KR101801859B1 - fabrication methods of metal structures using conducting polymers - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 전도성 고분자 기판을 형성하고, 도금조내에서 상기 전도성 고분자 기판을 음극으로 하고 금속을 양극으로 하는 전기도금에 의해 상기 전도성 고분자 기판의 표면에 금속층을 형성한 후, 상기 전도성 고분자 기판을 금속층으로부터 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속구조물을 형성시키는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 제조 방법을 기술적 요지로 한다. 그리고 본 발명은 전도성 고분자 기판을 형성하고, 도금조내에서 상기 전도성 고분자 기판을 음극으로 하고 금속을 양극으로 하는 전기도금에 의해 상기 전도성 고분자 기판의 표면에 금속층을 형성한 후, 상기 전도성 고분자 기판이 금속층으로부터 분리됨에 의해 금속층만으로 구성된 금속구조물을 형성시키되, 상기 전도성 고분자 기판은 롤의 외표면에 형성되고, 상기 롤이 도금조 내에서 회전되면서 금속층이 형성되어 금속구조물이 연속적으로 형성되는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 제조 방법을 또한 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 전도성을 가지는 전도성 고분자를 이용하여 전도성 고분자의 표면에 전기도금에 의해 금속층을 형성시킨 후, 전도성 고분자를 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속 구조물을 형성시켜 이를 최종 금속제품으로 사용하거나 다른 제품을 성형하기 위한 몰드 또는 방전가공의 전극 등으로 활용가능하다는 이점이 있다.The present invention relates to a metal structure using a conductive polymer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method for manufacturing a conductive polymer substrate, which comprises forming a conductive polymer substrate, electroplating the conductive polymer substrate as a cathode, A method of fabricating a metal structure using a conductive polymer that forms a metal structure composed of only a metal layer by separating the conductive polymer substrate from a metal layer after forming a metal layer on a surface thereof. The present invention also provides a method of forming a conductive polymer substrate, comprising the steps of forming a metal layer on the surface of the conductive polymer substrate by electroplating with the conductive polymer substrate as a cathode and a metal as an anode in a plating bath, The conductive polymer substrate is formed on the outer surface of the roll and the metal layer is formed while the roll is rotated in the plating bath to continuously form the metal structure The method for manufacturing a metal structure is also a technical point. Accordingly, after forming a metal layer by electroplating on the surface of the conductive polymer using a conductive polymer having conductivity, and then separating the conductive polymer, a metal structure composed of only the metal layer is formed and used as a final metal product, It can be utilized as a mold for molding or an electrode for electric discharge machining.
Description
본 발명은 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전도성을 가지는 전도성 고분자를 이용하여 전도성 고분자의 표면에 전기도금에 의해 금속층을 형성시킨 후, 전도성 고분자를 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속 구조물을 형성시키는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a metal structure using a conductive polymer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a metal structure using a conductive polymer having conductivity by forming a metal layer on a surface of a conductive polymer by electroplating, To a metal structure using a conductive polymer to form a metal structure composed of only a metal layer and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 고분자 재료는 금속 재료에 비하여 저가이면서도 가볍고, 강도와 가공성이 우수하며, 화학적으로 안정하여 내식성이 뛰어나는 등 장점이 많아 근래에 금속의 대체 재료로서 다양하게 이용되고 있다. 특히 고분자 재료의 표면에 금속막을 부착시키면 금속의 기능이 더해지므로, 고분자 재료의 사용 용도가 획기적으로 넓어진다. 경도, 강도, 전기전도도 등의 금속의 장점과 경량, 가공성, 생산성 등의 고분자 재료의 장점을 같이 가지게 되어 황동 등 금속 가공품의 대체재료로서 매우 유망하다. 특히 고분자 재료의 표면에 금속층이 형성된 경우에는 전자파 차폐막 등의 다양한 용도로 사용이 가능하다. In general, polymeric materials are inexpensive, lightweight, excellent in strength and workability, chemically stable and excellent in corrosion resistance, compared with metal materials, and have been widely used as substitute materials for metals in recent years. In particular, when a metal film is attached to the surface of a polymer material, the function of the metal is added, and therefore, the use of the polymer material is remarkably widened. Hardness, strength, electrical conductivity, and lightweight, processability, productivity, and the like, and is very promising as a substitute material for metalwork such as brass. In particular, when a metal layer is formed on the surface of a polymer material, it can be used for various purposes such as an electromagnetic wave shielding film.
그러나 고분자 소재 표면에 금속을 전기 도금한 후, 도금층을 분리하여 제품을 제조한 예는 거의 없다. 이는 고분자 재료는 부도체이기 때문에 그 표면에 금속층을 도금하기가 어렵기 때문이다. However, there are few examples in which a product is manufactured by electroplating a metal on the surface of a polymer material and then separating the plated layer. This is because it is difficult to plate the metal layer on the surface of the polymer material because it is an insulator.
이러한 고분자 재료의 표면에 금속층을 형성하는 기술은 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2002-0071437(공개일자 2002년09월12일)호에 "고분자 소재 표면의 금속피막 도금방법 및 이를 이용한전자파 차폐방법"이 소개되어 있다. A technique for forming a metal layer on the surface of such a polymer material is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2002-0071437 (published on September 12, 2002), entitled "Method for plating a metal film on the surface of a polymer material and electromagnetic wave shielding Method "has been introduced.
상기 종래기술은 고분자 소재의 표면을 플라즈마 처리 등으로 개질하여 무전해 도금 등의 방법을 사용하여 금속층을 형성하고 전차파 차폐용으로 사용한다. In the above prior art, the surface of a polymer material is modified by plasma treatment or the like, and a metal layer is formed by a method such as electroless plating and used for shielding the electric wave.
다른 종래기술은 고분자 재료 중 전도성 고분자 재료를 이용하여 기판을 형성시키는 방법이 소개되어 있는바, 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2005-0110276호(공개일자 2005년11월23일)에 "전도성 고분자를 이용한 연성기판 및 그 제조방법"이 소개되어 있다. 상기 종래기술은 폴리이미드 베이스필름의 일면 또는 양면에 전도성 고분자를 도포하여 전도성 고분자층을 형성하는 단계 및 상기 형성된 전도성 고분자층의 외측에 전기화학적 방법으로 구리를 포함하는 적어도 1층의 금속층을 형성하는 단계로 구성되어 연성기판을 제조하는 방법이다. Another conventional technique is a method of forming a substrate using a conductive polymer material in a polymer material. In Korean Patent Application Publication No. 10-2005-0110276 (published on Nov. 23, 2005), "conductivity A flexible substrate using a polymer and a manufacturing method thereof ". The prior art discloses a method of forming a conductive polymer layer by coating a conductive polymer on one side or both sides of a polyimide base film to form a conductive polymer layer and forming at least one metal layer including copper on the outside of the conductive polymer layer by an electrochemical method And a method of manufacturing a flexible substrate.
