서 제거되는 접촉력을 로드셀로 측정하여 비교하였다. 구축된 장비는 온도 유지를 위해 펠티어 소자를 이용한 스테이지 및 접촉력 측정을 위한 Linear Actuator, 로드셀로 구성되어 있다. SLIPS 제작을 위해 사용된 윤활액의 코팅 방법 및 제작 방법에 따라 접촉력을 비교하였으며 방빙 성능 확보를 위해 최적의 조건을 선정하였다.