KR102577465B1 - Apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three dimensional structure having a hydrophobic surface thereby - Google Patents
Apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three dimensional structure having a hydrophobic surface thereby Download PDFInfo
- Publication number
- KR102577465B1 KR102577465B1 KR1020210011706A KR20210011706A KR102577465B1 KR 102577465 B1 KR102577465 B1 KR 102577465B1 KR 1020210011706 A KR1020210011706 A KR 1020210011706A KR 20210011706 A KR20210011706 A KR 20210011706A KR 102577465 B1 KR102577465 B1 KR 102577465B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- dimensional structure
- fine pattern
- delete delete
- hydrophobic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
- B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
- B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
- B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
레이저를 이용한 소수성 표면 형성 장치 및 방법과 이에 의해 소수성 표면을 갖는 3차원 구조물이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 소수성 표면 형성 장치는, 기 설정된 레이저 출사 조건에 따라 레이저를 발생시키는 레이저 장치 및 레이저 장치와 연결되고, 발생된 레이저를 3차원 구조물의 표면에 조사하여 미세 패턴을 형성하는 광학 스캐너를 포함하고, 3차원 구조물의 표면은 미세 패턴에 의해 소수성 성질을 갖게 된다.An apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three-dimensional structure thereby having a hydrophobic surface are disclosed. The hydrophobic surface forming device according to the disclosed embodiment is connected to a laser device that generates a laser according to preset laser emission conditions and a laser device, and irradiates the generated laser to the surface of a three-dimensional structure to form a fine pattern. It includes an optical scanner, and the surface of the three-dimensional structure has hydrophobic properties due to the micropattern.
Description
본 발명의 실시예는 소수성 표면 형성 기술과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to hydrophobic surface formation techniques.
일반적으로, 금속이나 폴리머 등의 고체 기재의 표면은 고유의 표면 에너지를 가지고 있다. 이는 임의의 액체(예를 들어, 물 등)가 고체 기재에 접촉할 때 액체와 고체 간의 접촉각으로 나타나게 된다. 접촉각의 크기가 90˚ 보다 작은 경우에는 구 형상의 물방울이 고체 표면에서 그 형태를 잃고 표면을 적시는 친수성(Hydrophilicity)을 나타내게 된다. 반면, 접촉각의 크기가 90˚보다 큰 경우에는 구 형상의 물방울이 고체 표면에서 구의 형상을 유지하면서 표면을 적시지 않고 외부 힘에 의해 쉽게 흐르는 소수성(Hydrophobicity)을 나타내게 된다.In general, the surface of a solid substrate such as a metal or polymer has an inherent surface energy. This is expressed as the contact angle between the liquid and the solid when any liquid (eg, water, etc.) contacts a solid substrate. When the contact angle is less than 90°, the spherical water droplets lose their shape on the solid surface and exhibit hydrophilicity that wets the surface. On the other hand, when the size of the contact angle is greater than 90°, the spherical water droplets maintain the spherical shape on the solid surface and exhibit hydrophobicity, flowing easily by external force without wetting the surface.
고체 기재의 표면이 갖는 고유의 접촉각은 그 표면이 미세한 요철 형상을 갖도록 가공하게 되면 그 값이 변화될 수 있다. 즉, 접촉각이 90˚보다 작은 친수성 표면은 표면 가공을 통해 친수성이 더욱 커질 수 있고, 접촉각이 90˚보다 큰 소수성 표면도 표면 가공을 통해 소수성이 더욱 커질 수 있다. The unique contact angle of the surface of a solid substrate can change when the surface is processed to have a fine uneven shape. In other words, a hydrophilic surface with a contact angle less than 90° can have greater hydrophilicity through surface processing, and a hydrophobic surface with a contact angle greater than 90˚ can also have greater hydrophobicity through surface processing.
이러한 고체 기재의 친수성 표면 또는 소수성 표면은 3차원 형상의 다양한 제품 구조물에 적용 가능하다. 특히, 소수성 표면은 액체가 표면을 적시지 못하고 외부 힘에 의해 쉽게 유동하기 때문에, 액체의 유량과 유속을 증가시킬 수 있는 기술로서 3차원 형상의 다양한 제품 구조물에 적용될 수 있다. The hydrophilic or hydrophobic surfaces of these solid substrates can be applied to various product structures in three-dimensional shapes. In particular, since the hydrophobic surface does not allow liquid to wet the surface and easily flows due to external forces, it can be applied to various product structures in three-dimensional shapes as a technology that can increase the flow rate and flow rate of liquid.
본 발명은 3차원 구조물이 소수성 표면을 갖도록 하는 레이저를 이용한 소수성 표면 형성 기법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a hydrophobic surface forming technique using a laser that allows a three-dimensional structure to have a hydrophobic surface.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly apparent to those skilled in the art from the description below. It will be understandable.
본 발명의 일 실시예에 따른 소수성 표면 형성 장치는, 기 설정된 레이저 출사 조건에 따라 레이저를 발생시키는 레이저 장치; 및 상기 레이저 장치와 연결되고, 상기 발생된 레이저를 3차원 구조물의 표면에 조사하여 미세 패턴을 형성하는 광학 스캐너를 포함하고, 상기 3차원 구조물의 표면은 상기 미세 패턴에 의해 소수성 성질을 갖게 된다.A hydrophobic surface forming device according to an embodiment of the present invention includes a laser device that generates laser according to preset laser emission conditions; and an optical scanner connected to the laser device and irradiating the generated laser onto the surface of the three-dimensional structure to form a fine pattern, wherein the surface of the three-dimensional structure has hydrophobic properties due to the fine pattern.
상기 레이저는, 레이저의 펄스 주기가 10-12 초(pico sec) 이하인 펄스 레이저일 수 있다.The laser may be a pulse laser whose pulse period is 10 -12 seconds (pico sec) or less.
