KR20220158602A - Porous composite structure, preparing method thereof, article including the same, and air purifier including the same - Google Patents

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KR20220158602A KR1020220026218A KR20220026218A KR20220158602A KR 20220158602 A KR20220158602 A KR 20220158602A KR 1020220026218 A KR1020220026218 A KR 1020220026218A KR 20220026218 A KR20220026218 A KR 20220026218A KR 20220158602 A KR20220158602 A KR 20220158602A
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이효민
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강진규
정준선
김동욱
박대훈
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Abstract

Presented are a porous composite structure, which includes: a substrate having a nanostructure; a particle layer disposed on at least one surface of the substrate; and a lubricating fluid, a method for manufacturing the same, articles and an air purifier including the same. According to one aspect, the porous composite structure has improved mechanical properties and durability.

Description

다공성 복합구조체, 그 제조방법, 이를 함유한 물품 및 공기정화장치 {Porous composite structure, preparing method thereof, article including the same, and air purifier including the same}Porous composite structure, preparation method thereof, article containing the same, and air purifier {Porous composite structure, preparing method thereof, article including the same, and air purifier including the same}

다공성 복합구조체, 그 제조방법, 상기 다공성 복합구조체를 함유한 물품 및 다공성 복합구조체를 포함한 공기정화장치가 개시된다.Disclosed are a porous composite structure, a manufacturing method thereof, an article containing the porous composite structure, and an air purifying device including the porous composite structure.

윤활액 담지 다공성 표면(Slippery Liquid Infused Porous Surface, SLIPS)은 벌레잡이통풀의 잎의 나노 구조에 왁스형의 물질이 코팅되어있는 것에서 착안한 것으로, 고체 표면에 나노구조 구현 및 표면개질을 통해 액상 박막을 안정적으로 고정하는 기술이다.Slippery Liquid Infused Porous Surface (SLIPS) was conceived from the wax-like material coated on the nanostructure of the leaves of C. It is a stable fixing technique.

SLIPS을 갖는 구조체는 다단계 리소그래피(Multi-step lithography), 3D 프린팅 등의 방법들에 따라 제조된다. 그런데 지금까지 알려진 SLIPS 구조체들은 기계적 물성이 불량하여 쉽게 무너지거나 특히 산용액에 접촉시 쉽게 환원되어 내구성이 충분치 않고 제조 비용이 높아 이에 대한 개선이 필요하다.A structure with SLIPS is manufactured according to methods such as multi-step lithography, 3D printing, and the like. However, SLIPS structures known so far have poor mechanical properties and are easily collapsed or, in particular, are easily reduced when in contact with an acid solution, so that durability is not sufficient and manufacturing costs are high, so improvement is needed.

일 측면에 따라 기계적 물성 및 내구성이 향상된 다공성 복합구조체를 제공하는 것이다. According to one aspect, to provide a porous composite structure having improved mechanical properties and durability.

다른 측면에 따라 상술한 다공성 복합구조체의 제조방법을 제공하는 것이다.According to another aspect, it is to provide a method for manufacturing the porous composite structure described above.

또 다른 측면에 따라 상술한 다공성 복합구조체를 포함한 물품을 제공하는 것이다.According to another aspect, an article including the porous composite structure described above is provided.

또 다른 측면에 따라 상술한 다공성 복합구조체를 포함한 공기정화장치를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide an air purifying device including the porous composite structure described above.

일 측면에 따라 나노구조를 갖는 기재;A substrate having a nanostructure according to one aspect;

상기 기재의 적어도 일 면상에 배치된 입자층; 및 윤활유체를 포함하는 다공성 복합구조체가 제공된다.a particle layer disposed on at least one surface of the substrate; And a porous composite structure containing a lubricating fluid is provided.

상기 다공성 복합구조체는 중간층(interlayer)을 더 포함하며, 상기 중간층은 기재의 적어도 일 면상에 배치되며, 상기 중간층의 적어도 일면상에 입자층이 배치된다. The porous composite structure further includes an interlayer, the interlayer is disposed on at least one side of the substrate, and a particle layer is disposed on at least one side of the interlayer.

상기 기재 및 입자층은 재진입 구조(re-entrant structure)를 형성한다. 상기 다공성 복합구조체가 SLIPS(slippery liquid infused porous surface)을 포함한다.The substrate and particle layer form a re-entrant structure. The porous composite structure includes a slippery liquid infused porous surface (SLIPS).

상기 다공성 복합구조체는 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 더 포함한다. 그리고 상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질이 입자층에 화학적으로 결합된다.The porous composite structure further includes a material having affinity for lubricating fluid. A substance having affinity for the lubricating fluid is chemically bonded to the particle layer.

상기 기재가 나노로드, 나노리본, 나노튜브, 나노블래이드, 나노플레이트, 규칙적 기공 또는 랜덤 기공을 갖는 템플레이트, 또는 그 조합이다. 그리고 상기 기재는 베이스층 및 상기 베이층으로부터 돌출 형성되는 복수의 기둥부를 포함하고, The substrate is a nanorod, nanoribbon, nanotube, nanoblade, nanoplate, template having regular or random pores, or a combination thereof. And the substrate includes a base layer and a plurality of pillar parts protruding from the bay layer,

상기 베이스층 및 기둥부는 동일한 재질로 구성되며, 상기 기둥부는 나노로드, 나로리본, 나노튜브, 나노블래이드(nanoblade), 나노플레이트(nanoplate) 또는 그 조합이다.The base layer and the pillar part are made of the same material, and the pillar part is a nanorod, a narrow ribbon, a nanotube, a nanoblade, a nanoplate, or a combination thereof.

상기 입자층은 무기입자, 유기입자 또는 그 조합이다. The particle layer may be inorganic particles, organic particles, or a combination thereof.

일구현예에 의하면, 입자층은 무기입자층이며, 상기 무기입자층은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO2, WO3, SnO2, ZrO, ITO 및 CaCO3 중에서 선택된 하나 이상의 무기입자를 포함한다.According to one embodiment, the particle layer is an inorganic particle layer, and the inorganic particle layer includes one or more inorganic particles selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO 2 , WO 3 , SnO 2 , ZrO, ITO and CaCO 3 do.

상기 기재의 적어도 일 면상에 중간층이 배치되며, 상기 중간층의 적어도 일 면에 입자층이 형성되며, 상기 중간층과 입자층은 정전기적 인력으로 결합될 수 있다. An intermediate layer is disposed on at least one surface of the substrate, a particle layer is formed on at least one surface of the intermediate layer, and the intermediate layer and the particle layer may be coupled by electrostatic attraction.

다른 일구현예에 의하면, 상기 입자층은 실리카층이며, 상기 실리카층은 복수층이며, 양전하로 대전된 실리카층과 음전하로 대전된 실리카층을 포함할 수 있다.According to another embodiment, the particle layer is a silica layer, the silica layer is a plurality of layers, and may include a positively charged silica layer and a negatively charged silica layer.

상기 윤활유체에 친화성을 갖는 물질이 불소화된 실란이며, 불소화된 실란이 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란, 1H, 1H, 2H, 2H -퍼플루오로데실트리에톡실란, 또는 그 조합이다.The substance having affinity for the lubricating fluid is fluorinated silane, and the fluorinated silane is trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltri ethoxysilane, or a combination thereof.

상기 기재는 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물, 고분자, 글래스, 세라믹, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.The substrate may include metal, metal oxide, metal hydroxide, polymer, glass, ceramic, or a combination thereof.

상기 다공성 복합구조체의 물 및 유기용매에 대한 접촉각은 170° 이상이고, 미끄러짐각이 10°이하이다.The contact angle of the porous composite structure with respect to water and organic solvent is 170 ° or more, and the slip angle is 10 ° or less.

상기 중간층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 가수분해, 탈수 및 축합 반응물을 포함한다.The intermediate layer includes a product of hydrolysis, dehydration and condensation of a compound represented by Formula 1 below.

<화학식 1><Formula 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

화학식 1 중, R1은 C1-C20 알킬렌기, 또는 C6-C20 아릴렌기이고, R2는 수소, In Formula 1, R 1 is a C1-C20 alkylene group or a C6-C20 arylene group, R 2 is hydrogen,

C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, 또는 Cl이다. C1-C20 alkyl group, C6-C20 aryl group, or Cl.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노운데실트리메톡시실란, 아미노페닐트리메톡시실란, 비스(트리메톡시릴릴프로필)아민, N-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란 또는 그 조합이다.The compound represented by Formula 1 is (3-aminopropyl)trimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoundecyltrimethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, bis(trimethoxylyl) lylpropyl)amine, N-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane, or a combination thereof.

다른 측면에 따라 나노구조를 갖는 기재 상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계; 및 According to another aspect, forming a particle layer on a substrate having a nanostructure to form a first structure; and

상기 제1구조체 상부에 윤활유체를 제공하는 단계를 포함하는 다공성 복합구조체의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for producing a porous composite structure comprising the step of providing a lubricating fluid on top of the first structure.

상기 나노기재를 갖는 기재상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계를 실시하기 이전에, 나노구조를 갖는 기재상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 중간층을 형성하는 단계는 기재 상에 하기 화학식 1의 화합물을 코팅하는 공정이다.The method may further include forming an intermediate layer on the nanostructured substrate prior to performing the step of forming the first structure by forming the particle layer on the nanostructured substrate. Forming the intermediate layer is a process of coating a compound of Formula 1 on a substrate.

<화학식 1><Formula 1>

Figure pat00002
Figure pat00002

화학식 1 중, R1은 C1-C20 알킬렌기, 또는 C6-C20 아릴렌기이고, R2는 수소, In Formula 1, R 1 is a C1-C20 alkylene group or a C6-C20 arylene group, R 2 is hydrogen,

C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, 또는 Cl이다. C1-C20 alkyl group, C6-C20 aryl group, or Cl.

상기 나노기재를 갖는 기재상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계를 실시하기 이전에, 나노구조를 갖는 기재상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 중간층 상부에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계는 상기 중간층 상부에 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하여 제조된다.Before performing the step of forming the first structure by forming the particle layer on the substrate having the nanomaterial, the step of forming an intermediate layer on the substrate having the nanostructure may be further included. The step of forming the first structure by forming a particle layer on the upper part of the intermediate layer is prepared by repeatedly contacting inorganic particles having negative charges and inorganic particles having positive charges on the upper part of the intermediate layer.

상기 입자층은 실리카층이며, 상기 실리카층은 복수층이며, 양전하로 대전된 실리카층과 음전하로 대전된 실리카층을 포함한다.The particle layer is a silica layer, and the silica layer is a plurality of layers and includes a positively charged silica layer and a negatively charged silica layer.

상기 음전하를 갖는 무기입자가 음전하를 갖는 콜로이달 실리카이며, 상기 양전하를 갖는 무기입자가 양전하를 갖는 콜로이달 실리카이다.The negatively charged inorganic particles are negatively charged colloidal silica, and the positively charged inorganic particles are positively charged colloidal silica.

상기 제1구조체 상부에 윤활유체를 제공하는 단계를 실시하기 이전에 제1구조체 상부에 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계를 더 포함한다.The method may further include providing a material having affinity for the lubricating fluid to the upper part of the first structure before performing the step of providing the lubricating fluid to the upper part of the first structure.

상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계가 불소화된 실란을 코팅한다.The step of providing a material having affinity for the lubricating fluid coats the fluorinated silane.

상술한 다공성 복합구조체의 제조방법은 산소 플라즈마 처리를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing the porous composite structure described above may further include oxygen plasma treatment.

상기 나노구조를 갖는 기재는 기재의 불순물 및 자연 산화물막을 제거하는 공정을 거친 후, 나노구조를 형성하기 위한 에칭공정을 실시하여 제조된다.The substrate having the nanostructure is manufactured by performing a process of removing impurities and a native oxide film of the substrate and then performing an etching process to form the nanostructure.

또 다른 측면에 따라 상술한 다공성 복합구조체를 포함하는 물품이 제공된다.According to another aspect, an article including the porous composite structure described above is provided.

또 다른 측면에 따라 상술한 다공성 복합구조체를 포함하는 공기정화장치가 제공된다.According to another aspect, an air purifier including the above-described porous composite structure is provided.

일구현예에 따른 다공성 복합구조체는 기계적 물성 및 내구성이 개선된다. 이러한 다공성 복합구조체를 이용하면 수분/유분 환경에서 공기 중의 미세 먼지 및 오염 물질이 액체에 더욱 쉽게 포집되어 외부로 배출되므로 오염 물질 제거 성능이 향상된다. 그리고 미세먼지 및 오염물질이 포집된 액체가 용이하게 반응기로부터 배출되므로 반응기의 주기적인 관리 또는 교체부담을 줄일 수 있다. The porous composite structure according to one embodiment has improved mechanical properties and durability. When such a porous composite structure is used, fine dust and contaminants in the air are more easily collected in a liquid and discharged to the outside in a water/oil environment, thereby improving contaminant removal performance. In addition, since the liquid in which fine dust and contaminants are collected is easily discharged from the reactor, the burden of periodic management or replacement of the reactor can be reduced.

도 1a는 일구현예에 따른 다공성 복합구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1b 및 도 1c는 도 1a의 다공성 복합구조체의 제조방법을 설명하기 위한
도면들이다.
도 2a는 다른 일구현예에 따른 다공성 복합구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2b 및 도 2c는 도 2a의 다공성 복합구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예 1의 다공성 복합구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 나타낸다.
도 3c 및 도 3d는 실시예 2의 다공성 복합구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 비교예 1의 다공성 구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 나타낸다.
도 4c 및 도 4d는 비교예 2의 다공성 구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 나타낸다.
도 5는 일구현예에 따른 나노구조를 갖는 기재 상에 아미노실란 코팅을 실시한 후의 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 Cu(OH)2 나노로드에 대한 전자주사현미경 사진이다.
도 7은 실시예 1에 따라 제조된 다공성 복합구조체에 대한 전자주사현미경 사진이다.
도 8은 실시예 2에 따라 제조된 CuO 나노블래이드에 대한 전자주사현미경 사진이다.
도 9는 실시예 2에 따라 제조된 다공성 복합구조체의 전자주사현미경 사진이다.
도 10은 일구현예에 따른 공기정화장치의 개략적인 구성도이다.
도 11은 도 10의 공기정화장치에서 집진부의 일예를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 12는 실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체에 대한 내산성 테스트(acid resistance test) 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 실시예 2의 SLIPS 다공성 복합구조체에 대한 내산성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 비교예 1의 구조체에 대한 내산성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 15는 비교예 2의 구조체에 대한 내산성 테스트 결과를 나타낸 것이다.
Figure 1a schematically shows the structure of a porous composite structure according to one embodiment.
Figures 1b and 1c is for explaining the manufacturing method of the porous composite structure of Figure 1a
they are drawings
Figure 2a schematically shows the structure of the porous composite structure according to another embodiment.
Figures 2b and 2c are views for explaining the manufacturing method of the porous composite structure of Figure 2a.
Figures 3a and 3b show the sand abrasion test results for the porous composite structure of Example 1.
Figures 3c and 3d show the sand abrasion test results for the porous composite structure of Example 2.
4a and 4b show the sand abrasion test results for the porous structure of Comparative Example 1.
4c and 4d show the sand abrasion test results for the porous structure of Comparative Example 2.
5 shows a state after applying aminosilane coating on a substrate having a nanostructure according to an embodiment.
6 is a scanning electron microscope image of the Cu(OH) 2 nanorods prepared according to Example 1.
7 is a scanning electron micrograph of the porous composite structure prepared according to Example 1.
8 is a scanning electron micrograph of CuO nanoblades prepared according to Example 2;
9 is a scanning electron micrograph of the porous composite structure prepared according to Example 2.
10 is a schematic configuration diagram of an air purifying device according to an embodiment.
11 is a schematic perspective view showing an example of a dust collector in the air purifier of FIG. 10;
12 shows the results of an acid resistance test for the SLIPS porous composite structure of Example 1.
Figure 13 shows the acid resistance test results for the SLIPS porous composite structure of Example 2.
14 shows acid resistance test results for the structure of Comparative Example 1.
15 shows acid resistance test results for the structure of Comparative Example 2.

이하, 일구현예에 따른 다공성 복합구조체, 그 제조방법, 상기 다공성 복합구조체를 함유한 물품 및 상기 다공성 복합구조체를 포함한 공기정화장치에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, a porous composite structure according to an embodiment, a manufacturing method thereof, an article containing the porous composite structure, and an air purifying device including the porous composite structure will be described in detail.

