KR20190137447A - Apparatus for Controlling Wettability of a Thin Film Using High Frequency Mode Shapes induced by High Frequency Vibration and Method Thereof - Google Patents
Apparatus for Controlling Wettability of a Thin Film Using High Frequency Mode Shapes induced by High Frequency Vibration and Method Thereof Download PDFInfo
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Abstract
Description
본 발명은 박막의 고주파 진동에 의한 모드형상을 이용한 습윤성 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막에 고주파 진동을 가함으로써 박막의 고유 모드에 의한 모드형상을 형성하여 박막의 습윤성을 제어하는 박막의 습윤성 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wettability control apparatus and a method using a mode shape by high frequency vibration of the thin film, and more particularly, by applying a high frequency vibration to the thin film to form a mode shape by the unique mode of the thin film to control the wettability of the thin film. It relates to a wettability control apparatus for a thin film and a method thereof.
고체의 표면에 액체와 접촉하는 경우, 고체와 액체 원자간의 상호작용에 의해 액체가 고체 위에 퍼지는 젖음 현상이 일어난다. 이 때, 공기와 액체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룸으로써 액체는 특정한 각도를 이루면서 접촉하게 된다. 이 때 생기는 각도를 접촉각이라 한다.In contact with the liquid on the surface of the solid, the wetting of the liquid over the solid occurs due to the interaction between the solid and the liquid atoms. At this time, the air and the liquid are thermodynamically balanced on the solid surface such that the liquid comes into contact at a specific angle. The angle produced at this time is called a contact angle.
접촉각이 큰 경우 상기 액체는 상기 고체와의 친화력이 작아 쉽게 흘러내리고, 접촉각이 작은 경우 상기 액체는 상기 고체와 친화력이 커 상기 액체에 의해 쉽게 젖을 수 있게 된다.When the contact angle is large, the liquid flows easily due to the small affinity with the solid, and when the contact angle is small, the liquid has a high affinity with the solid and can be easily wetted by the liquid.
이와 같은 접촉각은 공기, 액체 및 고체 각각의 표면에너지에 의해 결정되는데, 이 때 상기 고체의 표면에너지를 변경함으로써 접촉각을 변화시키고, 습윤성을 제어할 수 있다.This contact angle is determined by the surface energy of each of air, liquid and solid, and at this time, the contact angle can be changed and wettability can be controlled by changing the surface energy of the solid.
고체의 습윤성을 제어하여 기능성 표면을 구현하기 위해서 기존에는 고체의 표면에 MEMS/NEMS 공정 등을 통해 미세구조를 형성하여 고체의 표면에너지를 변경하거나, 혹은 고체 표면에 다른 재질을 코팅하여 고체의 표면에너지를 변경하는 등의 방법을 사용하였다.In order to realize the functional surface by controlling the wettability of the solid, a microstructure is formed on the surface of the solid through a MEMS / NEMS process to change the surface energy of the solid, or by coating another material on the surface of the solid A method such as changing energy was used.
다만, 이와 같은 습윤성 제어 방법은 표면에 대한 가공을 함으로써 친수성 혹은 소수성 중 하나의 특성만을 갖는 표면을 형성하기 때문에 습윤성에 변화를 주는 것이 불가능하다.However, such a wettability control method is impossible to change the wettability because it forms a surface having only one of hydrophilicity or hydrophobicity by processing the surface.
또한, 이와 같은 미세구조 형성 공정을 통한 기능성 표면을 형성하기 위해서는 고가의 비용이 드는 문제가 있다.In addition, there is a costly problem to form a functional surface through such a microstructure forming process.
본 발명은 박막에 고주파 진동을 가함으로써 박막의 고유 모드에 의한 모드형상을 형성하여 박막의 습윤성을 제어하는 박막의 습윤성 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wettability control apparatus for a thin film and a method for controlling the wettability of a thin film by forming a mode shape according to a unique mode of the thin film by applying a high frequency vibration to the thin film.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 고주파 진동을 이용한 박막의 습윤성 제어장치로서, 박막; 상기 박막의 2 이상의 영역을 고정시키는 박막고정부; 및 고정된 상기 박막에 고주파 진동을 가하는 가진부; 를 포함하고, 상기 박막은 상기 가진부의 고주파 진동에 의해 고유 모드에 의한 모드형상을 형성함으로써 박막의 습윤성을 제어하는, 박막의 습윤성 제어장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a wettability control apparatus for a thin film using high frequency vibration, the thin film; A thin film fixing part for fixing two or more regions of the thin film; And an excitation unit applying high frequency vibration to the fixed thin film. Includes, wherein the thin film provides a wettability control apparatus for the thin film, by controlling the wettability of the thin film by forming a mode shape by the intrinsic mode by the high frequency vibration of the excitation.
본 발명에서는, 상기 박막고정부는, 제1박막고정부; 및 제2박막고정부를 포함하고, 상기 제1박막고정부는 자성체로 형성되고, 상기 제2박막고정부는 자석을 포함하여 상기 제1박막고정부와 결합할 수 있다.In the present invention, the thin film fixing portion, the first thin film fixing portion; And a second thin film fixing part, wherein the first thin film fixing part is formed of a magnetic material, and the second thin film fixing part may be combined with the first thin film fixing part including a magnet.
본 발명에서는, 상기 가진부는, 사용자로부터 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받아 진동수를 출력하는 신호입력부; 상기 신호입력부로부터 진동수를 입력 받아 상기 진동수를 갖는 신호를 발생시키는 신호발생부; 상기 신호발생부에서 발생 된 신호의 세기를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에 의하여 증폭된 신호에 따라 물리적 진동을 발생시키는 진동발생부; 및 상기 신호입력부, 상기 신호발생부, 상기 증폭부 및 상기 진동발생부에 전원을 공급하는 전원공급부; 를 포함할 수 있다.In the present invention, the excitation unit, a signal input unit for receiving the information for controlling the wettability from the user to output a frequency; A signal generator which receives a frequency from the signal input unit and generates a signal having the frequency; An amplifier for amplifying the intensity of the signal generated by the signal generator; A vibration generator for generating physical vibration in accordance with the signal amplified by the amplifier; And a power supply unit supplying power to the signal input unit, the signal generator, the amplifier, and the vibration generator; It may include.
본 발명에서는, 상기 신호입력부는, 상기 신호발생부에서 발생되는 함수의 진동수 및 상기 박막의 습윤성의 정도 중 1 이상을 입력 받을 수 있다.In the present invention, the signal input unit may receive one or more of the frequency of the function generated in the signal generator and the degree of wettability of the thin film.