상기 미세 패턴은, 도트(Dot) 패턴, 라인(Line) 패턴, 및 크로스(Cross) 패턴 중 적어도 하나일 수 있다.The fine pattern may be at least one of a dot pattern, a line pattern, and a cross pattern.
상기 미세 패턴의 간격은, 상기 레이저의 빔 사이즈 이상이면서 600 ㎛ 이하로 마련될 수 있다.The spacing of the fine patterns may be set to be equal to or greater than the beam size of the laser but less than or equal to 600 μm.
상기 미세 패턴의 간격은, 상기 레이저의 빔 사이즈 이상이면서 150 ㎛ 이하로 마련될 수 있다.The spacing between the fine patterns may be equal to or greater than the beam size of the laser but less than or equal to 150 μm.
상기 미세 패턴의 폭은, 1 ~ 100 ㎛로 마련될 수 있다.The width of the fine pattern may be 1 to 100 ㎛.
상기 미세 패턴의 깊이는 상기 미세 패턴의 폭 이상이 되도록 마련될 수 있다.The depth of the fine pattern may be provided to be greater than or equal to the width of the fine pattern.
상기 미세 패턴의 간격은 상기 레이저의 빔 사이즈 이상이면서 600 ㎛ 이하로 마련되고, 상기 미세 패턴의 깊이는 상기 미세 패턴의 폭 이상이 되도록 마련될 수 있다.The spacing of the fine patterns may be greater than the beam size of the laser and less than 600 ㎛, and the depth of the fine patterns may be greater than or equal to the width of the fine patterns.
상기 미세 패턴의 간격은 상기 레이저의 빔 사이즈 이상이면서 150 ㎛ 이하로 마련되고, 상기 미세 패턴의 깊이는 상기 미세 패턴의 폭 이상이 되도록 마련될 수 있다.The spacing of the fine patterns may be greater than the beam size of the laser and 150 ㎛ or less, and the depth of the fine patterns may be greater than or equal to the width of the fine patterns.
상기 소수성 표면 형성 장치는, 상기 광학 스캐너에 의한 레이저 조사가 다축으로 조절되도록 하는 다축 조절 장치를 더 포함할 수 있다.The hydrophobic surface forming device may further include a multi-axis adjustment device that allows laser irradiation by the optical scanner to be adjusted in multiple axes.
상기 다축 조절 장치는, 상기 광학 스캐너가 장착되고, 상기 광학 스캐너를 상호 수직한 2개 이상의 축을 따라 각각 이동시키도록 마련되는 제1 다축 조절 장치; 및 상기 3차원 구조물을 하나 이상의 축을 중심으로 회전시키도록 마련되는 제2 다축 조절 장치를 포함할 수 있다.The multi-axis adjustment device includes: a first multi-axis adjustment device on which the optical scanner is mounted and provided to respectively move the optical scanner along two or more mutually perpendicular axes; And it may include a second multi-axis adjustment device provided to rotate the three-dimensional structure about one or more axes.
상기 다축 조절 장치는, 다축으로 이동 및 회전이 가능한 로봇 팔이고, 상기 광학 스캐너는 상기 로폿 팔에 장착되어 상기 3차원 구조물로 레이저를 조사할 수 있다.The multi-axis control device is a robot arm capable of moving and rotating in multiple axes, and the optical scanner is mounted on the robot arm to irradiate a laser to the three-dimensional structure.
상기 레이저 출사 조건은, 레이저의 파장, 레이저 출력 파워, 및 레이저 조사의 반복 횟수를 포함하고, 상기 레이저 조사의 반복 횟수는, 상기 3차원 구조물의 반사율 및 레이저 빔의 산란 중 하나 이상에 따라 설정될 수 있다.The laser emission conditions include the wavelength of the laser, the laser output power, and the number of repetitions of laser irradiation, and the number of repetitions of the laser irradiation is set according to one or more of the reflectivity of the three-dimensional structure and the scattering of the laser beam. You can.
개시되는 일 실시예에 따른 소수성 표면 형성 방법은, 소수성 표면 형성 장치에서, 3차원 구조물의 표면에 형성할 미세 패턴들의 위치 정보를 입력 받는 단계; 상기 소수성 표면 형성 장치에서, 상기 3차원 구조물의 재질 및 상기 미세 패턴에 따라 레이저 출사 조건을 설정하는 단계; 및 상기 소수성 표면 형성 장치에서, 상기 레이저 출사 조건에 따라 레이저를 생성하고, 생성한 상기 레이저를 상기 3차원 구조물의 표면에 조사하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 3차원 구조물의 표면은 상기 미세 패턴에 의해 소수성 성질을 갖게 된다.A method of forming a hydrophobic surface according to an embodiment of the disclosure includes receiving, in a hydrophobic surface forming apparatus, positional information of fine patterns to be formed on the surface of a three-dimensional structure; In the hydrophobic surface forming device, setting laser emission conditions according to the material of the three-dimensional structure and the fine pattern; And in the hydrophobic surface forming device, generating a laser according to the laser emission conditions and irradiating the generated laser to the surface of the three-dimensional structure to form a fine pattern, wherein the surface of the three-dimensional structure is It has hydrophobic properties due to the fine pattern.
본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 구조물에 비접촉 가공 특성을 지닌 레이저 기반의 표면 처리를 통해 미세 패턴을 형성함으로써, 3차원 구조물의 표면이 소수성 성질을 갖도록 할 수 있으며, 금속뿐만 아니라 세라믹이나 폴리머 계열의 소재에도 소수성 표면을 형성시킬 수 있게 된다. According to an embodiment of the present invention, by forming a fine pattern on a three-dimensional structure through laser-based surface treatment with non-contact processing characteristics, the surface of the three-dimensional structure can be made to have hydrophobic properties, and it can be used on not only metals but also ceramics and polymers. It is also possible to form a hydrophobic surface on a series of materials.
