KR102336194B1 - Apparatus with waterproofing, ice protection and antifouling function - Google Patents

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KR102336194B1 KR1020190172009A KR20190172009A KR102336194B1 KR 102336194 B1 KR102336194 B1 KR 102336194B1 KR 1020190172009 A KR1020190172009 A KR 1020190172009A KR 20190172009 A KR20190172009 A KR 20190172009A KR 102336194 B1 KR102336194 B1 KR 102336194B1
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Abstract

본 발명은 일표면에 미세 패턴이 형성되어 있는 베이스 부재, 상기 미세 패턴 상에 돌출되게 형성되고, 복수 개가 상호 이격되게 배치되며, 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 미세 구조물들, 상기 미세 구조물의 표면에 형성되어 배치되어 있는 나노 입자들 및 자기장을 발생시켜 상기 미세 구조물들의 일부 또는 전체를 움직이게 하는 자기장 발생부를 포함하고, 상기 자기장 발생부의 극성변화를 통하여 상기 자기장의 방향을 변화시켜 상기 미세 구조물의 기울어짐 각도를 조절함으로써, 상기 나노 입자들 상에 접촉하는 물질의 부착을 변화시키는 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치를 제공한다.
따라서 나노 입자가 표면에 전체적으로 형성되어 있으므로, 나노 입자의 초소수성으로 인해 표면에 접촉하는 물질이 오랫동안 부착되어 있지 못하고 미끄러져 나가거나 제거됨으로써 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는다.The present invention provides a base member having a micro-pattern formed on one surface thereof, a plurality of micro-structures that are formed to protrude on the micro-pattern, are spaced apart from each other, and whose direction can be controlled by a magnetic field, the micro-structure on the surface of the micro-structure. It includes a magnetic field generator that generates a magnetic field and generates a magnetic field to move some or all of the microstructures, and changes the direction of the magnetic field by changing the polarity of the magnetic field generator so that the microstructure is tilted To provide a device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions for changing the adhesion of a material in contact on the nanoparticles by adjusting the angle.
Therefore, since the nanoparticles are formed entirely on the surface, the material in contact with the surface does not adhere for a long time due to the superhydrophobicity of the nanoparticles and slides out or is removed, thereby having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions.

Description

방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치{Apparatus with waterproofing, ice protection and antifouling function}Apparatus with waterproofing, ice protection and antifouling function}

본 발명은 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 미세 구조물들의 각도를 자기장 발생기를 이용하여 조절함으로써 방수, 방빙 및 방오 기능을 향상시킨 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions, and more particularly, a waterproofing with improved waterproof, anti-icing and anti-fouling functions by using a magnetic field generator to adjust the angles of microstructures whose direction can be adjusted by a magnetic field. , to a device having anti-icing and anti-fouling functions.

발수성(hydrophobic property)을 갖는 표면은 물에 대한 반발성을 가져, 물방울에 대한 접촉각이 90도 이상인 표면을 말한다. 발수 표면은 물방울이 먼지와 함께 구르기 쉬워 자기세정효과(self-cleaning effect)와 함께, 방오성의 특성을 나타낸다. 이러한 발수 표면은 지금까지 화학적 인자, 즉 표면에너지가 낮은 실리콘 고분자(silicone polymer) 또는 불소계 화합물을 기재 상에 습식 또는 건식법을 사용하여 코팅함으로써 구현하여 왔다.A surface having hydrophobic properties refers to a surface having a water repellency and a contact angle with respect to water droplets of 90 degrees or more. The water-repellent surface exhibits antifouling properties as well as a self-cleaning effect because water droplets easily roll with dust. Such a water-repellent surface has been implemented by coating a chemical factor, ie, a silicone polymer or a fluorine-based compound having a low surface energy, on a substrate using a wet or dry method.

하지만 이러한 방법들을 이용한 발수나 방오 및 방빙 표면은 제작하기 복잡하고 제작된 표면이 고정된 상태를 유지하기 때문에 변화하는 환경에 적합한 표면 구조를 갖지 못하는 한계가 있다.However, the water-repellent, antifouling and anti-icing surface using these methods is complicated to manufacture, and since the manufactured surface maintains a fixed state, there is a limitation in not having a surface structure suitable for a changing environment.

대한민국등록특허 제10-1268270호Republic of Korea Patent No. 10-1268270

본 발명은 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 미세 구조물들의 각도를 자기장 발생기를 이용하여 조절함으로써 방수, 방빙 및 방오 기능을 향상시킨 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions, which improves waterproof, anti-icing and anti-fouling functions by adjusting the angles of microstructures whose direction can be adjusted by a magnetic field using a magnetic field generator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 일표면에 미세 패턴이 형성되어 있는 베이스 부재, 상기 미세 패턴 상에 돌출되게 형성되고, 복수 개가 상호 이격되게 배치되며, 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 미세 구조물들, 상기 미세 구조물의 표면에 형성되어 배치되어 있는 나노 입자들 및 자기장을 발생시켜 상기 미세 구조물들의 일부 또는 전체를 움직이게 하는 자기장 발생부를 포함하고, 상기 자기장 발생부의 극성변화를 통하여 상기 자기장의 방향을 변화시켜 상기 미세 구조물의 기울어짐 각도를 조절함으로써, 상기 나노 입자들 상에 접촉하는 물질의 부착을 변화시키는 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a microstructure having a micro-pattern formed on one surface thereof, a base member protruding on the micro-pattern, a plurality of microstructures arranged to be spaced apart from each other, and the direction of which can be controlled by a magnetic field. and a magnetic field generator for generating a magnetic field to move some or all of the microstructures by generating a magnetic field and nanoparticles formed on the surface of the microstructure, and changing the polarity of the magnetic field generator to determine the direction of the magnetic field To provide a device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions for changing the adhesion of a material in contact on the nanoparticles by changing the inclination angle of the microstructure.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 일표면에 미세 패턴이 형성되어 텍스처 구조를 갖는 베이스 부재, 상기 베이스 부재의 일표면 중에서 상기 미세 패턴이 형성되어 있는 부분에서는 상기 미세 패턴 상에 돌출되게 배치되고, 상기 미세 패턴이 형성되어 있는 부분 외의 부분에서는 상기 베이스 부재의 일표면에 직접 돌출되게 배치되되, 각각의 부분에서 복수 개가 상호 이격되게 배치되며, 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 원뿔 형상의 미세 섬모들, 상기 미세 섬모들의 표면에 배치되어 있는 나노 입자들 및 자기장을 발생시켜 상기 미세 섬모들의 일부 또는 전체를 움직이게 하는 자석을 포함하고, 상기 자석의 회전 또는 평행이동에 따른 극성변화를 통하여 상기 자석에 의해 형성되는 자기력선의 방향을 변화시키고, 상기 변화된 자기력선의 방향에 따라 상기 미세 섬모들의 기울어지는 각도를 조절함으로써, 상기 나노 입자들 상에 접촉하는 물질의 부착을 변화시키는 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a base member having a texture structure by forming a fine pattern on one surface, and a portion on which the fine pattern is formed among one surface of the base member is disposed to protrude on the fine pattern In a portion other than the portion on which the micropattern is formed, it is disposed to protrude directly from one surface of the base member, a plurality of conical microcilia are arranged to be spaced apart from each other in each portion, and the direction can be controlled by a magnetic field. Including a magnet that generates a magnetic field to move some or all of the microcilia by generating a magnetic field and nanoparticles disposed on the surface of the microcilia, through a polarity change according to the rotation or parallel movement of the magnet to the magnet By changing the direction of the magnetic force line formed by provide the device.