수증기/유증기는 일반적인 분리막 포집 방법을 이용하면, 기재의 표면에 흡착 및 응축되어 운전차압의 증가, 막의 오염을 수반하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 윤활액이 담지된 다공성 표면(SLIPS) 구조체가 이용될 수 있다. 이러한 SLIPS 구조체를 이용하면 외부 유동에 의해 응축된 물질이 쉽게 기재로부터 분리될 수 있다. 이러한 SLIPS 소재에서 윤활액의 담지, 용출에 대한 내구성 확보는 시스템의 안정성과 장기 지속성을 위해 필수적이다. Water vapor/oil vapor is adsorbed and condensed on the surface of the substrate when using a general separation membrane collection method, resulting in an increase in operating differential pressure and contamination of the membrane. To solve this problem, a lubricating fluid supported porous surface (SLIPS) structure may be used. If such a SLIPS structure is used, the material condensed by external flow can be easily separated from the substrate. In these SLIPS materials, securing durability against the support and dissolution of lubricating liquid is essential for the stability and long-term sustainability of the system.

그런데 지금까지 알려진 SLIPS 구조체는 기계적 물성이 부족하여 쉽게 무너지거나 특히 산용액에 접촉시 쉽게 환원되는 등 내구성이 충분치 않아 이에 대해 개선이 필요하다.However, SLIPS structures known so far do not have enough durability, such as being easily collapsed due to lack of mechanical properties or being easily reduced when in contact with an acid solution, in particular, so improvement is needed.

일구현예에 따른 다공성 복합구조체는 상술한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것이며, 다공성 복합구조체는 나노구조를 갖는 기재; 상기 기재의 적어도 일 면상에 배치된 입자층; 및 윤활유체를 포함한다.Porous composite structure according to one embodiment was devised to improve the above problems, the porous composite structure is a base material having a nanostructure; a particle layer disposed on at least one surface of the substrate; and a lubricating fluid.

상기 다공성 복합구조체는 기재의 적어도 일 면상에 배치된 자기조립층을 더 포함할 수 있다. 상기 자기조립층의 적어도 일면상에 입자층이 배치될 수 있다.The porous composite structure may further include a self-assembled layer disposed on at least one surface of the substrate. A particle layer may be disposed on at least one surface of the self-assembled layer.

상기 다공성 복합구조체는 중간층(interlayer)을 더 포함할 수 있다. 중간층은 기재의 적어도 일면상에 배치되고 중간층의 적어도 일 면상에 입자층이 배치될 수 있다. 중간층은 자기조립층 또는 접착층일 수 있다. 중간층은 예를 들어 고분자층일 수 있다.The porous composite structure may further include an interlayer. The intermediate layer may be disposed on at least one surface of the substrate and the particle layer may be disposed on at least one surface of the intermediate layer. The intermediate layer may be a self-assembly layer or an adhesive layer. The intermediate layer may be, for example, a polymer layer.

상기 다공성 복합구조체는 윤활유제에 대한 친화성을 갖는 물질을 더 포함할 수 있다.The porous composite structure may further include a material having affinity for a lubricant.

상기 나노구조를 갖는 기재는 복합구조를 가질 수 있다. 그리고 기재는 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물, 고분자, 글래스, 세라믹, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.The substrate having the nanostructure may have a composite structure. The substrate may include metal, metal oxide, metal hydroxide, polymer, glass, ceramic, or a combination thereof.

일구현예에 따른 다공성 복합구조체에서 기재 및 입자층은 재진입 구조(re-entrant structure)를 형성할 수 있다. In the porous composite structure according to one embodiment, the substrate and the particle layer may form a re-entrant structure.

다른 일구현예에 따른 다공성 복합구조체에서 기재, 중간층 및 입자층은 재진입 구조(re-entrant structure)를 형성할 수 있다. 이와 같이 재진입 구조를 가짐으로써 윤활유체 및/또는 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질이 기재의 나노구조 내부에 들어간 다음, 외부로 빠져 나오는 것이 상대적으로 어렵게 제어되어 우수한 발액성이 유지되어 내구성이 효율적으로 개선될 수 있다. 또한, 다공성 복합구조체에 이물질이 도입되는 경우 상기 이물질이 내부로 진입하게 어렵게 되어 오염 제거 효율이 높아진다. 기재의 나노구조 내부에 들어가기가 상대적으로 어렵게 제어되어 우수한 발액성이 유지되어 내구성이 효율적으로 개선될 수 있다. 여기에서 기재의 나노구조 내부는 기재를 구성하는 복수개의 나노구조 패턴의 사이를 의미하며, 나노구조 패턴은 나노로드, 나노블래이드 등을 나타낸다. 본 명세서에서 나노구조는 표면층에 다수의 공극들이 형성된 구조를 나타낸다. 그리고 본 명세서에서 발액성은 수분이나 유분을 밀어내는 성질을 의미한다. 이와 같이 우수한 발액성은 다공성 복합구조체의 접촉각 또는 미끄럼각으로부터 확인가능하다.In the porous composite structure according to another embodiment, the substrate, the intermediate layer, and the particle layer may form a re-entrant structure. By having such a reentrant structure, it is relatively difficult for the lubricating fluid and/or a substance having affinity for the lubricating fluid to enter the nanostructure of the substrate and then escape to the outside, so that excellent liquid repellency is maintained and durability is efficient. can be improved by In addition, when foreign substances are introduced into the porous composite structure, it is difficult for the foreign substances to enter the inside, thereby increasing the contamination removal efficiency. It is relatively difficult to enter the nanostructure of the substrate, so that excellent liquid repellency is maintained and durability can be efficiently improved. Here, the inside of the nanostructure of the substrate means between a plurality of nanostructure patterns constituting the substrate, and the nanostructure patterns represent nanorods, nanoblades, and the like. In this specification, nanostructure refers to a structure in which a plurality of pores are formed in a surface layer. And, in this specification, liquid repellency means a property of repelling moisture or oil. Such excellent liquid repellency can be confirmed from the contact angle or sliding angle of the porous composite structure.

상기 나노구조를 갖는 기재는 나노로드, 나노리본, 나노튜브, 나노블래이드, 나노플레이트, 규칙적 기공 또는 랜덤 기공을 갖는 템플레이트, 또는 그 조합일 수 있다. 여기에서 규칙적 기공 또는 랜덤 기공을 갖는 템플레이트는 내부에 규칙적 또는 랜덤 기공이 형성된 3차원 구조체를 나타낸다. The nanostructured substrate may be nanorods, nanoribbons, nanotubes, nanoblades, nanoplates, regular or random pore templates, or combinations thereof. Here, the template having regular pores or random pores represents a three-dimensional structure in which regular or random pores are formed.

일구현예의 나노구조를 갖는 기재는 베이스층 및 상기 베이스층으로부터 돌출 형성되는 복수의 기둥부를 포함한다. 베이스층 및 기둥부는 동일한 재질로 구성될 수 있다. 상기 베이스층은 플레이트 형태를 가지며, 상기 기둥부는 나노로드, 나로리본, 나노튜브, 나노블래이드(nanoblade), 나노플레이트(nanoplate) 또는 그 조합일 수 있다.A substrate having a nanostructure according to an embodiment includes a base layer and a plurality of pillar parts protruding from the base layer. The base layer and the pillar portion may be made of the same material. The base layer has a plate shape, and the pillar portion may be a nanorod, a narrow ribbon, a nanotube, a nanoblade, a nanoplate, or a combination thereof.

상기 베이스층은 메쉬, 폼 등의 형태를 가질 수 있다.The base layer may have a shape such as mesh or foam.

나노구조를 갖는 기재는 예를 들어 오목부 및 볼록부를 함유할 수 있다.Substrates with nanostructures may contain, for example, concavities and convexities.

일구현예에 따른 다공성 복합구조체는 SLIPS 구조체이며, 다공성 나노구조를 가지는 기재 상에 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 이용하여 기재상의 표면 특성을 개질하여 윤활유체에 대한 친화성을 부여하는 과정을 거치며, 예를 들어 불소화된 실란을 이용하여 초발수화 특성을 부여한다. 이어서 윤활유체를 제공하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.The porous composite structure according to an embodiment is a SLIPS structure, and a process of imparting affinity for a lubricating fluid by modifying the surface properties of the substrate using a material having affinity for a lubricating fluid on a substrate having a porous nanostructure through, for example, using fluorinated silane to impart super-hydrophobic properties. It can then be prepared through the step of providing a lubricating fluid.

상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질은 입자층에 대하여 화학적으로 결합된 구조를 가질 수 있다. 여기에서 입자층은 예를 들어 실리카(SiO2)층이며 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질은 예를 들어 불소화된 실란일 수 있다. A material having an affinity for the lubricating fluid may have a structure chemically bonded to the particle layer. Here, the particle layer is, for example, a silica (SiO 2 ) layer, and the material having affinity for the lubricating fluid may be, for example, fluorinated silane.

윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질로서 불소화된 실란이 이용되는 경우 불소화된 실란은 실리카층에 화학적으로 결합된 구조를 가질 수 있다. 실리카층의 하이드록시기와 불소화된 실란의 작용기가 반응하여 불소화된 실란의 가수분해, 탈수 및 축합 반응이 진행되어 실리카층에 불소화된 실란의 가수분해, 탈수 및 축합 반응 생성물이 화학적으로 결합된 상태를 갖게 된다.When fluorinated silane is used as a material having affinity for lubricating fluid, the fluorinated silane may have a structure chemically bonded to the silica layer. The hydroxyl group of the silica layer reacts with the functional group of the fluorinated silane, and the hydrolysis, dehydration and condensation reaction of the fluorinated silane proceeds, resulting in a state in which the product of the hydrolysis, dehydration and condensation reaction of the fluorinated silane is chemically bonded to the silica layer. will have

입자층은 무기입자, 유기입자 또는 그 조합을 함유할 수 있다.The particle layer may contain inorganic particles, organic particles, or a combination thereof.

입자층은 예를 들어 무기입자일 수 있다. The particle layer may be, for example, inorganic particles.

일구현예의 무기입자층은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO2, WO3, SnO2, ZrO, ITO. CaCO3 중에서 선택된 하나 이상의 무기입자를 포함할 수 있다. 무기입자는 예를 들어 1 내지 80nm, 3 내지 65nm, 예를 들어 5 내지 25nm의 크기를 가질 수 있다. 무기입자의 크기가 상기 범위일 때 다공성 복합구조체의 내구성이 더 개선된다.The inorganic particle layer of one embodiment is SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO2, ZnO 2 , WO 3 , SnO 2 , ZrO, ITO. It may include one or more inorganic particles selected from CaCO 3 . The inorganic particles may have a size of, for example, 1 to 80 nm, 3 to 65 nm, or 5 to 25 nm. When the size of the inorganic particles is within the above range, durability of the porous composite structure is further improved.

본 명세서에서 "크기"는 측정하고자 하는 입자가 구형인 경우, 입경을 나타내며, 입자가 비구형인 경우에는 장축길이를 나타낸다. 상기 입경은 예를 들어 평균입경이며, 상기 장축길이는 예를 들어 평균장축길이를 나타낸다. 평균입경 및 평균장축길이는 각각 측정된 입경 및 측정된 장축길이의 평균치를 나타낸다.In the present specification, "size" indicates the particle diameter when the particle to be measured is spherical, and indicates the major axis length when the particle is non-spherical. The particle diameter is, for example, an average particle diameter, and the major axis length is, for example, an average major axis length. The average particle diameter and the average major axis length represent the average values of the measured particle diameter and the measured major axis length, respectively.

본 명세서에서 입자의 크기는 입자 크기 분석기, 전자주사현미경 또는 투과전자현미경을 이용하여 평가할 수 있다. 입자 크기 분석기는 예를 들어 HORIBA, LA-950 laser particle size analyzer를 사용할 수 있다.In the present specification, the particle size may be evaluated using a particle size analyzer, a scanning electron microscope, or a transmission electron microscope. As a particle size analyzer, for example, a HORIBA, LA-950 laser particle size analyzer can be used.

평균 입경은 예를 들어 전자주사현미경(SEM)으로 관찰한 평균 입경이며, SEM 이미지를 이용하여 약 10-30개 입자의 입경의 평균값으로 계산할 수 있다.The average particle diameter is, for example, an average particle diameter observed with a scanning electron microscope (SEM), and can be calculated as an average value of particle diameters of about 10 to 30 particles using an SEM image.

입자 크기가 입자 크기 분석기를 이용하여 측정하는 경우, 평균입경은 D50을 나타낸다. D50은 입도 분포에서 누적 체적이 50 부피%에 해당하는 입자의 평균 지름을 의미하며, 입자 크기가 가장 작은 입자부터 가장 큰 입자 순서로 누적시킨 분포 곡선에서, 전체 입자 개수를 100%으로 했을 때 가장 작은 입자로부터 50%에 해당되는 입경의 값을 의미한다. When the particle size is measured using a particle size analyzer, the average particle diameter represents D50. D50 means the average diameter of particles whose cumulative volume is 50% by volume in the particle size distribution, and in the distribution curve accumulated in order from the smallest particle size to the largest particle size, when the total number of particles is 100%, the largest It means the value of the particle diameter corresponding to 50% of the small particles.

D50은 입자 크기 분석기를 이용하여 측정할 수 있다. 다르게는, D50은 동적광산란법(dynamic Light-scattering)을 이용한 측정장치를 이용하여 측정하고, 데이터 분석을 실시하여 각각의 입자 크기 범위에 대하여 입자수를 카운팅한 후, 이로부터 계산을 통하여 쉽게 얻을 수 있다.D50 can be measured using a particle size analyzer. Alternatively, D50 can be easily obtained through calculation after measuring using a measuring device using dynamic light-scattering, performing data analysis, and counting the number of particles for each particle size range. can

무기입자층은 연속적 또는 불연속적인 층 형태로 형성될 수 있다. The inorganic particle layer may be formed in the form of a continuous or discontinuous layer.

상기 음전하를 갖는 무기입자는 음전하를 갖는 콜로이달 실리카이고, 상기 양전하를 갖는 무기입자가 양전하를 갖는 콜로이달 실리카이다.The negatively charged inorganic particles are negatively charged colloidal silica, and the positively charged inorganic particles are positively charged colloidal silica.

일구현예에 따른 다공성 복합구조체에서 중간층(예: 자기조립층)과 무기입자층은 정전기적 인력으로 결합될 수 있다. 이와 같이 정전기적 인력으로 결합된 경우 다공성 복합구조체의 기계적 물성 및 내구성이 더 개선된다.In the porous composite structure according to one embodiment, the intermediate layer (eg, the self-assembled layer) and the inorganic particle layer may be coupled by electrostatic attraction. When coupled by electrostatic attraction in this way, mechanical properties and durability of the porous composite structure are further improved.

중간층은 무기입자층의 조성에 따라 변화될 수 있다. 일구현예에 의한 중간층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 가수분해, 탈수 및 축합 반응물을 포함할 수 있다.The intermediate layer may vary depending on the composition of the inorganic particle layer. An intermediate layer according to an embodiment may include a product of hydrolysis, dehydration, and condensation of a compound represented by Formula 1 below.

<화학식 1><Formula 1>

Figure pat00003
Figure pat00003

화학식 1 중, R1은 C1-C20 알킬렌기, 또는 C6-C20 아릴렌기이고, R2는 수소, In Formula 1, R 1 is a C1-C20 alkylene group or a C6-C20 arylene group, R 2 is hydrogen,

C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, 또는 Cl이다. C1-C20 alkyl group, C6-C20 aryl group, or Cl.

상기 중간층은 자기조립층 또는 접착층일 수 있다.The intermediate layer may be a self-assembly layer or an adhesive layer.

중간층은 예를 들어 고분자를 함유할 수 있다. 이러한 고분자를 함유한 중간층은 자기조립층 또는 접착층 역할을 수행할 수 있다.The intermediate layer may contain, for example, a polymer. The intermediate layer containing such a polymer may serve as a self-assembly layer or an adhesive layer.

상기 무기입자층은 실리카층이며, 실리카층은 복수층 구조를 가지며, 복수층의 실리카층은 양전하로 대전된 실리카층과 음전하로 대전된 실리카층을 함유할 수 있다.The inorganic particle layer is a silica layer, the silica layer has a multi-layered structure, and the multi-layered silica layer may contain a positively charged silica layer and a negatively charged silica layer.