또한, 다축 조절 장치 등을 통해 레이저로 3차원 구조물의 표면에 균일하게 미세 패턴을 형성하여 소수성 특성이 고르게 나타나도록 할 수 있으며, 곡면을 가진 3차원 구조물의 표면에도 미세 패턴을 용이하게 형성하여 소수성 표면 처리를 할 수 있게 된다.In addition, through a multi-axis control device, a fine pattern can be uniformly formed on the surface of a three-dimensional structure with a laser to ensure that the hydrophobic properties are evenly displayed. Also, a fine pattern can be easily formed on the surface of a three-dimensional structure with a curved surface to improve hydrophobicity. Surface treatment can be performed.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물의 소수성 표면 형성 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조물의 소수성 표면 형성 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 3은 개시되는 일 실시예에서 3차원 구조물의 표면에 레이저를 조사하여 미세 패턴을 형성한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 미세 패턴의 간격(pitch)에 따른 3차원 구조물의 표면에서 물방울의 상태를 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 3차원 구조물의 표면에 형성되는 미세 패턴의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 레이저의 종류에 따라 타겟 물질(Target material)에 레이저를 조사하였을 때의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 7은 연속파 레이저 또는 나노 펄스 레이저를 타겟 물질의 표면에 조사한 경우와 피코초 또는 펨토초 펄스 레이저를 타겟 물질의 표면에 조사한 경우를 비교한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물의 소수성 표면 형성 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a diagram schematically showing an apparatus for forming a hydrophobic surface of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram schematically showing an apparatus for forming a hydrophobic surface of a three-dimensional structure according to another embodiment of the present invention;
Figure 3 is a diagram schematically showing a state in which a fine pattern is formed by irradiating a laser to the surface of a three-dimensional structure in an embodiment disclosed;
Figure 4 is a diagram showing the state of water droplets on the surface of a three-dimensional structure according to the pitch of the fine pattern in one embodiment of the present invention;
Figure 5 is a diagram schematically showing a cross section of a fine pattern formed on the surface of a three-dimensional structure in one embodiment of the present invention;
Figure 6 is a diagram schematically showing the state when a laser is irradiated to a target material according to the type of laser;
Figure 7 is a diagram comparing the case of irradiating a continuous wave laser or nanopulse laser to the surface of a target material and the case of irradiating a picosecond or femtosecond pulse laser to the surface of the target material;
Figure 8 is a flowchart showing a method of forming a hydrophobic surface of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This example is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize clearer explanation.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.The configuration of the invention to clarify the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments of the present invention, and the reference numbers to the components in the drawings will be the same. Components are given the same reference numbers even if they are in different drawings, and it is stated in advance that components of other drawings can be cited when necessary when explaining the relevant drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물의 소수성 표면 형성 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing an apparatus for forming a hydrophobic surface of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 소수성 표면 형성 장치(100)는 레이저 장치(102), 광학 스캐너(104), 및 다축 조절 장치(106)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a hydrophobic surface forming device 100 may include a laser device 102, an optical scanner 104, and a multi-axis control device 106.
레이저 장치(102)는 3차원 구조물(50)에 소수성 표면을 형성하기 위한 레이저를 발생시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 레이저 장치(102)는 펄스 레이저를 발생시킬 수 있다. 레이저 장치(102)는 레이저의 펄스 간격(또는 펄스 주기)이 10-12 초(pico sec) 이하인 펄스 레이저를 발생시킬 수 있다. The laser device 102 may generate a laser to form a hydrophobic surface on the three-dimensional structure 50. In an example embodiment, laser device 102 may generate a pulsed laser. The laser device 102 may generate a pulsed laser having a laser pulse interval (or pulse period) of 10 -12 seconds (pico sec) or less.
즉, 레이저 장치(102)는 레이저의 펄스 주기가 피코초(pico sec) 단위 또는 펨토초(femto sec) 단위의 펄스 레이저를 발생시킬 수 있다. 레이저의 펄스 간격(또는 펄스 주기)이 10-12 초 이하인 펄스 레이저를 이용하는 경우, 후술할 미세 패턴의 형성 시 필요한 깊이를 용이하게 구현할 수 있게 된다. 레이저 장치(102)에서 발생된 레이저는 광 케이블(111) 등을 통해 광학 스캐너(104)로 전달될 수 있다.That is, the laser device 102 may generate a pulse laser with a pulse period of the laser in pico seconds or femto seconds. When using a pulse laser with a laser pulse interval (or pulse period) of 10 -12 seconds or less, it is possible to easily achieve the depth required for forming a fine pattern, which will be described later. The laser generated by the laser device 102 may be transmitted to the optical scanner 104 through an optical cable 111 or the like.
예시적인 실시예에서, 3차원 구조물(50)은 폴리머 계열의 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 3차원 구조물(50)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 3차원 구조물(50)은 금속 계열의 소재 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 3차원 구조물(50)은 제품 구조물(어뢰, 잠수함, 선박, 자동차 등)일 수 있다. In an exemplary embodiment, the three-dimensional structure 50 may be made of a polymer-based material. For example, the three-dimensional structure 50 may be made of polytetrafluoroethylene (PTFE), but is not limited thereto. Additionally, the three-dimensional structure 50 may be made of a metal-based material or ceramic. In an exemplary embodiment, the three-dimensional structure 50 may be a product structure (torpedo, submarine, ship, automobile, etc.).
광학 스캐너(104)는 다축 조절 장치(106)에 마련될 수 있다. 광학 스캐너(104)는 케이블(111)을 통해 레이저 장치(102)와 연결될 수 있다. 광학 스캐너(104)는 레이저 장치(102)에서 발생된 레이저를 3차원 구조물(50)로 조사할 수 있다. 광학 스캐너(104)는 레이저 장치(102)에서 발생된 레이저를 반사하기 위한 반사 부재(예를 들어, 반사 거울 등)를 포함할 수 있다. An optical scanner 104 may be provided in the multi-axis adjustment device 106. The optical scanner 104 may be connected to the laser device 102 through a cable 111. The optical scanner 104 can irradiate the laser generated by the laser device 102 to the three-dimensional structure 50. The optical scanner 104 may include a reflective member (eg, a reflective mirror, etc.) to reflect the laser generated by the laser device 102.