본 발명에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The device having a waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to the present invention has the following effects.

첫째, 나노 입자가 표면에 전체적으로 형성되어 있으므로, 나노 입자의 초소수성으로 인해 표면에 접촉하는 물질이 오랫동안 부착되어 있지 못하고 미끄러져 나가거나 제거됨으로써 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는다.First, since nanoparticles are formed entirely on the surface, substances in contact with the surface do not adhere to the surface for a long time due to the superhydrophobicity of the nanoparticles and slide out or are removed, thereby having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions.

둘째, 표면에 접촉하는 물질을 제거하기 위해 미세 구조물의 각도를 조절함으로써 접촉하는 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.Second, by adjusting the angle of the microstructure to remove the material in contact with the surface, the contacting material can be efficiently removed.

셋째, 자기장 발생부를 이용하여 미세 구조물의 각도를 쉽게 조절할 수 있으므로 조작이 간편하다.Third, since the angle of the microstructure can be easily adjusted using the magnetic field generator, the operation is simple.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 베이스 부재를 자세하게 나타낸 확대도이다.
도 3은 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 미세 패턴에 적용될 수 있는 다른 패턴들을 나타낸 사진이다.
도 4는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 자기장 발생부의 일 실시예 및 자기장 발생부를 이용하여 미세 섬모의 기울어진 각도를 조절하는 모습을 구체적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 자기장 발생부의 다른 실시예를 구체적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 도 5에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 자기장 발생부 중에서 Ⅵ-Ⅵ 선을 취한 단면의 일부를 나타낸 모식도이다.
도 7은 도 5에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 자기장 발생부 중에서 Ⅶ-Ⅶ 선을 취한 단면의 일부를 나타낸 모식도이다.
도 8는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 미세 구조물의 각도를 조절하여 액적 튕김 현상을 제어하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 9는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 미세 구조물을 조절하여 실제로 액적을 제어하는 모습을 나타내는 사진이다.1 is a perspective view showing a device having a waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing in detail a base member of the device having a waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to FIG. 1 .
3 is a photograph showing other patterns that can be applied to the fine pattern of the device having a waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to FIG. 1 .
FIG. 4 is a schematic diagram specifically showing an embodiment of the magnetic field generator of the device having a waterproof, anti-icing and antifouling function according to FIG. 1 and a state in which the inclination angle of the fine cilia is adjusted using the magnetic field generator.
5 is a schematic diagram specifically showing another embodiment of the magnetic field generator of the device having a waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to FIG. 1 .
6 is a schematic diagram illustrating a part of a cross-section taken along the line VI-VI among the magnetic field generator of the device having a waterproof, anti-icing and antifouling function according to FIG. 5 .
7 is a schematic diagram showing a part of a cross-section taken along line VII-VII among the magnetic field generator of the device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions according to FIG. 5 .
8 is a schematic diagram illustrating a state of controlling the droplet bouncing phenomenon by adjusting the angle of the microstructure of the device having a waterproof, ice-resistant and anti-fouling function according to FIG. 1 .
9 is a photograph showing a state in which droplets are actually controlled by adjusting the microstructure of the device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions according to FIG. 1 .

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치(1000)는 표면부(100), 자기장 발생부(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 상기 표면부(100)는 베이스 부재(110), 미세 패턴(120), 미세 구조물(130) 및 나노 입자(140)를 포함한다. 상기 표면부(100)는 액적과 같은 물질과 직접 접촉하는 부분이다.1 to 7 , the device 1000 having waterproof, ice-proof and anti-fouling functions according to an embodiment of the present invention includes a surface part 100 , a magnetic field generator 200 , and a controller 300 . . The surface part 100 includes a base member 110 , a micro pattern 120 , a microstructure 130 , and nanoparticles 140 . The surface portion 100 is a portion in direct contact with a material such as a droplet.

상기 베이스 부재(110)는 일표면에 상기 미세 패턴(120)이 형성되어 있다. 또한 미세 패턴(120)이 형성되어 있는 상기 베이스 부재(110) 상에는 돌출되게 형성되는 복수 개의 미세 구조물(130)이 형성된다. 즉, 상기 베이스 부재(110)는 상기 미세 패턴(120) 형성되어 있는 텍스처 구조를 갖고, 상기 미세 패턴(120) 및 상기 미세 구조물(130)의 발판이 된다. 상기 텍스처 구조는 섬유의 표면 구조와 같이 표면이 평평하지 않고 수많은 굴곡이 형성되어 있는 구조를 의미한다.The base member 110 has the micro-pattern 120 formed on one surface. In addition, a plurality of microstructures 130 protrudingly formed on the base member 110 on which the micropatterns 120 are formed are formed. That is, the base member 110 has a texture structure in which the micro-pattern 120 is formed, and serves as a scaffold for the micro-pattern 120 and the micro-structure 130 . The texture structure refers to a structure in which the surface is not flat and numerous curves are formed like the surface structure of fibers.

상기 베이스 부재(110)는 폴리디메틸실록산(PDMS, poly-dimethylsiloxane)으로 형성된다. 물론 상기 베이스 부재(110)는 상기 미세 구조물(130)의 형성을 용이하게 할 수 있는 실리콘(Si)이나 그 외 다른 소재로 변경 가능하다. 그리고 상기 폴리디메틸실록산에는 광열입자가 혼합되어 있다. 따라서 상기 베이스 부재(110)는 빛을 받으면 온도가 상승하게 되므로 표면에 방빙 효과를 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서 상기 광열입자는 폴리도파민을 사용한다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 광열입자를 다른 종류로 변경 가능하다.The base member 110 is formed of polydimethylsiloxane (PDMS). Of course, the base member 110 may be changed to silicon (Si) or other material that can facilitate the formation of the microstructure 130 . And light-heat particles are mixed in the polydimethylsiloxane. Therefore, since the base member 110 receives light, the temperature rises, so that the anti-icing effect on the surface can be improved. In this embodiment, the photothermal particles use polydopamine. However, the present invention is not limited thereto, and the photothermal particles may be changed to other types.