본 발명에서는, 상기 신호입력부는, 상기 박막의 습윤성의 정도를 입력 받은 경우, 기저장된 매핑 정보에 기초하여 진동수를 도출할 수 있다.In the present invention, when the signal input unit receives the degree of wettability of the thin film, the signal input unit may derive a frequency based on previously stored mapping information.
본 발명에서는, 상기 매핑 정보는, 입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있을 수 있다.In the present invention, the mapping information may correspond to the frequency that can form the mode shape of the thin film that can represent the degree of wettability with respect to the degree of wettability received.
본 발명에서는, 상기 박막은, 1μm 내지 5mm의 두께를 가질 수 있다.In the present invention, the thin film may have a thickness of 1 μm to 5 mm.
본 발명에서는, 상기 가진부는, 상기 박막에 80kHz 내지 100MHz의 진동수를 갖는 진동을 가할 수 있다.In the present invention, the excitation portion may apply a vibration having a frequency of 80kHz to 100MHz to the thin film.
본 발명에서는, 상기 고주파 진동은 상기 고유 모드의 굴곡의 폭이 10nm 내지 100 μm 수준이 되도록 할 수 있다.In the present invention, the high frequency vibration may be such that the width of the bend in the eigen mode is 10nm to 100μm level.
본 발명에서는, 상기 고주파 진동은 1000차 이상의 고유 모드일 수 있다.본 발명에서는, 상기 박막고정부는, 상기 박막에 장력을 인가하는 장력인가부; 를 포함할 수 있다.In the present invention, the high frequency vibration may be a natural mode of 1000 orders or more. In the present invention, the thin film fixing unit includes: a tension applying unit for applying tension to the thin film; It may include.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 고주파 진동을 이용한 박막의 습윤성 제어방법으로서, 박막을 고정하는 박막고정단계; 상기 박막에 장력을 인가하는 장력인가단계; 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받는 신호입력단계; 및 상기 박막에 습윤성 제어를 위한 진동수에 해당하는 고주파 진동을 가하는 가진단계; 를 포함하고, 상기 박막은 상기 가진단계의 고주파 진동에 의해 고유 모드에 의한 모드형상을 형성함으로써 박막의 습윤성을 제어하는, 박막의 습윤성 제어방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for controlling wettability of a thin film using high frequency vibration, the thin film fixing step of fixing the thin film; Applying a tension to the thin film; A signal input step of receiving information for controlling wettability; And applying a high frequency vibration corresponding to a frequency for controlling wettability of the thin film. It includes, The thin film provides a method for controlling the wettability of the thin film, by controlling the wettability of the thin film by forming a mode shape by the intrinsic mode by the high frequency vibration of the excitation step.
본 발명에서는, 상기 신호입력단계는, 상기 박막에 가해질 고주파 진동의 진동수를 입력 받을 수 있다.In the present invention, the signal input step, may receive the frequency of the high frequency vibration to be applied to the thin film.
본 발명에서는, 상기 신호입력단계는, 상기 박막의 습윤성의 정도를 입력 받는 습윤성입력단계; 및 기저장된 매핑 정보에 기초하여 진동수를 도출하는 진동수도출단계; 를 포함할 수 있다.In the present invention, the signal input step, the wettability input step of receiving the degree of wettability of the thin film; And a frequency derivation step of deriving a frequency based on previously stored mapping information. It may include.
본 발명에서는, 상기 매핑 정보는, 입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있을 수 있다.In the present invention, the mapping information may correspond to the frequency that can form the mode shape of the thin film that can represent the degree of wettability with respect to the degree of wettability received.
본 발명에서는, 상기 박막은, 1μm 내지 5mm의 두께를 가질 수 있다.In the present invention, the thin film may have a thickness of 1 μm to 5 mm.
본 발명에서는, 상기 가진단계는 상기 박막에 80kHz 내지 100MHz의 진동수를 갖는 진동을 가할 수 있다.In the present invention, the exciting step may apply a vibration having a frequency of 80kHz to 100MHz to the thin film.
본 발명에서는, 상기 고주파 진동은 상기 고유 모드의 굴곡의 폭이 10nm 내지 100 μm 수준이 되도록 할 수 있다.In the present invention, the high frequency vibration may be such that the width of the bend in the eigen mode is 10nm to 100μm level.
본 발명에서는, 상기 고주파 진동은 1000차 이상의 고유 모드일 수 있다.In the present invention, the high frequency vibration may be a natural mode of 1000 orders or more.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 표면에 대한 가공 없이도 표면의 습윤성을 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention can exhibit the effect of controlling the wettability of the surface without processing on the surface of the thin film.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막에 고주파 진동을 가함으로써 박막의 습윤성을 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by applying high frequency vibration to the thin film, the wettability of the thin film can be controlled as desired by the user.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 표면의 친수성 및 소수성의 전환이 가능한 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the hydrophilicity and hydrophobicity of the surface of the thin film may be exerted.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 표면을 극친수성 혹은 극소수성으로 변화시키는 효과를 발휘할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the surface of the thin film may be changed to be extremely hydrophilic or extremely hydrophobic.
본 발명의 일 실시예에 따르면 사용자가 습윤성을 조절하기 위하여 습윤성의 정도를 입력하면 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수로 진동을 가함으로써 습윤성을 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the user inputs the degree of wettability in order to control the wettability, the effect of adjusting the wettability by applying a vibration with a frequency capable of forming a mode shape of the thin film that can indicate the degree of wettability. Can exert.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 및 박막고정부를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 및 박막고정부를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 및 박막고정부를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 및 박막고정부를 개략적으로 도시하는 조립도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 및 박막고정부를 개략적으로 도시하는 조립도이다.
도 7은 박막의 표면형상에 따른 습윤성 차이를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 진동에 의해 원형 박막에 형성되는 모드형상을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 박막에 형상된 모드형상을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가진부의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호입력부의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어방법의 세부 단계를 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호입력단계의 세부 단계를 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치의 박막의 모드형상을 측정하기 위한 장치를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 모드형상의 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치의 박막 표면의 접촉각을 측정하기 위한 장치를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 접촉각의 측정 결과를 도시하는 도면이다.1 is a view schematically showing an apparatus for controlling wettability of a thin film according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a thin film and a thin film fixing part according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a thin film and a thin film fixing part according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view schematically showing a thin film and a thin film fixing part according to an embodiment of the present invention.
5 is an assembly view schematically showing a thin film and a thin film fixing part according to an embodiment of the present invention.