예시적인 실시예에서, 광학 스캐너(104)는 레이저 장치(102)에서 발생된 레이저를 제1 방향으로 틸팅시키기 위한 제1 반사 부재(미도시) 및 레이저 장치(102)에서 발생된 레이저를 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 틸팅시키기 위한 제2 반사 부재(미도시)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광학 스캐너(104)는 레이저 장치(102)에서 발생된 레이저를 3차원 구조물(50)로 반사하여 조사할 수 있다. In an exemplary embodiment, the optical scanner 104 includes a first reflection member (not shown) for tilting the laser generated from the laser device 102 in a first direction and a first reflection member (not shown) for tilting the laser generated from the laser device 102 in the first direction. It may include a second reflection member (not shown) for tilting in a second direction perpendicular to the direction, but is not limited thereto. The optical scanner 104 can reflect the laser generated by the laser device 102 to the three-dimensional structure 50 and irradiate it.
광학 스캐너(104)는 3차원 구조물(50)에 레이저를 조사하여 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴을 형성할 수 있다. 미세 패턴은 3차원 구조물(50)의 표면에 규칙적으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 불규칙적으로 형성될 수도 있다. The optical scanner 104 may form a fine pattern on the surface of the three-dimensional structure 50 by irradiating a laser to the three-dimensional structure 50 . The fine pattern may be formed regularly on the surface of the three-dimensional structure 50, but is not limited thereto and may be formed irregularly.
다축 조절 장치(106)는 광학 스캐너(104)가 3차원 구조물(50)로 레이저를 조사할 때 레이저 조사가 다축으로 조절되도록 하는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 다축 조절 장치(106)는 제1 다축 조절 장치(106-1) 및 제2 다축 조절 장치(106-2)를 포함할 수 있다. The multi-axis adjustment device 106 may serve to adjust laser irradiation in multiple axes when the optical scanner 104 irradiates the laser to the three-dimensional structure 50. In an example embodiment, multi-axis adjustment device 106 may include a first multi-axis adjustment device 106-1 and a second multi-axis adjustment device 106-2.
여기서, 광학 스캐너(104)는 제1 다축 조절 장치(106-1)에 마련될 수 있다. 제1 다축 조절 장치(106-1)는 광학 스캐너(104)를 하나 이상의 축 방향으로 이동시키도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 다축 조절 장치(106-1)는 광학 스캐너(104)를 X축, Y축, 및 Z축으로 각각 이동시키도록 마련될 수 있다. Here, the optical scanner 104 may be provided in the first multi-axis adjustment device 106-1. The first multi-axis adjustment device 106-1 may be provided to move the optical scanner 104 in one or more axial directions. For example, the first multi-axis adjustment device 106-1 may be provided to move the optical scanner 104 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis, respectively.
제2 다축 조절 장치(106-2)는 3차원 구조물(50)을 A축 및 C축으로 각각 회전시키도록 마련될 수 있다. 이때, 3차원 구조물(50)은 제2 다축 조절 장치(106-2)에 안착되어 고정될 수 있다. The second multi-axis adjustment device 106-2 may be provided to rotate the three-dimensional structure 50 about the A-axis and the C-axis, respectively. At this time, the three-dimensional structure 50 may be seated and fixed on the second multi-axis adjustment device 106-2.
이와 같이, 제1 다축 조절 장치(106-1)를 통해 광학 스캐너(104)를 X축, Y축, 및 Z축으로 각각 이동시키고, 제2 다축 조절 장치(106-2)를 통해 3차원 구조물(50)을 A축 및 C축으로 각각 회전시키도록 마련됨으로써, 광학 스캐너(104)를 통해 3차원 구조물(50)로 레이저를 조사할 때 레이저 조사가 다축으로 조절되도록 할 수 있게 된다. 그로 인해, 3차원 구조물(50)의 표면이 평평하지 않고 곡면이 있더라도 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있게 된다.In this way, the optical scanner 104 is moved to the By providing 50 to rotate in the A-axis and C-axis, respectively, when irradiating laser to the three-dimensional structure 50 through the optical scanner 104, laser irradiation can be adjusted in multiple axes. As a result, it is possible to easily form a fine pattern even if the surface of the three-dimensional structure 50 is not flat but has a curved surface.
여기서는, 다축 조절 장치(106)의 일 예로 5축 머신에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 2에 도시된 바와 같이, 다축으로 이동 및 회전이 가능한 로봇 팔을 다축 조절 장치(106)로 사용할 수도 있다. Here, a 5-axis machine is described as an example of the multi-axis adjustment device 106, but it is not limited thereto. As shown in FIG. 2, a robot arm capable of moving and rotating in multiple axes can be used as the multi-axis adjustment device 106. It may be possible.
도 3은 개시되는 일 실시예에서 3차원 구조물(50)의 표면에 레이저를 조사하여 미세 패턴을 형성한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴(60)이 도트(Dot) 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 미세 패턴(60)은 상호 이격되는 도트 형상으로 형성될 수 있다.FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which a fine pattern is formed by irradiating a laser to the surface of a three-dimensional structure 50 in an embodiment disclosed. Referring to (a) of FIG. 3, a fine pattern 60 may be formed in a dot pattern on the surface of the three-dimensional structure 50. That is, the fine patterns 60 may be formed in the shape of dots spaced apart from each other.
도 3의 (b)를 참조하면, 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴(60)이 라인(Line) 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세 패턴(60)은 평행한 라인들이 상호 이격되는 형태로 형성될 수 있다.Referring to (b) of FIG. 3, a fine pattern 60 may be formed in a line pattern on the surface of the three-dimensional structure 50. For example, the fine pattern 60 may be formed in a shape where parallel lines are spaced apart from each other.