또 다른 종래기술로는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2013-0030494호(공개일자 2013년03월27일)에는 "도금패턴 및 그 제조방법" 그 제조방법이 소개되어 있다. 상기 종래기술은 베이스기판; 상기 베이스기판에 형성되고, 비활성화제가 부가되어 선택적으로 비활성화되도록 패터닝된 전도성 고분자; 및 상기 전도성 고분자 중 비활성화된 부분을 제외한 부분에 형성된 도금층;으로 구성된 도금패턴이다.As another conventional technique, Korean Patent Application Publication No. 10-2013-0030494 (published on Mar. 27, 2013), "a plating pattern and a manufacturing method thereof", a manufacturing method thereof are introduced. The prior art includes a base substrate; A conductive polymer formed on the base substrate and patterned to selectively deactivate the deactivating agent; And a plating layer formed on a portion of the conductive polymer other than the inactivated portion.
상기 종래기술인 경우 전도성이 없는 고분자 재료인 경우 표면 개질 등을 한 후 그 표면에 금속층을 형성하여 사용하고, 전도성 고분자인 경우 베이스기판 상면에 전도성 고분자를 증착시키고, 그 표면에 금속층을 형성시켜 이를 제품으로 사용하는 것이며, 전도성 고분자를 이용하여 그 표면에 직접 전기도금을 실시하여 금속도금층을 형성시키고, 그런 다음 전도성 고분자를 제거하여 금속 도금층만을 남겨 이를 금속구조물을 형성시킨 예는 전무한 실정이다. In the case of the above-mentioned prior art, in the case of a non-conductive polymer material, after a surface modification or the like is performed, a metal layer is formed and used on the surface thereof. In the case of a conductive polymer, a conductive polymer is deposited on the surface of a base substrate, There is no example in which a metal plating layer is formed by directly electroplating the surface of the conductive polymer using a conductive polymer and then the conductive polymer is removed to leave only the metal plating layer to form the metal structure.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전도성을 가지는 전도성 고분자를 이용하여 전도성 고분자의 표면에 전기도금에 의해 금속층을 형성시킨 후, 전도성 고분자를 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속 구조물을 형성시키는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a conductive polymer having conductivity, And to provide a metal structure using a conductive polymer for forming a formed metal structure and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전도성 고분자 기판을 형성하고, 도금조내에서 상기 전도성 고분자 기판을 음극으로 하고 금속을 양극으로 하는 전기도금에 의해 상기 전도성 고분자 기판의 표면에 금속층을 형성한 후, 상기 전도성 고분자 기판을 금속층으로부터 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속구조물을 형성시키는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 제조 방법을 기술적 요지로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for manufacturing a conductive polymer substrate, comprising: forming a conductive polymer substrate; forming a metal layer on the surface of the conductive polymer substrate by electroplating with the conductive polymer substrate as a cathode and metal as an anode in a plating bath And separating the conductive polymer substrate from the metal layer, thereby forming a metal structure composed of only the metal layer. The present invention also provides a method for manufacturing a metal structure using the conductive polymer.
상기 전도성 고분자기판은 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드 중 하나가 되는 것이 바람직하다. It is preferable that the conductive polymer substrate is one of poly-3,4-ethylenedioxythiophene, polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyphenylene vinylene, and polyphenylene sulfide.
상기 전도성 고분자 기판은, 부도체 고분자에 전도성 입자를 혼합하여 형성되는 것이 바람직하다.The conductive polymer substrate is preferably formed by mixing conductive particles with a non-conductive polymer.
상기 전도성 고분자 기판은 판상 또는 기둥형상으로 형성되는 것이 바람직하다.The conductive polymer substrate is preferably formed in a plate or columnar shape.
상기 판상의 전도성 고분자 기판은, 전도성 고분자 기판의 내부에 다공성 금속보조물이 함입되거나 또는 전도성 고분자의 타측면에 전도층이 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the plate-shaped conductive polymer substrate has a porous metal auxiliary material embedded in the conductive polymer substrate or a conductive layer formed on the other side of the conductive polymer.
상기 기둥형상의 전도성 고분자 기판은 축 방향을 따라 금속와이어 또는 금속봉이 형성되는 것이 바람직하다.The columnar conductive polymer substrate preferably has metal wires or metal rods formed along the axial direction.
상기 전도성 고분자 기판은 기판의 일측표면에 부도체 구조물이 형성되어 전기도금이 되는 것이 바람직하다.It is preferable that the conductive polymer substrate has a nonconductive structure formed on one surface of the substrate to be electroplated.
상기 전도성 고분자 기판은 일측면에 요철이 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the conductive polymer substrate has unevenness formed on one side thereof.
상기 판상의 전도성 고분자 기판은 구부러진 형태로 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the plate-like conductive polymer substrate is formed in a curved shape.
상기 전도성 고분자 기판은, 전도성 고분자 기판의 일측 표면을 식각하여 부도체 고분자에 혼합된 전도성 입자를 외부로 노출시키는 것이 바람직하다.It is preferable that the conductive polymer substrate exposes the conductive particles mixed with the nonconductive polymer by etching one surface of the conductive polymer substrate.
외부로 노출된 상기 전도성 입자는 상기 금속층의 표면에 전이되는 것이 바람직하다.The conductive particles exposed to the outside are preferably transferred to the surface of the metal layer.
그리고 본 발명은, 전도성 고분자 기판을 형성하고, 도금조내에서 상기 전도성 고분자 기판을 음극으로 하고 금속을 양극으로 하는 전기도금에 의해 상기 전도성 고분자 기판의 표면에 금속층을 형성한 후, 상기 전도성 고분자 기판이 금속층으로부터 분리됨에 의해 금속층만으로 구성된 금속구조물을 형성시키되, 상기 전도성 고분자 기판은 롤의 외표면에 형성되고, 상기 롤이 도금조 내에서 회전되면서 금속층이 형성되어 금속구조물이 연속적으로 형성되는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 제조 방법을 또한 기술적 요지로 한다.In the present invention, a conductive polymer substrate is formed, a metal layer is formed on the surface of the conductive polymer substrate by electroplating with the conductive polymer substrate as a cathode and a metal as an anode in a plating bath, The conductive polymer substrate is formed on the outer surface of the roll and the metal layer is formed while the roll is rotated in the plating bath to continuously form the metal structure, The method for manufacturing a metal structure using the same is also a technical point.
상기 전도성 고분자 기판은 표면에 부도체 구조물이 형성되어 전기도금이 되는 것이 바람직하다. The conductive polymer substrate preferably has a nonconductive structure on its surface to be electroplated.
상기 금속구조물은 메쉬형상의 금속구조물이 형성되는 것이 바람직하다. Preferably, the metal structure has a mesh-like metal structure.