상기 베이스 부재(110)는 플렉서블하여 굽히고 접는 것이 용이하다. 본 실시예에서 상기 베이스 부재(110)는 상면에 해당하는 상기 일표면과 하면에 해당하는 타표면이 정사각형으로 형성되는 플레이트 형태를 갖는다. 상기 베이스 부재(110)의 형상은 상기 미세 패턴(120) 및 상기 미세 구조물(130)이 형성될 수 있다면 상기 일표면과 상기 타표면이 직사각형이나 그 외 다양한 구조로 형성된 형상으로 변경이 가능하다.The base member 110 is flexible and can be easily bent and folded. In this embodiment, the base member 110 has a plate shape in which the one surface corresponding to the upper surface and the other surface corresponding to the lower surface are formed in a square shape. The shape of the base member 110 can be changed to a shape in which the one surface and the other surface are rectangular or other various structures if the micro-pattern 120 and the micro-structure 130 can be formed.

상기 미세 패턴(120)은 상기 베이스 부재(110)의 일표면에 형성된다. 상기 미세 패턴(120)은 폴리디메틸실록산으로 형성된다. 물론 상기 미세 패턴(120)의 소재는 얼마든지 변경이 가능하다. 본 실시예에서 상기 미세 패턴(120)은 상기 베이스 부재(110)와 일체로 형성된다. 물론 상기 미세 패턴(120)은 상기 베이스 부재(110)와 별개로 형성될 수도 있다.The fine pattern 120 is formed on one surface of the base member 110 . The fine pattern 120 is formed of polydimethylsiloxane. Of course, the material of the fine pattern 120 can be changed as much as possible. In this embodiment, the fine pattern 120 is integrally formed with the base member 110 . Of course, the fine pattern 120 may be formed separately from the base member 110 .

상기 미세 패턴(120)은 상기 베이스 부재(110)의 일표면의 표면적을 넓히는 역할을 한다. 즉, 상기 미세 패턴(120)은 상기 베이스 부재(110)의 일표면에 형성되어서 상기 베이스 부재(110)의 일표면의 표면적을 넓힘으로써, 상기 베이스 부재(110)의 일표면에 더 많은 상기 미세 구조물(130)이 형성될 수 있도록 하는 역할을 한다. 본 실시예에서 상기 미세 패턴(120)은 복수 개의 원기둥 형상의 구조가 이격되어 상기 베이스 부재(110)의 일표면 상에 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 미세 패턴(120)을 도 3에서와 같이 선형 구조, 기둥형 구조, 곡면 구조 및 각뿔 구조 등 다양한 형태로 변경 가능하다.The fine pattern 120 serves to increase the surface area of one surface of the base member 110 . That is, the fine pattern 120 is formed on one surface of the base member 110 to increase the surface area of the one surface of the base member 110 , so that more fine patterns are formed on one surface of the base member 110 . It serves to allow the structure 130 to be formed. In the present embodiment, the micropattern 120 is formed on one surface of the base member 110 with a plurality of cylindrical structures spaced apart from each other. However, the present invention is not limited thereto, and the fine pattern 120 can be changed into various shapes such as a linear structure, a columnar structure, a curved structure, and a pyramidal structure as shown in FIG. 3 .

상기 미세 구조물(130)은 상기 미세 패턴(120) 부분 및 상기 베이스 부재(120)의 일표면에서 상기 미세 패턴(120)이 형성되어 있지 않은 부분 상에 돌출되게 형성된다. 물론 상기 미세 구조물(130)은 상기 장치(1000)가 사용되는 환경 기타 필요에 따라 상기 베이스 부재(120) 일표면의 상기 미세 패턴(120) 부분 상에만 형성될 수도 있고, 상기 베이스 부재(120) 일표면의 상기 미세 패턴(120)이 형성되어 있지 않은 부분 상에만 형성될 수도 있다. 상기 미세 구조물(130)은 상기 미세 패턴(120) 상에 복수 개가 상호 이격되게 배치된다. 본 실시예에서 상기 미세 구조물(130)은 미세 섬모인 것을 예로 든다.The microstructure 130 is formed to protrude from the micro-pattern 120 and one surface of the base member 120 on a portion where the micro-pattern 120 is not formed. Of course, the microstructure 130 may be formed only on the micropattern 120 portion of one surface of the base member 120 depending on the environment in which the device 1000 is used and other needs, or the base member 120 . It may be formed only on a portion of one surface where the micro-pattern 120 is not formed. A plurality of the microstructures 130 are disposed on the micropattern 120 to be spaced apart from each other. In this embodiment, the microstructure 130 is exemplified by microcilia.

상기 미세 섬모(130)는 상기 베이스 부재(110) 측의 하부가 상기 베이스 부재(110) 측과 반대 방향인 상부보다 직경이 넓게 형성된다. 즉, 상기 미세 섬모(130)는 상기 하부에서 상기 상부로 갈수록 직경이 좁아지는 원뿔형 구조이다. 상기 미세 섬모(130)는 단면의 크기가 용도 등에 따라 다양하게 조절 될 수 있다. 본 실시예에서 상기 미세 섬모(130)의 하부 단면의 직경이 약 100㎛ 내지 1000㎛ 크기를 갖고, 높이는 약 500㎛ 내지 5000㎛를 갖도록 형성된다. 물론 상기 미세 섬모의 크기는 마이크로 크기 또는 나노 크기라면 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 미세 섬모(130)는 도시된 바와 같이 상기 미세 패턴(120) 상에 수직인 방향으로 세워져 형성된다. 하지만, 이는 일 실시예로 상기 미세 섬모(130)는 상기 미세 패턴(120)에 대하여 경사진 방향으로 비스듬하게 형성될 수도 있다.In the microcilia 130 , a lower portion of the base member 110 has a larger diameter than an upper portion opposite to the base member 110 . That is, the microcilia 130 have a conical structure in which the diameter decreases from the lower part to the upper part. The size of the cross-section of the microcilia 130 may be variously adjusted according to the purpose and the like. In this embodiment, the diameter of the lower cross-section of the microcilia 130 is about 100 μm to 1000 μm, and the height is about 500 μm to 5000 μm. Of course, the size of the micro cilia can be changed as long as it is a micro size or a nano size. The fine cilia 130 are formed standing up on the fine pattern 120 in a vertical direction as shown. However, in this embodiment, the fine cilia 130 may be formed obliquely in a direction inclined with respect to the fine pattern 120 .