6 is an assembly view schematically showing a thin film and a thin film fixing part according to an embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing the difference in wettability according to the surface shape of the thin film.
8 is a diagram showing a mode shape formed on a circular thin film by vibration.
9 is a view showing a mode shape formed on a thin film according to an embodiment of the present invention.
10 is a view schematically showing an internal configuration of an excitation part according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of a signal input unit according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart schematically showing the detailed steps of a method for controlling wettability of a thin film according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart schematically showing the detailed steps of a signal input step according to an embodiment of the present invention.
14 is a view showing an apparatus for measuring the mode shape of the thin film of the wettability control device of the thin film according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing a measurement result of the mode shape of a thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating an apparatus for measuring a contact angle of a surface of a thin film of the apparatus for controlling wettability of a thin film according to an embodiment of the present invention.
17 is a view showing a measurement result of a contact angle of a thin film according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.In the following, various embodiments and / or aspects are now disclosed with reference to the drawings. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects. However, it will also be appreciated by one of ordinary skill in the art that this aspect (s) may be practiced without these specific details. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects of the one or more aspects. However, these aspects are exemplary and some of the various methods in the principles of the various aspects may be used and the descriptions described are intended to include all such aspects and their equivalents.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. As used herein, “an embodiment”, “an example”, “aspect”, “an example”, etc., may not be construed as any aspect or design described is better than or advantageous to other aspects or designs. .
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. In other words, unless specified otherwise or unambiguously in context, "X uses A or B" is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, X uses A; X uses B; Or where X uses both A and B, "X uses A or B" may apply to either of these cases. Also, it is to be understood that the term "and / or" as used herein refers to and includes all possible combinations of one or more of the related items listed.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terms "comprises" and / or "comprising" mean that such features and / or components are present, but exclude the presence or addition of one or more other features, components, and / or groups thereof. It should be understood that it does not.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, in the embodiments of the present invention, unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms are generally understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. Has the same meaning as Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and ideally or excessively formal meanings, unless explicitly defined in the embodiments of the present invention. Not interpreted as
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a view schematically showing an apparatus for controlling wettability of a thin film according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치는 고주파 진동을 이용한 박막의 습윤성 제어장치로서 박막(100), 상기 박막(100)의 2 이상의 영역을 고정시키는 박막고정부(200), 및 고정된 상기 박막(100)에 고주파 진동을 가하는 가진부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus for controlling wettability of a thin film according to an exemplary embodiment of the present invention is a wettability control apparatus for a thin film using high frequency vibration. The thin film fixing part fixing the
본 발명의 일 실시예에서 상기 박막(100)은 상기 가진부(300)의 고주파 진동에 의해 고유 모드를 형성함으로써 박막(100)의 습윤성이 제어된다.In one embodiment of the present invention, the wettability of the
상기 박막(100)은 1μm 내지 5mm의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 박막(100)은 1μm 내지 20μm의 두께를 가질 수 있다.The
상기 박막고정부(200)는 상기 박막(100)을 고정시킨다. 바람직하게는 상기 박막고정부(200)는 상기 박막(100)의 2 이상의 지점을 고정하여 상기 박막(100)이 상기 2 이상의 지점 사이에서 진동하여 고유 모드를 형성하고, 상기 고유 모드에 의한 모드형상을 형성함으로써 상기 박막(100)의 습윤성을 제어할 수 있도록 한다.The thin
상기 가진부(300)는 상기 박막(100)에 고주파 진동을 가한다. 바람직하게는 상기 가진부(300)는 상기 박막(100)에 80kHz 내지 100MHz의 진동수를 갖는 진동을 가하여 상기 박막(100)에 고유 모드를 형성할 수 있도록 한다.The
상기 습윤성 제어장치는 장치고정부(400)를 더 포함하여 상기 박막(100), 상기 박막고정부(200) 및 상기 가진부(300)를 외부의 장치 혹은 고정된 벽체 등에 고정할 수 있다. 이와 같이 상기 박막(100), 상기 박막고정부(200) 및 상기 가진부(300)가 상기 장치고정부(400)를 통해 표면의 습윤성의 제어가 필요한 장치 등에 고정됨으로써, 사용자가 원하는 위치에 사용자가 원하는 습윤성을 나타낼 수 있는 효과를 발휘할 수 있게 된다.The wettability control device may further include a
