(57)【要約】  本発明は、流体の移動をガイドする流体ガイダと、流体ガイダの流体接触面に装着され、マイクロメートル単位の凹凸およびナノメートル単位直径の柱を有する固体基材を提供する。  本発明は、金属基材を陽極酸化加工処理をして、その表面に多数個の微細ホールを形成する段階と、表面に多数個の微細ホールが形成された金属基材を非ぬれ性高分子物質に浸して凝固させることによって、陰極複製体を形成する段階と、陰極複製体から前記金属基材と陽極酸化物とを除去して、超疎水性の表面構造が形成された固体基材を形成する段階と、固体基材を流体が移動する流体の移送をガイドする流体ガイダの流体接触面に装着する段階とを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超疎水性の表面構造を有する超疎水性の流体移送管であって、
流体の移動をガイドする流体ガイダと、
前記流体ガイダの流体接触面に装着され、マイクロメートル単位の凹凸とナノメートル単位直径の柱とを有する固体基材と、
を備えたことを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項２】
請求項１に記載の超疎水性の流体移送管において、
前記固体基材は、
前記流体ガイダの流体接触面に装着されるベースと、
前記ベース上にナノメートル単位直径で備えられた多数個の柱が設けられ、隣接した複数の柱が多数の群落をなしてマイクロメートル単位の凹凸を有する表面構造部と、
を備えることを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項３】
請求項２に記載の超疎水性の流体移送管において、
前記マイクロメートル単位の凹凸は、前記隣接した複数の柱が部分的に互いにくっつくことによって形成されていることを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項４】
請求項１に記載の超疎水性の流体移送管において、
前記固体基材は、
前記流体ガイダの流体接触面に装着され、表面の少なくとも一部にマイクロメートル単位の凹凸が形成されたベースと、
前記ベース上のマイクロメートル単位の凹凸に沿って備えられたナノメートル単位直径を有する複数個の柱を含む超疎水性の表面構造部と、
を備えることを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項５】
請求項２又は４に記載の超疎水性の流体移送管において、
前記ナノメートル単位直径を有する各柱は、非濡れ性高分子物質からなることを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項６】
請求項５に記載の超疎水性の流体移送管において、
前記非濡れ性高分子物質はＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｈｌｕｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｙｍｅｒ）およびＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）からなる群より選択された少なくともいずれか一つの物質であることを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項７】
請求項１に記載の超疎水性の流体移送管において、
前記流体ガイダは流体を案内するための管として構成されることを特徴とする超疎水性の流体移送管。
【請求項８】
超疎水性の表面構造を有する固体基材の製造方法であって、
金属基材を陽極酸化加工処理して、その表面に多数個のナノメートル単位直径のホールを形成する段階と、
表面に多数個のナノメートル単位直径のホールが形成された金属基材を非濡れ性高分子物質に浸して凝固させることによって陰極複製体を形成する段階と、
前記陰極複製体から前記金属基材と陽極酸化物とを除去して、超疎水性の表面構造が形成された固体基材を形成する段階と、
前記固体基材を、流体の移送をガイドする流体ガイダの流体接触面に装着する段階と、
を含むことを特徴とする固体基材の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の固体基材の製造方法において、
前記陰極複製体は、
前記金属基材に形成された多数個のナノメートル単位直径のホールに非濡れ性高分子物質が注入されて、陰極複製された多数個の柱を有することを特徴とする固体基材の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体基材の製造方法において、