상기 금속 구조물은, 마이크로 크기의 메쉬구조물이 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the metal structure is formed with a micro-sized mesh structure.
상기 금속 구조물의 표면에 나노구조물을 형성시키는 나노구조물 형성단계를 거치는 것이 바람직하다.It is preferable to pass through a nanostructure forming step of forming a nanostructure on the surface of the metal structure.
상기 나노구조물 형성단계후 상기 금속구조물의 표면을 개질시키는 표면개질단계를 거치는 것이 바람직하다.And the surface modification step of modifying the surface of the metal structure after the nanostructure forming step.
이에 따라, 전도성을 가지는 전도성 고분자를 이용하여 전도성 고분자의 표면에 전기도금에 의해 금속층을 형성시킨 후, 전도성 고분자를 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속 구조물을 형성시켜 이를 최종 금속제품으로 사용하거나 다른 제품을 성형하기 위한 몰드 또는 방전가공의 전극 등으로 활용가능하다는 이점이 있다. Accordingly, after forming a metal layer by electroplating on the surface of the conductive polymer using a conductive polymer having conductivity, and then separating the conductive polymer, a metal structure composed of only the metal layer is formed and used as a final metal product, It can be utilized as a mold for molding or an electrode for electric discharge machining.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 전도성을 가지는 전도성 고분자를 이용하여 전도성 고분자의 표면에 전기도금에 의해 금속층을 형성시킨 후, 전도성 고분자를 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속 구조물을 용이하게 형성시켜 이를 최종 금속제품으로 사용하거나 다른 제품을 성형하기 위한 몰드 또는 방전가공의 전극 등으로 활용가능하다는 효과가 있다. According to the present invention, a metal layer is formed on the surface of a conductive polymer by electroplating using a conductive polymer having conductivity, and then a conductive polymer is separated to easily form a metal structure composed of only a metal layer, There is an effect that it can be utilized as a metal product, a mold for molding another product, an electrode for electric discharge machining, or the like.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전도성 고분자를 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 타측면에 전도층을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 내부에 다공성 금속보조물을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 부도체 구조물을 형성시킨 전도성 고분자를 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 부도체 구조물을 형성시킨 전도성 고분자를 이용하여 메쉬형태의 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 전도성 고분자를 이용하여 튜브형상의 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 중심축에 금속와이어 또는 금속봉을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 외표면에 요철을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고,
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 부도체 구조물을 형성시킨 전도성 고분자를 이용하여 다공성 튜브형상의 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 구부러진 형상의 전도성 고분자 기판을 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 전도성 고분자 내부에 전도성 입자를 함유한 전도성 고분자 기판을 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 롤 형상의 전도성 고분자를 이용하여 연속적인 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고,
도 13은 본 발명의 제9실시예에 따른 롤 형상의 전도성 고분자 외표면에 부도체 구조물을 형성하여 연속적인 메쉬형태의 금속구조물을 형성시키는 장치의 개략도이고,
도 14는 본 발명의 제9실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 주사전자현미경 사진을 나타낸 도이고,
도 15는 본 발명의 제9실시예에 따른 금속구조물인 마이크로 금속메쉬의 주사전자현미경 사진을 나타낸 도이고,
도 16은 본 발명에 제9실시예에 따른 니켈 메쉬표면의 나노 구조물 형성사진을 나타낸 SEM 사진을 나타낸 도이고,
도 17은 본 발명의 제9실시예에 따른 초발수 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초발수 특징을 나타낸 도이고,
도 18은 본 발명의 제9실시예에 따른 초친유 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초친유 특징을 나타낸 도이고,
도 19는 본 발명의 제9실시예에 따른 초발유 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초발유 특징을 나타낸 도이고,
도 20은 본 발명의 제9실시예에 따른 초친수 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초친수 특징을 나타낸 도이다.1 is a schematic view of forming a metal structure using a conductive polymer according to a first embodiment of the present invention,
2 is a schematic view of a conductive polymer substrate having a conductive layer formed on the other side of a conductive polymer substrate according to a second embodiment of the present invention,
3 is a schematic view of a conductive polymer substrate in which a porous metal auxiliary material is formed inside a conductive polymer substrate according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a schematic view of forming a metal structure using a conductive polymer in which a non-conductive structure according to a third embodiment of the present invention is formed,
5 is a schematic view of forming a mesh-like metal structure using a conductive polymer having a nonconductor structure according to a third embodiment of the present invention,
6 is a schematic view of forming a tubular metal structure using the conductive polymer according to the fourth embodiment of the present invention,
7 is a schematic view of a conductive polymer substrate in which a metal wire or a metal rod is formed on the central axis of the conductive polymer substrate according to the fourth embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a schematic view of a conductive polymer substrate having concave and convex portions formed on an outer surface of a conductive polymer substrate according to a fourth embodiment of the present invention,
9 is a schematic view of forming a porous tubular metal structure using a conductive polymer having a nonconductive structure according to a fifth embodiment of the present invention,
10 is a schematic view of forming a metal structure using a bent conductive polymer substrate according to a sixth embodiment of the present invention,
11 is a schematic view of forming a metal structure using a conductive polymer substrate containing conductive particles inside a conductive polymer according to a seventh embodiment of the present invention,
12 is a schematic view of forming a continuous metal structure using a roll-shaped conductive polymer according to an eighth embodiment of the present invention,
13 is a schematic view of a device for forming a continuous metal mesh structure by forming a nonconductive structure on the outer surface of a rolled conductive polymer according to the ninth embodiment of the present invention,
14 is a scanning electron micrograph of a conductive polymer substrate according to a ninth embodiment of the present invention,
FIG. 15 is a scanning electron microscope (SEM) image of a micro-metal mesh, which is a metal structure according to a ninth embodiment of the present invention,
16 is a SEM photograph showing a nanostructure forming photograph of the surface of a nickel mesh according to the ninth embodiment of the present invention,
17 is a graph showing the super-water-repellent characteristics of the nano-micro-metal mesh modified with the super water-repellent surface according to the ninth embodiment of the present invention,
FIG. 18 is a graph showing the super-affinity characteristic of the nano-micro-metal mesh modified with the super-lipophilic surface according to the ninth embodiment of the present invention,
FIG. 19 is a graph showing the characteristics of super oil-refining of a nano-micro-metal mesh modified with a super oil-releasing surface according to a ninth embodiment of the present invention,