도 3의 (c)를 참조하면, 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴(60)이 크로스(Cross) 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세 패턴(60)은 제1 방향의 상호 이격되는 제1 라인들과 제1 방향과 수직한 제2 방향의 상호 이격되는 제2 라인들이 교차되는 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외에 다양한 패턴으로 미세 패턴(60)을 형성할 수 있다.Referring to (c) of FIG. 3, a fine pattern 60 may be formed in a cross pattern on the surface of the three-dimensional structure 50. For example, the fine pattern 60 may be formed in a shape where first lines spaced apart from each other in a first direction and second lines spaced apart from each other in a second direction perpendicular to the first direction intersect. However, it is not limited to this, and the fine pattern 60 can be formed in various other patterns.
이때, 미세 패턴(60)의 간격은 3차원 구조물(50)에 소수성 표면을 형성하기 위해 600 ㎛ 이하로 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 미세 패턴(60)의 간격은 레이저 빔 사이즈 이상이면서 600 ㎛ 이하로 마련될 수 있다. 즉, 미세 패턴(60)은 펄스 간격(또는 펄스 폭)이 10-12 초(pico sec) 이하인 펄스 레이저의 빔 사이즈 이상이면서 600 ㎛ 이하로 마련될 수 있다. At this time, the spacing between the fine patterns 60 may be set to 600 ㎛ or less to form a hydrophobic surface on the three-dimensional structure 50. In an exemplary embodiment, the spacing between the fine patterns 60 may be equal to or greater than the laser beam size but less than or equal to 600 μm. That is, the fine pattern 60 may be prepared to be larger than the beam size of a pulse laser with a pulse interval (or pulse width) of 10 -12 seconds (pico sec) or less and 600 ㎛ or less.
바람직하게는, 미세 패턴(60)의 간격은 20 ~ 100㎛으로 마련될 수 있다. 이 경우, 피코초 펄스 레이저를 통해 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴(60) 형성 시 3차원 구조물(50)의 표면이 우수한 소수성 성질을 갖도록 할 수 있게 된다. 또한, 미세 패턴(60)의 폭(W)은 예를 들어, 1 ~ 100 ㎛로 마련될 수 있다.Preferably, the spacing between the fine patterns 60 may be 20 to 100 ㎛. In this case, when the fine pattern 60 is formed on the surface of the three-dimensional structure 50 using a picosecond pulse laser, the surface of the three-dimensional structure 50 can be made to have excellent hydrophobic properties. Additionally, the width (W) of the fine pattern 60 may be, for example, 1 to 100 ㎛.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 미세 패턴(60)의 간격(pitch)에 따른 3차원 구조물(50)의 표면에서 물방울의 상태를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 미세 패턴(60)의 간격이 150 ㎛인 경우, 3차원 구조물(50)의 표면에서 물방울이 90도 이상의 높은 접촉각을 가져 소수성을 갖는 것을 볼 수 있다. 그리고, 미세 패턴(60)의 간격이 좁아질수록 3차원 구조물(50)의 표면에서 물방울이 점점 높은 접촉각을 가져 소수성 성질이 보다 우수해지는 것을 볼 수 있다. Figure 4 is a diagram showing the state of water droplets on the surface of the three-dimensional structure 50 according to the pitch of the fine pattern 60 in one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, when the spacing between the fine patterns 60 is 150 ㎛, it can be seen that water droplets on the surface of the three-dimensional structure 50 have a high contact angle of 90 degrees or more and have hydrophobicity. In addition, as the spacing between the fine patterns 60 narrows, it can be seen that water droplets have an increasingly higher contact angle on the surface of the three-dimensional structure 50, resulting in better hydrophobic properties.
즉, 미세 패턴(60)의 간격이 레이저 빔 사이즈 이상이면서 600 ㎛ 이하로 마련될 경우 소수성의 성질을 갖을 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 미세 패턴(60)의 간격이 빔 사이즈 이상이면서 150 ㎛ 이하일 경우 90도 이상의 접촉각을 갖으므로 바람직할 수 있다.That is, if the spacing between the fine patterns 60 is greater than the laser beam size but less than 600 ㎛, it may have hydrophobic properties. In addition, as shown in FIG. 4, when the spacing between the fine patterns 60 is greater than the beam size but less than 150 ㎛, it may be desirable because it has a contact angle of 90 degrees or more.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 3차원 구조물(50)의 표면에 형성되는 미세 패턴(60)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 미세 패턴(60)은 소정 폭(W) 및 깊이(D)를 가지고 마련될 수 있다. 이에 따라 미세 패턴(60)의 내부에 에어층이 형성되게 된다. FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross section of a fine pattern 60 formed on the surface of the three-dimensional structure 50 in one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the fine pattern 60 may be prepared to have a predetermined width (W) and depth (D). Accordingly, an air layer is formed inside the fine pattern 60.
여기서, 미세 패턴(60)의 깊이(D)는 미세 패턴(60)의 폭(W) 이상이 되도록 형성할 수 있다. 즉, 미세 패턴(60)의 깊이(D)와 폭(W) 간의 비율은 1:1 이상이 되도록 형성할 수 있다. 여기서, 미세 패턴(60)의 깊이(D)가 폭(W) 보다 깊을수록 3차원 구조물(50) 표면이 보다 우수한 소수성 성질을 나타내게 된다.Here, the depth (D) of the fine pattern 60 may be formed to be greater than or equal to the width (W) of the fine pattern 60. That is, the ratio between the depth (D) and the width (W) of the fine pattern 60 can be formed to be 1:1 or more. Here, as the depth (D) of the fine pattern 60 is deeper than the width (W), the surface of the three-dimensional structure 50 exhibits better hydrophobic properties.