前記陰極複製体の柱群は、隣接した複数の柱の部分的なくっつきによって多数のマイクロメートル単位の群落を形成することを特徴とする固体基材の製造方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の固体基材の製造方法において、
前記非濡れ性高分子物質はＰＴＦＥ、ＦＥＰおよびＰＦＡからなる群より選択された少なくともいずれか一つの物質であることを特徴とする固体基材の製造方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の固体基材の製造方法において、
前記固体基材は前記流体ガイダの湾曲した表面に装着可能な柔軟な特性を有することを特徴とする固体基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超疎水性の表面構造を有する固体基材の製造方法およびこれを利用した超疎水性の流体移送管に関し、より詳しくは、金属基材の表面処理と陰極複製および高分子くっつき現象を利用した表面加工によって形成された超疎水性の固体基材を流体が流れる管に適用して、流体流れの効率の向上および管内部の異物積層を防止するようにする超疎水性の表面構造を有する超疎水性の流体移送管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属やポリマーなどの固体基材の表面は固有の表面エネルギーを有している。これは任意の液体が固体基材に接触する時、液体と固体との間の接触角で表れることができる。接触角の大きさが９０度より小さい場合、球状の水滴は固体表面でその形態を失ってしまい、表面を濡らす親水性（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ）を示す。また、接触角の大きさが９０度より大きい場合、球状の水滴は固体表面で球状を維持しながら表面を濡らさずに外部の力により容易に流れる疎水性（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）を示す。蓮の花びらの上に水滴が落ちた場合、蓮の花びらを濡らさずに表面を流れる現象がこれと同様である。
【０００３】
一方、固体基材の表面が有する固有の接触角は、その表面を微細な凹凸形状を有するように加工すると、その値を変化させることができる。つまり、接触角が９０度より小さい親水性表面は表面加工を通して親水性がさらに大きくなり、接触角が９０度より大きい疎水性表面も表面加工を通して疎水性がさらに大きくなる。かかる固体基材の疎水性表面は、以下のような多様な応用が可能になる。つまり、疎水性表面は空調システムの凝縮機に適用して凝縮効率を高めることができ、飲み終わった飲料缶内部の残余量を完全に除去して缶容器の再利用工程をさらに簡単にすることができる。また、冬季に車両内部のガラスに外部との温度差によって湯気で曇る現象を防止でき、水との抵抗性が非常に重要視される船舶の表面に適用すれば同一の動力でより高い推進力を有することになる。のみならず、冬季に雪が積もってしまい、問題になる皿型アンテナ表面に適用すれば水分や雪が積もらないようにすることができる。また、配管に適用すれば流量および流速を増加させることができ、配管内部に異物が積もることを減らすことができる。これは、水道管およびボイラー配管の異物積層による管の詰り防止と、人工血管のコレステロール積層防止効果と、配管内部での腐食を防止することによって屋内の配管内の水質汚染を減らすことができる。このような特性を送油管に適用すれば一定の断面を通過する流量が増加するので、ポンプの効率が増加する。のみならず、ラッブオンエチップ（ｌａｂ-ｏｎ-ａ-ｃｈｉｐ）のマイクロチャンネルに適用すれば、チャンネル内の流体流れを円滑にして効率を増加させることができる。
【０００４】
しかしながら、固体表面の接触角を任意の用途のために変化させる技術は現在までは半導体の製造技術を応用したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程に依存して、固体表面のマイクロあるいはナノ単位の微細な凹凸を形成する方法が大部分であった。かかるＭＥＭＳ工程は半導体技術を機械工学的に応用した先端の技術であるが、半導体工程は相当な高価格の工程である。
【０００５】
金属表面にナノ単位の凹凸を形成する場合、金属表面の酸化、一定温度と一定の電圧印加、特殊な溶液での酸化およびエッチングなど一般的な作業環境では不可能な作業を行わなければならない。このような工程を行うためには、基本的に特に考案された清浄室で作業をしなければならないし、前記作業のためには専用の機械群が必要になるが、これら機械もなお高価格の装備である。