윤활유제에 친화성을 갖는 물질이 불소화된 실란이며, 예를 들어 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란, 1H, 1H, 2H, 2H -퍼플루오로데실트리에톡실란, 또는 그 조합을 들 수 있다. Substances that have affinity for lubricants are fluorinated silanes, such as trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxy. silanes, or combinations thereof.

일구현예에 따른 다공성 복합구조체의 물 및 유기용매에 대한 접촉각은 170° 이상, 예를 들어 170 내지 180°이고, 미끄러짐각이 10° 이하, 예를 들어 1 내지 10°이다. 여기에서 유기용매는 예를 들어 글리세롤, 디요도메탄 또는 그 혼합물이다. The porous composite structure according to one embodiment has a contact angle of 170° or more, for example, 170 to 180°, and a slip angle of 10° or less, for example, 1 to 10°. The organic solvent here is, for example, glycerol, diiodomethane or a mixture thereof.

첨부된 도면을 참조하여, 일구현예에 따른 다공성 복합구조체에 대하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면의 다공성 복합구조체에서 입자층은 예를 들어 무기입자층이며 중간층은 예를 들어 자기조립층을 들 수 있다.Referring to the accompanying drawings, a porous composite structure according to an embodiment will be described. In the porous composite structure of the accompanying drawings, the particle layer is, for example, an inorganic particle layer, and the intermediate layer is, for example, a self-assembled layer.

도 1a는 일구현예에 따른 다공성 복합구조체(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 다. 이를 참조하여, 다공성 복합구조체(1)는 나노구조를 갖는 기재 (10)의 일부에 중간층(미도시)이 형성되어 있고, 중간층 상부에 무기입자층(11)이 배치된 구조를 갖는다. 편의상 중간층은 도면에 나타나 있지 않고 생략된 상태이다. 중간층은 예를 들어 자기조립층일 수 있다. 일구현예에 따른 다공성 복합구조체에서 중간층은 생략될 수 있다. Figure 1a schematically shows the structure of the porous composite structure (1) according to one embodiment. Referring to this, the porous composite structure 1 has a structure in which an intermediate layer (not shown) is formed on a portion of the substrate 10 having a nanostructure, and an inorganic particle layer 11 is disposed on the upper portion of the intermediate layer. For convenience, the intermediate layer is not shown in the drawings and is omitted. The intermediate layer may be, for example, a self-assembled layer. In the porous composite structure according to one embodiment, the intermediate layer may be omitted.

무기입자층(11)은 예를 들어 실리카층이다. The inorganic particle layer 11 is, for example, a silica layer.

기재(10)는 도 1a에 나타난 바와 같이 베이스층(10a)과 복수개의 나노로드 형상을 갖는 기둥부(10b)를 포함한다. 무기입자층(11)은 나노로드 형상을 갖는 기둥부(10b)의 적어도 일면(상단 영역 A 및 측면 영역 B)에 배치된다. 무기입자층(11)은 도 1a에 나타난 바와 같이 나노로드 형상을 갖는 기둥부(10b)의 상단 영역 A에 주로 위치하며, 복수개의 기둥부(10b)의 측면 영역 B에는 상단영역 A에 비하여 매우 작은 함량으로 존재한다. 무기입자층이 상술한 구조로 존재함으로써 다공성 복합구조체의 기재, 자기조립층 및 무기입자층이 도 1a에 나타난 바와 같이 재진입구조(reentrant structure)를 형성하게 된다. As shown in FIG. 1A , the substrate 10 includes a base layer 10a and a plurality of nanorod-shaped pillar portions 10b. The inorganic particle layer 11 is disposed on at least one surface (upper region A and side region B) of the pillar portion 10b having a nanorod shape. As shown in FIG. 1A, the inorganic particle layer 11 is mainly located in the upper region A of the pillar portion 10b having a nanorod shape, and the side region B of the plurality of pillar portions 10b has a very small size compared to the upper region A. exist in content. When the inorganic particle layer exists in the above-described structure, the substrate, the self-assembled layer, and the inorganic particle layer of the porous composite structure form a reentrant structure as shown in FIG. 1A.

무기입자층(13)이 상술한 바와 같이 위치함에 따라 윤활유체에 대하여 친화성을 갖는 액체 및 윤활유체도 무기입자층과 동일한 농도구배로 배치될 수 있다. 여기에서 재진입 구조는 버섯기둥구조 또는 우산 형상을 나타내며, 이러한 구조를 가짐으로써 실리카층과 같은 무기입자층이 복수개의 기재 사이의 영역 보다는 기재의 상부 영역에 더 많은 양으로 존재하게 된다. 상술한 바와 같이 재진입구조를 갖게 되면 윤활유체(12)가 재진입 구조안에 담지되고 외부 자극에 의하여 잘 안빠져나오는 구조를 갖게 된다. 그 결과, 윤활유체의 함침 능력이 이러한 재진입 구조를 갖지 않는 경우에 비하여 향상되고 내구성이 개선된다. 그리고 윤활유체를 함유한 다공성 복합구조체가 갖는 발수성(Water-repellency)과 미끄러짐(easy sliding) 뿐만 아니라 자가치유(Self-healing), 방빙(Ice-repellency, Anti-frost), 방오(Anti-fouling) 등의 제반특성이 더 개선될 수 있다.As the inorganic particle layer 13 is positioned as described above, liquid and lubricating fluid having affinity for the lubricating fluid may also be disposed with the same concentration gradient as that of the inorganic particle layer. Here, the reentrant structure represents a mushroom column structure or an umbrella shape, and by having such a structure, the inorganic particle layer such as a silica layer is present in a larger amount in the upper region of the substrate than in the region between the plurality of substrates. As described above, when the reentry structure is provided, the lubricating fluid 12 is supported in the reentry structure and has a structure that does not come out well due to external stimuli. As a result, the impregnating ability of the lubricating fluid is improved compared to the case without such a reentry structure, and the durability is improved. And water-repellency and easy sliding of the porous composite structure containing lubricating fluid, as well as self-healing, ice-repellency, anti-frost, and anti-fouling. All other characteristics can be further improved.

베이스층(10a)과 복수개의 나노로드 형상을 갖는 기둥부(10b)은 동일한 재질로 구성될 수 있다. 기재는 다공성을 갖는 지지체 역할을 수행하며, 기재는 예를 들어 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물, 고분자, 글래스, 세라믹, 또는 그 조합을 포함한다. The base layer 10a and the pillar portion 10b having a plurality of nanorod shapes may be made of the same material. The substrate serves as a support having porosity, and the substrate includes, for example, metal, metal oxide, metal hydroxide, polymer, glass, ceramic, or a combination thereof.

금속은 예를 들어, 구리, 텅스텐, 알루미늄, 실리콘 등을 들 수 있다. 그리고 금속 수산화물은 예를 들어 수산화구리 등을 들 수 있고 금속 산화물은 예를 들어 산화구리 등이다.Examples of the metal include copper, tungsten, aluminum, and silicon. The metal hydroxide is, for example, copper hydroxide, and the metal oxide is, for example, copper oxide.

기재로 이용가능한 고분자의 예로는 플루오로중합체, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 불화에틸렌프로필렌, 폴리디메틸실록산 등을 들 수 있다. 세라믹은 예를 들어 알루미나, 실리카 등을 들 수 있다.Examples of polymers usable as the substrate include fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, fluorinated ethylene propylene, polydimethylsiloxane and the like. Ceramics include, for example, alumina and silica.

나노구조를 갖는 기재는 도 1b에 나타난 바와 같이 나노블래이드 형상을 가질 수 있다. 도 1b의 나노블래이드 형상은 래칫(ratchet) 형상을 이루는 삼각형 구조를 가질 수 있다. 그리고 나노구조를 갖는 기재는 이외에도 규칙적인 기공 또는 랜덤 기공을 함유한 템플레이트 형상을 가질 수 있다. A substrate having a nanostructure may have a nanoblade shape as shown in FIG. 1B. The nanoblade shape of FIG. 1B may have a triangular structure forming a ratchet shape. In addition, the substrate having a nanostructure may have a template shape containing regular pores or random pores.

SLIPS 다공성 복합구조체(1)는 윤활유체(12)에 대하여 친화성을 갖는 물질(미도시)을 함유한다. 윤활유체(12)에 대하여 친화성을 갖는 물질은 무기입자층(11)에 함유될 수 있다. 일구현예에 의하면, 윤활유체에 대하여 친화성을 갖는 물질은 무기입자층(11)에 화학적으로 결합된 구조를 가질 수 있다. 다른 일구현예에 의하면, 윤활유체(12)에 대하여 친화성을 갖는 물질의 일부는 무기입자층(11)에 화학적으로 결합된 구조를 갖고 윤활유체에 대하여 친화성을 갖는 물질의 다른 일부는 무기입자층(11) 주변 영역에 화학적 결합 없는 상태로 존재할 수 있다. 일구현예에 따른 다공성 복합구조체는 초발수성 표면을 가질 수 있다.The SLIPS porous composite structure 1 contains a material (not shown) having affinity for the lubricating fluid 12 . A substance having affinity for the lubricating fluid 12 may be contained in the inorganic particle layer 11 . According to one embodiment, the material having affinity for the lubricating fluid may have a structure chemically bonded to the inorganic particle layer 11 . According to another embodiment, a part of the material having affinity for the lubricating fluid 12 has a structure chemically bonded to the inorganic particle layer 11, and the other part of the material having affinity for the lubricating fluid has a structure chemically bonded to the inorganic particle layer 11. (11) It can exist in a state without chemical bonding in the surrounding area. The porous composite structure according to one embodiment may have a superhydrophobic surface.

윤활유체(12)는 도 1a에 나타난 바와 같이 다공성 복합구조체(1)의 내부에 함유된다. 윤활유체는 예를 들어 실리콘 오일, 불소화된 오일, 파라핀계 오일, 석유계 오일, 올리브 오일 또는 그 조합일 수 있다.The lubricating fluid 12 is contained inside the porous composite structure 1 as shown in FIG. 1A. The lubricating fluid may be, for example, silicone oil, fluorinated oil, paraffinic oil, petroleum oil, olive oil or combinations thereof.

일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체(1)는 무기입자층(13)을 구비하면서 상술한 재진입 구조를 구비함으로써 기계적 물성이 개선되며 산 용액 등에 대한 화학적 안정성 및 내구성이 향상된다. The SLIPS porous composite structure 1 according to one embodiment has the above-described reentrant structure while having the inorganic particle layer 13, so that mechanical properties are improved and chemical stability and durability against acid solutions and the like are improved.

도 2a는 다른 일구현예에 따른 윤활액 담지 다공성표면 다공성 복합구조체(SLIPS 다공성 복합구조체(2)의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 2a schematically shows the structure of a lubricating fluid-supported porous surface porous composite structure (SLIPS porous composite structure 2) according to another embodiment.

도 2a의 SLIPS 다공성 복합구조체(2)는 도 1a의 SLIPS 다공성 복합구조체(1)와 비교하여 기재(20)가 나노블래이드 형상인 점에서 다르다. 도 2a를 참조하여, 기재(20)는 베이스층(20a)과 복수개의 나노로드 형상을 갖는 기둥부(20b)를 포함한다. 기재(20)의 상부에 자기조립층(미도시)이 그 상부에 무기입자층(21)이 형성된다. 무기입자층(21)상부에 윤활유체(22)에 대하여 친화성을 갖는 물질(미도시)과 윤활유체(22)가 배치된다.The SLIPS porous composite structure 2 of FIG. 2A is different from the SLIPS porous composite structure 1 of FIG. 1A in that the substrate 20 has a nanoblade shape. Referring to FIG. 2A , the substrate 20 includes a base layer 20a and pillars 20b having a plurality of nanorod shapes. A self-assembly layer (not shown) is formed on the substrate 20 and an inorganic particle layer 21 is formed thereon. A material (not shown) having affinity for the lubricating fluid 22 and the lubricating fluid 22 are disposed on the inorganic particle layer 21 .

일구현예에 따른 다공성 복합구조체는 나노구조를 갖는 기재 상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계; 및 상기 제1구조체 상부에 윤활유체를 제공하는 단계를 포함한다.The porous composite structure according to one embodiment is forming a first structure by forming a particle layer on a substrate having a nanostructure; and providing a lubricating fluid to the top of the first structure.

상기 나노기재를 갖는 기재상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계를 실시하기 이전에, 나노구조를 갖는 기재상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 중간층이 자기조립층 또는 접착층이며, 상기 자기조립층을 형성하는 단계가 기재 상에 상기 화학식 1의 화합물을 코팅하는 공정이다.Before performing the step of forming the first structure by forming the particle layer on the substrate having the nanomaterial, the step of forming an intermediate layer on the substrate having the nanostructure may be further included. The intermediate layer is a self-assembly layer or an adhesive layer, and the step of forming the self-assembly layer is a process of coating the compound of Formula 1 on a substrate.

상기 나노기재를 갖는 기재상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계를 실시하기 이전에, 나노구조를 갖는 기재상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 중간층이 자기조립층이며, 상기 자기조립층 상부에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계가 상기 자기조립층 상부에 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하여 제조될 수 있다.Before performing the step of forming the first structure by forming a particle layer on the substrate having the nanomaterial, further comprising forming an intermediate layer on the substrate having the nanostructure, wherein the intermediate layer is a self-assembled layer, The step of forming the first structure by forming a particle layer on the self-assembled layer may be prepared by repeatedly contacting inorganic particles having negative charges and inorganic particles having positive charges on the self-assembly layer.

상기 음전하를 갖는 무기입자가 음전하를 갖는 콜로이달 실리카이며, 상기 양전하를 갖는 무기입자가 양전하를 갖는 콜로이달 실리카이다. 상기 제1구조체 상부에 윤활유체를 제공하는 단계를 실시하기 이전에 제1구조체 상부에 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The negatively charged inorganic particles are negatively charged colloidal silica, and the positively charged inorganic particles are positively charged colloidal silica. The method may further include providing a material having affinity for the lubricating fluid to the upper part of the first structure before performing the step of providing the lubricating fluid to the upper part of the first structure.

다른 일구현예에 따른 다공성 복합구조체는 나노구조를 갖는 기재 상에 자기조립층을 형성하는 단계; 상기 자기조립층 상부에 무기입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계; 상기 제1구조체 상부에 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계; 및 상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질이 제공된 제1구조체에 윤활유체를 제공하는 단계를 실시하여 제조될 수 있다.Forming a self-assembled layer on a substrate having a porous composite structure according to another embodiment; forming a first structure by forming an inorganic particle layer on the self-assembled layer; providing a material having affinity for lubricating fluid on the upper part of the first structure; and providing a lubricating fluid to the first structure provided with a material having affinity for the lubricating fluid.

상기 자기조립층을 형성하는 단계는 나노구조를 갖는 기재 상에 아미노실란인 화학식 1의 화합물을 코팅하는 공정을 포함한다. The forming of the self-assembled layer includes a process of coating the compound of Chemical Formula 1, which is aminosilane, on a substrate having a nanostructure.

상기 아미노실란은 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노운데실트리메톡시실란, 아미노페닐트리메톡시실란, 비스(트리메톡시릴릴프로필)아민, N-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란 또는 그 조합이다.The aminosilane is (3-aminopropyl)trimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoundecyltrimethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, bis(trimethoxyrillylpropyl)amine , N-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane or a combination thereof.

무기입자층은 자기조립층 상부에 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하여 자기조립층 상부에 무기입자층을 형성하여 제조된다. The inorganic particle layer is prepared by forming an inorganic particle layer on the self-assembled layer by repeatedly contacting inorganic particles having negative charges and inorganic particles having positive charges on the upper self-assembled layer.

자기조립층은 제조과정에서 수분을 함유하여 양전하를 가질 수 있다.The self-assembled layer may have a positive charge by containing moisture during the manufacturing process.