그리고, 레이저의 펄스 간격(또는 펄스 주기)이 10-12 초(pico sec) 이하(즉, 피코초(pico sec) 단위 또는 펨토초(femto sec) 단위)의 펄스 레이저를 3차원 구조물(50)의 표면에 조사할 때 미세 패턴(60)의 깊이(D)가 미세 패턴(60)의 폭(W) 이상이 되도록 할 수 있게 된다. In addition, a pulse laser with a pulse interval (or pulse period) of 10 -12 seconds (pico sec) or less (i.e., pico sec or femto sec) is applied to the three-dimensional structure 50. When irradiating the surface, the depth (D) of the fine pattern 60 can be greater than or equal to the width (W) of the fine pattern 60.
도 6은 레이저의 종류에 따라 타겟 물질(Target material)에 레이저를 조사하였을 때의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 연속파 레이저 또는 나노 펄스 레이저를 타겟 물질의 표면에 조사한 경우(도 7의 (a))와 피코초 또는 펨토초 펄스 레이저를 타겟 물질의 표면에 조사한 경우(도 7의 (b))를 비교한 도면이다. Figure 6 is a diagram schematically showing the state when a laser is irradiated to a target material depending on the type of laser, and Figure 7 is a diagram schematically showing the state when a continuous wave laser or nanopulse laser is irradiated to the surface of the target material (see Figure 7). This is a diagram comparing (a)) and the case where a picosecond or femtosecond pulse laser is irradiated to the surface of a target material ((b) in FIG. 7).
도 6 및 도 7을 참조하면, 레이저가 연속파(Continuous Wave)인 경우(CW laser), 타겟 물질의 표면에만 열이 가해지는 것을 볼 수 있다. 그리고, 레이저가 나노 펄스 레이저인 경우(ns laser), 타겟 물질의 표면에 미세 패턴을 형성하기는 하지만 그 깊이가 깊지 못하고 표면에 버(burr)와 같이 돌출되는 부분이 형성되게 된다. 반면, 레이저가 피코초 또는 펨토초 펄스 레이저인 경우(ps/fs laser), 타겟 물질의 표면에 미세 패턴을 형성하되 깊이가 폭 보다 깊게 형성되는 것을 볼 수 있다. Referring to Figures 6 and 7, when the laser is a continuous wave (CW laser), it can be seen that heat is applied only to the surface of the target material. Also, when the laser is a nano-pulse laser (ns laser), a fine pattern is formed on the surface of the target material, but the depth is not deep and a protruding part such as a burr is formed on the surface. On the other hand, when the laser is a picosecond or femtosecond pulse laser (ps/fs laser), a fine pattern is formed on the surface of the target material, but the depth can be seen to be greater than the width.
개시되는 실시예에 의하면, 3차원 구조물에 비접촉 가공 특성을 지닌 레이저 기반의 표면 처리를 통해 미세 패턴을 형성함으로써, 3차원 구조물의 표면이 소수성 성질을 갖도록 할 수 있으며, 금속뿐만 아니라 세라믹이나 폴리머 계열의 소재에도 소수성 표면을 형성시킬 수 있게 된다. According to the disclosed embodiment, by forming a fine pattern on a three-dimensional structure through laser-based surface treatment with non-contact processing characteristics, the surface of the three-dimensional structure can be made to have hydrophobic properties, and it is possible to make the surface of the three-dimensional structure have hydrophobic properties, and it can be used not only for metals but also for ceramics and polymers. It is also possible to form a hydrophobic surface on materials.
또한, 다축 조절 장치 등을 통해 레이저로 3차원 구조물의 표면에 균일하게 미세 패턴을 형성하여 소수성 특성이 고르게 나타나도록 할 수 있으며, 곡면을 가진 3차원 구조물의 표면에도 미세 패턴을 용이하게 형성하여 소수성 표면 처리를 할 수 있게 된다.In addition, through a multi-axis control device, a fine pattern can be uniformly formed on the surface of a three-dimensional structure with a laser to ensure that the hydrophobic properties are evenly displayed. Also, a fine pattern can be easily formed on the surface of a three-dimensional structure with a curved surface to improve hydrophobicity. Surface treatment can be performed.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물의 소수성 표면 형성 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.Figure 8 is a flowchart showing a method of forming a hydrophobic surface of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention. In the illustrated flow chart, the method is divided into a plurality of steps, but at least some of the steps are performed in a different order, combined with other steps, omitted, divided into detailed steps, or not shown. One or more steps may be added and performed.
도 8을 참조하면, 소수성 표면 형성 장치(100)는 3차원 구조물(50)의 표면에 형성할 미세 패턴들의 위치 정보를 입력 받는다(S 101). 예를 들어, 소수성 표면 형성 장치(100)는 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) 기반으로 3차원 구조물(50)의 표면에 형성할 미세 패턴들의 위치 정보를 입력 받을 수 있다. Referring to FIG. 8, the hydrophobic surface forming apparatus 100 receives position information of fine patterns to be formed on the surface of the three-dimensional structure 50 (S 101). For example, the hydrophobic surface forming apparatus 100 may receive positional information of fine patterns to be formed on the surface of the three-dimensional structure 50 based on CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing).
다음으로, 소수성 표면 형성 장치(100)는 3차원 구조물(50)의 재질 및 3차원 구조물(50)의 표면에 형성할 미세 패턴에 따라 레이저 출사 조건을 설정한다(S 103). 여기서, 레이저 출사 조건으로는 레이저의 파장, 레이저 출력 파워, 및 레이저 조사의 반복 횟수 등이 포함될 수 있다. Next, the hydrophobic surface forming apparatus 100 sets laser emission conditions according to the material of the three-dimensional structure 50 and the fine pattern to be formed on the surface of the three-dimensional structure 50 (S 103). Here, the laser emission conditions may include the wavelength of the laser, laser output power, and the number of repetitions of laser irradiation.