【０００６】
さらには、半導体工程の特性上、広い表面を一度に処理できない点も、また短所として作用する。このように既存の技術は工程が非常に複雑で量産が難しく、製作費用が高いので、その適用自体が容易でないことが現実である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一側面は、超疎水性の表面加工を通して微細ホールを有する金属基材から陰極複製して、超疎水性の表面構造を有する固体基材を製作し、この固体基材を流体が移動する管内部に適用することによって、適用対象の機能および効率を向上させる超疎水性の表面構造を有する固体基材の製造方法およびこれを利用した超疎水性の流体移送管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の代表的な態様は、超疎水性の表面構造を有する超疎水性の流体移送管を提供する。前記超疎水性の流体移送管は流体ガイダと固体基材とを含み、前記流体ガイダは流体の移動をガイドする。前記固体基材は前記流体ガイダの流体接触面に装着され、マイクロメートル単位の凹凸とナノメートル単位直径の柱とを有する。
【０００９】
ここで、前記固体基材はベースと表面構造部とを有する。前記ベースは前記流体ガイダの流体接触面に装着され、前記表面構造部は前記ベース上にナノメートル単位直径で備えられた複数個の柱が設けられ、隣接した複数の柱が多数の群落をなしてマイクロメートル単位の凹凸を有する。
【００１０】
前記マイクロメートル単位の凹凸は、前記隣接した複数の柱が部分的に互いにくっつくことによって形成されている。
【００１１】
さらに、前記固体基材はベースと超疎水性の表面構造部とを有する。前記ベースは前記流体ガイダの流体接触面に装着され、表面の少なくとも一部にマイクロメートル単位の凹凸が形成されている。前記超疎水性の表面構造部は前記ベース上のマイクロメートル単位の凹凸に沿って備えられたナノメートル単位直径を有する複数個の柱を含む。
【００１２】
前記ナノメートル単位直径を有する各柱は、非濡れ性高分子物質からなる。
【００１３】
前記非濡れ性高分子物質はＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｈｌｕｏｒｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｙｍｅｒ）およびＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）からなる群より選択された少なくともいずれか一つの物質である。
【００１４】
前記流体ガイダは流体を案内するための管として構成される。
【００１５】
本発明の他の態様は超疎水性の表面構造を有する固体基材の製造方法を提供する。この方法では、多数個のナノメートル単位直径のホール（ｈｏｌｅ）が金属基材を陽極酸化加工処理してその表面に形成され、陰極複製体が表面に多数個のナノメートル単位直径のホールが形成された金属基材を非濡れ性高分子物質に浸して凝固させることによって形成され、超疎水性の表面構造が形成された固体基材が前記陰極複製体から前記金属基材と陽極酸化物とを除去して形成され、前記固体基材が流体の移送をガイドする流体ガイダの流体接触面に装着される。
【００１６】
前記陰極複製体は、前記金属基材に形成された複数個のナノメートル単位直径のホールに非濡れ性高分子物質が注入されて、陰極複製された複数個の柱を有する。
【００１７】
前記陰極複製体の柱群は、隣接した複数の柱の部分的なくっつきによって多数のマイクロメートル単位の群落を形成する。
【００１８】
前記非濡れ性高分子物質はＰＴＦＥ、ＦＥＰおよびＰＦＡからなる群より選択された少なくともいずれか一つの物質である。
【００１９】
前記固体基材は前記流体ガイダの湾曲した表面に装着可能な柔軟な（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）特性を有する。
【発明の効果】
【００２０】
前記のような本発明による超疎水性の表面構造を有する固体基材の製造方法およびこれを利用した超疎水性の流体移送管は、次のような効果を有する。
第一、陽極酸化工程を経て、表面に微細ホールを備えた金属基材を非濡れ性物質に浸してから凝固させて陰極複製工程を行い、これによって簡便で容易に陰極複製体の生産が可能になり、このような陰極複製体を通して超疎水性の表面構造を有する固体基材を簡単な工程で生産可能にすることによって、生産原価を節減することができる。