FIG. 20 is a diagram illustrating super-hydrophilic characteristics of a nano-micro-metal mesh modified with a superhydrophilic surface according to a ninth embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전도성 고분자를 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 타측면에 전도층을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 내부에 다공성 금속보조물을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 부도체 구조물을 형성시킨 전도성 고분자를 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 부도체 구조물을 형성시킨 전도성 고분자를 이용하여 메쉬형태의 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 전도성 고분자를 이용하여 튜브형상의 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 중심축에 금속와이어 또는 금속봉을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 외표면에 요철을 형성시킨 전도성 고분자 기판의 개략도이고, 도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 부도체 구조물을 형성시킨 전도성 고분자를 이용하여 다공성 튜브형상의 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 구부러진 형상의 전도성 고분자 기판을 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 전도성 고분자 내부에 전도성 입자를 함유한 전도성 고분자 기판을 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 롤 형상의 전도성 고분자를 이용하여 연속적인 금속 구조물을 형성시키는 개략도이고, 도 13은 본 발명의 제9실시예에 따른 롤 형상의 전도성 고분자 외표면에 부도체 구조물을 형성하여 연속적인 메쉬형태의 금속구조물을 형성시키는 장치의 개략도이고, 도 14는 본 발명의 제9실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 주사현미경 사진을 나타낸 도이고, 도 15는 본 발명의 제9실시예에 따른 금속구조물인 마이크로 금속메쉬의 주사현미경 사진을 나타낸 도이고, 도 16은 본 발명에 제9실시예에 따른 니켈 메쉬표면의 나노 구조물 형성사진을 나타낸 SEM 사진을 나타낸 도이고, 도 17은 본 발명의 제9실시예에 따른 초발수 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초발수 특징을 나타낸 도이고, 도 18은 본 발명의 제9실시예에 따른 초친유 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초친유 특징을 나타낸 도이고, 도 19는 본 발명의 제9실시예에 따른 초발유 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초발유 특징을 나타낸 도이고, 도 20은 본 발명의 제9실시예에 따른 초친수 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초친수 특징을 나타낸 도이다.FIG. 1 is a schematic view of forming a metal structure using a conductive polymer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conductive polymer substrate according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a schematic view of a conductive polymer substrate in which a porous metal auxiliary material is formed in a conductive polymer substrate according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a conductive polymer substrate according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic view illustrating formation of a mesh-like metal structure using a conductive polymer having a nonconductor structure according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic view of a metal structure using a conductive polymer, 6 is a schematic view of forming a tubular metal structure using the conductive polymer according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 8 is a schematic view of a conductive polymer substrate in which a metal wire or a metal rod is formed on the central axis of a conductive polymer substrate according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic view of a conductive polymer substrate according to a fourth embodiment of the present invention, 9 is a schematic view of forming a porous tubular metal structure using a conductive polymer in which a nonconductor structure according to a fifth embodiment of the present invention is formed, and FIG. 10 is a schematic view of a conductive polymer substrate according to a sixth embodiment of the present invention 11 is a schematic view of a conductive polymer substrate including conductive particles in a conductive polymer according to a seventh embodiment of the present invention to form a metal structure Fig. 12 is a schematic view showing a state in which the roll-shaped conductive polymer according to the eighth embodiment of the present invention is used FIG. 13 is a schematic view of a device for forming a continuous metal mesh structure by forming a nonconductive structure on the outer surface of the roll-shaped conductive polymer according to the ninth embodiment of the present invention, FIG. 14 is a scanning electron micrograph of a conductive polymer substrate according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a scanning electron micrograph of a metal mesh according to a ninth embodiment of the present invention. And FIG. 16 is a SEM photograph showing a nanostructure formed on a surface of a nickel mesh according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a cross- FIG. 18 is a graph showing the superfluidity characteristics of the micro-metal mesh according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 19 is a diagram showing the characteristics of super-oil-refining of a nano-micro metal mesh modified with a super oil-releasing surface according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a cross- Hydrophobic characteristics of the surface modified nano-micro metal mesh.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물은 전도성 고분자 기판을 특정한 형태로 가공한 후, 전도성 고분자 기판을 음극으로 사용하고 도금하고자 하는 금속을 양극으로 사용하며 전해질이 충진된 도금조 내에서 전기도금을 실시함에 의해 전도성 고분자 기판의 외표면에 금속층을 형성한다. As shown in the drawings, the metal structure using the conductive polymer according to the present invention can be produced by processing a conductive polymer substrate into a specific shape, using a conductive polymer substrate as a cathode, using a metal to be plated as an anode, The metal layer is formed on the outer surface of the conductive polymer substrate.
여기서 상기 전도성 고분자는 소재 자체에 전기가 통하기 때문에 전기적인 연결을 위한 부가적인 금속 코팅이 필요 없으므로 전도성 고분자 기판에 직접 전극을 연결하여 전기도금을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 전기도금 완료 후, 전도성 고분자를 도금물인 금속층으로부터 분리하거나 식각하는 방법으로 제거하면 초기 전도성 고분자 기판 표면 형태의 역상을 가지는 금속 구조물이 형성된다. Since the conductive polymer is electrically conductive to the material itself, there is no need for an additional metal coating for electrical connection. Therefore, electroplating can be performed by connecting electrodes directly to the conductive polymer substrate. After the electroplating is completed, the conductive polymer is removed from the metal layer, which is a plating material, or removed by a method such as etching, thereby forming a metal structure having a reverse phase of the surface shape of the initial conductive polymer substrate.
금속층으로부터 전도성 고분자 기판을 보다 쉽게 분리하기 위해, 분리 시에 온도를 높이거나 낮추는 방법으로 온도차를 주면 고분자와 금속 간의 상이한 열팽창계수로 인하여 전도성 고분자와 금속층 계면이 쉽게 분리될 수 있다. 또한 초음파와 같은 진동에너지를 가하거나, 또는 고분자와 금속층 계면에 고압의 공기 또는 물을 주사하여 고분자와 금속층의 분리를 쉽게 할 수 있다.In order to more easily separate the conductive polymer substrate from the metal layer, if the temperature difference is increased or decreased by the temperature during the separation, the interface between the conductive polymer and the metal layer can be easily separated due to the different thermal expansion coefficient between the polymer and the metal. Further, separation of the polymer and the metal layer can be facilitated by applying vibration energy such as ultrasonic waves, or by injecting high-pressure air or water to the interface between the polymer and the metal layer.
여기서 상기 전도성 고분자는 적당한 불순물로 도핑된 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리페닐렌설파이드 등 다양한 종류의 전도성 고분자의 사용이 가능하며, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 등과 같은 전도성 탄화물 또는 금속 분말 등과 같은 각종 전도성 입자가 부도체 고분자에 분산되어 있는 형태도 가능하다. Here, the conductive polymer may be prepared by using various kinds of conductive polymers such as poly-3,4-ethylenedioxythiophene, polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyphenylene vinylene and polyphenylene sulfide doped with a suitable impurity. And various conductive particles such as conductive carbides such as carbon nanotubes (CNTs) and graphenes or metal powders may be dispersed in the nonconductor polymer.