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막(100) 및 박막고정부(200)를 개략적으로 도시하는 도면이다.2 and 3 are diagrams schematically showing the
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 박막고정부(200)는 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1박막고정부(210)는 상기 박막(100)의 일면 측에 위치하고, 상기 제2박막고정부(220)는 상기 박막(100)의 타면 측에 위치하여 상기 박막(100)을 고정할 수 있다.Referring to FIG. 2, the thin
또한, 상기 박막고정부(200)는, 상기 제1박막고정부(210) 및 상기 제2박막고정부(220)를 결합시키는 박막고정부결합부(230) 및 상기 박막(100)에 장력을 인가하는 장력인가부(240) 를 포함할 수 있다.In addition, the thin
상기 박막고정부결합부(230)는 도 2에 도시된 것과 같이 클램프 형태로 상기 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)를 결합시킬 수 있고, 혹은 볼트와 너트, 리벳, 자성체, 접착제 등 다양한 방법을 통해 상기 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)를 결합시킬 수도 있다.The thin
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 장력인가부(240)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 박막고정부결합부(230)에 연결되거나, 혹은 상기 제1박막고정부(210) 혹은 제2박막고정부(220)에 연결되어 장력을 인가함으로써, 상기 박막(100)에 장력을 인가할 수 있다.The
혹은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막고정부(200)는 도 3과 같은 형태를 취할 수도 있다.Alternatively, the thin
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1박막고정부(210)는 자성체로 형성되고, 상기 제2박막고정부(220)는 자석(225)을 포함하여 상기 제1박막고정부(210)와 결합할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first thin
이와 같이 자석을 이용하여 상기 제1박막고정부(210) 및 상기 제2박막고정부(220)를 결합하는 경우, 도 2와 같은 상기 박막고정부결합부(230)와 같은 구조를 필요로 하지 않아 구조를 간소화 하는 효과를 발휘할 수 있다.As such, when the first thin
본 발명의 일 실시예에서 상기 장력인가부(240)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 박막고정부결합부(230), 상기 제1박막고정부(210) 혹은 상기 제2박막고정부(220)에 연결되지 않고, 상기 박막(100)에 직접 연결됨으로써 상기 박막(100)에 장력을 인가하고, 상기 제1박막고정부(210) 및 상기 제2박막고정부(220)가 장력이 인가된 상기 박막(100)을 고정함으로써, 상기 박막(100)이 장력이 인가된 상태로 상기 박막고정부(200)에 고정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
이는 도 3에 도시된 바와 같이 자석(225)을 포함하여 고정되는 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220) 뿐만 아니라, 도 2에 도시된 것과 같이 박막고정부결합부(230)을 포함하여 고정되는 박막고정부(200)에서도 상기 장력인가부(240)가 상기 박막(100)에 직접 연결되어 상기 박막(100)에 장력을 인가할 수 있다.This is not only the first thin
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막(100) 및 박막고정부(200)를 개략적으로 도시하는 분해사시도 및 조립도이다.4 and 5 are exploded perspective and assembly views schematically showing a
도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 박막(100)은 원형의 형상이고, 상기 박막고정부(200)의 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)는 상기 박막(100)의 가장자리를 고정할 수 있는 고리 형태를 취함으로써 상기 박막(100)을 고정할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
도 5를 참조하면 고리 형태의 상기 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)가 상기 박막(100)의 가장자리를 고정함으로써, 상기 박막(100)이 고정된 채 진동하도록 할 수 있다.Referring to FIG. 5, the first thin
도 5에 도시된 실시예는 도 3의 실시예에서와 같이 상기 제1박막고정부(210)가 자성체로 형성되고, 제2박막고정부(220)는 자석(225)을 포함하여 상기 제1박막고정부(210)와 결합하는 실시예일 수 있다. 이와 같이 상기 자석(225)을 이용하여 결합하는 실시예의 경우, 상기 제1박막고정부(210) 및 상기 제2박막고정부(220)를 결합시키는 별도의 구조를 필요로 하지 않아 구조를 간소화 하는 효과를 발휘할 수 있다.5, the first thin
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막(100) 및 박막고정부(200)를 개략적으로 도시하는 조립도이다.6 is an assembly view schematically showing the
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 박막(100)이 도 5에 도시된 것과 달리 원형이 아닌 다른 형상을 취할 수 있다. 도 6에는 상기 박막(100)이 사각형의 형상을 취한 실시예가 도시되어 있다.In another embodiment of the present invention, the
도 6의 (a)에 도시된 실시예에서 상기 박막(100)은 사각형의 형상이고, 상기 박막고정부(200)의 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)는 상기 박막(100)의 가장자리를 고정할 수 있는 사각 고리 형태를 취함으로써 상기 박막(100)을 고정할 수 있다.In the embodiment illustrated in FIG. 6A, the
혹은, 도 6의 (b)에 도시된 실시예에서와 같이 상기 박막(100)은 사각형의 형상이고, 상기 박막고정부(200)의 제1박막고정부(210) 및 제2박막고정부(220)는 각각 상기 박막(100)의 2 이상의 지점을 고정할 수 있는 막대 형태를 취함으로써 상기 박막(100)을 고정할 수 있다.Alternatively, as in the embodiment illustrated in FIG. 6B, the
도 6의 (b)에서 상기 제1박막고정부(210)는 2 개의 제1박막고정바(210a, 210b)로 구성되고, 상기 제2박막고정부(210)는 2 개의 제2박막고정바(210a, 210b)로 구성될 수 있고, 2 개의 상기 제1박막고정바(210a, 210b)는 각각 상응하는 2 개의 상기 제2박막고정바(210a, 210b)와 결합할 수 있다.In FIG. 6B, the first thin
상기 박막(100)의 일단 측에 위치한 제1박막고정바(210a)는 상기 박막(100)의 일단 측에 위치한 제2박막고정바(220a)와 결합하여 상기 일단 측을 고정하고, 상기 박막(100)의 타단 측에 위치한 제1박막고정바(210b)는 상기 박막(100)의 타단 측에 위치한 제2박막고정바(220b)와 결합하여 상기 타단 측을 고정할 수 있다. 이와 같이 상기 박막(100)의 2개의 영역을 고정함으로써, 상기 박막(100)이 상기 2개의 영역 사이에서 진동에 의해 모드형상을 형성할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명에서는 상기 박막고정부(200)는 2 이상의 영역을 고정하여, 상기 2 이상의 영역 사이에서 진동에 의해 모드형상을 형성할 수 있다. 상기 박막고정부는 전술한 바와 같이, 다양한 형태의 고정 방식으로 구현될 수 있다.The first thin
도 7은 박막의 표면형상에 따른 습윤성 차이를 개략적으로 도시하는 도면이다.7 is a view schematically showing the difference in wettability according to the surface shape of the thin film.
도 7에는 박막(10)의 표면에 물방울(50)이 접촉해 있는 모습이 도시되어 있다. 도 7에서와 같이 공기 중에서 박막(10)의 표면에 물방울(50)이 접촉하는 경우, 물방울(50) 및 박막(10)의 계면, 물방울(50) 및 공기의 계면, 박막(10) 및 공기의 계면을 확인할 수 있고, 세 개의 계면이 겹치는 지점에서 물방울(50) 및 박막(10)의 계면, 물방울(50) 및 공기의 계면이 이루는 각도 θc를 확인할 수 있다. 이와 같은 각도 θc를 접촉각(Contact Angle)이라 한다. 이와 같은 접촉각은 기체, 액체, 고체 간의 표면 에너지가 열역학적 평형을 이루고 있을 때 형성되며, 고체 표면의 물리적, 화학적 성질이 균일할 경우, 같은 종류의 액체는 그 고체 표면 어디에서나 동일한 접촉각을 가진다.7 illustrates a state in which
이 때, 접촉각이 작을수록 표면은 액체에 의해 젖고, 접촉각이 클수록 표면에 잘 젖지 않고 흘러내리는 경향을 가진다.At this time, the smaller the contact angle is, the surface is wetted by the liquid, and the larger the contact angle tends to flow down without wetting the surface.