예시적인 실시예에서, 레이저의 파장은 232 ~ 1,064nm로 설정할 수 있다. 바람직하게는, 레이저의 파장을 232nm, 252nm, 532nm, 1,064nm 등 단일 파장 또는 복수 개 이상의 파장으로 설정할 수 있다.In an exemplary embodiment, the wavelength of the laser can be set between 232 and 1,064 nm. Preferably, the wavelength of the laser can be set to a single wavelength, such as 232 nm, 252 nm, 532 nm, or 1,064 nm, or to multiple wavelengths or more.
여기서, 레이저의 파장이 짧을수록 3차원 구조물 표면의 열적 특성으로 인한 패턴 크기 증가 및 버 (burr) 발생 억제로 인해 미세 패턴의 깊이를 더 깊게 가공할 수 있게 되며, 그로 인해 3차원 구조물(50)의 소수성 성질이 보다 향상될 수 있게 된다. 레이저 출력 파워는 0.1 ~ 100W로 설정할 수 있다. Here, the shorter the wavelength of the laser, the deeper the depth of the fine pattern can be processed due to the increase in pattern size and suppression of burr generation due to the thermal characteristics of the surface of the three-dimensional structure, which results in the three-dimensional structure (50) The hydrophobic properties of can be further improved. Laser output power can be set from 0.1 to 100W.
그리고, 레이저 조사의 반복 횟수는 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴을 형성할 때 동일 영역에 레이저를 반복해서 조사하는 횟수를 의미한다. 예를 들어, 레이저 빔의 스팟 사이즈가 40 ㎛일 때, 3차원 구조물(50)의 반사율 및 레이저 빔의 산란 등에 따라 실제 가공되는 영역은 10 ㎛일 수 있다. 이 경우, 소수성 표면 형성 장치(100)는 해당 영역에 대한 미세 패턴 깊이의 개선을 위해 레이저 조사의 반복 횟수를 4회 이상으로 설정할 수 있다. And, the number of repetitions of laser irradiation refers to the number of times the laser is repeatedly irradiated to the same area when forming a fine pattern on the surface of the three-dimensional structure 50. For example, when the spot size of the laser beam is 40 ㎛, the actual processed area may be 10 ㎛ depending on the reflectivity of the three-dimensional structure 50 and scattering of the laser beam. In this case, the hydrophobic surface forming apparatus 100 may set the number of repetitions of laser irradiation to 4 or more to improve the fine pattern depth for the corresponding area.
다음으로, 소수성 표면 형성 장치(100)는 기 설정된 레이저 출사 조건에 따라 펄스 레이저를 생성하고, 3차원 구조물(50)의 표면에 조사하여 미세 패턴을 형성한다(S 105).Next, the hydrophobic surface forming apparatus 100 generates a pulse laser according to preset laser emission conditions and irradiates it on the surface of the three-dimensional structure 50 to form a fine pattern (S 105).
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. Additionally, the foregoing is intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications can be made within the scope of the inventive concept disclosed in this specification, a scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of technology or knowledge in the art. The written examples illustrate the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required for specific application fields and uses of the present invention are also possible. Accordingly, the detailed description of the invention above is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Additionally, the appended claims should be construed to include other embodiments as well.
50 3차원 구조물
60 미세 패턴
100 소수성 표면 형성 장치
102 레이저 장치
104 광학 스캐너
106 다축 조절 장치
106-1 제1 다축 조절 장치
106-2 제2 다축 조절 장치50 3D structures
60 fine patterns
100 Hydrophobic surface forming device
102 Laser device
104 optical scanner
106 multi-axis adjustment device
106-1 First multi-axis adjusting device
106-2 Second multi-axis adjusting device
Claims (15)
상기 레이저 장치(102)와 연결되고, 발생된 상기 레이저를 상기 3차원 구조물(50)의 표면에 조사하여 미세 패턴을 형성하는 광학 스캐너(104); 및
상기 광학 스캐너(104)에 의한 레이저 조사가 다축으로 조절되도록 하는 다축 조절 장치(106)를 포함하고,
상기 3차원 구조물(50)의 표면은 상기 미세 패턴(60)에 의해 소수성 성질을 갖게 되고,
상기 미세 패턴(60)은:
간격이 상기 레이저의 빔 사이즈 이상이면서 150 ㎛ 이하로 마련되고;
펄스 주기가 피코 초(pico sec) 이하인 레이저에 의해 깊이가 폭 이상이 되도록 마련되고,
상기 다축 조절 장치(106)는,
상기 광학 스캐너(104)가 장착되고, 상기 광학 스캐너(104)를 상호 수직한 X축, Y축 및 Z축을 따라 각각 이동시키도록 마련되는 제1 다축 조절 장치(106-1); 및
3차원 구조물(50)이 안착되어 고정되고, 상기 3차원 구조물(50)을 상기 X축과 나란한 축과, 상기 Z축과 나란한 축을 중심으로 각각 회전시키도록 마련되는 제2 다축 조절 장치(106-2)를 포함하고,
상기 레이저 조사의 반복 횟수는 상기 3차원 구조물(50)의 표면에 미세 패턴을 형성할 때 동일 영역에 레이저를 반복해서 조사하는 횟수로서, 상기 레이저 장치(102)에 의해 발생되는 레이저 빔의 스팟 사이즈와, 상기 3차원 구조물(50)의 반사율 및 상기 레이저 빔의 산란에 따라 상기 레이저 빔에 의해 상기 3차원 구조물(50)에 실제 가공되는 영역의 사이즈를 기초로 설정되는, 소수성 표면 형성 장치(100).Based on CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing), location information of fine patterns to be formed on the surface of the three-dimensional structure 50 is input, and the material of the three-dimensional structure 50 and the three-dimensional structure 50 are input. ) Set the laser emission conditions - the laser emission conditions include the wavelength of the laser, the laser output power, and the number of repetitions of laser irradiation - according to the fine patterns to be formed on the surface, and set the laser emission conditions according to the set laser emission conditions. A laser device 102 that generates;
An optical scanner 104 is connected to the laser device 102 and forms a fine pattern by irradiating the generated laser onto the surface of the three-dimensional structure 50; and
It includes a multi-axis adjustment device (106) that allows laser irradiation by the optical scanner (104) to be adjusted in multiple axes,
The surface of the three-dimensional structure 50 has hydrophobic properties due to the fine pattern 60,
The fine pattern 60 is:
The gap is set to be equal to or greater than the beam size of the laser and less than or equal to 150 μm;
It is provided so that the depth is greater than the width by a laser with a pulse period of pico seconds or less,
The multi-axis adjustment device 106,
a first multi-axis adjustment device (106-1) on which the optical scanner (104) is mounted and which is provided to move the optical scanner (104) along mutually perpendicular X, Y, and Z axes; and
The three-dimensional structure 50 is seated and fixed, and a second multi-axis adjustment device (106-) provided to rotate the three-dimensional structure 50 about an axis parallel to the X-axis and an axis parallel to the Z-axis, respectively. Includes 2),
The number of repetitions of laser irradiation is the number of times the laser is repeatedly irradiated to the same area when forming a fine pattern on the surface of the three-dimensional structure 50, and is the spot size of the laser beam generated by the laser device 102. and a hydrophobic surface forming device 100, which is set based on the size of the area actually processed on the three-dimensional structure 50 by the laser beam according to the reflectivity of the three-dimensional structure 50 and scattering of the laser beam. ).