상기 부도체 고분자의 재질은 아크릴, PMMA(Polymethyl methacrylate), 폴리에틸렌, PTFE, 테프론, 폴리카보네이트(Poly Carbonate), PVDF(Poly Vinylidene Fluoride), COC(Cyclic Olefin Copolymer). 나일론, 폴리에스테르, 폴리비닐, 캡톤(Kapton), 감광제(photoresist) 등의 폴리머 재질 또는 이들의 복합재와 각종 탄소(carbon) 기반 또는 PDMS(polydimethyl siloxane)를 포함한 실리콘(silicone) 기반의 탄성 고무류와 같은 재질도 사용 가능하다.The nonconductive polymer is made of acrylic, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene, PTFE, Teflon, polycarbonate, polyvinylidene fluoride (PVDF), or cyclic olefin copolymer (COC). Such as silicone-based elastic rubbers containing various carbon materials or various carbon-based or polydimethyl siloxane (PDMS) polymers, such as nylon, polyester, polyvinyl, Kapton and photoresist, Materials can also be used.
또한 상기 전도성 고분자 기판을 가공할 때에는 선삭, 밀링, 드릴링 등과 같은 선반 가공과 다이싱 장치를 이용한 홈 가공 등이 가능하며, 레이저 가공, 워터젯 가공이 가능하며, 리소그래피(lithography)를 이용한 가공이 가능하며, 플라즈마를 이용한 건식식각이나 화학용액을 이용한 습식식각도 가능하다. 또한 사출성형, 캐스팅, 엠보싱, 압출, 인발 등과 같은 통상적인 종래의 가공법을 사용할 수 있다.When the conductive polymer substrate is processed, lathe processing such as turning, milling, and drilling, and groove processing using a dicing device can be performed. Laser processing and water jet processing are possible, and lithography processing is possible , Wet etching using plasma or wet etching using chemical solution is also possible. Conventional conventional processing methods such as injection molding, casting, embossing, extrusion, drawing and the like can also be used.
한편, 상기 도금 금속 구조물은 그 자체로 최종제품이 될 수 있으며, 다른 제품을 성형하기 위한 몰드 또는 방전가공(EDM)의 전극 등으로 활용될 수 있다. On the other hand, the plated metal structure itself may be a final product, and may be utilized as a mold for molding other products or as an electrode for EDM.
전기도금은 일반적인 전기도금을 사용하며 전해질이 충전된 도금조에 본 발명의 전도성 고분자 기판을 음극으로 사용하고, 양극으로 상기 전도성 기판에 도금하고자 하는 금속을 사용하여 양극에 일정 전압을 인가하면 상기 전도성 고분자 기판의 외표면에 일정 두께의 금속층이 형성된다. 여기서 상기 전기도금은 공지의 기술이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.Electroplating uses a general electroplating. When a conductive polymer substrate of the present invention is used as a negative electrode in a plating bath filled with an electrolyte and a metal to be plated on the conductive substrate is used as an anode, a constant voltage is applied to the positive electrode, A metal layer of a predetermined thickness is formed on the outer surface of the substrate. Here, since the electroplating is a well-known technique, a further detailed description will be omitted.
이하 본 발명의 금속 구조물의 형성에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
< 제1실시예 >≪ Embodiment 1 >
본 발명의 제1실시예는, 도1에 도시된 바와 같이, 요철이 형성된 판상의 전도성 고분자 기판(100)을 형성시키고, 이에 전기 도금하여 요철이 형성된 전도성 고분자 기판 표면에 금속층(110)을 형성시킨 후, 상기 전도성 고분자 기판(100)을 제거하여 순수한 금속층(110)인 판상의 금속 구조물(120)을 형성시킨다. 이때 상기 금속층(110)은 전도성 고분자 기판(100)에 형성된 요철의 역상에 해당되는 요철이 형성된 판상의 금속구조물(120)이 수득된다. 여기서 상기 판상의 전도성 고분자 기판(100)에 요철이 형성된 것으로 설명하였으나, 요철이 형성되지 않은 판상의 전도성 고분자 기판(100)을 사용하여 금속구조물(120)을 형성시킬 수 있다. 즉, 판상이며 다양한 형상을 가지는 전도성 고분자 기판(100)을 사용하여 이에 대응하는 다양한 형상의 금속구조물(120)을 형성시킬 수 있다. 1, a planar
< 제2실시예 >≪ Embodiment 2 >
본 발명의 제2실시예는, 판상의 전도성 고분자 기판(100)의 전기전도도를 향상시키기 위한 것으로, 도2와 같이, 상기 전도성 고분자 기판(100)의 타측면에 금속을 증착하거나 덧대는 형태로 전도층(200)을 형성시킨다. 이는 도금 시 음(-)전극을 상기 전도층(200)에 연결함에 의해 전기전도도가 높아져 도금을 빠르게 할 수 있다. The second embodiment of the present invention is to improve the electrical conductivity of the
그리고, 필요 시 도3과 같이, 판상의 전도성 고분자 기판(100) 내부에 메쉬 또는 스펀지 형태의 다공성 금속 보조물(220)을 함입하여 다공성 금속 보조물(220)에 음전극을 연결하면 전기전도도를 크게 높여 도금을 빠르게 할 수 있고, 도금을 전표면에 균일하게 할 수 있다. 물론 본 발명의 제2실시예에서도 도금 후에는 상기 전도성 고분자 기판(100)을 분리함에 의해 상기 제1실시예와 같이 전도성 고분자 기판(100)에 형성된 요철의 역상에 해당되는 요철이 형성된 판상의 금속구조물(120)이 수득 된다. 3, if a porous metal
< 제3실시예 >≪ Third Embodiment >
본 발명의 제3실시예는 판상의 전도성 고분자 기판(100) 상면에 부도체 구조물(300)을 형성시킨 후 이에 전기도금을 실시하고 전도성 고분자 기판(100)을 제거함에 의해 고단면을 가지는 금속구조물(120)을 형성시키거나 메쉬형태의 다공성 금속구조물을 형성시키는 경우에 대한 실시예이다. A third embodiment of the present invention is a method of forming a