상기 접촉각은 박막(10)의 화학적 성질에 의해서도 결정되지만, 상기 박막(10)의 물리적 성질에 의해서도 영향을 받게 된다. 대표적으로 상기 박막(10)의 표면형상에 의해서 상기 접촉각은 변화할 수 있다.The contact angle is also determined by the chemical properties of the
도 7의 (a)는 이상적인 평활 및 균질 한 박막(10)의 표면에 물방울(50)이 접촉한 모습을 도시한다. 이 때 상기 접촉각(θc)는 90도 보다 작은 값을 갖고, 이와 같이 접촉각이 작은 경우 상기 박막(10)의 표면은 물방울(50)에 의해 잘 젖게 되는 특성을 보인다.FIG. 7A shows the contact of the
도 7의 (b)는 미세구조가 형성되어 있는 박막(10)의 표면에 물방울(50)이 접촉한 모습을 도시한다. 상기 미세구조는 인위적으로 형성한 미세구조일 수 있고, 혹은 재료의 특성으로 인한 불균일성 혹은 거침성에 의한 미세구조일 수도 있다. 이와 같이 미세구조가 형성되어 있는 표면의 경우 도 7의 (a)와 같이 평활 및 균질 한 박막(10)의 표면에서와는 다른 접촉각을 갖게 된다. 도 7의 (b)와 같은 표면에서 상기 접촉각(θc)은 90도 보다 큰 값을 갖고, 이와 같이 접촉각이 큰 경우 상기 박막(10)의 표면은 물방울(50)에 의해 잘 젖지 않고, 물방울(50)이 쉽게 흘러내리는 특성을 보이게 된다. 이와 같이 박막(10)의 표면에 미세구조가 형성되는 경우 상기 미세구조의 형태, 크기 등에 의해 표면의 습윤성이 변화할 수 있게 된다.FIG. 7B illustrates a state in which
도 8은 진동에 의해 원형 박막에 형성되는 모드형상을 도시하는 도면이다.8 is a diagram showing a mode shape formed on a circular thin film by vibration.
외부로부터 동적인 하중, 즉 외란을 받아 진동하는 물체는 물체 고유의 진동형태들의 조합에 의해 그 진동의 양상이 결정된다. 이와 같은 물체 고유의 진동 형태를 고유 모드라 한다. An object vibrating under dynamic load, i.e., disturbance, is determined by a combination of vibration patterns inherent in the object. Such vibration patterns inherent in the object are called intrinsic modes.
박막(100)에 진동을 가하면서 진동수에 변화를 주게 되면, 상기 박막(100)의 형태, 두께, 재질, 크기, 장력, 고정형태 등 여러 요인에 의해 정해지는 고유진동수에서 고유 모드를 나타내게 된다. 이와 같은 고유 모드는 진동수가 낮은 값으로부터 높은 값으로 순차적으로 구분할 수 있다. 이와 같은 고유 모드에서 나타나는 진동에 의한 형상을 모드형상이라 한다.When the vibration is applied to the
도 8은 도 5에 도시된 것과 같은 원형의 박막(100)에 진동을 가하여 나타나는 고유 모드에 의한 모드형상을 시뮬레이션 한 결과를 도시한다. 좌측 상단부터 우측으로 순서대로 1차 모드, 2차모드, 3차모드, 4차모드의 모드형상을 나타낸다.FIG. 8 illustrates a result of simulating a mode shape by an inherent mode which appears by applying vibration to a circular
도 8에 도시된 것과 같이, 고유 모드의 차수가 높아질수록 모드형상에 나타나는 박막(100)의 굴곡이 조밀해지는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, the higher the degree of intrinsic mode, the denser the curvature of the
도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따라 박막(100)에 형상된 모드형상이 도시되어 있다. 도 9와 같은 모드형상은 매우 높은 차수의 고유 모드에서 나타나는 것으로, 박막(100)에 나타나는 모드형상의 굴곡이 매우 복잡하고, 그 크기도 매우 조밀하게 된다. 본 발명에서는 이와 같은 표면의 굴곡에 의해 상기 박막(100)의 습윤성을 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있게 된다. 도 9에서와 같은 습윤성을 조절할 수 있는 정도의 모드형상은 박막의 특성 및 구속조건에 따라 다르게 나타날 수 있지만, 바람직하게는 1000차의 차수에서 구현될 수도 있다.9 illustrates a mode shape of the
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 모드형상의 굴곡의 폭이 10nm 내지 100μm 수준이 되도록 하는 고주파 진동을 가하여 모드형상을 형성함으로써 상기 박막(100)의 습윤성을 조절하게 된다. 즉, 개별 굴곡의 폭이 10nm 내지 100μm 수준이 되는 경우에, 습윤성을 조절할 수 있는 정도의 표면 특성이 변화된다.More preferably, in one embodiment of the present invention, the wettability of the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 상기 박막(100)에 고유 모드에 의한 모드형상을 통해 박막(100)의 습윤성을 능동적으로 조절할 수 있다. 사용자는 상기 박막(100)에 가해지는 진동의 진동수를 변화시킴으로써 상기 박막(100)의 모드형상을 변화시키고, 상기 모드형상의 변화에 의해 상기 박막(100)의 습윤성을 조절할 수 있게 된다. 즉, 사용자의 필요성에 의해 자유롭게 표면을 소수성 혹은 친수성으로 변화시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, the wettability of the
이 때, 상기 박막(100)의 모드형상을 변화시킴으로써 상기 박막(100)을 극소수성으로 변화시키거나, 혹은 극친수성으로 변화시킬 수 있는 효과도 발휘할 수 있다.At this time, by changing the mode shape of the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가진부의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.10 is a view schematically showing an internal configuration of an excitation part according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 가진부(300)는, 사용자로부터 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받아 진동수를 출력하는 신호입력부(310), 상기 신호입력부(310)로부터 진동수를 입력 받아 상기 진동수를 갖는 신호를 발생시키는 신호발생부(320), 상기 신호발생부에서 발생 된 신호의 세기를 증폭하는 증폭부(330), 상기 증폭부(330)에 의하여 증폭된 신호에 따라 물리적 진동을 발생시키는 진동발생부(340) 및 상기 신호입력부(310) 상기 신호발생부(320) 상기 증폭부(330) 및 상기 진동발생부(340)에 전원을 공급하는 전원공급부(350)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the
상기 신호입력부(310)는 사용자로부터 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받는다. 상기 습윤성 제어를 위한 정보는 직접적인 습윤성의 정도일 수 있고, 혹은 상기 박막(100)에 가해지는 진동의 진동수일 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 신호입력부(310)는 상기 신호발생부(320)에서 발생되는 함수의 진동수 및 상기 박막의 습윤성의 정도 중 1 이상을 입력 받을 수 있다. 상기 신호입력부(310)는 사용자로부터 정보를 입력 받아 진동수를 출력한다. 이 때, 상기 신호입력부(310)는 상기 박막의 습윤성의 정도를 입력 받은 경우 기저장된 매핑 정보에 기초하여 진동수를 도출하여 출력할 수 있다. 상기 매핑 정보는 입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있어, 사용자가 습윤성의 정도를 입력 한 경우에도 진동수를 출력할 수 있다.The
이와 같은 매핑 정보는 시뮬레이션을 통해 작성될 수도 있고, 혹은 실험을 통해 데이터를 획득함으로써 작성될 수도 있다.Such mapping information may be prepared through simulation or by obtaining data through experiments.