상기 미세 섬모(130)는 자성을 띄도록 하는 마그네틱 물질과 빛을 받으면 온도가 상승하는 광열입자 및 폴리디메틸실록산의 혼합물로 형성된다. 따라서 상기 미세 섬모(130)는 빛을 받으면 온도가 상승하므로 방빙 효과를 향상 시킬 수 있다. 본 실시예에서 상기 광열입자는 폴리도파민을 사용한다. 여기서 상기 마그네틱 물질은 마그네틱 입자들로 형성된다. 상기 마그네틱 입자는, 카르보닐 철(carbonyl iron), 금(Au), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 니켈(Ni) 중 단일 금속 또는 두 종류 이상의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 폴리디메틸실록산은 파우더 입자 형태의 상기 마그네틱 입자들과의 혼합성을 고려한 소재로서, 상기 폴리디메틸실록산 외 상기한 목적을 달성할 수 있는 고분자 수지 계열 등 다양한 소재의 적용이 가능하다.The fine cilia 130 are formed of a mixture of a magnetic material that makes it magnetic, and photothermal particles whose temperature rises when it receives light, and polydimethylsiloxane. Therefore, since the temperature of the microcilia 130 increases when light is received, the anti-icing effect can be improved. In this embodiment, the photothermal particles use polydopamine. Here, the magnetic material is formed of magnetic particles. The magnetic particles may be formed of a single metal or an alloy of two or more types of carbonyl iron, gold (Au), chromium (Cr), titanium (Ti), and nickel (Ni). In addition, the polydimethylsiloxane is a material in consideration of the compatibility with the magnetic particles in the form of powder particles. In addition to the polydimethylsiloxane, various materials such as a polymer resin series capable of achieving the above object can be applied.

상기 미세 섬모(130)는 자기장에 의하여 상기 베이스 부재(110)를 향하는 일 방향 또는 그 반대인 타 방향으로 움직이도록 자성을 띄는 플렉서블한 연질의 재질로 형성된다. 또한 상기 미세 섬모(130)는 탄성 복원력이 있는 탄성 재질로 형성되며, 이러한 움직임을 통해 상기 표면부(100)에 접촉하는 액적과 같은 물질을 튕겨내거나 떨어져 나가게 한다.The microcilia 130 are formed of a flexible and soft material that exhibits magnetism so as to move in one direction toward the base member 110 or in the opposite direction by a magnetic field. In addition, the fine cilia 130 are formed of an elastic material having an elastic restoring force, and through this movement, a material such as a droplet in contact with the surface portion 100 is repelled or separated.

상기 나노 입자들(140)은 상기 미세 섬모(130)의 표면 상에 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 나노 입자들(140)이 상기 상기 베이스 부재(110) 일측을 모두 덟도록 형성될 수도 있다. 상기 나노 입자(140)는 구형으로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 나노 입자(140)의 형태를 변경 가능하다. 상기 나노 입자(140)는 카본 나노 입자로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 나노 입자(140)의 종류를 변경 가능하다. 상기 나노 입자(140)는 스프레이 방식으로 상기 베이스 부재(110) 상에 코팅된다. 이 때 이하 설명할 상기 자기장 발생부(200)에 의에 스프레잉 된 상기 나노 입자(140)들은 적층되면서 원뿔 형태의 구조를 형성한다.The nanoparticles 140 are formed on the surface of the fine cilia 130 . However, the present invention is not limited thereto, and the nanoparticles 140 may be formed to cover one side of the base member 110 . The nanoparticles 140 are formed in a spherical shape. However, the present invention is not limited thereto, and the shape of the nanoparticles 140 may be changed. The nanoparticles 140 are formed of carbon nanoparticles. However, the present invention is not limited thereto, and the type of the nanoparticles 140 may be changed. The nanoparticles 140 are coated on the base member 110 by a spray method. At this time, the nanoparticles 140 sprayed by the magnetic field generator 200, which will be described below, form a cone-shaped structure while being stacked.

본 실시예에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치(1000)는 표면부(100)에 나노 입자(140)가 코팅되어 있어서 기본적인 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는다. 이와 더불어 상기 나노 입자(140)는 평평한 표면에 코팅되는 것이 아니라, 마이크로 구조 또는 나노 구조를 갖는 미세 섬모(130)들이 형성되어 있는 표면에 코팅되므로 더 향상된 방수, 방빙 및 방오 기능을 가질 수 있다. 또한 상기 미세 섬모(130)는 평평한 표면에 형성되는 것이 아니라 표면적을 넓히기 위해 미세 패턴(120)이 형성되어 있어서 표면적이 더 넓어진 베이스 부재(110) 상에 형성되므로 더욱 더 방수, 방방 및 방오 기능은 향상되는 장점이 있다.The device 1000 having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions according to the present embodiment has a basic waterproof, anti-icing, and anti-fouling function because nanoparticles 140 are coated on the surface portion 100 . In addition, the nanoparticles 140 are not coated on a flat surface, but are coated on the surface on which the microscopic or nano-structured microcilia 130 are formed, so that they can have improved waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. In addition, the fine cilia 130 are not formed on a flat surface, but are formed on the base member 110 with a wider surface area because the fine pattern 120 is formed to increase the surface area, so that the waterproof, anti-fouling and anti-fouling functions are further improved. There are advantages to improving.

상기 자기장 발생부(200)는 자석(220)을 포함한다. 상기 자석은 상기 베이스 부재(110)의 타측에 위치하여 자기장을 형성하고, 극성변화 등을 통한 자기장의 방향을 변화시켜 상기 미세 섬모(130)가 상기 베이스 부재(110) 상에서 돌출되어서 기울어져 있는 각도를 조절한다. 상기 자석(220)은 네오디뮴(Neodymium) 영구자석으로 형성된다. 상기 자석(220)은 상기 자석(220)이 상기 베이스 부재(110)와 평행하게 놓여질 때, 상하를 관통하는 선을 Z축, 상기 자석(220)의 원점과 상기 자석(220)의 원점에 대칭인 두 측점을 지나는 선을 X축, 상기 X축과 직교하고 상기 자석(220)의 원점을 지나는 선을 Y축이라 할 때, 상기 Z축을 중심으로 회전이 가능한 구조를 갖는다. 또한 상기 자석(220)은 상기 X축 또는 상기 Y축을 중심으로 회전 및 평행 이동이 가능한 구조를 갖는다. 또한 상기 자기장 발생부(200)는 상기 자석(220)을 상기 X축, Y축 또는 Z축을 중심으로 회전시키거나 상기 X축 또는 Y축을 따라 평행 이동 시키기 위한 모터(미도시)가 더 포함될 수 있다.The magnetic field generator 200 includes a magnet 220 . The magnet is positioned on the other side of the base member 110 to form a magnetic field, and by changing the direction of the magnetic field through polarity change, the micro cilia 130 protrude from the base member 110 and are inclined at an angle. adjust the The magnet 220 is formed of a neodymium (Neodymium) permanent magnet. When the magnet 220 is placed in parallel with the base member 110 , the magnet 220 is symmetrical to the Z axis, the origin of the magnet 220 and the origin of the magnet 220 . When a line passing through the two point points is referred to as an X-axis, and a line passing through the origin of the magnet 220 orthogonal to the X-axis is referred to as a Y-axis, it has a structure capable of rotation around the Z-axis. In addition, the magnet 220 has a structure capable of rotation and parallel movement about the X-axis or the Y-axis. In addition, the magnetic field generator 200 may further include a motor (not shown) for rotating the magnet 220 about the X-axis, Y-axis, or Z-axis, or for moving in parallel along the X-axis or Y-axis. .