고단면을 가지는 금속구조물(120)의 형성은 도4에 도시된 바와 같이, 먼저 판상의 전도성 고분자 기판(100) 상면에 다수의 부도체 구조물(300)을 형성시킨다. 그런 다음 상기 제1실시예와 동일한 방법으로 전기도금을 실시한다. 전기도금을 일정시간 하게 되면 상기 부도체 구조물(300)의 사이 및 그 상면에 금속층(110)이 형성된다. 금속층(110)이 형성되면 상기 부도체 구조물(300)이 형성된 전도성 고분자 기판(100)을 분리함에 의해 고단면을 가지는 판상의 금속구조물(120)이 형성된다. As shown in FIG. 4, first, a plurality of
메쉬형태의 구조를 가지는 금속구조물(120)의 형성은 도5에 도시된 바와 같이, 먼저 판상의 전도성 고분자 기판(100) 상면에 다수의 부도체 구조물(300)을 형성시킨다. 그런 다음 상기 제1실시예와 동일한 방법으로 전기도금을 실시한다. 전기도금을 일정시간 이하로 하게 되면 도금된 금속층(110)의 높이가 부도체 구조물(300)의 높이보다 낮게 된다. 따라서 상기 부도체 구조물(300)의 사이 내부에만 금속층(110)이 형성되고 부도체 구조물(300)에는 전기도금이 되지 않은 금속층(110)이 형성되고, 상기 부도체 구조물(300)이 형성된 전도성 고분자 기판(100)을 분리함에 의해 메쉬형태의 판상의 다공성 금속구조물(120)이 형성된다. As shown in FIG. 5, the
< 제4실시예 ><Fourth Embodiment>
본 발명의 제4실시예는 튜브형상의 금속구조물을 형성시키는 구성에 관한 것으로, 도6과 같이, 원주형의 전도성 고분자 기판(100)을 형성시키고, 이를 이용하여 전기 도금하여 전도성 고분자 기판의 표면에 금속층(110)을 형성시킨 후, 상기 전도성 고분자 기판(100)을 제거하여 순수한 금속층(110)인 튜브형상의 금속 구조물(120)을 형성시킨다. A fourth embodiment of the present invention relates to a structure for forming a tubular metal structure. As shown in FIG. 6, a columnar
그리고, 도7과 같이, 축 방향을 따라 금속와이어(400)가 함입된 원주형의 전도성 고분자 기판을 이용하고 금속와이어(400)에 음전극을 연결하면 전기전도도를 크게 높여 도금을 빠르게 할 수 있고, 도금을 전도성 고분자 기판(100)의 전표면에 균일하게 할 수 있다. 도금 후에는 상기 전도성 고분자 기판(100)을 분리함에 의해 튜브형상의 금속 구조물(120)을 형성된다. As shown in FIG. 7, when a columnar conductive polymer substrate having a
또한 필요 시, 도8과 같이 원주형의 전도성 고분자 기판(100)의 표면에 요철이 형성된 전도성 고분자 기판을 이용하여 전기 도금하여 표면에 금속층(110)을 형성시키고, 상기 전도성 고분자 기판(100)을 제거하면, 상기 금속층(110)은 전도성 고분자 기판(100)에 형성된 요철의 역상에 해당되는 요철이 내주면에 형성된 원통형상의 금속구조물(120)이 수득 된다. 튜브 형상은 상기 예시한 원주형에 한정되지 아니하며, 전도성 고분자 기판의 형태에 따라서 삼각형, 사각형, 육각형, 타원형, 별모양 등과 같은 형태 또는 이들이 결합된 형태로 제작될 수 있다.8, electroplating is performed using a conductive polymer substrate having concave and convex portions formed on the surface of the columnar
< 제5실시예 ><Fifth Embodiment>
본 발명의 제5실시예는 다공성을 가지는 튜브형상의 금속구조물을 형성시키는 구성에 관한 것으로, 도9와 같이, 기둥형상의 전도성 고분자 기판(110)의 외표면에 다수의 부도체 구조물(300)을 형성시킨다. 그런 다음 상기 제1실시예와 동일한 방법으로 전기도금을 실시한다. 전기도금을 일정시간 이하로 하면 상기 부도체 구조물의 사이 내부에만 금속층(110)이 형성되고 부도체 구조물(300)에는 전기도금이 되지 않은 금속층(110)이 형성된다. 상기의 상태에서 상기 부도체 구조물(300)이 형성된 전도성 고분자 기판(100)을 제거함에 의해 표면에 메쉬형태의 다공을 가지는 사각 튜브형상의 금속구조물(120)이 형성된다.A fifth embodiment of the present invention relates to a structure for forming a tubular metal structure having a porous structure. As shown in FIG. 9, a plurality of
< 제6실시예 ><Sixth Embodiment>
본 발명의 제6실시예는 구부러진 형상을 가지는 금속 구조물을 형성시키는 것으로, 전도성 고분자 기판(100)은 임의의 형태대로 가공이 가능할 뿐 아니라, 재료 자체가 유연하므로 원하는 형태로 구부릴 수도 있다. The sixth embodiment of the present invention forms a metal structure having a bent shape. The
따라서, 도10과 같이, 요철이 형성된 판상이며 구부러진 전도성 고분자 기판(100)을 형성시키고, 이에 전기 도금하여 요철이 형성된 전도성 고분자 기판(100) 표면에 금속층(110)을 형성시킨 후, 상기 전도성 고분자 기판(100)을 제거하여 순수한 금속층(110)인 판상의 금속 구조물(120)을 형성시킨다. 상기 금속층(110)은 전도성 고분자 기판에 형성된 요철의 역상에 해당되는 요철이 형성된 판상의 구부러진 금속구조물(120)이 수득된다. Therefore, as shown in FIG. 10, after forming a plate-shaped and curved
< 제7실시예 ><Seventh Embodiment>
본 발명의 제7실시예는 탄소나노튜브(CNT)와 같은 전도성 입자가 함유된 전도성 고분자 기판을 이용하여 금속구조물을 형성시키는 경우에 관한 것이다. A seventh embodiment of the present invention relates to the case of forming a metal structure using a conductive polymer substrate containing conductive particles such as carbon nanotubes (CNT).
도11과 같이, 먼저 전도성 입자(600)가 함유된 전도성 고분자 기판의 표면을 매우 얇게 식각함에 의해 전도성 입자(600)를 표면에 노출되게 한다. 전도성 입자(600)가 노출된 상태에서 전도성 고분자 기판(100)에 전기도금을 하여 금속층(110)을 형성시키면 전도성 입자(600)가 금속층(110)과 결합된다. 이런 상태에서 전도성 고분자 기판(100)을 제거하게 되면, 도금된 금속층(110) 표면에 전도성 입자(600)가 고정된 금속구조물(120)이 형성된다. 이러한 방법으로 금속 표면에 전도성 입자를 단단하게 고정할 수 있다. 11, the surface of the conductive polymer substrate containing the
여기서 상기 전도성 고분자 기판의 표면 식각에는 산소, 헬륨과 같은 가스를 이용한 플라즈마 또는 레이저를 이용한 건식식각과 더불어 화학용액을 이용한 습식식각을 이용할 수 있다.The surface etching of the conductive polymer substrate may be performed by dry etching using a plasma or a laser using a gas such as oxygen or helium, or wet etching using a chemical solution.
< 제8실시예 > ≪ Eighth Embodiment >
본 발명의 제8실시예는 금속 구조물을 연속적으로 형성시키는 구성에 관한 것이다. An eighth embodiment of the present invention relates to a structure for continuously forming a metal structure.