상기 신호발생부(320)는 상기 신호입력부(310)로부터 진동수를 입력 받아 상기 진동수를 갖는 신호를 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 신호발생부(320)는 함수발생기(Function Generator)등으로 구성될 수 있다. 상기 신호발생부(320)에서 발생되는 신호는 주기적 신호일 수 있고, 이와 같은 주기적 신호로 사인파, 방형파, 삼각파, 톱니파 등이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 신호발생부(320)는 80kHz 내지 100MHz의 진동수를 갖는 신호를 발생시킬 수 있다.The
상기 증폭부(330)는 상기 신호발생부(320)에서 발생 된 신호를 증폭한다.The
상기 진동발생부(340)는 상기 증폭부(330)에서 증폭된 신호에 따라 물리적 진동을 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 진동발생부(340)는 피에조 가진기로 구성되어 입력되는 전압에 따라 물리적 진동을 발생시킬 수 있다. 혹은 상기 진동발생부(340)는 레이저초음파 발생기를 통해 직접 접촉되어 있지 않은 박막(100)에 진동을 가할 수도 있다.The
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호입력부(310)의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.11 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of the
도 11을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 신호입력부(310)는 진동수입력부(311), 습윤성입력부(312), 매핑정보저장부(313) 및 진동수출력부(314)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, the
상기 진동수입력부(311)는 사용자로부터 상기 신호발생부(320)에서 발생되는 함수의 진동수를 직접 입력 받는다. 상기 진동수입력부(311)는 사용자로부터 진동수의 수치를 직접 입력 받을 수도 있고, 혹은 사용자가 고유 모드에 의해 모드형상을 형성할 수 있는 기저장된 진동수 가운데에서 선택함으로써 진동수를 입력 받을 수도 있다.The
상기 습윤성입력부(312)는 사용자로부터 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 입력 받는다. 이와 같이 사용자로부터 목표로 하는 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 입력 받음으로써 사용자가 직관적으로 상기 박막(100)의 습윤성을 제어할 수 있다. 상기 습윤성의 정도는 기설정된 습윤성 단계를 입력 받을 수도 있고, 혹은 상기 습윤성을 나타낼 수 있는 접촉각의 크기 등으로 입력 받을 수도 있다.The
상기 매핑정보저장부(313)는 상기 습윤성입력부(312)에서 입력 받은 습윤성의 정보로부터 진동수를 도출할 수 있는 매핑 정보가 저장된다. 상기 매핑 정보는 입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있어, 사용자가 습윤성의 정도를 입력 한 경우에도 진동수를 출력할 수 있다.The mapping
상기 진동수출력부(314)는 사용자로부터 입력 받은 습윤성 제어를 위한 정보로부터 진동수를 출력한다. 상기 진동수출력부(314)는 사용자가 상기 진동수입력부(311)를 통해 진동수를 직접 입력한 경우, 입력 받은 상기 진동수를 출력하고, 사용자가 상기 습윤성입력부(312)를 통해 습윤성의 정도를 입력한 경우, 상기 매핑 정보를 통해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 진동수를 도출하여 출력하게 된다.The
혹은 상기 진동수출력부(314)는 사용자가 상기 진동수입력부(311)를 통해 진동수를 직접 입력한 경우, 입력 받은 상기 진동수에 가장 근접한 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수를 도출하여 도출된 상기 진동수를 출력할 수도 있다.Alternatively, when the user directly inputs the frequency through the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어방법의 세부 단계를 개략적으로 도시하는 순서도이다.12 is a flowchart schematically showing the detailed steps of a method for controlling wettability of a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 진동을 이용한 박막의 습윤성 제어방법은 박막(100)을 고정하는 박막고정단계(S100), 상기 박막(100)에 장력을 인가하는 장력인가단계(S200), 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받는 신호입력단계(S300) 및 상기 박막(100)에 습윤성 제어를 위한 진동수에 해당하는 고주파 진동을 가하는 가진단계(S400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, in the wettability control method of a thin film using high frequency vibration according to an embodiment of the present invention, a thin film fixing step S100 for fixing the
이와 같은 박막의 습윤성 제어방법에서 상기 박막(100)은 상기 가진단계(S400)의 고주파 진동에 의해 고유 모드를 형성함으로써 박막의 습윤성을 제어할 수 있게 된다.In the wettability control method of the thin film as described above, the
우선 박막고정단계(S100)에서는 상기 박막(100)을 고정한다. 상기 박막(100)은 도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같은 박막고정부(200) 등에 의해 고정될 수 있다. 바람직하게는 상기 박막(100)은 상기 박막(100)의 2 이상의 영역이 고정된다.First, in the thin film fixing step (S100), the
장력인가단계(S200)에서는 상기 박막(100)에 장력을 인가한다. 상기 장력인가단계(S200)는 상기 박막고정단계(S100) 이전에 수행될 수도 있고, 혹은 상기 박막고정단계(S100) 이후에 수행될 수도 있다. 상기 장력인가단계(S200)가 상기 박막고정단계(S100) 이전에 수행되는 경우는 상기 박막(100)에 장력을 인가하고, 상기 박막고정부(200) 등에 의해 상기 박막(100)을 고정하여 상기 박막(100)에 장력이 인가된 채 고정되고, 상기 장력인가단계(S200)가 상기 박막고정단계(S100) 이후에 수행되는 경우, 상기 박막고정부(200) 등에 의해 상기 박막(100)이 고정된 후 상기 박막고정부(200)에 장력을 인가하여 상기 박막(100)에 장력이 인가되도록 할 수 있다.In the tension applying step (S200), tension is applied to the
이 후, 신호입력단계(S300)에서는 상기 박막(100)의 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받는다. 상기 습윤성 제어를 위한 정보는 상기 박막(100)에 가해질 고주파 진동의 진동수 혹은 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 포함할 수 있다. 즉, 상기 신호입력단계(S300)는 상기 박막(100)에 가해질 고주파 진동의 진동수를 입력 받거나, 혹은 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 입력 받을 수 있다.Thereafter, the signal input step (S300) receives the information for controlling the wettability of the thin film (100). The information for controlling wettability may include a frequency of high frequency vibration to be applied to the
이 후, 가진단계(S400)에서는 상기 박막(100)에 습윤성 제어를 위한 진동수에 해당하는 고주파 진동을 가한다. 상기 진동수는 상기 신호입력단계(S300)에서 직접 입력 받을 수도 있고, 혹은 상기 신호입력단계(S300)에서 입력 받은 정보로부터 도출될 수도 있다,Thereafter, in the excitation step S400, high frequency vibration corresponding to the frequency for controlling wettability is applied to the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 진동을 이용한 박막의 습윤성 제어방법에서는 박막(100)에 고주파 진동을 가하여 고주파 진동에 의해 고유 모드에 의한 모드형상을 형성함으로써 박막의 습윤성을 제어할 수 있다.As described above, in the method of controlling wettability of a thin film using high frequency vibration according to an embodiment of the present invention, the wettability of the thin film may be controlled by applying a high frequency vibration to the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호입력단계(S300)의 세부 단계를 개략적으로 도시하는 순서도이다.13 is a flowchart schematically showing the detailed steps of the signal input step S300 according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에서 상기 신호입력단계(S300)는 상기 박막(100)에 가해질 고주파 진동의 진동수를 입력 받을 수 있다. 이와 같이 고주파 진동의 진동수를 직접 입력 받은 경우 상기 가진단계(S400)에서 입력 받은 상기 진동수에 해당하는 고주파 진동을 가할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the signal input step S300 may receive a frequency of high frequency vibration to be applied to the