따라서 도 4를 참조하면, 상기 미세 섬모(130)는 상기 자석(220)의 움직임에 따른 자기력선의 변화에 따라 기울어진 각도가 조절된다. 예시적으로 (a) 에서는 상기 자석(220)이 상기 베이스 부재(110)에 평행하고 놓인 상태에서 X축 또는 Y축을 중심으로 90도 회전한 후의 자기력선 형태와 상기 자기력선의 형태에 따른 상기 미세 섬모(130) 및 액적의 움직임을 나타낸다. 그리고 (b)에서는 상기 자석(220)이 상기 베이스 부재(110)와 평행하게 놓인 상태에서 X축 또는 Y축을 따라서 이동할 때, 상기 미세 섬모(130)들이 기울어진 각도를 나타낸다. 이를 통해서 상기 미세 섬모(130)는 상기 자석(220)에 의해서 형성되는 자기력선의 형태와 유사한 형태로 미세 섬모의 기울어지는 형태가 형성되는 것을 알 수 있다. 또한 (c) 에서는 상기 자석(220)에 의한 자기력에 의해 상기 미세 섬모(130)가 영향을 받아 기울어지는 모습을 모식적으로 나타낸다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 자기장 발생부를 다른 구조로 얼마든지 변경할 수 있다.Therefore, referring to FIG. 4 , the inclination angle of the microcilia 130 is adjusted according to a change in the magnetic force line according to the movement of the magnet 220 . Illustratively in (a), the magnetic force line shape and the magnetic force line shape after rotating 90 degrees about the X axis or the Y axis in a state in which the magnet 220 is placed parallel to the base member 110 and the microcilia ( 130) and the movement of the droplet. And in (b), when the magnet 220 moves along the X-axis or the Y-axis in a state placed in parallel with the base member 110, the microcilia 130 are inclined angles. Through this, it can be seen that the microcilia 130 have an inclined shape of the microcilia in a shape similar to the shape of the magnetic force line formed by the magnet 220 . In addition, (c) schematically shows a state in which the microcilia 130 are influenced by the magnetic force by the magnet 220 and are inclined. However, the present invention is not limited thereto, and the magnetic field generating unit may have a different structure.

즉, 도 5 내지 도 7을 참조하는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기장 발생부(200')는 케이스(210'), 자석(220'), 회전축(230') 및 모터(240')를 포함한다. 상기 자기장 발생부(200')는 상기 베이스 부재(110')의 타측에 위치하여 자기장을 형성하고, 극성변화 등을 통한 자기장의 방향을 변화시켜 상기 미세 섬모(130)가 상기 베이스 부재(110') 상에서 돌출되어서 기울어져 있는 각도를 조절한다.That is, as shown in FIGS. 5 to 7 , the magnetic field generator 200 ′ according to another embodiment of the present invention includes a case 210 ′, a magnet 220 ′, a rotating shaft 230 ′, and a motor 240 . ') is included. The magnetic field generator 200' is located on the other side of the base member 110' to form a magnetic field, and changes the direction of the magnetic field through polarity change, so that the microcilia 130 are formed on the base member 110' ) protruding from the top to adjust the inclination angle.

상기 케이스(210')는 상기 자석(220'), 상기 회전축(230') 및 상기 모터(240')를 설치할 수 있는 기판 역할을 한다. 상기 케이스(210')는 상기 표면부(100)와 동일한 형태를 갖도록 형성된다. 본 실시예에서 상기 케이스(210')는 상기 베이스 부재(110)에 대향하는 일측에 해당하는 상면과, 타측에 해당하는 하면이 정사각형으로 형성되는 플레이트 형태로 형성된다. 물론 상기 케이스(210')의 형태는 얼마든지 변경이 가능할 수 있다.The case 210' serves as a substrate on which the magnet 220', the rotation shaft 230', and the motor 240' can be installed. The case 210 ′ is formed to have the same shape as the surface portion 100 . In this embodiment, the case 210 ′ is formed in a plate shape in which an upper surface corresponding to one side opposite to the base member 110 and a lower surface corresponding to the other side are formed in a square shape. Of course, the shape of the case 210 ′ may be freely changed.

상기 자석(220')은 상기 케이스(210') 내부에 배치된다. 물론 상기 자석(220')은 상기 케이스(210') 상면 상에 배치될 수도 있다. 상기 자석(220)은 네오디뮴(Neodymium) 영구자석으로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 자석(220)을 다른 종류로 변경할 수 있다. 본 실시예에서 상기 자석(220')은 상기 케이스(210') 내부에 네 개가 설치된 것을 예로 든다. 물론 상기 자석(220')의 개수는 얼마든지 변경이 가능할 수 있다.The magnet 220' is disposed inside the case 210'. Of course, the magnet 220' may be disposed on the upper surface of the case 210'. The magnet 220 is formed of a neodymium (Neodymium) permanent magnet. However, the present invention is not limited thereto, and the magnet 220 may be changed to another type. In this embodiment, four magnets 220 ′ are installed inside the case 210 ′. Of course, the number of the magnets 220' may be freely changed.

상기 네 개의 자석(220')들은 상기 케이스(210')의 상면을 4등분한 네 개의 정사각형 각각의 중심에 하나씩 배치된다. 즉 상기 자석(220')들은 상기 베이스 부재(110)를 구획하는 복수 개의 가상의 구역들에 대응되도록 각각 배치될 수 있다. 상기 자석(220')들은 상기 회전축(230')에 의해 상기 모터(240')와 연결되어 있다. 상기 모터(240')는 도면에서는 도시되지 않았지만, 상기 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되어 있다. 상기 자석(220')들은 상기 제어부(300)에서 상기 모터(240')에 전해지는 신호에 의해 상기 모터(240')가 제자리에서 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하면서 상기 미세 구조물(130)에 작용하는 자기장을 변화시킨다. 본 실시예에서는 상기 자석들(220')이 네 개가 배치된 것을 예로 들었지만 상기 자석(220')들은 더 적은 수로 배치될 수도 있고, 더 많은 수로 배치될 수도 있다. 상기 자석(220')들은 매트릭스 구조로 복수 개가 배열될 수도 있다. 상기 본 실시예에 따른 자기장 발생부(200')는 상기 케이스(210')에 설치되는 자석의 수가 적은 경우보다 세부적으로 자기장을 변화시킬 수 있고, 상기 미세 구조물(130) 각각에 더 효율적으로 자기장을 미칠 수 있는 장점이 있다.The four magnets 220' are arranged one at the center of each of the four squares that divide the upper surface of the case 210' into quarters. That is, the magnets 220 ′ may be respectively disposed to correspond to a plurality of virtual regions dividing the base member 110 . The magnets 220' are connected to the motor 240' by the rotation shaft 230'. Although not shown in the drawing, the motor 240 ′ is connected to the controller 300 by wire or wirelessly. The magnets 220 ′ are attached to the microstructure 130 while the motor 240 ′ rotates clockwise or counterclockwise in place by a signal transmitted from the controller 300 to the motor 240 ′. change the applied magnetic field. In this embodiment, although four magnets 220' are arranged as an example, the magnets 220' may be arranged in a smaller number or a larger number. A plurality of the magnets 220' may be arranged in a matrix structure. The magnetic field generator 200 ′ according to the present embodiment can change the magnetic field in detail than when the number of magnets installed in the case 210 ′ is small, and the magnetic field is more efficiently applied to each of the microstructures 130 . There are advantages to having a