第二、超疎水性の表面構造を有する固体基材を流体が移動する管の内壁面に装着して、管の単位面積当たり流体移送効率を増加させて異物が管内部に積もらないようにし、管内部表面の腐食を防止することによって、管の流体運送効率が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の望ましい実施例に従う超疎水性の表面構造を有する超疎水性の流体移送管を概略的に示す断面図である。
【図２】図２Ａ乃至図２Ｆは、本発明の第１実施例に従う超疎水性の表面加工を通した固体基材の加工を示す図である。
【図３】粒子噴射器を利用した微細凹凸の加工を示す図である。
【図４】図３の微細凹凸加工された表面の凹部拡大図である。
【図５】陽極酸化処理工程を説明するための装置構成図である。
【図６】図５の陽極酸化処理工程前および後の状態を示す平面度および断面図である。
【図７】金属基材の微細凹凸表面に陽極酸化を適用した図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、陽極酸化工程処理の後、微細ホールが形成された金属基材表面の電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の第１実施例に従う固体基材の濡れ性実験を示す図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明の第１実施例に従う固体基材が適用された配管の流体流れを示す図である。図１０Ｂは、従来技術に従う配管の流体流れを示す図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の第１実施例に従う固体基材が適用された配管の異物流れを示す図である。図１１Ｂは、従来技術に従う配管の異物流れを示す図である。
【図１２】送油管システムを示す図である。
【図１３】ラッブオンエチップを示す図である。
【図１４】図１４Ａ乃至図１４Ｄは、本発明の第２実施例に従う超疎水性の表面加工を通した固体基材の加工を示す図である。
【図１５】図１５Ａおよび図１５Ｂは、ファンデルワールス力によるくっつき現象を利用した超疎水性の表面構造を有する固体基材表面の電子顕微鏡写真である。
【図１６】本発明の第２実施例に従う固体基材の表面と液体との接触角を測定して示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の望ましい実施例に従う超疎水性の表面構造を有する固体基材の製造方法およびこれを利用した超疎水性の流体移送管を添付図面を参照して、詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現できるものであり、ただし、本実施例は本発明の開示が完全であるようにして、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
【００２３】
本発明において、マイクロメートル単位は１μｍ以上１０００μｍ未満の範囲に属する大きさをいい、ナノメートル単位は１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の範囲に属する大きさをいう。
【００２４】
図１は、本発明の望ましい実施例に従う超疎水性の表面構造を有する超疎水性の流体移送管を概略的に示す断面図である。
示されているように、本発明による超疎水性の表面構造を有する管１００は、流体の移動をガイドする流体ガイダ１０と、流体ガイダ１０の流体接触面に装着され、マイクロメートル単位の凹凸およびナノメートル単位直径の柱を備えることによって、デュアルスケールの構造を有する固体基材２０を含む。
前記流体ガイダ１０は流体の移動を案内するように設けられる。流体ガイダ１０は給水配管、屋内配管、人工血管または送油管などの流体が流れることができる所定の管に多様に適用可能である。流体ガイダ１０の流体接触面には超疎水性の固体基材２０が装着される。
【００２５】
図２Ａ乃至図２Ｆは、本発明の第１実施例に従う超疎水性の表面加工を通した固体基材の加工を示す図である。
以下、示されているように、本発明の第１実施例に従う固体基材２０の製作工程について説明する。
まず、粒子噴射器３０の噴射ノズル３１を金属基材３３の表面３３ａと対向するように位置させる。
次いで、粒子噴射器３０を駆動して微細粒子３５、例えばマイクロメートル単位直径を有する粒子を金属基材３３の表面に噴射するようにする。
前記粒子噴射器３０は図３に示されているように、微細粒子３５を予め設定されている速度および圧力で噴射されるようにして、金属基材３３の表面３３ａに衝突することにする。金属基材３３の表面３３ａと微細粒子３５との衝突過程で金属基材３３の表面３３ａは衝撃エネルギーを受けることになり、これによって図２Ｂに示されているように、金属基材３３の表面３３ａは変形を起こすことになる。