상기 자기조립층 상부에 무기입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계는 상기 자기조립층 상부에 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하여 자기조립층 상부에 무기입자층을 형성하여 제조될 수 있다.In the step of forming the first structure by forming an inorganic particle layer on the self-assembling layer, the inorganic particle layer is formed on the self-assembling layer by repeatedly contacting inorganic particles having negative charges and inorganic particles having positive charges on the self-assembling layer. It can be manufactured by

상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계는 불소화된 실란을 코팅하는 공정이다. 불소화된 실란은 예를 들어 트리클로로(1H,1 H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란, 1H, 1H, 2H, 2H -퍼플루오로데실트리에톡시실란, 또는 그 조합이다.The step of providing a material having affinity for the lubricating fluid is a process of coating fluorinated silane. The fluorinated silane is, for example, trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane, 1H,1H,2H,2H-perfluorodecyltriethoxysilane, or combinations thereof.

상기 제조방법에 의하면, 산소 플라즈마 처리를 더 실시할 수 있다. 산소 플라즈마 처리는 나노구조를 갖는 기재 또는 무기입자층이 형성된 구조체에 적용할 수 있다. 산소 플라즈마 처리는 다공성 복합구조체의 제조시 각 단계의 중간에 필요에 따라 실시할 수 있다. 상술한 바와 같이 산소 플라즈마 처리를 실시하면, 나노구조를 갖는 기재 또는 무기입자층이 형성된 구조체상의 불순물을 제거할 수 있다. 또는 나노구조를 갖는 기재 또는 무기입자층이 형성된 구조체의 표면상에 OH기를 도입할 수 있다. 이와 같이 OH기가 도입되면 후속 단계에서 제공되는 반응물의 작용기와 반응이 진행될 수 있다.According to the above manufacturing method, oxygen plasma treatment can be further performed. Oxygen plasma treatment can be applied to a substrate having a nanostructure or a structure in which an inorganic particle layer is formed. Oxygen plasma treatment may be performed as necessary in the middle of each step in the manufacture of the porous composite structure. As described above, when the oxygen plasma treatment is performed, impurities on a substrate having a nanostructure or a structure on which an inorganic particle layer is formed can be removed. Alternatively, OH groups may be introduced on the surface of a substrate having a nanostructure or a structure on which an inorganic particle layer is formed. In this way, when an OH group is introduced, a reaction with a functional group of a reactant provided in a subsequent step may proceed.

도 1b 및 도 1c를 참조하여, 도 1a의 다공성 복합구조체를 제조하는 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 1b에 나타난 바와 같이, 나노구조를 갖는 기재 (10)를 준비한다.Referring to Figures 1b and 1c, a method for manufacturing the porous composite structure of Figure 1a will be described in more detail. As shown in FIG. 1B, a substrate 10 having a nanostructure is prepared.

상기 기재(10)는 먼저 기재(10)의 불순물 및 자연 산화물막을 제거하는 공정을 거친 후, 나노구조를 형성하기 위한 에칭공정을 실시하여 제조할 수 있다.The substrate 10 may be manufactured by first undergoing a process of removing impurities and a native oxide film of the substrate 10 and then performing an etching process to form a nanostructure.

기재의 불순물 제거는 유기용매를 이용한 소니케이션 공정을 이용하여 실시할 수 있다. 유기용매로는 예를 들어 에탄올, 아세톤 등을 이용할 수 있다. 그리고 기재의 자연 산화물막의 제거는 산 용액을 이용하여 실시할 수 있다. 산 용액은 예를 들어 1 내지 3M HCl 용액을 들 수 있다. 이와 같이 기재의 불순물 및 자연 산화물막을 제거하면 후속으로 진행되는 자기조립층 및 실리카층이 균일하게 형성될 수 있고 기재상에 대한 자기조립층 및 실리카층의 접착력이 개선될 수 있다.Removal of impurities from the substrate may be performed using a sonication process using an organic solvent. As an organic solvent, ethanol, acetone, etc. can be used, for example. And the removal of the native oxide film of the substrate can be carried out using an acid solution. The acid solution may include, for example, a 1 to 3M HCl solution. By removing the impurities and the native oxide film of the substrate in this way, the subsequent self-assembled layer and the silica layer can be uniformly formed, and the adhesion of the self-assembled layer and the silica layer to the substrate can be improved.

나노구조를 갖는 기재를 얻기 위한 에칭공정은 건식 또는 습식 에칭에 의하여 실시할 수 있다. 건식 에칭은 반응성 플라즈마/가스 종을 이용하는 것이고, 습식 에칭은 적절한 에칭제를 이용하여 실시할 수 있다.An etching process for obtaining a substrate having a nanostructure may be performed by dry or wet etching. Dry etching uses reactive plasma/gas species, while wet etching can be performed using a suitable etchant.

일구현예에 따른 나노구조를 갖는 기재는 수산화구리, 산화구리 등을 함유할 수 있다. 일예를 들어 상기 나노구조를 갖는 기재는 수산화구리 나노로드, 산화구리 블래이드, 산화구리 나노플레이트 등을 들 수 있다.A substrate having a nanostructure according to an embodiment may contain copper hydroxide, copper oxide, and the like. For example, the substrate having the nanostructure may include copper hydroxide nanorods, copper oxide blades, and copper oxide nanoplates.

기재 (10)의 적어도 일면에 자기조립층(미도시)을 형성한다. 자기조립층은 아미노실란을 코팅하는 공정을 포함한다. A self-assembled layer (not shown) is formed on at least one surface of the substrate 10 . The self-assembled layer includes a process of coating aminosilane.

아미노실란은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.Aminosilane may be a compound represented by Formula 1 below.

<화학식 1><Formula 1>

Figure pat00004
Figure pat00004

화학식 1 중, R1은 C1-C20 알킬렌기, 또는 C6-C20 아릴렌기이고, R2는 수소, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, 또는 Cl이다. In Formula 1, R 1 is a C1-C20 alkylene group or a C6-C20 arylene group, and R 2 is hydrogen, a C1-C20 alkyl group, a C6-C20 aryl group, or Cl.

C1-C20 알킬기는 예를 들어 C1-C10 알킬기이며, 구체적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있고, C6-C20 아릴기는 예를 들어 C6-C10 아릴기이고 구체적으로 페닐기 등을 들 수 있다.The C1-C20 alkyl group is, for example, a C1-C10 alkyl group, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, etc., and a C6-C20 aryl group, for example, a C6-C20 alkyl group. -C10 It is an aryl group, and specifically includes a phenyl group and the like.

아미노실란을 이용한 코팅공정을 실시하면, 상기 기재의 수산화기와 자기조립분자층 형성재료인 아미노실란의 작용기가 반응하여 아미노실란의 가수분해, 상기 가수분해 생성물의 탈수 반응 및 축합 반응이 진행되어 도 5에 나타난 바와 같이 말단에 H2N(+)-R1-Si(O)- 네트워크를 갖는 자기조립층을 구비한 나노구조를 갖는 기재가 얻어진다. 이러한 자기조립층을 구비한 나노구조를 갖는 기재는 표면에 양전하를 갖고 있어 이후 양전하를 갖는 콜로이달 실리카 입자와 음전하를 갖는 콜로이달 실리카 입자를 이용한 다층박막(Layer-by-Layer(LbL) assembly)을 이용하여 실리카층을 형성할 수 있다. When the coating process using aminosilane is performed, the hydroxyl group of the substrate and the functional group of aminosilane, which is a material for forming the self-assembled molecular layer, react, resulting in hydrolysis of aminosilane, dehydration reaction, and condensation reaction of the hydrolysis product. As shown in , a substrate having a nanostructure having a self-assembled layer having an H 2 N(+)-R 1 -Si(O)- network at the terminal is obtained. A substrate having a nanostructure with such a self-assembly layer has a positive charge on the surface, and then a layer-by-layer (LbL) assembly using colloidal silica particles having a positive charge and colloidal silica particles having a negative charge. A silica layer may be formed by using.

자기조립분자층은 예를 들어 자기조립 단분자층일 수 있다.The self-assembled molecular layer may be, for example, a self-assembled monomolecular layer.

도 1c에 나타난 바와 같이 무기입자층(11)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, an inorganic particle layer 11 is formed.

무기입자층(11)은 졸-겔법, 정전기적 인력을 이용한 반응 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 무기입자층은 반대전하를 갖는 두물질의 정전기력에 의하여 형성될 수 있다. 이러한 방법을 이용하면, 화학적 안정성, 내구성 및 기계적 물성이 더 개선된 다공성 복합구조체를 제조할 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 무기입자층(11)은 예를 들어 양전하를 갖는 자기조립분자층을 갖는 구조체 상부에 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하여 자기조립층 상부에 무기입자층을 형성한다. 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하는 과정을 실시하여 무기입자층은 복수층 구조로 형성된다. 무기입자층(11)의 두께는 상술한 반복적인 과정을 조절하여 제어될 수 있다. 이러한 반복적인 과정은 예를 들어 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 접촉하는 과정을 1회로 정하면 이러한 과정을 총 8회 내지 12회, 예를 들어 10회 정도 실시하는 것이 내구성이 개선된 다공성 복합구조체를 제조할 수 있다.The inorganic particle layer 11 may be formed using a method such as a sol-gel method or a reaction using electrostatic attraction. The inorganic particle layer may be formed by the electrostatic force of two materials having opposite charges. Using this method, a porous composite structure with further improved chemical stability, durability and mechanical properties can be manufactured. More specifically, the inorganic particle layer 11 is repeatedly contacted with inorganic particles having negative charges and inorganic particles having positive charges on the upper part of the structure having the self-assembled molecular layer having positive charges. form a particle layer. The inorganic particle layer is formed in a multi-layered structure by repeatedly contacting inorganic particles with negative charges and inorganic particles with positive charges. The thickness of the inorganic particle layer 11 can be controlled by adjusting the above-described repetitive process. This repetitive process, for example, if the process of contacting inorganic particles with negative charges and inorganic particles with positive charges is set as one time, performing this process a total of 8 to 12 times, for example, about 10 times, improves durability. A porous composite structure can be prepared.

양전하를 갖는 자기조립분자층을 갖는 구조체와 음전하를 갖는 무기입자의 접촉후, 수세 과정을 실시한다. 수세 과정을 거치면 반응후 과잉의 음전하를 갖는 무기 입자 등의 불순물이 제거될 수 있다. 이러한 수세과정을 거친 후 양전하를 갖는 무기입자와 접촉하는 단계를 실시한다. 이어서 수세과정을 다시 실시한 후 상술한 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 유기입자의 접촉과정을 반복적으로 실시할 수 있다.After contact between the structure having a self-assembled molecular layer having a positive charge and the inorganic particles having a negative charge, a water washing process is performed. When the water washing process is performed, impurities such as inorganic particles having an excessive negative charge after the reaction may be removed. After going through this washing process, a step of contacting inorganic particles having a positive charge is performed. Subsequently, after the water washing process is performed again, the above-described contact process of the negatively charged inorganic particles and the positively charged organic particles may be repeatedly performed.

상기 음전하를 갖는 무기입자는 예를 들어 음전하를 갖는 콜로이달 실리카이고, 상기 양전하를 갖는 무기입자는 예를 들어 양전하를 갖는 콜로이달 실리카이다.The negatively charged inorganic particles are, for example, negatively charged colloidal silica, and the positively charged inorganic particles are, for example, positively charged colloidal silica.

이어서, 상기 결과물에 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질(미도시)을 제공한다. 상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질은 예를 들어 불소화된 실란이다. 불소화된 실란은 가수분해성 작용기와 불소 또는 불소 함유 작용기를 가질 수 있다. 가수분해성 작용기는 예를 들어 하이드록시기, 알콕시기 등을 들 수 있다. 불소화된 실란은 예를 들어 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란, 1H, 1H, 2H, 2H -퍼플루오로데실트리에톡실란, 또는 그 조합을 들 수 있다.Subsequently, a material (not shown) having affinity for lubricating fluid is provided to the resultant product. Substances having an affinity for the lubricating fluid are, for example, fluorinated silanes. Fluorinated silanes can have hydrolyzable functional groups and fluorine or fluorine-containing functional groups. Examples of the hydrolyzable functional group include a hydroxy group and an alkoxy group. Fluorinated silanes include, for example, trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane, or combinations thereof.

불소화된 실란을 제공하는 단계는 예를 들어 진공 조건에서 실시할 수 있다. The step of providing the fluorinated silane can be carried out, for example, under vacuum conditions.

불소화된 실란의 함량은 1 내지 5 중량%의 농도로 제어하여 공급될 수 있다. The content of fluorinated silane can be controlled and supplied at a concentration of 1 to 5% by weight.

이어서, 액체가 제공된 결과물을 에탄올 등을 이용하여 세정한 다음, 여기에 윤활유체를 공급하여 SLIPS 다공성 복합구조체를 제조할 수 있다. 윤활유체를 공급하는 방법은 예를 들어 플로우 코팅(flow coating), 스프레이 코팅 등의 방법을 이용할 수 있다.Subsequently, the liquid-provided product may be washed with ethanol or the like, and then a lubricating fluid may be supplied thereto to prepare a SLIPS porous composite structure. A method of supplying the lubricating fluid may use, for example, flow coating or spray coating.

일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체의 물 및 유기용매에 대한 접촉각은 170°이상이고, 미끄러짐각이 10°이하로 낮다. 여기에서 유기용매는 예를 들어 글리세롤, 디요도메탄 중에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 이러한 특성을 갖고 있어 일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체는 외부 유동에 의해 응축된 물질이 쉽게 기재로부터 분리될 수 있다. 이러한 SLIPS 소재를 이용하면 윤활유체의 담지, 용출에 대한 내구성이 우수하여 시스템의 안정성과 장기 지속성이 우수하다. 또한 수분/유증기 환경에서 활용가능한 무필터(Filter-less) 공기 정화 장치의 기액접촉층을 구현할 수 있다. 기액접촉층내 액적이 빠르게 배출되어 기액접촉층에 걸리는 차압 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.The contact angle of the SLIPS porous composite structure according to one embodiment to water and organic solvent is 170 ° or more, and the slip angle is as low as 10 ° or less. Here, the organic solvent may include, for example, at least one selected from glycerol and diiodomethane. With these characteristics, the SLIPS porous composite structure according to one embodiment can easily separate the condensed material from the substrate by external flow. If such SLIPS material is used, durability against the support and dissolution of lubricating fluid is excellent, and the stability and long-term sustainability of the system are excellent. In addition, it is possible to implement a gas-liquid contact layer of a filter-less air purifier that can be used in a moisture/oil vapor environment. The liquid droplets in the gas-liquid contact layer are quickly discharged, so that an increase in differential pressure applied to the gas-liquid contact layer can be effectively suppressed.

일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체는 유로 채널의 표면, 광학 부품의 표면, 표지판 또는 상업용 그래픽의 표면, 건축 재료의 표면, 냉각 부재의 표면, 열 교환기의 표면, 유체수송 장치, 윈드밀의 표면, 터빈의 표면, 태양 전지의 표면, 항공 전자 장치의 표면, 해양 선박의 표면 또는 수중 장치의 표면, 직물의 표면에 제공될 수 있다.The SLIPS porous composite structure according to one embodiment is a surface of a flow channel, a surface of an optical part, a surface of a sign or commercial graphic, a surface of a building material, a surface of a cooling member, a surface of a heat exchanger, a fluid transport device, a surface of a windmill, It may be provided on the surface of a turbine, a surface of a solar cell, a surface of an avionics device, a surface of a marine vessel or an underwater device, a surface of a fabric.

또 다른 측면에 따라 일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체를 함유한 물품이 제공된다.According to another aspect, an article containing a SLIPS porous composite structure according to an embodiment is provided.

상기 물품은 열교환기, 배관, 배기가스, 부식방지용 장치, 에너지효율 유체 취급, 수송, 광학센싱, 의학, 자가세정, 오염방지재료, 태양전지, 지붕타일링, 극도의 환경에서 작동하는 오염방지재료 등의 분야에 이용될 수 있다. 상기 물품은 항공기, 자동차 등과 같은 기계의 표면에서 얼름 제거, 혈관 등에서 생물학적 오염(biofouling) 문제, 자가세정이 필요한 분야 등의 다양한 분야에 이용될 수 있다.The above items include heat exchangers, piping, exhaust gas, anti-corrosion devices, energy efficient fluid handling, transportation, optical sensing, medicine, self-cleaning, anti-fouling materials, solar cells, roof tiling, anti-fouling materials operating in extreme environments, etc. can be used in the field of The article can be used in various fields, such as removing ice from the surface of machines such as airplanes and automobiles, biofouling problems in blood vessels, and fields requiring self-cleaning.