도12에 도시된 바와 같이, 전도성 고분자 기판(100)을 롤(500)의 외표면에 원통형으로 형성하여 전도성 고분자 기판(100)을 형성시키거나, 원주형의 전도성 고분자 기판을 직접롤로 사용하여도 된다. 상기 원통형 전도성 기판의 외표면에는 필요 시 요철이 형성된다. As shown in FIG. 12, when the
그런 상태에서 상기 전도성 고분자 기판(100)을 음극으로 사용하고, 양극으로 상기 전도성 기판에 도금하고자 하는 금속을 사용하여 양극에 일정 전압을 인가시키고, 상기 전도성 고분자 기판을 도금조(700) 내에서 회전시키게 되면, 전기도금에 의해 상기 전도성 고분자 기판(100)의 외표면에 금속층(110)이 형성되고, 상기 전도성 고분자 기판(100)이 회전되어 도금조(700)의 전해액으로 부터 이탈되면서 상기 금속층(110)이 상기 전도성 고분자 기판(100)으로부터 분리되어 판상의 금속 구조물(120)이 연속적으로 형성된다. In this state, the
< 제9실시예 >≪ Example 9 &
본 발명의 본 발명의 제9실시예는 메쉬 형태의 금속 구조물을 연속적으로 형성시키는 구성에 관한 것이다.A ninth embodiment of the present invention relates to a structure for continuously forming a mesh-shaped metal structure.
도13은 연속적인 메쉬형태의 금속구조물을 형성시키는 장치의 개략도로써, 전기도금을 이용하여 금속 구조물을 형성시키는 마이크로 금속메쉬 형성단계와, 상기 마이크로 금속메쉬 형성단계를 거친 후 금속메쉬의 표면에 나노구조물을 형성시키는 나노구조물 형성단계와, 상기 나노구조물 형성단계를 거친 금속메쉬의 표면을 개질시키는 표면개질단계를 포함하여 구성된다. FIG. 13 is a schematic view of a device for forming a continuous metal mesh structure, which comprises a micro-metal mesh forming step of forming a metal structure using electroplating, a step of forming a metal mesh on the surface of the metal mesh, A nanostructure forming step of forming a structure, and a surface modification step of modifying the surface of the metal mesh through the nanostructure forming step.
먼저, 마이크로 금속메쉬를 형성하기 위해서는 전도성 고분자 기판이 필요한바, 전도성 고분자 기판(100)을 롤(500)의 외표면에 원통형으로 형성하여 전도성 고분자 기판(100)을 형성시키거나, 원주형의 전도성 고분자 기판을 직접 롤로 사용한다.In order to form the micrometal mesh, a conductive polymer substrate is required. The
도14는 본 발명의 제9실시예에 따른 전도성 고분자 기판의 주사현미경 사진을 나타낸 도로써, 전도성 고분자 기판에는 실리콘에 전도체인 탄소나노튜브가 섞여 있어 전기가 통하는 도전성 영역(101)과, 실리콘만 있는 부도체 구조물(300)인 부도체 영역이 형성되어 있다. 상기 상기 도전성 영역(101)은 후술하는 전기도금에 의해 전기도금이 되는 부분이고, 상기 부도체 영역은 후술하는 전기도금에 의해 전기도금이 되지 않는 부분이 된다. 본 발명에서 언급한 전기도금은 주로 주조도금(electroforming)을 말하며 이하 동일한 내용이다. 14 is a scanning electron micrograph of a conductive polymer substrate according to a ninth embodiment of the present invention. In the conductive polymer substrate, a
상기와 같이 롤형상으로 형성된 전도성 고분자 기판(100)을 이용하여 마이크로 금속메쉬 형성단계가 진행되는바, 도금조에서 상기 전도성 고분자 기판(100)을 음극으로 사용하고, 양극으로 상기 전도성 기판에 도금하고자 하는 금속을 사용하여 양극에 일정 전압을 인가시키고, 상기 전도성 고분자 기판을 도금조(700) 내에서 회전시키게 되면, 전기도금에 의해 상기 전도성 고분자 기판(100)의 외표면에 금속층(110)이 형성되고, 상기 전도성 고분자 기판(100)이 회전되어 도금조(700)의 전해액으로 부터 이탈되면서 상기 금속층(110)이 상기 전도성 고분자 기판(100)으로부터 분리되어 판상의 금속 구조물(120)인 마이크로 금속메쉬(121)가 형성된다. 본 발명에서는 상기 도금하고자 하는 금속으로 니켈을 사용하였으며, 니켈을 사용하여 형성된 금속구조물인 마이크로 금속메쉬(121)의 주사현미경 사진을 도15에 나타내었다. 도15에 따르면 마이크로 크기를 가지는 메쉬가 형성됨을 알 수 있다. The micrometallic mesh formation step is performed using the
상기 마이크로 금속메쉬(121)는 세정 및 건조공정을 거친 후 나노구조물 형성단계를 거치게 된다. 상기 마이크로 금속메쉬 형성단계를 거친 마이크로 금속메쉬는 나노구조물 형성용액이 충전된 제1수조(710)를 거침에 의해 상기 마이크로 금속메쉬의 표면에 나노크기의 나노구조물이 형성된 나노-마이크로 금속메쉬(122)가 형성된다. The
도16은 본 발명에 따른 니켈 메쉬표면의 나노 구조물 형성사진을 나타낸 SEM 사진으로 마이크로 금속메쉬의 표면에 나노크기의 나노구조물이 형성됨을 알 수 있다. FIG. 16 is a SEM photograph showing a nanostructure-forming photograph of the surface of a nickel mesh according to the present invention, showing that a nano-sized nanostructure is formed on the surface of a micro-metal mesh.