상기 미세 패턴(60)은,
도트(Dot) 패턴, 라인(Line) 패턴, 및 크로스(Cross) 패턴 중 적어도 하나인, 소수성 표면 형성 장치(100).In claim 1,
The fine pattern 60 is,
A hydrophobic surface forming device 100 that is at least one of a dot pattern, a line pattern, and a cross pattern.
상기 미세 패턴(60)의 폭은,
1 ~ 100 ㎛로 마련되는, 소수성 표면 형성 장치(100).In claim 1,
The width of the fine pattern 60 is,
A hydrophobic surface forming device (100) provided at 1 to 100 ㎛.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210011706A KR102577465B1 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three dimensional structure having a hydrophobic surface thereby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210011706A KR102577465B1 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three dimensional structure having a hydrophobic surface thereby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220108565A KR20220108565A (en) | 2022-08-03 |
| KR102577465B1 true KR102577465B1 (en) | 2023-09-12 |
Family
ID=82847335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210011706A KR102577465B1 (en) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three dimensional structure having a hydrophobic surface thereby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102577465B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101483759B1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-19 | 에이피시스템 주식회사 | Apparatus for processing fragile substrate using multi lasers and method thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11207477A (en) * | 1998-01-26 | 1999-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | Scraping device and scraping method |
| KR100950311B1 (en) | 2007-11-06 | 2010-03-31 | 포항공과대학교 산학협력단 | Fabricating Method of 3D Shape Structure Having Hydrophobic Outer Surface |
| KR100976864B1 (en) * | 2008-01-30 | 2010-08-23 | 한국기계연구원 | Method of processing hydrophobic surface using laser ablation and solid body having hydrophobic surface of dual scaled structure |
-
2021
- 2021-01-27 KR KR1020210011706A patent/KR102577465B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101483759B1 (en) * | 2013-07-19 | 2015-01-19 | 에이피시스템 주식회사 | Apparatus for processing fragile substrate using multi lasers and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220108565A (en) | 2022-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6594861B2 (en) | Ditherable laser processing system | |
| US20140314995A1 (en) | Pulsed laser processing method for producing superhydrophobic surfaces | |
| JP6220775B2 (en) | Laser direct ablation at high pulse repetition frequency using picosecond laser pulses | |
| US5367143A (en) | Apparatus and method for multi-beam drilling | |
| Fraggelakis et al. | Tailoring submicrometer periodic surface structures via ultrashort pulsed direct laser interference patterning | |
| Wang et al. | Study of laser precision ablating texture patterns on large-scale freeform surface | |
| EP3050664B1 (en) | Laser machining system and method | |
| CN110625271A (en) | Ultrafast laser PCB drilling equipment and method thereof | |
| TW201043373A (en) | Improved method and apparatus for laser machining | |
| KR102577465B1 (en) | Apparatus and method for forming a hydrophobic surface using a laser and a three dimensional structure having a hydrophobic surface thereby | |
| JP2007522946A (en) | Laser beam forming method and laser processing method | |
| JP2008168297A (en) | Apparatus and method for laser beam machining | |
| Žemaitis et al. | Efficient ablation by ultra-short pulse lasers | |
| Wang et al. | Investigation of processing parameters for three-dimensional laser ablation based on Taguchi method | |
| JP2016190270A (en) | Laser ablation tooling via distributed patterned mask | |
| EP4043142A1 (en) | Method for batch processing of 3d objects using laser treatment and a system implementing the method | |
| CA3148493A1 (en) | Device and method for processing material by means of laser radiation | |
| Niranjan et al. | Optimization of process parameters for laser fiber micromachining of micro-channels on stainless steel | |
| Takagi et al. | A microsphere assembly method with laser microwelding for fabrication of three-dimensional periodic structures | |
| KR102423770B1 (en) | Super hydrophobic pattern formation method using laser | |
| Christensen Jr | Waveguide excimer laser fabrication of 3D microstructures | |
| EP3992714A1 (en) | Micropatterning method, micropatterning apparatus and micropatterning chip for silicone-based elastomer | |
| EP3888838A1 (en) | Substrate perforation system & method using beamlets and scanner | |
| Choi et al. | Experimental study on integration of laser-based additive/subtractive processes for meso/micro solid freeform fabrication | |
| CN110891730B (en) | Method for building a substrate, assembly comprising a substrate and a device for building said substrate, and substrate having such a structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |