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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 천두만
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수28
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초소수성 표면은 표면과 물방울의 접촉각(Contact Angle: CA)이 150 °이상인 상태로 일반적으로 표면의 자유에너지를 낮추고 거칠기를 부여하여 제작한다. 따라서 연구자들은 이를 위해 낮은 표면 에너지를 띄는 물질을 활용하며 표면에 나노/마이크로 크기의 요철구조를 제작해 초소수성 표면을 구현하는 연구를 활발히 진행하고 있다. 하지만 그러나 금속 초소수성 표면을 제작하기 위해서는 공정이 복잡하며 독성의 화학 물질을 사용하는 후처리 공정이 필요해 이를 단순화하고 친환경적인 제조 공정을 개발하는 데 많은 연구가 집중되고 있다.
따라서 본 논문에서는 선택적 용융방식(SLM)의 금속 3D프린팅과 무독성의 후처리 공정을 통한 금속 초소수성 제작 방법을 제안하였다. 티타늄과 마레이징강 분말을 활용해 제작하였으며 금속표면에 마이크로미터 크기의 요철 구조를 일정한 간격으로 배열시켰다. 요철구조의 직경은 200, 300, 400 μm 로 제작했고 요철구조 간 간격인 피치는 300 ~ 800 μm까지 제작했다. 이후 후처리 공정으로 인체에 무해한 무독성의 실리콘 오일을 활용한 열처리 과정을 더해 표면에너지를 낮추었다. 그 결과 제작된 표면은 150 °이상의 접촉각과 낮은 구름각(Sliding Anlge: SA)을 나타내는 초소수성 금속 표면을 제작할 수 있었다. 이를 통해 다양한 금속 소재를 활용할 수 있고 형상 자유도가 높은 금속 3D 프린팅의 장점을 살려 초소수성을 띄는 자유 곡면을 제작할 수 있었고 이를 활용해 초소수성 금속 3D 프린팅 부품 제작의 가능성을 확인할 수 있었다.
따라서 본 논문에서는 선택적 용융방식(SLM)의 금속 3D프린팅과 무독성의 후처리 공정을 통한 금속 초소수성 제작 방법을 제안하였다. 티타늄과 마레이징강 분말을 활용해 제작하였으며 금속표면에 마이크로미터 크기의 요철 구조를 일정한 간격으로 배열시켰다. 요철구조의 직경은 200, 300, 400 μm 로 제작했고 요철구조 간 간격인 피치는 300 ~ 800 μm까지 제작했다. 이후 후처리 공정으로 인체에 무해한 무독성의 실리콘 오일을 활용한 열처리 과정을 더해 표면에너지를 낮추었다. 그 결과 제작된 표면은 150 °이상의 접촉각과 낮은 구름각(Sliding Anlge: SA)을 나타내는 초소수성 금속 표면을 제작할 수 있었다. 이를 통해 다양한 금속 소재를 활용할 수 있고 형상 자유도가 높은 금속 3D 프린팅의 장점을 살려 초소수성을 띄는 자유 곡면을 제작할 수 있었고 이를 활용해 초소수성 금속 3D 프린팅 부품 제작의 가능성을 확인할 수 있었다.
목차
국 문 요 약 iContents iiiAbstract vList of Figure viList of Table ix1. 서론 １０1.1. 초소수성 표면에 대한 정의 １０1.2. 3D 프린팅 공정을 활용한 초소수성 표면 제작 연구 동향 １４1.2.1. Fused Deposition Modeling 방식 (FDM) １４1.2.2. Digital Light Process 방식 (DLP) １６1.2.3. Digital Light Process 방식 (DLP) １８1.2.4. Selective Laser Melting 방식 (SLM) １９1.3. 연구 목적 ２０1.3.1. 티타늄 ２０1.3.2. 마레이징강 ２１2. 초소수성 티타늄 표면 제작 ２２2.1. 재료 및 방법 ２２2.2. 요철구조 설계 및 배열 ２７2.3. 초소수성 표면 제작 공정 순서 및 효과 ３０2.4. 표면 특성 및 화학적 조성 ３３2.5. 표면 젖음성 ４１3. 초소수성 마레이징강 표면 제작 ４７3.1. 재료 및 방법 ４７3.2. 표면 특성 및 화학적 조성 ４９3.3. 표면 젖음성 ５７4. 응용 가능성 ６２5. 고찰 ６４6. 결과 ６７7. 참고문헌 ６９
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