상기 나노-마이크로 금속메쉬(122)는 재차 세정 및 건조공정을 거친 후 상기 나노-마이크로 금속메쉬(122)의 표면을 개질시키는 표면개질단계를 거치게 된다. 상기 마이크로 금속메쉬 형성단계를 거친 나노-마이크로 금속메쉬(122)는 표면개질용액이 충전된 제2수조(720)를 거침에 의해 상기 나노-마이크로 금속메쉬(122)의 표면이 개질된다. 여기서 상기 나노-마이크로 금속메쉬(122)의 표면은 표면개질용액의 성질에 따라 친유, 발유, 친수, 발수 등의 다양한 성질을 가지는 표면으로 개질이 가능하다. 또한 표면개질공정에서 촉매를 촉진하는 화학물질, 바이오물질, 자기조립단분자막(SAM) 등의 기능성 물질을 금속 메쉬의 표면에 입혀, 메쉬의 표면에 기능성을 부여할 수 있다. The nano-
도17은 본 발명의 제9실시예에 따른 초발수 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초발수 특징을 나타낸도로써 물이 나노-마이크로 금속메쉬 표면에 접촉된 형상이 초발수 형상을 나타내고, 도18은 본 발명의 제9실시예에 따른 초친유 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초친유 특징을 나타낸도로써, 기름이 나노-마이크로 금속메쉬에 접촉된 초친유 현상을 나타내고, 도19는 본 발명의 제9실시예에 따른 초발유 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초발유 특징을 나타낸 도로써 물이 나노-마이크로 금속메쉬 표면에 접촉된 형상이 초발유 형상을 나타내고, 도20은 본 발명의 제9실시예에 따른 초친수 표면으로 개질된 나노-마이크로 금속메쉬의 초친수 특징을 나타낸도로써, 기름이 나노-마이크로 금속메쉬에 접촉된 초친수 현상을 나타냄을 알 수 있다. FIG. 17 is a graph showing super-water-repellent characteristics of a nano-micro-metal mesh modified with a super water-repellent surface according to a ninth embodiment of the present invention, wherein water is in contact with a nano- FIG. 18 is a graph showing the super-affinity characteristic of the nano-micrometallic metal mesh modified with the supra -channel surface according to the ninth embodiment of the present invention, and shows the super-affinity phenomenon in which the oil contacts the nano- In which the water contacts the surface of the nano-micro metal mesh to show the super oil-releasing characteristic of the nano-micro metal mesh modified with the super oil-releasing surface according to the ninth embodiment of the present invention, Shows a superhydrophilic characteristic of a nano-micro metal mesh modified with a superhydrophilic surface according to a ninth embodiment of the present invention, in which the oil contacts the nano- You can see the burning.
이는 표면 개질용액에 따라 나노-마이크로 금속메쉬의 표면은 다양한 용도로 표면개질이 가능함을 알 수 있다. It can be seen that the surface of the nano-micro metal mesh can be surface-modified for various purposes depending on the surface modification solution.
상기 표면개질단계를 거친 나노-마이크로 금속메쉬는 재차 세정 및 건조를 거친 후 권치롤(800)에 권치되어 최종 금속구조물이 형성된다. 이러한 일련의 과정은 연속적으로 진행된다. The nano-micro-metal mesh having undergone the surface modification step is again cleaned and dried, and then is wound on the winding
상기와 같이, 전도성을 가지는 전도성 고분자를 이용하여 전도성 고분자의 표면에 전기도금에 의해 금속층을 형성시킨 후, 전도성 고분자를 분리함에 의해 금속층만으로 구성된 금속 구조물을 용이하게 형성시켜 이를 최종 금속제품으로 사용하거나 다른 제품을 성형하기 위한 몰드 또는 방전가공의 전극 등으로 활용가능하며, 상기에서 설명한 실시예는 본 발명의 적용범위를 설명하는 정도로 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다. As described above, the conductive polymer having conductivity is used to form a metal layer on the surface of the conductive polymer by electroplating, and then the conductive polymer is separated to easily form a metal structure composed of only the metal layer, A mold for molding other products, an electrode for electric discharge machining, etc., and the above-described embodiments do not limit the scope of the present invention to the extent of explaining the scope of application of the present invention.
100 : 전도성 고분자 기판 101 : 도전성 영역
110 : 금속층 120 : 금속구조물
121 : 마이크로 금속메쉬 122 : 나노-마이크로 금속메쉬
200 : 전도층 220 : 다공성 금속보조물
300 : 부도체구조물 400 : 금속와이어
500 : 롤 600 : 전도성입자
700 : 도금조 710 : 제1수조
720 : 제2수조 800 : 권치롤100: conductive polymer substrate 101: conductive region
110: metal layer 120: metal structure
121: Micro metal mesh 122: Nano-micro metal mesh
200: conductive layer 220: porous metal auxiliary
300: nonconductor structure 400: metal wire
500: Roll 600: Conductive particles
700: Plating tank 710: First tank
720: The second tank 800:
Claims (16)
상기 전도성 고분자 기판은 고분자에 전도성 입자를 혼합하여 형성되고, 상기 전도성 고분자 기판의 일측 표면을 식각하여 고분자에 혼합된 전도성 입자를 외부로 노출시키고, 외부로 노출된 상기 전도성 입자는 상기 금속층의 표면에 전이되어 금속층 표면에 전도성 입자가 고정된 금속구조물을 형성시키되,
상기 전도성 고분자 기판은 기판의 일측표면에 부도체 구조물이 형성되어 전기도금이 됨을 특징으로 하는 전도성 고분자를 이용한 금속 구조물 제조 방법.Forming a conductive polymer substrate, forming a metal layer on the surface of the conductive polymer substrate by electroplating with the conductive polymer substrate as a cathode and a metal as an anode in a plating bath, and then separating the conductive polymer substrate from the metal layer A metal structure composed of only a metal layer is formed,
The conductive polymer substrate is formed by mixing conductive particles with a polymer. The conductive particles mixed in the polymer are exposed to the outside by etching one surface of the conductive polymer substrate, and the conductive particles exposed to the outside are coated on the surface of the metal layer To form a metal structure having conductive particles fixed on the surface of the metal layer,
Wherein the conductive polymer substrate has a nonconductive structure formed on one side surface of the substrate to be electroplated.
상기 전도성 고분자 기판은 롤의 외표면에 형성되고, 상기 롤이 도금조 내에서 회전되면서 금속층이 형성되어 금속구조물이 연속적으로 형성되고,
상기 전도성 고분자 기판은 고분자에 전도성 입자를 혼합하여 형성되고, 상기 전도성 고분자 기판의 일측 표면을 식각하여 고분자에 혼합된 전도성 입자를 외부로 노출시키고 외부로 노출된 상기 전도성 입자는 상기 금속층의 표면에 전이되며,
상기 금속구조물은 마이크로 크기의 메쉬 구조물로 형성되고, 상기 마이크로 크기의 메쉬 구조물의 표면에 나노구조물을 형성시키는 나노구조물 형성단계를 거친 후, 표면을 개질시키는 표면개질단계를 거침을 특징으로 하는 고분자를 이용한 금속 구조물 제조 방법.A conductive polymer substrate is formed, a metal layer is formed on the surface of the conductive polymer substrate by electroplating with the conductive polymer substrate as a cathode and the metal as an anode in a plating bath, and then the conductive polymer substrate is separated from the metal layer A metal structure composed of only a metal layer is formed,
The conductive polymer substrate is formed on the outer surface of the roll, the metal layer is formed while the roll is rotated in the plating bath to continuously form the metal structure,
The conductive polymer substrate is formed by mixing conductive particles in a polymer. The conductive particles mixed in the polymer are exposed to the outside by etching one surface of the conductive polymer substrate, and the conductive particles exposed to the outside are transferred to the surface of the metal layer And,
Wherein the metal structure is formed of a micro-sized mesh structure, and after the nanostructure forming step of forming the nanostructure on the surface of the micro-sized mesh structure, the metal structure is subjected to a surface modification step of modifying the surface of the nanostructure. METHOD FOR MANUFACTURING METAL STRUCTURE USING
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