상기 물품의 윤활유체 표면은 관심있는 이물질과 접촉되도록 배치되며, 윤활유체는 이물질과 비환화성을 갖고 이러한 이물질은 물품에 대하여 접착을 거의 또는 전혀 나타내지 않을 수 있다.The lubricating fluid surface of the article is placed in contact with the foreign material of interest, the lubricating fluid being non-cyclable with the foreign material and such foreign material may exhibit little or no adhesion to the article.

또 다른 측면에 따라 일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체를 함유한 공기정화장치가 제공된다.According to another aspect, an air purifier containing a SLIPS porous composite structure according to an embodiment is provided.

일구현예에 따른 공기정화장치는 미세 먼지를 포함하는 공기가 흐르는 덕트; 상기 덕트 내에 물을 분사하여 기-액 혼합 유체를 형성하며, 공기 중의 미세 먼지를 포집하는 액적 분사부; 상기 기-액 혼합 유체가 통과되는 미세유로를 형성하며 상기 미세 먼지를 포함하는 액적을 포집하는 다공성 부재를 구비하는 집진부;를 포함한다. 상기 공기정화장치는 집진부에 방전 플라즈마를 발생시키는 방전 플라즈마 발생 장치를 더 구비할 수 있다. 그리고 집진부로부터 배출되는 오존을 촉매를 이용하여 제거할 수 있는 촉매 반응기를 더 구비할 수 있다.An air purifier according to one embodiment includes a duct through which air containing fine dust flows; a droplet spraying unit spraying water into the duct to form a gas-liquid mixed fluid and collecting fine dust in the air; and a dust collector including a porous member that forms a microchannel through which the gas-liquid mixed fluid passes and collects droplets containing the fine dust. The air purifier may further include a discharge plasma generator generating discharge plasma in the dust collector. In addition, a catalyst reactor capable of removing ozone discharged from the dust collection unit using a catalyst may be further provided.

일구현예에 따른 공기정화장치는, 일구현예에 따른 다공성 복합구조체, 예를 들어 SLIPS 다공성 복합구조체를 구비하여 수분/유증기 환경에서 유용하게 활용가능하다. 일구현예에 의한 공기정화장치는 기체, 예를 들어 공기 중의 미세 먼지를 포집하여 공기를 정화하며, 산업용 집진 설비, 건물 내 공조/환기 시스템 등에 적용될 수 있다. 그리고 필터가 없어 필터를 교체하거나 또는 관리할 필요가 없고 미세 먼지 및 오염 물질이 방전 플라즈마에 의해 이온화되거나 분해되며, 반응기를 통과하는 액체에 포집된 후에 반응기로부터 쉽게 배출될 수 있다. 따라서 공기 중의 미세 먼지 및 오염 물질이 액체에 보다 쉽게 포집되어 외부로 배출되므로 우수한 오염 물질 제거 성능이 구현될 수 있다. 또한, 미세 먼지 및 오염 물질이 포집된 액체가 용이하게 반응기로부터 배출되므로 반응기의 주기적인 관리 또는 교체 부담을 줄일 수 있다.An air purifier according to an embodiment includes a porous composite structure according to an embodiment, for example, a SLIPS porous composite structure, and can be usefully utilized in a moisture/oil vapor environment. An air purifier according to an embodiment purifies air by collecting gas, for example, fine dust in the air, and may be applied to an industrial dust collection facility, an air conditioning/ventilation system in a building, and the like. In addition, since there is no filter, there is no need to replace or manage the filter, and fine dust and contaminants are ionized or decomposed by the discharge plasma and can be easily discharged from the reactor after being collected in the liquid passing through the reactor. Therefore, since fine dust and contaminants in the air are more easily collected in the liquid and discharged to the outside, excellent contaminant removal performance can be implemented. In addition, since the liquid in which fine dust and contaminants are collected is easily discharged from the reactor, the burden of periodic management or replacement of the reactor can be reduced.

첨부된 도면을 참조하여 일구현예에 따른 공기정화장치의 구조를 살펴보기로 한다. A structure of an air purifier according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

도 10을 참조하면, 공기정화장치는, 미세 먼지를 포함하는 공기가 흐르는 덕트(1), 덕트(1) 내에 액체를 분사하여 공기 중의 미세 먼지를 포집하는 액적 분사부(2), 기-액 혼합 유체가 통과되는 미세유로(31)를 형성하며 미세 먼지를 포함하는 액적을 포집하는 집진부(3)를 포함할 수 있다. 미세유로(31)의 표면은 액체에 대하여 비친화적이다. 예를 들어, 미세유로(31)의 표면에는 액체에 비친화적인 코팅층이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10, the air purifier includes a duct 1 through which air containing fine dust flows, a droplet ejection unit 2 that collects fine dust in the air by injecting liquid into the duct 1, and gas-liquid. It may include a dust collection unit 3 that forms a microchannel 31 through which the mixed fluid passes and collects droplets containing fine dust. The surface of the microchannel 31 is incompatible with liquid. For example, a liquid-incompatible coating layer may be formed on the surface of the microchannel 31 .

덕트(1)는 공기 유동로를 형성한다. 덕트(1)의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 덕트(1)의 단면 형상은 원형, 다각형 등 다양할 수 있다. 본 실시예의 덕트(1)의 단면 형상은 사각형이다. 예를 들어, 송풍기(5)에 의하여 미세 먼지를 포함하는 공기가 입구(11)를 통하여 덕트(1)로 공급된다. 공기는 덕트(1)에 의하여 형성되는 공기 유동로를 따라 이동되어 출구(12)를 통하여 배출된다. The duct 1 forms an air flow path. The shape of the duct 1 is not particularly limited. For example, the cross-sectional shape of the duct 1 may be various, such as a circular shape and a polygonal shape. The cross-sectional shape of the duct 1 of this embodiment is a rectangle. For example, air containing fine dust is supplied to the duct 1 through the inlet 11 by the blower 5. Air is moved along the air flow path formed by the duct 1 and discharged through the outlet 12.

액적 분사부(2)는 덕트(1) 내에 액적, 예를 들어 물을 분사할 수 있다. 액적 분사부(2)는 하나 이상의 분사 노즐(21)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수조(6)에 저장된 물은 펌프(7)에 의하여 가압되어 분사 노즐(21)을 통하여 미세한 액적 형태로 덕트(1) 내에 분사된다. 이 과정에서 공기 중에 포함된 미세 먼지의 일부는 액적에 포집된다. 덕트(1) 내에는 공기와 액적이 혼합된 기-액 혼합 유체가 형성된다. 기-액 혼합 유체는 덕트(1)를 따라 입구(11)에서 출구(12) 쪽으로 흐른다. The droplet spraying unit 2 may spray droplets, for example, water into the duct 1 . The droplet ejection unit 2 may include one or more spray nozzles 21 . For example, water stored in the water tank 6 is pressurized by the pump 7 and sprayed into the duct 1 in the form of fine droplets through the spray nozzle 21. During this process, some of the fine dust contained in the air is captured in droplets. In the duct 1, a gas-liquid mixed fluid in which air and liquid droplets are mixed is formed. The gas-liquid mixed fluid flows along the duct 1 from the inlet 11 to the outlet 12.

집진부(3)는 다수의 미세유로(31)를 구비한다. 기-액 혼합 유체는 다수의 미세유로(31)를 통과한다. 기-액 혼합 유체가 다수의 미세유로(31)를 통과하는 동안에 미세 먼지를 포함하는 액적 중 일부는 미세유로(31)의 표면에 충돌하여 부착된다. 미세 먼지를 포함하지 않은 액적 중 일부도 미세유로(31)의 표면에 충돌하여 부착된다. 액적들에 의하여 미세유로(31)의 표면에는 액막이 형성된다. 액적에 포집되지 않은 미세 먼지는 다수의 미세유로(31)를 통과하는 동안에 미세유로(31)의 표면에 형성된 액막에 접촉되어 액막에 포집된다. 액막은 예를 들어 중력에 의하여 미세유로(31)의 표면을 따라 아래쪽으로 흘러내린다. 집진부(3)는 다수의 미세유로(31)로부터 흘러내리는 액체를 배출하는 배출구(32)를 구비할 수 있다. 액적에 포집된 미세 먼지는 액적과 함께 배출구(32)를 통하여 집진부(3)로부터 배출된다. 미세유로(31)는 공기의 흐름 방향으로 직선적으로 연장될 필요는 없다. 미세유로(31)가 구불구불하게 형성될수록 미세유로(31)의 표면과 액적과의 접촉면적이 늘어나서 액적이 더 용이하게 미세유로(31)의 표면에 포집될 수 있다. The dust collecting unit 3 includes a plurality of micro-channels 31 . The gas-liquid mixed fluid passes through the plurality of microchannels 31 . While the gas-liquid mixed fluid passes through the plurality of microchannels 31 , some of the liquid droplets including fine dust collide with and adhere to the surfaces of the microchannels 31 . Some of the liquid droplets that do not contain fine dust also collide with and adhere to the surface of the microchannel 31 . A liquid film is formed on the surface of the microchannel 31 by the droplets. While passing through the plurality of micro-passages 31, the fine dust that is not collected in the droplets comes into contact with the liquid film formed on the surface of the micro-passages 31 and is collected in the liquid film. The liquid film flows downward along the surface of the microchannel 31 by gravity, for example. The dust collecting unit 3 may have outlets 32 through which liquid flowing down from the plurality of micro-channels 31 is discharged. The fine dust collected in the droplets is discharged from the dust collecting unit 3 through the outlet 32 together with the droplets. The microchannel 31 does not need to extend linearly in the direction of air flow. As the microchannel 31 is meandering, the contact area between the surface of the microchannel 31 and the liquid droplet increases, so that the liquid droplet can be more easily collected on the surface of the microchannel 31 .

덕트(1)에는 적어도 하나의 배출구(13)(14)가 마련될 수 있다. 기-액 혼합 유체가 덕트(1)의 내벽에 부딪히면 덕트(1)의 내벽에 액막이 형성되며, 미세 먼지가 액막에 포집될 수 있다. 액막은 덕트(1)의 내벽을 타고 중력방향(G)으로 흘러 내리며, 배출구(13)(14)를 통하여 덕트(1) 밖으로 배출된다. 예를 들어 배출구(13)는 액적 분사부(2)와 집진부(3) 사이에 배치될 수 있다. 배출구(14)는 집진부(3)의 하류측에 배치될 수 있다. 배출구(13)(14), 및 집진부(3)의 배출구(32)를 통하여 배출된 액체는 수집 탱크(8)에 저장될 수 있다. At least one outlet 13, 14 may be provided in the duct 1. When the gas-liquid mixed fluid hits the inner wall of the duct 1, a liquid film is formed on the inner wall of the duct 1, and fine dust may be collected in the liquid film. The liquid film flows down the inner wall of the duct 1 in the direction of gravity (G), and is discharged out of the duct 1 through the outlets 13 and 14. For example, the outlet 13 may be disposed between the droplet spraying unit 2 and the dust collecting unit 3 . The outlet 14 may be disposed on the downstream side of the dust collector 3 . The liquid discharged through the outlets 13 and 14 and the outlet 32 of the dust collector 3 may be stored in the collection tank 8 .

기-액 혼합 유체가 집진부(3)를 통과하는 동안에 압력 강하가 발생된다. 압력 강하량은 집진부(3)의 상류측의 압력과 집진부(3)의 하류측의 압력의 차이이며, 차압이라고도 한다. 차압이 증가하면 미세 먼지 포집 장치의 에너지 효율이 저하되며, 운전 비용이 상승된다. 미세유로(31)의 표면에 포집된 액막은 미세유로(31)의 단면적을 좁히며, 이는 차압 상승의 원인이 될 수 있다. A pressure drop occurs while the gas-liquid mixed fluid passes through the dust collector 3 . The amount of pressure drop is the difference between the pressure on the upstream side of the dust collector 3 and the pressure on the downstream side of the dust collector 3, and is also referred to as differential pressure. When the differential pressure increases, the energy efficiency of the fine dust collector decreases and the operating cost increases. The liquid film collected on the surface of the micro-channel 31 narrows the cross-sectional area of the micro-channel 31, which may cause an increase in differential pressure.

미세유로(31)의 표면으로부터 액막을 빠르게 분리시킴으로써 차압의 상승을 최소화 또는 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 미세유로(31)의 표면을 액적 분사부(2)로부터 분사되는 액체에 대하여 비친화적인 성질을 갖도록 한다. 이에 의하면, 미세유로(31)의 표면에 대한 액적의 접촉각이 커져서 액적이 미세유로(31)의 표면으로부터 용이하게 분리될 수 있다. 미세유로(31)의 표면의 액체에 대한 비친화성은 미세유로(31)의 표면에 대한 액적의 접촉각에 의하여 표현될 수 있다. 예를 들어, 액적 분사부(2)는 공기 중으로 물을 분사할 수 있으며, 미세유로(31)는 일구현예에 따른 다공성 복합구조체로 구성될 수 있다. 이와 같이 액체가 미세유로(31)의 표면으로부터 용이하게 분리되므로, 집진부(3)의 상류측과 하류측의 압력차, 즉 압력 강하량을 조절할 수 있는 집진부(3)의 공극률의 선택 폭에 넓어진다. 따라서, 종래의 여과법에 비하여 압력 강하량을 작게 할 수 있어 미세 먼지 포집 장치의 에너지 소비를 줄일 수 있다. 또한, 미세유로(31)와 미세 먼지 및 액적의 접촉 확률을 높일 수 있으므로, 종래의 여과법에 비하여 높은 공기 정화 효율을 얻을 수 있다. 또한, 미세 먼지가 포집된 액적이 미세유로(31)의 표면으로부터 용이하게 분리되므로, 종래의 여과법과 달리 장시간 사용하더라도 미세유로(31)가 막히지 않는다. 따라서, 집진부(3)의 주기적인 관리 또는 교체 부담을 줄일 수 있다. 경우에 따라서는 집진부(3)를 교체할 필요가 없을 수도 있다.By rapidly separating the liquid film from the surface of the microchannel 31, an increase in differential pressure can be minimized or prevented. In this embodiment, the surface of the microchannel 31 is made to have a property that is not friendly to the liquid ejected from the droplet ejection unit 2 . According to this, the contact angle of the droplet with respect to the surface of the microchannel 31 is increased, so that the droplet can be easily separated from the surface of the microchannel 31 . The non-affinity of the surface of the microchannel 31 to liquid may be expressed by a contact angle of a liquid droplet with respect to the surface of the microchannel 31 . For example, the droplet ejection unit 2 may inject water into the air, and the microchannel 31 may be formed of a porous composite structure according to an embodiment. As such, since the liquid is easily separated from the surface of the microchannel 31, the pressure difference between the upstream and downstream sides of the dust collector 3, that is, the range of porosity of the dust collector 3 that can adjust the pressure drop is widened. . Therefore, compared to the conventional filtration method, the amount of pressure drop can be reduced, and energy consumption of the fine dust collecting device can be reduced. In addition, since the contact probability of fine dust and liquid droplets with the microchannel 31 can be increased, higher air purification efficiency can be obtained compared to conventional filtration methods. In addition, since droplets collected with fine dust are easily separated from the surface of the microchannel 31, the microchannel 31 is not clogged even when used for a long time, unlike conventional filtration methods. Accordingly, the burden of periodic management or replacement of the dust collecting unit 3 can be reduced. In some cases, it may not be necessary to replace the dust collector 3.

미세유로(31)의 표면의 면적이 넓을수록 접촉각이 더 커지며, 액적이 미세유로(31)의 표면으로부터 더 용이하게 분리될 수 있다. 이를 위하여, 미세유로(31)의 표면은 요철 처리될 수 있다. 요철 처리는 예를 들어, 식각 공정에 의하여 수행될 수 있다. The larger the area of the surface of the microchannel 31 is, the larger the contact angle is, and the liquid droplets can be more easily separated from the surface of the microchannel 31 . To this end, the surface of the microchannel 31 may be uneven. The unevenness treatment may be performed by, for example, an etching process.