한편, 상기 신호입력단계(S300)는 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 입력 받을 수 있다. 이와 같이 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 입력 받은 경우 상기 가진단계(S400)에서 가해질 고주파 진동의 진동수를 도출 할 필요가 있다.On the other hand, the signal input step (S300) may receive the degree of wettability of the thin film (100). As such, when the degree of wettability of the
이를 위해 본 발명의 일 실시예에서 상기 신호입력단계(S300)는 상기 박막(100)의 습윤성의 정도를 입력 받는 습윤성입력단계(S310) 및 기저장된 매핑 정보에 기초하여 진동수를 도출하는 진동수도출단계(S320)를 포함할 수 있다.To this end, in one embodiment of the present invention, the signal input step (S300) is a wettability input step (S310) receiving the degree of wettability of the
이 때, 상기 매핑 정보는 입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있다. 따라서 상기 진동수도출단계(S320)에서는 입력 받은 상기 습윤성의 정도를 상기 매핑 정보에서 검색하여 대응된 진동수를 불러옴으로써 진동수를 도출할 수 있게 된다.At this time, the mapping information corresponds to a frequency that can form a mode shape of the thin film that can indicate the degree of wettability with respect to the degree of wettability received. Therefore, in the frequency derivation step (S320), the frequency can be derived by searching for the degree of the wettability received from the mapping information and calling the corresponding frequency.
이와 같은 과정을 거쳐 상기 신호입력단계(S300)는 사용자로부터 상기 박막(100)의 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받고, 상기 박막(100)에 가해질 고주파 진동의 진동수를 도출하여 상기 가진단계(S400)에서 상기 박막(100)에 고주파 진동을 가함으로써 상기 박막(100)의 습윤성을 제어할 수 있게 된다.Through the above process, the signal input step S300 receives information for controlling the wettability of the
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치의 박막(100)의 모드형상을 측정하기 위한 장치를 도시하는 도면이다.14 is a view showing an apparatus for measuring the mode shape of the
도 14에서는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)를 스핀 코팅 방법을 통해 두께 10μm, 지름 17mm의 박막(100)을 제조하고, 상기 박막(100)에 진동을 가함으로써 박막(100)에 모드형상을 형성하고, 이를 측정하는 장치를 구성하였다. 상기 박막(100)에는 피에조 가진기를 포함하는 가진부(300)를 이용하여 진동수 300kHz까지의 진동을 가하였고, 상기 박막(100)을 레이저 스캐닝 바이브로미터로 측정하여 박막의 모드형상을 측정하였다.In FIG. 14, polydimethylsiloxane (PDMS) is manufactured by spin coating to form a
도 15는 도 14의 측정 장치에 의한 박막의 모드형상의 측정 결과를 도시하는 도면이다.It is a figure which shows the measurement result of the mode shape of the thin film by the measuring apparatus of FIG.
도 15의 (a)는 71kHz의 진동을 가했을 때의 박막의 모드형상이고, 도 15의 (b)는 158kHz 의 진동을 가했을 때의 박막의 모드형상이고, 도 15의 (c)는 191kHz 의 진동을 가했을 때의 박막의 모드형상이고, 도 15의 (d)는 196kHz 의 진동을 가했을 때의 박막의 모드형상이다.Fig. 15 (a) shows the mode shape of the thin film when the vibration of 71 kHz is applied, and Fig. 15 (b) shows the mode shape of the thin film when the vibration of 158 kHz is applied, and Fig. 15 (c) shows the vibration of 191 kHz. The mode shape of the thin film at the time of addition, and FIG. 15 (d) is the mode shape of the thin film at the time of 196 kHz vibration.
도시된 바와 같이, 상기 모드형상에서의 미세구조의 피치 및 높이는 진동수에 비례하지 않고, 불규칙적으로 나타난다. 도 15에 도시된 바와 같이 158kHz 및 196kHz에서 미세구조의 피치가 좁아 조밀하면서 높이가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.As shown, the pitch and height of the microstructure in the mode shape are irregular and not proportional to the frequency. As shown in FIG. 15, the pitch of the microstructure is narrow and narrow in height at 158 kHz and 196 kHz.
이와 같은 측정 장치를 통해 박막에 모드형상을 형성할 수 있는 고유 모드의 주파수정보를 획득할 수 있고, 이와 같이 획득한 주파수 정보는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동수입력부(311) 혹은 매핑정보저장부(313) 등에서 활용될 수 있다.Through such a measuring device, frequency information of an inherent mode capable of forming a mode shape on a thin film may be obtained, and the frequency information thus obtained may be stored in the
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치의 박막 표면의 접촉각을 측정하기 위한 장치를 도시하는 도면이다.FIG. 16 is a diagram illustrating an apparatus for measuring a contact angle of a surface of a thin film of the apparatus for controlling wettability of a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 16에서는 도 14에서와 동일하게 박막고정부(200)에 고정된 박막(100)에 진동을 가하고, 상기 박막에 물방울을 떨어뜨리고, 박막과 물방울을 디지털 카메라를 이용하여 촬영함으로써 접촉각을 측정하였다.In FIG. 16, the contact angle was measured by applying vibration to the
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 접촉각의 측정 결과를 도시하는 도면이다.17 is a view showing a measurement result of a contact angle of a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 17의 (a)는 71kHz의 진동을 가했을 때의 물방울의 사진으로 접촉각은 68°이고, 도 15의 (b)는 158kHz 의 진동을 가했을 때의 물방울의 사진으로 접촉각은 110°이고, 도 15의 (c)는 191kHz 의 진동을 가했을 때의 물방울의 사진으로 접촉각은 85°이고, 도 15의 (d)는 196kHz 의 진동을 가했을 때의 물방울의 사진으로 접촉각은 100°이다.Figure 17 (a) is a photograph of a drop of water when subjected to vibration of 71 kHz, the contact angle is 68 °, Figure 15 (b) is a photograph of a drop of water when applying a vibration of 158 kHz, the contact angle is 110 °, Figure 15 (C) is a photograph of a drop of water when vibration of 191kHz is applied, the contact angle is 85 °, and FIG. 15 (d) is a photograph of a drop of water when vibration of 196kHz is applied, and the contact angle is 100 °.