粒子噴射器３０は、一例として、砂粒子を噴射するサンドブラスターを適用することができ、砂粒子の代わりに金属具などの微細粒子を噴射して加工することもできる。適用可能な金属基材としてはアルミニウム、鋼鉄、および銅などの金属板材が含まれる。かかる粒子噴射器３０の作動を通して、金属基材３３の表面にはマイクロ単位の凹凸表面の形成が可能である。
【００２６】
図４は微細凹凸を有する金属基材を示す斜視図であり、その一部を拡大して断面で示している。
示されているように、表面に微細凹凸３７を有する金属基材３３で、前記微細凹凸３７の大きさ、つまり、凸部３７ａの高さや凹部３７ｂの深さまたは凸部３７ａの間の間隔などは前記粒子噴射器３０の粒子噴射速度、噴射圧力および微細粒子３５の大きさにより変わることができ、これら値を予め設定して適用することによって調節することができる。
非濡れ性物質を除いて、一般的な固体、つまり、金属やポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）の接触角は９０度より小さいぬれ性物質である。かかる金属基材の表面を本実施例に従う表面加工方法によって微細凹凸３７を有するように加工すれば接触角はもっと小さくなり、濡れ性がもっと強くなる現象を現わす。
【００２７】
次に、図２Ｃに示されているように、マイクロメートル単位の微細凹凸３７が生成された金属基材３３の表面に陽極酸化加工処理をする。
かかる工程で金属基材３３の表面にナノメートル単位直径の微細ホール３９が形成されることになり、これによって、金属基材３３の表面にはマイクロメートル単位の凹凸３７およびナノメートル単位直径の微細ホール３９がともに形成される。
より具体的に陽極酸化加工（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）について説明すれば、金属基材３３を電解液４３に浸し、いずれか一つの金属基材３３ｂには陽極を印加し、また他の一つの金属基材３３ｃには陰極を印加する。そうすれば、金属基材３３の表面には酸化膜であるアルミナが形成され、これによって、金属基材３３の表面に陽極酸化部分３４が形成される。
このような陽極酸化加工で金属基材３３の表面には図７に示されているように、粒子噴射器３０の加工を通したマイクロメートル単位の凹凸３７およびナノメートル単位直径の微細ホール３９がともに形成され、これによって、微細凹凸表面の形成が可能になる。
図８Ａおよび図８Ｂは陽極酸化工程の後、微細ホール３９が形成された金属基材３３表面の電子顕微鏡写真である。
【００２８】
次いで、図２Ｄに示されているように、金属基材３３を非濡れ性物質３５に浸した後、非濡れ性物質３５を凝固させる。
これによって、非濡れ性物質３５は図２Ｅに示されているように、凝固して非濡れ性高分子陰極複製体３６で形成される。
つまり、金属基材３３の外側面を取り囲むように非濡れ性高分子物質が充填された状態で非濡れ性高分子物質３５が凝固するようにすれば、金属基材３３の表面形状に対等の陰極形状表面を有する非濡れ性高分子陰極複製体３６の生成が可能になる。前記非濡れ性物質３５はＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡからなる群より選択された少なくともいずれか一つの物質からなることができる。
【００２９】
次に、図２Ｆに示されているように、非濡れ性高分子陰極複製体３６の表面に密着した金属基材３３および陽極酸化物３４を除去する。
アルミニウム（Ａｌ）を金属基材として用いて、陽極酸化物でアルミナが形成された場合に湿式エッチングを通してこれらを除去することができる。これによって、非濡れ性高分子陰極複製体３６の表面には金属基材３３の表面形状の陰極複製が行われることになり、濡れ性が極度に小さくなる超疎水性の表面構造を有する高分子固体基材３６の形成が可能になる。
かかる高分子固体基材３６の表面は、金属基材３３の表面のマイクロメートル単位の凹凸とナノメートル単位直径の微細ホールの直径と同じ大きさの直径を有する多数個の突出柱３６ａが形成される。
より詳しくは、固体基材３６は図２Ｆに示されているように、表面の少なくとも一部に微細凹凸が形成されたベース３６ｂと、ベース３６ｂ上に微細凹凸に沿って備えられたナノメートル単位直径を有する多数個の柱３６ａを含んで形成されることがわかる。前記柱３６ａは非濡れ性高分子物質で形成される。
図８Ａおよび図８Ｂは超疎水性の表面構造を有する固体基材３６の電子顕微鏡写真である。
【００３０】
図９は前述した非濡れ性高分子溶液を利用した非濡れ性陰極複製体の濡れ性実験を示す図である。
示されているように、固体基材３６の表面は、マイクロメートル単位の凹凸およびナノメートル単位直径の突出柱が形成されることによって、接触角が１６５度以上に高くなることがわかる。何の加工もしない固体の表面での流体接触角がほぼ８３度であるのに比べると、接触角が高くなることによって濡れ性が極度に小さくなる超疎水性を有することがわかる。
【００３１】
図１０Ａは前述した工程で製作された固体基材２０を給水配管５０に適用して示す図である。
示されているように、本発明の固体基材２０はフィルム形態で給水配管５０内部の流体接触面に装着される。固体基材２０は超疎水性の性質を有し、このために、図１０Ａに示されているように、給水配管５０の内壁面は超疎水性の滑り状態になって流体５１が一定の速度で流れることになる。
しかしながら、既存の配管は図１０Ｂに示されているように、給水配管５０ａの内壁面は抵抗力が発生し、これによって流体５１ａが流れず中央の部分でだけ流体が流れることになる。
つまり、既存の給水配管５０ａと本実施例の固体基材２０に適用された給水配管５０とを比較してみれば、本願発明の給水配管５０は流体接触面が超疎水性の性質を有し、これによって、配管の内部表面でも流体が一定の速度で流れることになる。したがって、本発明の給水配管は断面積当たり流れる流量が増加するため、配管の効率が増加する。このような固体基材２０は流体が流れる給水配管などに適用可能に柔軟な特性からなることが望ましい。
【００３２】
図１１Ａは本発明の第１実施例に従う固体基材が適用された配管の異物流れを示す図であり、図１１Ｂは従来技術に従う配管の異物流れを示す図である。
示されているように、一般的な給水配管や屋内配管そして人工血管などの内部には流体だけでなく他の異物５３も共に運送される。
つまり、流体に混じった異物５３および配管自体の腐蝕により生成された異物５３が流体とともに運送されるが、図１１Ｂに示されているように、従来の配管５０ａでは内部表面の抵抗力によって異物５３が運送中に積もることになって、流体の運送効率がさらに悪化する。
しかしながら、図１１Ａに示されているように、本発明の固体基材２０が適用された配管には内部表面が超疎水性を有することによって異物が積もらずに円滑に運送される。また、本発明の固体基材２０は耐腐食性に優れて配管自体の腐食を防止することになり、このために、追加的な異物の生成が防止されて環境親和的な衛生配管を維持することになる。
【００３３】
図１２は前述した固体基材を送油管システムに適用して示す図である。
示されているように、送油管６１内の流体の運送は一定の区間ごとに設けられた加圧施設６３を利用して、次の加圧施設まで運送する。加圧施設間の距離は送油管内部表面の摩擦による圧力損失を考慮する。
つまり、送油管内部表面と流体との摩擦が少ないほど加圧施設間の距離が長くなるため、必要な加圧設備が減ることになる。従来の送油管内部表面は超疎水性の滑り状態ではないため、流体運送の際、摩擦による圧力損失が過剰に発生する。
しかしながら、本発明の固体基材２０を適用した送油管は内部表面が超疎水性の滑り状態であるため、摩擦による圧力損失を減らすことができて単位時間当たり運送流量の増加が可能になる。
【００３４】
図１３は、本発明の固体基材が適用されたラッブオンエチップを示す図である。
ラッブオンエチップ７０は一定の大きさのチップ上に分析に必要な様々な装置を集積させた化学マイクロ・プロセッサであって、流体を分析する装備である。
かかるラッブオンエチップ７０はその中にマイクロサイズのチャンネルを製作して、その中で流体流れを制御する技術を通してなされる。ここで、マイクロチャンネル７１の内部壁面を本発明の固体基材を適用すれば、チャンネル内の流体流れをより円滑にして、流体の分析効率を高めることができる。
【００３５】
図１４Ａ乃至図１４Ｄは、本発明の第２実施例に従う超疎水性の表面加工を通した固体基材の加工を示す図である。図１乃至図１３において、同一番号は同一の機能の部材である。
図示のように、本発明の第２実施例に従う固体基材８０は、流体ガイダ１０の流体接触面に装着されるベース８１と、ベース８１上にナノメートル単位直径で備えられた多数個の柱８３が設けられ、隣接した複数の柱８３らが多数の群落をなしてマイクロメートル単位の凹凸を形成する。
【００３６】
以下、図１４Ａ乃至図１４Ｄに示すように、本発明の第２実施例に従う固体基材８０の製作工程について説明する。
まず、図１４Ａに示すように、薄板形状の金属基材８５を準備して、陽極酸化装置４０の収容空間に金属基材８５を収容する。前記金属基材８５は陽極酸化装置４０の電解液４３に浸すことによって収容される。