미세유로(31)를 형성하는 구조는 특별히 제한되지 않는다. 미세유로(31)의 표면적이 클수록 기-액 혼합 유체와 미세유로(31)의 표면과의 접촉률이 높아지며 미세 먼지의 집진 성능이 향상될 수 있다. 일 실시예로서, 집진부(3)는 미세유로(31)를 형성하는 다공성 부재를 포함할 수 있다. 집진부(3)는 미세유로(31)를 형성하는 다수의 충전제를 포함할 수도 있다. 이하에서, 집진부(3)의 실시예들을 설명한다.A structure forming the microchannel 31 is not particularly limited. As the surface area of the microchannel 31 increases, the contact rate between the gas-liquid mixed fluid and the surface of the microchannel 31 increases, and fine dust collection performance can be improved. As an example, the dust collector 3 may include a porous member forming the microchannel 31 . The dust collecting unit 3 may include a plurality of fillers forming the microchannel 31 . Hereinafter, embodiments of the dust collection unit 3 will be described.

도 10의 공기정화장치는 집진부 내부에서 방전 플라즈마를 발생시키는 방전 플라즈마 발생장치(33)이 설치된다. 방전 플라즈마 발생장치(33)를 이용하여 집진부에는 방전 플라즈마가 생성되는 방전영역이 형성된다. 방전 플라즈마 발생장치(33)에 의해 공기 중의 산소(O2)로부터 오존(03)이 생성될 수 있다.The air purifier of FIG. 10 is provided with a discharge plasma generating device 33 generating discharge plasma inside the dust collection unit. A discharge region in which discharge plasma is generated is formed in the dust collector by using the discharge plasma generator 33 . Ozone (0 3 ) may be generated from oxygen (O 2 ) in the air by the discharge plasma generator 33 .

촉매 반응기(34)는 집진부의 후단에 배치되어 집진부로부터 배출되는 오존을 촉매를 이용하여 제거할 수 있다. 일 예로서, 촉매 반응기(34)에 포함되는 촉매는 금속 산화물 또는 금속 질화물, 예를 들어 산화망간, 산화구리, 산화알루미늄, 산화티타늄 중 하나 이상 또는 상기 물질 간 혼합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The catalytic reactor 34 is disposed at the rear end of the dust collecting unit to remove ozone discharged from the dust collecting unit using a catalyst. As an example, the catalyst included in the catalytic reactor 34 may include a metal oxide or a metal nitride, for example, one or more of manganese oxide, copper oxide, aluminum oxide, and titanium oxide, or one or more of a mixture of the above substances. .

상술한 바와 같이, 일구현예에 의한 공기정화장치(1)는 방전 플라즈마에 의한 분해와 액체에 의한 포집을 동시에 적용하여 오염 공기를 정화할 수 있다. 이하에서는 오염 공기에 포함된 미세 먼지(PM), 수용성 유기 화합물, 비수용성 유기 화합물 및 오존을 구분하여 방전 플라즈마와 액체를 이용한 오염 공기(Air1)의 정화에 대해 보다 구체적으로 서술한다.As described above, the air purifying device 1 according to one embodiment can purify polluted air by simultaneously applying decomposition by discharge plasma and collection by liquid. Hereinafter, fine dust (PM), water-soluble organic compounds, water-insoluble organic compounds, and ozone contained in polluted air will be classified, and purification of polluted air (Air 1 ) using discharge plasma and liquid will be described in more detail.

도 7은 집진부(3)의 일 예의 개략적인 사시도이다. 이를 참조하면, 다공성 부재는 하우징(330)과, 하우징(330) 내부에 충전되는 다수의 충전제(331)를 포함할 수 있다. 다수의 충전제(331) 사이의 틈새에 의하여 미세유로(31)가 형성된다. 하우징(330)에는 다수의 충전제(331) 표면에 포집된 액적이 배출되는 배출구(32)가 마련된다. 하우징(330)은 액적을 포함하는 기-액 혼합 유체가 유입되는 입구(330a)와 기-액 혼합 유체가 배출되는 출구(330b)를 포함할 수 있다. 입구(330a)와 출구(330b)에는 메쉬 스크린(333)이 배치될 수 있다. 7 is a schematic perspective view of an example of the dust collecting unit 3 . Referring to this, the porous member may include a housing 330 and a plurality of fillers 331 filled in the housing 330 . The microchannel 31 is formed by gaps between the plurality of fillers 331 . The housing 330 is provided with an outlet 32 through which liquid droplets collected on the surface of the plurality of fillers 331 are discharged. The housing 330 may include an inlet 330a through which a gas-liquid mixed fluid including liquid droplets is introduced and an outlet 330b through which the gas-liquid mixed fluid is discharged. A mesh screen 333 may be disposed at the inlet 330a and the outlet 330b.

충전제(331)는 예를 들어 비드일 수 있다. 비드는 예를 들어 글래스, 금속 등으로 형성될 수 있다. 다수의 비드의 직경은 균일할 수 있으며, 불균일할 수도 있다. 다수의 비드는 하우징(330) 내부에 규칙적으로 또는 불규칙하게 패킹될 수 있다. 다수의 비드는 기-액 혼합 유체의 흐름 방향(F)으로 1층 이상 적층될 수 있다. 미세유로(31)는 다수의 비드 사이의 공극에 의하여 형성될 수 있다. 비드는 도 10에 도시된 바와 같은 구형 비드일 수 있다. 다수의 비드의 직경은 동일할 수 있다. 다수의 비드는 다양한 형태로 하우징(330) 내부에 패킹될 수 있다. 다수의 비드의 패킹 형태는, 예를 들어, 단순 입방(PCC: premitive centered cubic) 구조, 면심 입방(FCC: face centered cubic) 구조, 체심 입방(BCC: body centered cubic) 구조 등의 입방 구조, 육방(HCP: Hexagonal Closed- Packed) 구조, 등 다양할 수 있다. 단순 입방 구조의 공극률은 약 48.6%이다. 면심 입방 구조의 공극률은 약 26% 이다. 체심 입방 구조의 공극률은 약 32% 이다. 미세유로(31)는 인접하는 적어도 3개의 비드에 의하여 정의될 수 있다. 미세유로(31)를 통과하는 동안에 기-액 혼합 유체와 다수의 비드와의 접촉 확률을 높이기 위하여, 다수의 비드는 적어도 2층으로 적층될 수 있다. 입구(330a)와 출구(330b) 사이에서 미세유로(31)의 단면적은 기-액 혼합 유체의 흐름 방향(F)으로 적어도 한 번 이상 수축과 확장을 반복하게 된다. 따라서, 기-액 혼합 유체와 다수의 비드와의 접촉 확률이 높아져서 미세 먼지 포집 효율이 향상될 수 있다. 충전제(331)는 도 11에 도시된 바와 같은 래시그 링(raschig ring)일 수 있다. 다수의 래시그 링은 규칙적으로 또는 불규칙적으로 하우징(300) 내부에 패킹될 수 있다.Filler 331 may be a bead, for example. The beads may be formed of, for example, glass or metal. The diameter of the plurality of beads may be uniform or non-uniform. A number of beads may be regularly or irregularly packed inside the housing 330 . A plurality of beads may be stacked in one or more layers in the flow direction F of the gas-liquid mixed fluid. The microchannel 31 may be formed by gaps between a plurality of beads. The beads may be spherical beads as shown in FIG. 10 . A number of beads may have the same diameter. A plurality of beads may be packed inside the housing 330 in various forms. The packing form of the plurality of beads is, for example, a simple cubic (PCC: primitive centered cubic) structure, a face centered cubic (FCC: face centered cubic) structure, a cubic structure such as a body centered cubic (BCC: body centered cubic) structure, a hexagonal (HCP: Hexagonal Closed-Packed) structure, etc. The porosity of the simple cubic structure is about 48.6%. The porosity of the face-centered cubic structure is about 26%. The porosity of the body-centered cubic structure is about 32%. The microchannel 31 may be defined by at least three adjacent beads. In order to increase the probability of contact between the gas-liquid mixed fluid and the plurality of beads while passing through the microchannel 31, the plurality of beads may be stacked in at least two layers. Between the inlet 330a and the outlet 330b, the cross-sectional area of the microchannel 31 repeats contraction and expansion at least once in the flow direction F of the gas-liquid mixed fluid. Accordingly, the probability of contact between the gas-liquid mixed fluid and the plurality of beads may be increased, and the efficiency of collecting fine dust may be improved. The filler 331 may be a raschig ring as shown in FIG. 11 . A number of lashig rings may be regularly or irregularly packed inside the housing 300 .

기-액 혼합 유체는 다수의 충전제(331)에 의하여 형성된 미세유로(31)를 통과한다. 이 과정에서 미세유로(31)의 표면, 즉 충전제(331)의 표면에 액적이 포집된다. 액적은 중력 방향(G)으로 낙하된다. 액적이 충전제(331)의 표면으로부터 용이하게 분리될 수 있도록, 충전제(331)의 표면은 액적에 대하여 비친화성을 갖도록 처리될 수 있다. 예를 들어, 충전제(331)는 일구현예에 따른 다공성 복합구조체를 이용하여 형성될 수 있다.The gas-liquid mixed fluid passes through the microchannel 31 formed by the plurality of fillers 331 . During this process, droplets are collected on the surface of the microchannel 31, that is, the surface of the filler 331. Droplets fall in the direction of gravity (G). The surface of the filler 331 may be treated to have a non-affinity to the liquid droplets so that the droplets can be easily separated from the surface of the filler 331 . For example, the filler 331 may be formed using a porous composite structure according to an embodiment.

충전제(331)의 표면은 요철 처리될 수 있다. 메쉬 스크린(333)은 일구현예에 따른 SLIPS 다공성 복합구조체를 이용하여 형성될 수 있다. 메쉬 스크린(333)은 요철 처리될 수 있다. 다공성 부재는 공기의 흐름 방향(F)으로 배치되는 다수의 하우징(330)과 다수의 하우징(330) 내부에 충전되는 충전제(331)를 포함할 수 있다. 이 경우, 다수의 하우징(330)에 패킹되는 충전제(331)의 직경은 동일할 수 있으며, 동일하지 않을 수도 있다.A surface of the filler 331 may be roughened. The mesh screen 333 may be formed using a SLIPS porous composite structure according to an embodiment. The mesh screen 333 may be uneven. The porous member may include a plurality of housings 330 disposed in the air flow direction F and a filler 331 filled in the plurality of housings 330 . In this case, the diameters of the fillers 331 packed in the plurality of housings 330 may or may not be the same.

다른 일구현예에 의하면, 메쉬스크린 또는 폼 등의 다공성 기재 표면에 일구현예에 따른 다공성 복합구조체, 예를 들어 SLIPS 다공성 복합구조체를 형성할 수 있다.According to another embodiment, a porous composite structure according to one embodiment, for example, a SLIPS porous composite structure, may be formed on the surface of a porous substrate such as a mesh screen or foam.

이하, 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 실시예는 예시목적으로만 제공되며 본 개시내용의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.Hereinafter, an embodiment will be described in detail. The examples are provided for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

[실시예][Example]

실시예 1: Cu(OH)Example 1: Cu(OH) 22 나노로드를 이용한 SLIPS 다공성 복합구조체의 제조 Preparation of SLIPS porous composite structure using nanorods

Cu 플레이트(20*100*2 mm)를 에탄올:아세톤 1:1 부피의 혼합용액에서 15분간 소니케이션을 실시하여 불순물을 제거하였다. 이어서 상기 결과물을 건조한 다음, 이를 2M HCl 용액에 10분간 함침하여 Cu 플레이트 표면에 형성된 자연산화물층을 제거하여 전처리를 실시하였다.The Cu plate (20*100*2 mm) was subjected to sonication for 15 minutes in a mixed solution of ethanol:acetone in a volume of 1:1 to remove impurities. Then, after drying the resultant product, it was immersed in a 2M HCl solution for 10 minutes to remove the natural oxide layer formed on the surface of the Cu plate to perform pretreatment.

상기 과정에 따라 전처리된 Cu 플레이트를 2.5 M NaOH 및 0.1M (NH4)2S2O8의 혼합용액에서 10분간 함침한 다음, 얻어진 샘플은 DI로 충분히 수세하여 Cu(OH)2 나노로드를 제조하였다.The Cu plate pretreated according to the above process was immersed in a mixed solution of 2.5 M NaOH and 0.1M (NH 4 ) 2 S 2 O 8 for 10 minutes, and then the obtained sample was sufficiently washed with DI to obtain Cu(OH) 2 nanorods. manufactured.

상기 Cu(OH)2 나노로드에 대한 산소 플라즈마 처리를 실시한 다음, 1.5 wt% 의 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES)/에탄올(EtOH)의 용액에 24시간 동안 함침하였다. 이어서, 상기 결과물에서 샘플을 회수한 후 과량의 에탄올(EtOH)로 수세 후 건조하여 Cu(OH)2 나노로드 상에 자기조립층이 형성된 구조체를 제조하였다. 여기에서 자기조립층은 (3-아미노프로필)트리에톡시실란의 가수분해, 탈수 및 축합 반응 생성물을 함유하며, 이는 가수분해물의 작용기(H)과 Cu(OH)2 나노로드의 OH기의 탈수 축합반응으로 형성된다.After oxygen plasma treatment was performed on the Cu(OH) 2 nanorods, they were impregnated with a 1.5 wt% (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES)/ethanol (EtOH) solution for 24 hours. Subsequently, a sample was recovered from the resultant, washed with an excess of ethanol (EtOH) and dried to prepare a structure in which a self-assembled layer was formed on the Cu(OH) 2 nanorods. Here, the self-assembly layer contains the hydrolysis, dehydration and condensation reaction products of (3-aminopropyl)triethoxysilane, which are the dehydration of the functional group (H) of the hydrolyzate and the OH group of the Cu(OH) 2 nanorods. It is formed by condensation reaction.

상기 자기조립층이 형성된 구조체를 음전하를 갖는 콜로이달 실리카 입자(LUDOX HS)(알드리치사) 분산액에 1분 동안 함침한 다음, 수세를 실시하였다. 이어서 수세된 생성물에 양전하를 갖는 콜로이달 실리카 입자(LUDOX CL)(알드리치사) 분산액에 1분 동안 함침한 다음, 수세를 실시하였다. 이러한 음전하를 갖는 콜로이달 실리카/양전하를 갖는 콜로이달 실리카를 이용한 함침/수세 과정을 반복적으로 실시하여 총 10회 실시하여 Cu(OH)2 나노로드 상에 자기조립층과 실리카층이 배치된 구조를 갖는 구조체를 제조하였다.The structure having the self-assembled layer was immersed in a dispersion of negatively charged colloidal silica particles (LUDOX HS) (Aldrich) for 1 minute, and then washed with water. Subsequently, the washed product was impregnated with a dispersion of positively charged colloidal silica particles (LUDOX CL) (Aldrich) for 1 minute, and then washed with water. The impregnation/washing process using colloidal silica having a negative charge/colloidal silica having a positive charge was repeatedly performed a total of 10 times to obtain a structure in which a self-assembled layer and a silica layer were disposed on Cu(OH) 2 nanorods. A structure was prepared with

상기 구조체에 산소 플라즈마 처리를 실시한 다음, 밀봉된 데시케이터에 상기 구조체와 0.2 mL의 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란 (Trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane): PFOTS)를 위치시켰다. 이어서 진공펌프를 이용하여 -0.97 bar로 진공 상태를 유지한 후, 이 압력에서 20분간 유지하여 구조체에 PFOTS 코팅을 실시하였다. 이어서 얻어진 샘플을 에탄올로 수세한 다음, 이를 75℃의 1시간 동안 건조하여 여 PFOTS 이 코팅된 구조체를 얻었다.After subjecting the structure to oxygen plasma treatment, the structure and 0.2 mL of trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane (Trichloro(1H, 1H, 2H, 2H- perfluorooctyl)silane): PFOTS) was placed. Subsequently, after maintaining a vacuum state at -0.97 bar using a vacuum pump, the PFOTS coating was performed on the structure by maintaining the pressure at this pressure for 20 minutes. Subsequently, the obtained sample was washed with ethanol and then dried at 75° C. for 1 hour to obtain a PFOTS-coated structure.

건조된 결과물에 윤활유체인 불소화된 합성오일(Krytox GPL 103 oil)을 제공한 다음, 에어건을 이용하여 구조체의 표면에 고르게 분산시킨 다음 수직방향으로 메달아 과잉의 윤활액을 제거하여 SLIPS 다공성 복합구조체(FL-SiO2-Cu(OH)2)를 제조하였다. FL-SiO2-Cu(OH)2)에서 FL는 PFOTS 를 나타내며, SiO2는 실리카층을 나타내며, Cu(OH)2)는 Cu(OH)2 나노로드를 나타낸다.Fluorinated synthetic oil (Krytox GPL 103 oil), which is a lubricating fluid, is provided to the dried result, then it is evenly distributed on the surface of the structure using an air gun, and then hung vertically to remove excess lubricating fluid to form a SLIPS porous composite structure (FL -SiO 2 -Cu(OH) 2 ) was prepared. In FL-SiO 2 -Cu(OH) 2 ), FL represents PFOTS, SiO 2 represents a silica layer, and Cu(OH) 2 ) represents a Cu(OH) 2 nanorod.

실시예 2: CuO 나노블래이드(nan-blade)를 이용한 SLIPS 다공성 복합구조체의 제조Example 2: Preparation of SLIPS porous composite structure using CuO nano-blades

Cu 플레이트(20*100*2 mm)를 에탄올:아세톤 1:1 부피의 혼합용액에서 15분간 소니케이션을 실시하여 불순물을 제거하였다. 이어서 상기 결과물을 건조한 다음, 이를 2M HCl 용액에 10분간 함침하여 Cu 플레이트 표면에 형성된 자연산화물층을 제거하여 전처리를 실시하였다.The Cu plate (20*100*2 mm) was subjected to sonication for 15 minutes in a mixed solution of ethanol:acetone in a volume of 1:1 to remove impurities. Then, after drying the resultant product, it was immersed in a 2M HCl solution for 10 minutes to remove the natural oxide layer formed on the surface of the Cu plate to perform pretreatment.

상기 과정에 따라 전처리된 Cu 플레이트를 아염소산나트륨(NaClO2), NaOH, 소듐포스페이트(Na3PO4·12H2O) 및 탈이온수의 혼합액(3.75:5:10:100 중량비)에 95~ 97℃, 10분 동안 함침을 실시하였다. 함침후 얻어진 샘플은 탈이온수(DI)로 충분히 수세하고 이를 약 120℃에서 건조하여 CuO 나노블래이드(nan-blade)를 얻었다.The Cu plate pretreated according to the above process was added to a mixture of sodium chlorite (NaClO 2 ), NaOH, sodium phosphate (Na 3 PO 4 12H 2 O) and deionized water (3.75:5:10:100 weight ratio) at 95 to 97 C, impregnation was performed for 10 minutes. After impregnation, the obtained sample was sufficiently washed with deionized (DI) water and dried at about 120° C. to obtain CuO nano-blades.

실시예 1에서 Cu(OH)2 나노로드 대신 CuO 나노블래이드(nan-blade)를 사용한 것을 제외하고는, 이후 자기조립층, 실리카층 형성 및 윤활유체 함침 과정을 동일하게 실시하여 SLIPS 다공성 복합구조체(FL-SiO2-CuO)를 얻었다.SLIPS porous composite structure ( FL-SiO 2 -CuO) was obtained.

비교예 1Comparative Example 1

Cu 플레이트(20*100*2 mm)를 에탄올:아세톤 1:1 부피의 혼합용액에서 15분간 소니케이션을 실시하여 불순물을 제거하였다. 이어서 상기 결과물을 건조한 다음, 이를 2M HCl 용액에 10분간 함침하여 Cu 플레이트 표면에 형성된 자연산화물층을 제거하여 전처리를 실시하였다.The Cu plate (20*100*2 mm) was subjected to sonication for 15 minutes in a mixed solution of ethanol:acetone in a volume of 1:1 to remove impurities. Then, after drying the resultant product, it was immersed in a 2M HCl solution for 10 minutes to remove the natural oxide layer formed on the surface of the Cu plate to perform pretreatment.

상기 과정에 따라 전처리된 Cu 플레이트를 2.5M NaOH 및 0.1M (NH4)2S2O8의 혼합용액에서 10분간 함침한 다음, 얻어진 샘플은 DI로 충분히 수세하여 Cu(OH)2 나노로드를 제조하였다.The Cu plate pretreated according to the above process was immersed in a mixed solution of 2.5M NaOH and 0.1M (NH 4 ) 2 S 2 O 8 for 10 minutes, and then the obtained sample was sufficiently washed with DI to obtain Cu(OH) 2 nanorods. manufactured.

상기 Cu(OH)2 나노로드에 대한 산소 플라즈마 처리를 실시한 다음, 밀봉된 데시케이터에 산소 플라즈마 처리된 Cu(OH)2 나노로드와 0.2 mL의 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란(Trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane): PFOTS)를 위치한 다음, 진공펌프를 이용하여 -0.97 bar로 진공 상태를 유지한 후, 이 압력에서 20분간 유지하여 Cu(OH)2 나노로드에 PFOTS 코팅을 실시하였다. 이어서 얻어진 샘플을 에탄올로 수세한 다음, 이를 약 75℃에서 1시간 동안 건조하여 PFOTS 이 코팅된 구조체를 얻었다.Oxygen plasma treatment was performed on the Cu(OH) 2 nanorods, and then oxygen plasma-treated Cu(OH) 2 nanorods and 0.2 mL of trichloro (1H, 1H, 2H, 2H-purple After placing Trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane (PFOTS), the vacuum was maintained at -0.97 bar using a vacuum pump, and maintained at this pressure for 20 minutes. PFOTS coating was performed on Cu(OH) 2 nanorods. Subsequently, the obtained sample was washed with ethanol and then dried at about 75° C. for 1 hour to obtain a PFOTS-coated structure.

건조된 결과물에 불소화된 합성오일(Krytox GPL 103 oil)을 제공한 다음, 에어건을 이용하여 표면에 고르게 분산시킨 다음 수직방향으로 메달아 과잉의 윤활유체를 제거하여 윤활유체 담지 구조체(FL-Cu(OH)2)를 제조하였다.Fluorinated synthetic oil (Krytox GPL 103 oil) is provided to the dried product, then it is evenly dispersed on the surface using an air gun, and then hung vertically to remove excess lubricating fluid, and the lubricating fluid supporting structure (FL-Cu( OH) 2 ) was prepared.

비교예 2Comparative Example 2

Cu 플레이트(20*100*2 mm)를 에탄올:아세톤 1:1 부피의 혼합용액에서 15분간 소니케이션을 실시하여 불순물을 제거하였다. 이어서 상기 결과물을 건조한 다음, 이를 2M HCl 용액에 10분간 함침하여 Cu 플레이트 표면에 형성된 자연산화물층을 제거하여 전처리를 실시하였다.The Cu plate (20*100*2 mm) was subjected to sonication for 15 minutes in a mixed solution of ethanol:acetone in a volume of 1:1 to remove impurities. Then, after drying the resultant product, it was immersed in a 2M HCl solution for 10 minutes to remove the natural oxide layer formed on the surface of the Cu plate to perform pretreatment.

상기 과정에 따라 전처리된 Cu 플레이트를 아염소산나트륨(NaClO2), NaOH, 소듐포스페이트(Na3PO4·12H2O) 및 탈이온수의 혼합액(3.75:5:10:100 중량비)에 95~ 97 ℃, 10분 동안 함침을 실시하였다. 함침후 얻어진 샘플은 DI로 충분히 수세하여 CuO 나노블래이드(nan-blade)를 얻었다.The Cu plate pretreated according to the above process was added to a mixture of sodium chlorite (NaClO 2 ), NaOH, sodium phosphate (Na 3 PO 4 12H 2 O) and deionized water (3.75:5:10:100 weight ratio) at 95 to 97 C, impregnation was performed for 10 minutes. After impregnation, the obtained sample was thoroughly washed with DI to obtain CuO nano-blades.

Cu(OH)2 나노로드 대신 CuO 나노블래이드(nan-blade)를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 실리카층 형성 및 윤활유체의 함침 과정을 실시하여 윤활유체 담지 구조체(FL-CuO)를 얻었다.Except for using CuO nan-blades instead of Cu(OH) 2 nanorods, the silica layer formation and lubricating fluid impregnation process were performed in the same manner as in Comparative Example 1 to form a lubricating fluid supporting structure (FL-CuO) got

평가예 1: 샌드마모테스트(sand abrasion test)Evaluation Example 1: Sand abrasion test

실시예 1-2의 SLIPS 다공성 복합구조체와 비교예 1-2의 구조체에 대한 샌드마모테스트를 실시하였다. 샌드마모테스트는 각 시료를 45°로 기울인 후 30 - 50 mesh 크기의 바다모래(sea sand) 5 g을 1 m 높이에서 투하하는 방식으로 실시하였다.A sand abrasion test was performed on the SLIPS porous composite structure of Example 1-2 and the structure of Comparative Example 1-2. The sand abrasion test was carried out by tilting each sample at 45 ° and dropping 5 g of sea sand with a size of 30 - 50 mesh from a height of 1 m.

샌드마모테스트 결과는 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d에 나타내었다. 도 3a 및 도 3b는 실시예 1의 다공성 복합구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 보여주는 것이고, 도 3c 및 도 3d는 실시예 2의 다공성 복합구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 보여주는 것이다. 그리고 도 4a 및 도 4b는 비교예 1의 구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 보여주는 것이고, 도 4c 및 도 4d는 비교예 2의 구조체에 대한 샌드마모테스트 결과를 나타낸다.The sand abrasion test results are shown in FIGS. 3a, 3b, 3c, 3d, 4a, 4b, 4c and 4d. 3a and 3b show the sand abrasion test results for the porous composite structure of Example 1, and FIGS. 3c and 3d show the sand abrasion test results for the porous composite structure of Example 2. 4a and 4b show the sand abrasion test results for the structure of Comparative Example 1, and FIGS. 4c and 4d show the sand abrasion test results for the structure of Comparative Example 2.

이를 참조하여, 비교예 1-2의 다공성 구조체는 도 4a 내지 도 4d에 나타난 바와 같이 샌드마모테스트후 표면 상태 변화가 크다는 것을 알 수 있었다. 이에 비하여 실시예 1 및 2의 SLIPS 다공성 복합구조체는 도 3a 내지 도 3d로부터 알 수 있듯이 SLIPS 표면이 샌드마모테스트 이후에도 원래의 표면구조를 유지하는 것을 알 수 있었다. 이로부터 실시예 1 및 2의 SLIPS 다공성 복합구조체는 비교예 1 및 2의 구조체와 비교하여 기계적 물성이 향상되는 것을 알 수 있었다.Referring to this, it was found that the porous structure of Comparative Example 1-2 showed a large change in surface state after the sand abrasion test, as shown in FIGS. 4A to 4D. In contrast, in the SLIPS porous composite structures of Examples 1 and 2, as can be seen from FIGS. 3A to 3D, it was found that the SLIPS surface maintained its original surface structure even after the sand abrasion test. From this, it was found that the SLIPS porous composite structures of Examples 1 and 2 had improved mechanical properties compared to the structures of Comparative Examples 1 and 2.

평가예 2: 내산성 테스트Evaluation Example 2: Acid resistance test

실시예 1-2의 SLIPS 다공성 복합구조체 및 비교예 1-2의 구조체에 2M HCl 1방울 (대략 10 - 20 uL) 을 표면에 떨어뜨린 후 각 구조체의 표면 변화 상태를 평가하였고 표면 상태가 변화되는 시간을 측정하였다. 그 측정 결과를 도 12 내지 도 15에 나타내었다.After dropping 1 drop of 2M HCl (approximately 10 - 20 uL) on the surface of the SLIPS porous composite structure of Example 1-2 and the structure of Comparative Example 1-2, the surface change state of each structure was evaluated, and the surface state was changed Time was measured. The measurement results are shown in FIGS. 12 to 15 .

비교예 1의 구조체는 도 14에 나타난 바와 같이 1분 이내에 본래의 Cu 표면으로 환원되고 5분 후에는 이러한 환원 현상이 더 많이 관찰되었다.그리고 비교예 2의 구조체는 2분 경과후에 환원되는 현상이 관찰되었다. 이와 같이 비교예 1-2의 구조체는 2분 이내 표면 환원 반응이 개시됨을 알 수 있었다. As shown in FIG. 14, the structure of Comparative Example 1 was reduced to the original Cu surface within 1 minute, and more reduction was observed after 5 minutes. In addition, the structure of Comparative Example 2 was reduced after 2 minutes. Observed. As such, it was found that the structure of Comparative Example 1-2 initiated a surface reduction reaction within 2 minutes.

이에 비하여 실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체는 도 12로부터 알 수 있듯이 1시간이 경과된 후에도 표면 상태가 그대로 유지되었다. 그리고 실시예 2의 SLIPS 다공성 복합구조체는 도 13으로부터 알 수 있듯이 20분 경과후부터 표면 환원 반응이 일어나는 현상이 관찰되었다. In contrast, the SLIPS porous composite structure of Example 1 maintained its surface state even after 1 hour, as can be seen from FIG. 12 . In the SLIPS porous composite structure of Example 2, as can be seen from FIG. 13, a surface reduction reaction was observed after 20 minutes.

상술한 결과로부터 실시예 1-2의 SLIPS 다공성 복합구조체는 비교예 1 및 2의 구조체에 비하여 산 용액에 대하여 환원되는 것이 효과적으로 억제되어 내구성이 매우 향상된다는 것을 알 수 있었다.From the above results, it can be seen that the SLIPS porous composite structure of Example 1-2 is effectively suppressed from being reduced in an acid solution compared to the structures of Comparative Examples 1 and 2, and thus the durability is greatly improved.

평가예 3: 전자주사현미경Evaluation Example 3: Scanning electron microscope

(1)실시예 1(1) Example 1

실시예 1에 따라 제조된 Cu(OH)2 나노로드 및 실시예 1의 다공성 복합구조체에 대한 전자주사현미경 분석을 실시하였다. 전자주사현미경 분석시 Hitachi의 S-4700을 이용하였다. 실시예 1에 따라 제조된 Cu(OH)2 나노로드 및 다공성 복합구조체에 대한 전자주사현미경 분석 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.Scanning electron microscopy was performed on the Cu(OH) 2 nanorods prepared in Example 1 and the porous composite structure of Example 1. Hitachi's S-4700 was used for scanning electron microscope analysis. Scanning electron microscope analysis results for the Cu(OH) 2 nanorods and the porous composite structure prepared according to Example 1 are shown in FIGS. 6 and 7 .

도 6을 참조하여, 실시예 1에 따라 제조된 Cu(OH)2 나노로드 형상을 확인할 수 있었다. 그리고 다공성 복합구조체는 도 7에 나타난 바와 같이 실리카층이 형성된 구조를 갖는 다는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 6 , the shape of the Cu(OH) 2 nanorods prepared in Example 1 could be confirmed. And it was found that the porous composite structure had a structure in which a silica layer was formed, as shown in FIG. 7 .

(2)실시예 2(2) Example 2

실시예 2에 따라 제조된 CuO 나노블래이드 및 실시예 2의 다공성 복합구조체에 대한 전자주사현미경 분석을 실시하였다. 전자주사현미경 분석시 Hitachi의 S-4700을 이용하였다. 실시예 2에 따라 제조된 CuO 나노블래이드 및 다공성 복합구조체에 대한 전자주사현미경 분석 결과는 도 8 및 도 9에 나타내었다.Scanning electron microscopic analysis was performed on the CuO nanoblades prepared according to Example 2 and the porous composite structure of Example 2. Hitachi's S-4700 was used for scanning electron microscope analysis. Scanning electron microscope analysis results for the CuO nanoblades and the porous composite structure prepared according to Example 2 are shown in FIGS. 8 and 9 .

실시예 1에 따라 제조된 CuO 나노블래이드는 도 8을 참조하여, 나노블래이드 형상을 확인할 수 있었다. 그리고 도 9를 참조하여, 다공성 복합구조체는 실리카층이 배치된 구조를 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.The shape of the CuO nanoblades prepared in Example 1 could be confirmed with reference to FIG. 8 . And referring to FIG. 9, it was confirmed that the porous composite structure had a structure in which a silica layer was disposed.

평가예 4: 윤활성능 분석Evaluation Example 4: Analysis of lubrication performance

실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체의 윤활 성능을 분석하기 위하여 물, 글리세롤, 디요도메탄에 대한 미끄럼각을 측정하였다.In order to analyze the lubricating performance of the SLIPS porous composite structure of Example 1, the sliding angle for water, glycerol, and diiodomethane was measured.

다양한 표면장력을 갖는 액체인 물, 글리세롤, 디요도메탄에 대한 젖음성을 미끄럼각 측정 스테이지를 사용하여 측정하였다. 실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체의 10개의 상이한 위치에 10㎕의 액적을 떨어뜨렸다. 미끄럼각 각도는 고속 카메라를 이용하여 10㎕의 액적을 틸트 스테이지에 떨어뜨려 측정하였다.The wettability of water, glycerol, and diiodomethane, which are liquids having various surface tensions, was measured using a sliding angle measuring stage. A droplet of 10 µl was dropped on 10 different locations on the SLIPS porous composite structure of Example 1. Sliding angle angle was measured by dropping a droplet of 10 μl on a tilt stage using a high-speed camera.

평가 결과, 실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체의 물, 글리세롤, 디요도메탄에 대한 미끄럼각을 측정한 결과, 10° 이하의 낮은 값을 유지한다는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체는 소수성을 갖는다는 것을 알 수 있었다.As a result of the evaluation, as a result of measuring the sliding angle of the SLIPS porous composite structure of Example 1 with respect to water, glycerol, and diiodomethane, it can be confirmed that a low value of 10 ° or less is maintained. From this, it was found that the SLIPS porous composite structure of Example 1 had hydrophobicity.

평가예 5: 접촉각Evaluation Example 5: Contact angle

실시예 1 및 실시예 2의 SLIPS 다공성 복합구조체의 물에 대한 접촉각을 접촉각 측정기를 이용하여 측정하였다.The contact angles of the SLIPS porous composite structures of Examples 1 and 2 with respect to water were measured using a contact angle measuring instrument.

실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체에 대한 접촉각 평가 평가, 접촉각이 170°이상인 것을 알 수 있었다. 그리고 실시예 2의 SLIPS 다공성 복합구조체에 대한 접촉각 평가 평가, 실시예 1의 SLIPS 다공성 복합구조체와 유사한 접촉각 특성을 나타냈다. Evaluation of the contact angle for the SLIPS porous composite structure of Example 1, it was found that the contact angle was 170 ° or more. In addition, the contact angle evaluation of the SLIPS porous composite structure of Example 2 showed contact angle characteristics similar to those of the SLIPS porous composite structure of Example 1.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 일구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, one embodiment has been described with reference to drawings and embodiments, but this is only exemplary, and those skilled in the art can understand that various modifications and equivalent other implementations are possible therefrom. will be. Therefore, the scope of protection of the present invention should be defined by the appended claims.

1...덕트 2...물 분사부
21...분사 노즐 13, 14...물 배출구
3...집진부 31...미세유로
32...배출구 310...다공성 폼
320...메쉬 330...충전제
5...송풍기 6...수조
7...펌프 8... 수집 탱크
33: 방전플라즈마 발생장치 34: 촉매 반응기
1 ... duct 2 ... water jet
21 ... injection nozzle 13, 14 ... water outlet
3... Dust collection part 31... Fine flow path
32 ... outlet 310 ... porous foam
320 ... mesh 330 ... filler
5... blower 6... water tank
7...Pump 8...Collecting tank
33: discharge plasma generator 34: catalytic reactor

Claims (34)

나노구조를 갖는 기재;
상기 기재의 적어도 일 면상에 배치된 입자층; 및
윤활유체를 포함하는 다공성 복합구조체.
a substrate having a nanostructure;
a particle layer disposed on at least one surface of the substrate; and
A porous composite structure containing a lubricating fluid.
제1항에 있어서, 상기 다공성 복합구조체는 중간층(interlayer)을 더 포함하며,
상기 중간층은 기재의 적어도 일 면상에 배치되며, 상기 중간층의 적어도 일면상에 입자층이 배치된, 다공성 복합구조체.
The method of claim 1, wherein the porous composite structure further comprises an interlayer,
The intermediate layer is disposed on at least one surface of the substrate, and the particle layer is disposed on at least one surface of the intermediate layer, a porous composite structure.
제1항에 있어서, 상기 기재 및 입자층은 재진입 구조(re-entrant structure)를 형성하는 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 1, wherein the substrate and the particle layer form a re-entrant structure. 제1항에 있어서, 상기 다공성 복합구조체가 SLIPS(slippery liquid infused porous surface)을 포함하는 다공성 복합구조체.The porous composite structure of claim 1, wherein the porous composite structure includes a slippery liquid infused porous surface (SLIPS). 제1항에 있어서, 상기 다공성 복합구조체는 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 더 포함하는 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 1, wherein the porous composite structure further comprises a material having affinity for lubricating fluid. 제5항에 있어서, 상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질이 입자층에 화학적으로 결합된, 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 5, wherein a material having affinity for the lubricating fluid is chemically bonded to the particle layer. 제5항에 있어서, 상기 윤활유제에 친화성을 갖는 물질이 불소화된 실란인 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 5, wherein the material having affinity for the lubricating oil agent is fluorinated silane. 제7항에 있어서, 상기 불소화된 실란이 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란, 1H, 1H, 2H, 2H -퍼플루오로데실트리에톡실란, 또는 그 조합인 다공성 복합구조체.8. The method of claim 7, wherein the fluorinated silane is trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane, or a combination thereof. Porous composite structure. 제1항에 있어서, 상기 기재가 나노로드, 나노리본, 나노튜브, 나노블래이드, 나노플레이트, 규칙적 기공 또는 랜덤 기공을 갖는 템플레이트, 또는 그 조합인 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 1, wherein the substrate is a nanorod, nanoribbon, nanotube, nanoblade, nanoplate, template having regular pores or random pores, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 기재는 베이스층 및 상기 베이층으로부터 돌출 형성되는 복수의 기둥부를 포함하고,
상기 베이스층 및 기둥부는 동일한 재질로 구성되며,
상기 기둥부는 나노로드, 나로리본, 나노튜브, 나노블래이드(nanoblade), 나노플레이트(nanoplate) 또는 그 조합인 다공성 복합구조체.
The method of claim 1, wherein the substrate includes a base layer and a plurality of pillar parts protruding from the base layer,
The base layer and the pillar portion are made of the same material,
The pillar portion is a porous composite structure that is a nanorod, a narrow ribbon, a nanotube, a nanoblade, a nanoplate, or a combination thereof.
제1항에 있어서, 상기 입자층은 무기입자, 유기입자 또는 그 조합인 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 1, wherein the particle layer is an inorganic particle, an organic particle, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 입자층은 무기입자층이며,
상기 무기입자층은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO2, WO3, SnO2, ZrO, ITO. CaCO3 중에서 선택된 하나 이상의 무기입자를 포함하는 다공성 복합구조체.
The method of claim 1, wherein the particle layer is an inorganic particle layer,
The inorganic particle layer is SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO 2 , WO 3 , SnO 2 , ZrO, ITO. A porous composite structure containing at least one inorganic particle selected from CaCO 3 .
제1항에 있어서, 상기 기재의 적어도 일 면상에 중간층이 배치되며,
상기 중간층의 적어도 일 면에 입자층이 형성되며, 상기 중간층과 입자층은 정전기적 인력으로 결합된, 다공성 복합구조체.
The method of claim 1, wherein an intermediate layer is disposed on at least one side of the substrate,
A particle layer is formed on at least one surface of the intermediate layer, and the intermediate layer and the particle layer are coupled by electrostatic attraction, a porous composite structure.
제1항에 있어서, 상기 입자층은 실리카층이며,
상기 실리카층은 복수층이며, 양전하로 대전된 실리카층과 음전하로 대전된 실리카층을 포함하는 다공성 복합구조체.
The method of claim 1, wherein the particle layer is a silica layer,
The silica layer is a plurality of layers, a porous composite structure comprising a positively charged silica layer and a negatively charged silica layer.
제1항에 있어서, 상기 기재는 금속, 금속 산화물, 금속 수산화물, 고분자, 글래스, 세라믹, 또는 그 조합을 포함하는 다공성 복합구조체.The porous composite structure of claim 1, wherein the substrate includes a metal, metal oxide, metal hydroxide, polymer, glass, ceramic, or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 다공성 복합구조체의 물 및 유기용매에 대한 접촉각은 170° 이상이고, 미끄러짐각이 10° 이하인 다공성 복합구조체.The porous composite structure according to claim 1, wherein the porous composite structure has a contact angle of 170° or more and a sliding angle of 10° or less with respect to water and organic solvent. 제2항에 있어서, 상기 중간층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물의 가수분해, 탈수 및 축합 반응물을 포함하는 다공성 복합구조체:
<화학식 1>
Figure pat00005

화학식 1 중, R1은 C1-C20 알킬렌기, 또는 C6-C20 아릴렌기이고,
R2는 수소, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, 또는 Cl이다.
The porous composite structure of claim 2, wherein the intermediate layer comprises a hydrolysis, dehydration, and condensation reaction product of a compound represented by Formula 1:
<Formula 1>
Figure pat00005

In Formula 1, R 1 is a C1-C20 alkylene group or a C6-C20 arylene group;
R 2 is hydrogen, a C1-C20 alkyl group, a C6-C20 aryl group, or Cl.
제17항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노운데실트리메톡시실란, 아미노페닐트리메톡시실란, 비스(트리메톡시릴릴프로필)아민, N-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란 또는 그 조합인 다공성 복합구조체.The method of claim 17, wherein the compound represented by Formula 1 is (3-aminopropyl)trimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoundecyltrimethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane , bis(trimethoxyrillylpropyl)amine, N-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane, or a porous composite structure that is a combination thereof. 나노구조를 갖는 기재 상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계; 및
상기 제1구조체 상부에 윤활유체를 제공하는 단계를 포함하는 다공성 복합구조체의 제조방법.
forming a first structure by forming a particle layer on a substrate having a nanostructure; and
Method for producing a porous composite structure comprising the step of providing a lubricating fluid on top of the first structure.
제19항에 있어서, 상기 나노기재를 갖는 기재상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계를 실시하기 이전에,
나노구조를 갖는 기재상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 다공성 복합구조체의 제조방법.
The method of claim 19, before performing the step of forming the first structure by forming a particle layer on the substrate having the nano-material,
A method for producing a porous composite structure, further comprising forming an intermediate layer on a substrate having a nanostructure.
제20항에 있어서, 상기 중간층을 형성하는 단계가,
기재 상에 하기 화학식 1의 화합물을 코팅하는 공정인 다공성 복합구조체의 제조방법:
<화학식 1>
Figure pat00006

화학식 1 중, R1은 C1-C20 알킬렌기, 또는 C6-C20 아릴렌기이고,
R2는 수소, C1-C20 알킬기, C6-C20 아릴기, 또는 Cl이다.
21. The method of claim 20, wherein forming the intermediate layer,
Method for producing a porous composite structure, which is a process of coating a compound of Formula 1 on a substrate:
<Formula 1>
Figure pat00006

In Formula 1, R 1 is a C1-C20 alkylene group or a C6-C20 arylene group;
R 2 is hydrogen, a C1-C20 alkyl group, a C6-C20 aryl group, or Cl.
제21항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 (3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노운데실트리메톡시실란, 아미노페닐트리메톡시실란, 비스(트리메톡시릴릴프로필)아민, N-(2-아미노에틸아미노프로필)트리메톡시실란 또는 그 조합인 다공성 복합구조체의 제조방법.The method of claim 21, wherein the compound represented by Formula 1 is (3-aminopropyl)triethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoundecyltrimethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane , Bis (trimethoxyryllylpropyl) amine, N- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, or a method for producing a porous composite structure that is a combination thereof. 제19항에 있어서, 상기 나노기재를 갖는 기재상에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계를 실시하기 이전에,
나노구조를 갖는 기재상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 중간층 상부에 입자층을 형성하여 제1구조체를 형성하는 단계가,
상기 중간층 상부에 음전하를 갖는 무기입자 및 양전하를 갖는 무기입자와 반복적으로 접촉하여 제조되는 다공성 복합구조체의 제조방법.
The method of claim 19, before performing the step of forming the first structure by forming a particle layer on the substrate having the nano-material,
Further comprising forming an intermediate layer on the substrate having a nanostructure,
Forming a first structure by forming a particle layer on top of the intermediate layer,
A method for producing a porous composite structure produced by repeatedly contacting inorganic particles having negative charges and inorganic particles having positive charges on the upper portion of the intermediate layer.
제23항에 있어서, 상기 음전하를 갖는 무기입자가 음전하를 갖는 콜로이달 실리카이며,
상기 양전하를 갖는 무기입자가 양전하를 갖는 콜로이달 실리카인 다공성 복합구조체의 제조방법.
The method of claim 23, wherein the negatively charged inorganic particles are negatively charged colloidal silica,
A method for producing a porous composite structure in which the inorganic particles having positive charges are colloidal silica having positive charges.
제19항에 있어서, 상기 제1구조체 상부에 윤활유체를 제공하는 단계를 실시하기 이전에, 제1구조체 상부에 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계를 더 포함하는 다공성 복합구조체의 제조방법.The method of claim 19, prior to performing the step of providing a lubricating fluid on top of the first structure, of the porous composite structure further comprising the step of providing a material having affinity for the lubricating fluid on top of the first structure. manufacturing method. 제25항에 있어서, 상기 윤활유체에 대한 친화성을 갖는 물질을 제공하는 단계가 불소화된 실란을 코팅하는 단계인, 다공성 복합구조체의 제조방법.The method of claim 25, wherein the step of providing a material having affinity for the lubricating fluid is a step of coating with fluorinated silane. 제26항에 있어서, 상기 불소화된 실란이 트리클로로(1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로옥틸)실란, 1H, 1H, 2H, 2H -퍼플루오로데실트리에톡실란, 또는 그 조합인 다공성 복합구조체의 제조방법.27. The method of claim 26, wherein the fluorinated silane is trichloro(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyl)silane, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltriethoxysilane, or a combination thereof. Manufacturing method of porous composite structure. 제19항에 있어서, 상기 제조방법이 산소 플라즈마 처리를 실시하는 단계를 더 포함하는 다공성 복합구조체의 제조방법.[Claim 20] The method of claim 19, wherein the method further comprises performing an oxygen plasma treatment. 제19항에 있어서, 상기 나노구조를 갖는 기재는,
기재의 불순물 및 자연 산화물막을 제거하는 공정을 거친 후, 나노구조를 형성하기 위한 에칭공정을 실시하여 제조되는, 다공성 복합구조체의 제조방법.
The method of claim 19, wherein the substrate having the nanostructure,
A method for producing a porous composite structure, which is manufactured by performing a process of removing impurities and a native oxide film of a substrate and then performing an etching process to form a nanostructure.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 다공성 복합구조체를 함유한 물품.An article containing the porous composite structure of any one of claims 1 to 18. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 다공성 복합구조체를 함유한 공기정화장치.An air purifier containing the porous composite structure of any one of claims 1 to 18. 제31항에 있어서, 상기 공기정화장치가 미세 먼지를 포함하는 공기가 흐르는 덕트; 상기 덕트 내에 물을 분사하여 기-액 혼합 유체를 형성하며, 공기 중의 미세 먼지를 포집하는 액적 분사부; 상기 기-액 혼합 유체가 통과되는 미세유로를 형성하며 상기 미세 먼지를 포함하는 액적을 포집하는 다공성 부재를 구비하는 집진부;를 포함하며, 상기 다공성 부재가 나노구조를 갖는 기재; 상기 기재의 적어도 일 면상에 배치된 입자층; 및 윤활유체를 포함하는 다공성 복합구조체.를 함유하는 공기정화장치.The air purifier according to claim 31, wherein the air purifier comprises: a duct through which air containing fine dust flows; a droplet spraying unit spraying water into the duct to form a gas-liquid mixed fluid and collecting fine dust in the air; a dust collecting unit including a porous member that forms a microchannel through which the gas-liquid mixed fluid passes and collects droplets containing the fine dust, wherein the porous member includes a substrate having a nanostructure; a particle layer disposed on at least one surface of the substrate; and a porous composite structure containing a lubricating fluid. 제31항에 있어서, 상기 공기정화장치가 집진부에 방전 플라즈마를 발생시키는 방전 플라즈마 발생 장치를 더 구비하는 공기정화장치.32. The air purifier according to claim 31, wherein the air purifier further comprises a discharge plasma generator for generating discharge plasma in the dust collector. 제31항에 있어서, 상기 공기정화장치가 집진부로부터 배출되는 오존을 촉
매를 이용하여 제거할 수 있는 촉매 반응기를 더 구비하는, 공기정화장치.
32. The method of claim 31, wherein the air purifier promotes the ozone discharged from the dust collector.
An air purifier further comprising a catalytic reactor that can be removed using a medium.
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