본 실시예에 따른 미세 섬모(130)는 높이가 2.3mm이고, 직경이 20㎛로써 종횡비가 115에 해당한다. 본 실시예에서는 상기 미세 섬모(130)의 종횡비가 115인 것을 예로 들었지만 상기 미세 섬모(130)의 종횡비는 얼마든지 변경이 가능하다. 이렇듯 큰 종횡비로 인하여 상기 미세 섬모(130)는 낮은 자기장 혹은 작은 네오디뮴 자석으로도 제어가 가능하다. 하지만, 상기 미세 패턴(120)의 경우에는 상기 미세 섬모(130)에 비해 작은 종횡비와 큰 부피를 가지므로 상기 미세 패턴(120)을 제어하기 위해서는 높은 자기장 또는 큰 네오디뮴 자석을 필요로 한다. 따라서, 낮은 자기장 또는 작은 네오디뮴 자석을 사용할 경우에는 상기 미세 섬모(130)만 따로 제어가 가능하다. 상기 높은 자기장 또는 큰 네오디뮴 자석을 이용할 경우에는 상기 미세 패턴(120) 및 상기 미세 섬모(130)를 모두 제어가 가능하다.The microcilia 130 according to the present embodiment have a height of 2.3 mm, a diameter of 20 μm, and an aspect ratio of 115. In the present embodiment, the aspect ratio of the microcilia 130 is exemplified as 115, but the aspect ratio of the microcilia 130 may be changed. Due to such a large aspect ratio, the microcilia 130 can be controlled with a low magnetic field or a small neodymium magnet. However, since the micropattern 120 has a smaller aspect ratio and a larger volume than the microcilia 130 , a high magnetic field or a large neodymium magnet is required to control the micropattern 120 . Therefore, when a low magnetic field or a small neodymium magnet is used, only the fine cilia 130 can be separately controlled. When the high magnetic field or the large neodymium magnet is used, both the fine pattern 120 and the fine cilia 130 can be controlled.

상기 제어부(300)는 상기 자기장 발생부(200)와 연결된다. 본 실시예에서는 상기 제어부(300)가 상기 자기장 발생부(200)와 무선으로 연결된 것을 예로 든다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제어부(300)가 상기 자기장 발생부(200)와 유선으로 연결될 수도 있다. 상기 제어부(300)는 상기 자기장 발생부(200)의 모터(240)를 구동시켜서 상기 자석(220)의 회전을 조절한다.The control unit 300 is connected to the magnetic field generator 200 . In this embodiment, it is exemplified that the control unit 300 is wirelessly connected to the magnetic field generator 200 . However, the present invention is not limited thereto, and the controller 300 may be connected to the magnetic field generator 200 by wire. The control unit 300 controls the rotation of the magnet 220 by driving the motor 240 of the magnetic field generator 200 .

도 8은 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 미세 섬모의 각도를 조절하여 액적 튕김 현상을 제어하는 모습을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 미세 구조물(130)의 기울어진 각도에 따라서 베이스 부재(110)에 접촉하는 액적의 접촉 후 튕기는 현상에 차이가 있는 것을 알 수 있다. 이에 따르면 미세 구조물(130)이 상기 베이스 부재(110)에 대해 수직으로 솟아 있는 경우, 즉 기울어진 각도가 0도인 경우에는 상기 액적이 수직 방향으로 바운싱 되고, 15도 내지 60도 기울어진 경우에는 포물선을 그리며 바운싱 되고, 75도 내지 90도 기울어진 경우에는 수직 방향에 대칭되도록 좌우 방향으로 분산되어 바운싱 되는 것을 알 수 있다.8 is a diagram illustrating a state of controlling the droplet bouncing phenomenon by adjusting the angle of the fine cilia of the device having a waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to FIG. 1 . Referring to FIG. 8 , it can be seen that there is a difference in the bouncing phenomenon after contact of the droplet in contact with the base member 110 according to the inclined angle of the microstructure 130 . According to this, when the microstructure 130 rises vertically with respect to the base member 110, that is, when the inclination angle is 0 degrees, the droplets bounce in the vertical direction, and when the microstructure 130 is inclined by 15 to 60 degrees, a parabola It can be seen that the bouncing is dispersed in the left and right directions so as to be symmetrical to the vertical direction when it is bounced while drawing and is inclined at 75 to 90 degrees.

즉, 상기 액적이 상기 베이스 부재(110)의 일표면에 접촉할 때, 상기 액적의 입사각이 15도 내지 60도이면 상기 액적은 상기 베이스 부재(110)와 접촉 후에 빠르게 옆쪽으로 포물선 형태로 바운싱 된다. 이러한 과정이 반복적으로 일어나면 결국 상기 액적은 상기 베이스 부재(110) 상에 접착하지 못하고 떨어져 나가게 된다. 따라서 상기 액적이 상기 미세 섬모(130)와 평행하게 입사하는 경우에는 상기 자기장 발생부(200)를 이용하여 상기 미세 섬모(130)를 15도 내지 60도 정도 기울여 주면 상기 입사하는 액적의 입사각이 15도 내지 60도가 되어 상기 베이스 부재(110) 상에서 잘 튕겨 나갈 수 있다. 그리고, 상기 미세 섬모(130)의 기울어진 각도가 0도 보다 크고 60도 보다 작은 경우에는 모세관힘에 의해서 상기 액적이 튕겨져 나가기 때문에 일반적인 초소수성 표면에서 보다 접촉시간이 짧아서 방빙 성능이 향상되는 장점이 있다.That is, when the droplet is in contact with one surface of the base member 110, if the angle of incidence of the droplet is 15 to 60 degrees, the droplet quickly bounces laterally in a parabolic shape after contacting the base member 110. . If this process occurs repeatedly, eventually the droplets fall off without being able to adhere to the base member 110 . Therefore, when the droplet is incident in parallel with the microcilia 130, if the microcilia 130 are tilted by 15 to 60 degrees using the magnetic field generator 200, the incident angle of the incident droplet is 15 It can be bounced off well on the base member 110 at a degree to 60 degrees. In addition, when the inclination angle of the microcilia 130 is greater than 0 degrees and less than 60 degrees, the droplet is repelled by capillary force, so the contact time is shorter than on a general superhydrophobic surface, so the anti-icing performance is improved. have.

또한 상기 액적의 입사각이 75도 내지 90이면 상기 액적은 상기 베이스 부재(110)와의 접촉 후에 빠르게 양쪽으로 갈라지면서 바운싱 된다. 이 때는 상기 액적의 입사각이 15도 내지 60도인 경우보다 상기 베이스 부재(110)와 접촉하는 시간이 더 짧은 상태에서 바운싱 된다. 즉, 상기 액적의 입사각이 75도 내지 90도인 경우가 상기 액적의 입사각이 15도 내지 60도인 경우보다 방빙 성능은 더 우수하다고 할 수 있다.Also, if the droplet has an incident angle of 75 degrees to 90 degrees, the droplet is quickly split in both sides after contact with the base member 110 and bounces. In this case, the droplet bounces in a state in which the contact time with the base member 110 is shorter than when the droplet has an incident angle of 15 to 60 degrees. That is, it can be said that the anti-icing performance is better when the droplet has an incident angle of 75 to 90 degrees than when the droplet has an incident angle of 15 to 60 degrees.

도 9는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치의 미세 구조물을 조절하여 실제로 액적을 제어하는 모습을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 표면의 중심부에 있던 액적이 서서히 좌측으로 이동하여 결국에는 표면으로부터 떨어져 나가는 것을 알 수 있다.9 shows a state in which droplets are actually controlled by adjusting the microstructure of the device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions according to FIG. 1 . Referring to FIG. 9 , it can be seen that the droplet at the center of the surface gradually moves to the left and eventually falls off the surface.

이하에서는 도 1에 따른 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치(1000)를 제작하는 방법을 간략히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the device 1000 having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions according to FIG. 1 will be briefly described.

먼저 CNC(computer numerical control) 또는 3D 프린팅 및 마이크로 몰딩을 이용하여 상기 미세 패턴(120)이 형성되어 있는 상기 베이스 부재(110)를 제작한다. 그리고 상기 자기장 발생부(200)를 상기 베이스 부재(110)의 타표면인 하면측에 배치한다. 다음으로 마그네틱 입자, 광열입자 및 고분자 혼합물을 상기 베이스 부재(110) 상에 분사한다. 상기 분사된 혼합물은 자성을 가지므로 상기 자기장 발생부(200)에 의해 발생된 자기장에 의해 입자 형태로 상기 베이스 부재(110) 상에 적층되면서 상기 미세 섬모(130)를 형성한다. 다음으로 상기 나노 입자(140)를 상기 베이스 부재(110) 상에 코팅하여 상기 표면부(100)가 초소수성 입자로 이루어진 표면을 갖도한 한다.First, the base member 110 on which the micro-pattern 120 is formed is manufactured using CNC (computer numerical control) or 3D printing and micro-molding. And the magnetic field generator 200 is disposed on the lower surface side of the base member 110 . Next, magnetic particles, light-heat particles and a polymer mixture are sprayed on the base member 110 . Since the sprayed mixture has a magnetism, the fine cilia 130 are formed while being stacked on the base member 110 in the form of particles by the magnetic field generated by the magnetic field generator 200 . Next, the nanoparticles 140 are coated on the base member 110 so that the surface portion 100 has a surface made of superhydrophobic particles.

본 실시예에 따른 상기 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치(1000)는 초소수성 나노 입자(140)가 표면에 전체적으로 코팅되어 있기 때문에 기본적인 방수, 방빙 및 방오 성능을 갖게 된다. 또한 액적이 상기 베이스 부재(110)에 접촉하면 상기 자기장 발생부(200)에서 자기장을 변화시킴으로써 상기 미세 섬모(130)의 기울어진 각도를 조절하여 상기 액적이 상기 베이스 부재(110)의 표면에 접착되지 않고 떨어져 나가도록 한다. 따라서 상기 액적의 빠른 제거가 가능하여 방수 및 방빙 효과를 갖는다. 또한 상기 미세 섬모(130)의 기울어진 각도를 지속적으로 변경되도록 제어하거나 상기 미세 패턴(120)을 지속적으로 움직이도록 제어하면 표면 근처에 유동을 발생 시켜서 조절하여 상기 베이스 부재(110)의 표면에 접착될 수 있는 오염원 및 미생물의 번식도 방지할 수 있으므로 방오 기능도 가질 수 있다. 또한 상기 베이스 부재(110) 및 상기 미세 섬모(130)에 지질성 피막 또한 지방산과 같은 방오 소재를 코팅하여 방오 효과를 향상시킬 수도 있다.The device 1000 having the waterproof, anti-icing and anti-fouling function according to the present embodiment has basic waterproof, anti-icing and anti-fouling performance because the superhydrophobic nanoparticles 140 are coated on the entire surface. In addition, when the droplet contacts the base member 110 , the magnetic field generator 200 changes the magnetic field to adjust the inclination angle of the microcilia 130 so that the droplet adheres to the surface of the base member 110 . let it come off without being Accordingly, it is possible to quickly remove the droplet, thereby having a waterproof and anti-icing effect. In addition, if the inclination angle of the microcilia 130 is controlled to be continuously changed or the micropattern 120 is controlled to continuously move, a flow is generated near the surface and adjusted to adhere to the surface of the base member 110 . It can also prevent the propagation of possible pollutants and microorganisms, so it can also have an antifouling function. In addition, the antifouling effect may be improved by coating the base member 110 and the microcilia 130 with a lipid film and an antifouling material such as fatty acid.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

1000: 방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치
100: 표면부
110: 베이스 부재
120: 미세 패턴
130: 미세 구조물
140: 나노 입자
200, 200': 자기장 발생부
210': 케이스
220, 220': 자석
230': 회전축
240': 모터
300: 제어부1000: device having waterproof, anti-icing and anti-fouling functions
100: surface part
110: base member
120: fine pattern
130: microstructure
140: nanoparticles
200, 200': magnetic field generator
210': case
220, 220': magnet
230': axis of rotation
240': motor
300: control unit

Claims (17)

일표면에 미세 패턴이 형성되어 있는 베이스 부재;
상기 미세 패턴 상에 돌출되게 형성되고, 복수 개가 상호 이격되게 배치되며, 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 미세 구조물들;
상기 미세 구조물의 표면에 형성되어 배치되어 있는 나노 입자들; 및
자기장을 발생시켜 상기 미세 구조물들의 일부 또는 전체를 움직이게 하는 자기장 발생부를 포함하고,
상기 자기장 발생부의 극성변화를 통하여 상기 자기장의 방향을 변화시켜 상기 미세 구조물의 기울어짐 각도를 조절함으로써, 상기 나노 입자들 상에 접촉하는 물질의 부착을 변화시키며,
상기 베이스 부재 및 상기 미세 패턴은,
자성을 갖는 마그네틱 입자, 표면에 빛을 조사했을 때 표면의 온도를 상승시키는 광열입자 및 플렉서블한 수지의 혼합물로 형성되며,
상기 미세 구조물은,
미세 섬모로 형성되되,
자성을 갖는 마그네틱 입자, 표면에 빛을 조사했을 때 표면의 온도를 상승시키는 광열입자 및 플렉서블한 수지의 혼합물로 형성되는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.a base member having a fine pattern formed on one surface thereof;
microstructures that are formed to protrude on the micropattern, a plurality of microstructures are spaced apart from each other, and whose direction can be controlled by a magnetic field;
nanoparticles disposed on the surface of the microstructure; and
Includes a magnetic field generator to generate a magnetic field to move some or all of the microstructures,
By changing the direction of the magnetic field through the polarity change of the magnetic field generator to adjust the inclination angle of the microstructure, the adhesion of the material in contact on the nanoparticles is changed,
The base member and the fine pattern,
It is formed of a mixture of magnetic particles having magnetism, light-heating particles that raise the temperature of the surface when light is irradiated to the surface, and a flexible resin,
The microstructure is
It is formed by microscopic cilia,
Formed of a mixture of magnetic particles having magnetism, light-heating particles that raise the surface temperature when light is irradiated to the surface, and a flexible resin,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 미세 구조물들은,
마이크로 구조 또는 나노 구조로 형성되는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.The method according to claim 1,
The microstructures are
formed in microstructures or nanostructures,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 미세 섬모는 원뿔 형상을 갖는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.The method according to claim 1,
The microcilia have a cone shape,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 마그네틱 입자는,
카르보닐 철(carbonyl iron), 금(Au), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 니켈(Ni) 중 단일 금속 또는 두 종류 이상의 합금으로 형성되는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.The method according to claim 1,
The magnetic particles are
Carbonyl iron, gold (Au), chromium (Cr), titanium (Ti), formed of a single metal or an alloy of two or more types of nickel (Ni),
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 청구항 1에 있어서,
상기 자기장 발생부로부터 발생되는 자기장의 방향을 조절하여 상기 미세 구조물이 상기 자기장 발생부의 자기장에 따라 움직이도록 하는 제어부를 더 포함하는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a control unit to adjust the direction of the magnetic field generated from the magnetic field generator so that the microstructure moves according to the magnetic field of the magnetic field generator,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 부재는 플레이트 형상을 가지고,
상기 베이스 부재는 복수 개의 가상의 구역들로 구획되고,
상기 자기장 발생부는,
상면이 상기 베이스 부재의 타표면에 배치되며, 상기 복수 개의 가상의 구역들마다 대응되도록 배치되는 자석들을 더 포함하는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.The method according to claim 1,
The base member has a plate shape,
The base member is partitioned into a plurality of virtual zones,
The magnetic field generator,
The upper surface is disposed on the other surface of the base member, further comprising magnets disposed to correspond to each of the plurality of virtual regions,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 청구항 11에 있어서,
상기 베이스 부재의 타표면에 배치되고, 내부 공간에 상기 자석들이 배치되는 케이스를 더 포함하는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.12. The method of claim 11,
It is disposed on the other surface of the base member, further comprising a case in which the magnets are disposed in the inner space,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 청구항 11에 있어서,
상기 자석들은,
상기 자석들 각각이 속한 상기 구역들 내에서 회전 또는 평행이동 하면서 상기 미세 구조물에 작용하는 자기장을 변화시키는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.12. The method of claim 11,
The magnets are
Changing the magnetic field acting on the microstructure while rotating or moving in parallel within the zones to which each of the magnets belong,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 자기장 발생부는,
극성변화를 통하여 상기 나노 입자들 상에 접촉하는 물질이 상기 미세 구조물들과 이루는 각도가 15도 내지 60도가 되도록 상기 미세 구조물의 기울어진 각도를 조절하는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.The method according to claim 1,
The magnetic field generator,
Adjusting the inclination angle of the microstructure so that the angle between the material in contact with the nanoparticles and the microstructures is 15 to 60 degrees through polarity change,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions. 일표면에 미세 패턴이 형성되어 텍스처 구조를 갖는 베이스 부재;
상기 베이스 부재의 일표면 중에서 상기 미세 패턴이 형성되어 있는 부분에서는 상기 미세 패턴 상에 돌출되게 배치되고, 상기 미세 패턴이 형성되어 있는 부분 외의 부분에서는 상기 베이스 부재의 일표면에 직접 돌출되게 배치되되, 각각의 부분에서 복수 개가 상호 이격되게 배치되며, 자기장에 의하여 방향 조절이 가능한 원뿔 형상의 미세 섬모들;
상기 미세 섬모들의 표면에 배치되어 있는 나노 입자들; 및
자기장을 발생시켜 상기 미세 섬모들의 일부 또는 전체를 움직이게 하는 자석을 포함하고,
상기 자석의 회전 또는 평행이동에 따른 극성변화를 통하여 상기 자석에 의해 형성되는 자기력선의 방향을 변화시키고, 상기 변화된 자기력선의 방향에 따라 상기 미세 섬모들의 기울어지는 각도를 조절함으로써, 상기 나노 입자들 상에 접촉하는 물질의 부착을 변화시키며,
상기 베이스 부재 및 상기 미세 패턴은,
자성을 갖는 마그네틱 입자, 표면에 빛을 조사했을 때 표면의 온도를 상승시키는 광열입자 및 플렉서블한 수지의 혼합물로 형성되며,
상기 미세 섬모는,
자성을 갖는 마그네틱 입자, 표면에 빛을 조사했을 때 표면의 온도를 상승시키는 광열입자 및 플렉서블한 수지의 혼합물로 형성되는,
방수, 방빙 및 방오 기능을 갖는 장치.a base member having a texture structure by forming a fine pattern on one surface thereof;
A portion of the one surface of the base member on which the micro-pattern is formed is disposed to protrude on the micro-pattern, and a portion other than the portion on which the micro-pattern is formed is disposed to protrude directly from one surface of the base member, A plurality of conical microcilia are arranged to be spaced apart from each other in each part, and the direction can be controlled by a magnetic field;
nanoparticles disposed on the surface of the fine cilia; and
Containing a magnet to generate a magnetic field to move some or all of the microcilia,
By changing the direction of the magnetic force line formed by the magnet through polarity change according to the rotation or parallel movement of the magnet, and adjusting the inclination angle of the fine cilia according to the changed direction of the magnetic force line, on the nanoparticles change the adhesion of substances in contact,
The base member and the fine pattern,
It is formed of a mixture of magnetic particles having magnetism, light-heating particles that raise the temperature of the surface when light is irradiated to the surface, and a flexible resin,
The microcilia are
Formed of a mixture of magnetic particles having magnetism, light-heating particles that raise the surface temperature when light is irradiated to the surface, and a flexible resin,
Devices with waterproof, anti-icing and anti-fouling functions.
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