次に、陽極酸化装置４０を駆動して、図１４Ｂに示すように、金属基材８５の表面に陽極酸化加工（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）を実施する。
次いで、陽極酸化加工された金属基材８５を非濡れ性高分子溶液３５に浸す。このような過程を経た後、前記非濡れ性高分子溶液が金属基材８５を取り囲んだ状態で凝固するようにすれば、図１４Ｃに示されているように、非濡れ性高分子陰極複製体８６が形成される。
次に、図１４Ｄに示すように、非濡れ性高分子陰極複製体８６と密着した金属基材８５および陽極酸化物８２を除去する。アルミニウム（Ａｌ）を金属基材として用いて、陽極酸化物でアルミナが形成された場合、湿式エッチングを用いてこれらを除去することができる。これによって、非濡れ性高分子陰極複製体８６の表面形状の陰極複製が行われることによって、濡れ性が極度に小さくなる超疎水性の表面構造を有する高分子固体基材８０の形成が可能になる。
【００３７】
このような高分子固体基材８０には微細ホール８４の直径と同じ大きさの直径を有する多数個の柱８３が形成される。前記柱８３はナノメートル単位直径で突出形成され、これによって、相互間に引っ張る引力が作用する。
つまり、きわめて近距離でだけ作用する引力であるファンデルワールス力によって、隣接した突出柱８３の間には互いにくっつき現象が発生する。かかるくっつき（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）現象によって、固体基材８０の複製された突出柱８３は全体的に落ち込んでいる群落を形成することになる。これによって、ナノスケールの突出柱で形成されたマイクロスケールの表面を有する、つまり、デュアルスケールの構造を有する固体基材８０が得られることになる。
【００３８】
図１５Ａおよび図１５Ｂはファンデルワールス力によるくっつき現象を利用した超疎水性の表面構造を有する固体基材表面の電子顕微鏡写真である。
図示のように、固体基材８０の表面に柱８３が相互間でくっついて、不規則に落ち込んでいることの確認が可能である。
このように形成される表面構造を有する固体基材８０は化学的コーティングによる表面処理でなく構造的表面処理を通して、濡れ性を最小にして超疎水性の性質を有することになる。前記固体基材８０の表面に水滴を落として接触角を測定すれば、図１６に示すように、表面の接触角は１６０度以上に極度に高くなることがわかる。何の加工もしない固体表面での流体接触角はほぼ８３度であるのに比べて接触角が高くなることによって、濡れ性が極度に小さくなる超疎水性を有することがわかる。
【００３９】
このような第２実施例に従う固体基材８０は前述した第１実施例の固体基材２０の適用と同一の適用を通して、給水配管、屋内配管、人工血管または送油管などの流体が流れる所定の管に多様に適用可能であることはもちろんである。これと関連された詳しい説明については、前述のものと同一であるので省略する。
【００４０】
以上、本発明を図面に示された実施例を参照して説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって、本発明と均等な範囲に属する多様な変形例または他の実施例が可能である。
したがって、本発明の真正なる保護範囲は続く特許請求の範囲によって決まるべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  流体ガイダ
２０  固体基材
３０  粒子噴射器
３１  噴射ノズル
３３  金属基材
３５  微細粒子
３７  微細凹凸
３９  微細ホール
４０  陽極酸化装置
５０  給水配管
６１  送油管
６３  加圧施設
７０  ラッブオンエチップ
【図１】
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【図２Ａ】
2010504486.tif 000004
【図２Ｂ】
2010504486.tif 000005
【図２Ｃ】
2010504486.tif 000006
【図２Ｄ】
2010504486.tif 000007
【図２Ｅ】
2010504486.tif 000008
【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
2010504486.tif 000020
【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
2010504486.tif 000024
【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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