이와 같이 접촉각은 가해지는 진동의 진동수에 비례하지 않고, 고유 모드에 의한 모드형상의 텍스처에 의해 불규칙적으로 나타나게 된다. 이는 도 13에 도시된 것과 같이 고유 모드에 의한 모드형상에서 미세구조의 형상이 불규칙적으로 나타나고, 이와 같은 미세구조가 습윤성에 영향을 미치기 때문이다.In this way, the contact angle is not proportional to the frequency of the applied vibration, and appears irregularly due to the texture of the mode shape by the inherent mode. This is because the shape of the microstructure is irregular in the mode shape by the intrinsic mode as shown in FIG. 13, and such a microstructure affects the wettability.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 습윤성 제어장치는 사용자로부터 습윤성의 정도를 입력 받는 경우, 입력 받은 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있도록, 고유 모드에 의한 모드형상을 형성시키는 진동수 및, 상기 진동수에 대한 접촉각, 혹은 습윤성의 정도가 대응되어 저장 된 매핑 정보에 의해 상기 박막에 가해질 고주파 진동의 진동수를 도출하여 진동을 가함으로써, 목적한 습윤성을 나타낼 수 있게 된다.Therefore, when the wettability control device of the thin film according to the embodiment of the present invention receives the degree of wettability from a user, the frequency and the frequency to form a mode shape by the inherent mode to indicate the degree of wettability received, and the frequency The contact angle with respect to the degree of wettability or the degree of wettability correspond to the frequency information of the high frequency vibration to be applied to the thin film based on the stored mapping information, and the vibration is applied, thereby representing the desired wettability.
본 발명의 일 실시예에서는 도 16에 도시된 것과 같은 측정 장치를 통해 진동수에 따른 박막에서의 접촉각을 측정하고, 측정된 정보에 기초하여 매핑 정보를 작성하여 매핑정보저장부(313) 등에 저장되어 활용될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the contact angle of the thin film according to the frequency is measured by a measuring device as shown in FIG. 16, and the mapping information is created based on the measured information and stored in the mapping
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 표면에 대한 가공 없이도 표면의 습윤성을 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention can exhibit the effect of controlling the wettability of the surface without processing on the surface of the thin film.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막에 고주파 진동을 가함으로써 박막의 습윤성을 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by applying high frequency vibration to the thin film, the wettability of the thin film can be controlled as desired by the user.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 표면의 친수성 및 소수성의 전환이 가능한 효과를 발휘할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the hydrophilicity and hydrophobicity of the surface of the thin film may be exerted.
본 발명의 일 실시예에 따르면 박막 표면을 극친수성 혹은 극소수성으로 변화시키는 효과를 발휘할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the surface of the thin film may be changed to be extremely hydrophilic or extremely hydrophobic.
본 발명의 일 실시예에 따르면 사용자가 습윤성을 조절하기 위하여 습윤성의 정도를 입력하면 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수로 진동을 가함으로써 습윤성을 조절할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the user inputs the degree of wettability in order to control the wettability, the effect of adjusting the wettability by applying a vibration with a frequency capable of forming a mode shape of the thin film that can indicate the degree of wettability. Can exert.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different manner than the described method, or other components. Or even if replaced or replaced by equivalents, an appropriate result can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.
Claims (17)
박막;
상기 박막의 2 이상의 영역을 고정시키는 박막고정부; 및
고정된 상기 박막에 고주파 진동을 가하는 가진부; 를 포함하고,
상기 박막은 상기 가진부의 고주파 진동에 의해 고유 모드에 의한 모드형상을 형성함으로써 박막의 습윤성이 제어되는, 박막의 습윤성 제어장치.
A device for controlling wettability of a thin film using high frequency vibration,
pellicle;
A thin film fixing part for fixing two or more regions of the thin film; And
An exciting part for applying high frequency vibration to the fixed thin film; Including,
The thin film is wettability control device of the thin film, the wettability of the thin film is controlled by forming a mode shape by the intrinsic mode by the high frequency vibration of the excitation portion.
상기 박막고정부는,
제1박막고정부; 및 제2박막고정부를 포함하고,
상기 제1박막고정부는 자성체로 형성되고,
상기 제2박막고정부는 자석을 포함하여 상기 제1박막고정부와 결합하는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 1,
The thin film fixing part,
The first thin film government; And a second thin film fixing section,
The first thin film fixing part is formed of a magnetic material,
And the second thin film fixing part is coupled to the first thin film fixing part, including a magnet.
상기 가진부는,
사용자로부터 습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받아 진동수를 출력하는 신호입력부;
상기 신호입력부로부터 진동수를 입력 받아 상기 진동수를 갖는 신호를 발생시키는 신호발생부;
상기 신호발생부에서 발생 된 신호의 세기를 증폭하는 증폭부;
상기 증폭부에 의하여 증폭된 신호에 따라 물리적 진동을 발생시키는 진동발생부; 및
상기 신호입력부, 상기 신호발생부, 상기 증폭부 및 상기 진동발생부에 전원을 공급하는 전원공급부; 를 포함하는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 1,
The exciting part,
A signal input unit which receives information for controlling wettability from a user and outputs a frequency;
A signal generator which receives a frequency from the signal input unit and generates a signal having the frequency;
An amplifier for amplifying the intensity of the signal generated by the signal generator;
A vibration generator for generating physical vibration in accordance with the signal amplified by the amplifier; And
A power supply unit supplying power to the signal input unit, the signal generator, the amplifier, and the vibration generator; Including, the wettability control device of the thin film.
상기 신호입력부는,
상기 신호발생부에서 발생되는 함수의 진동수 및 상기 박막의 습윤성의 정도 중 1 이상을 입력 받는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 3,
The signal input unit,
And at least one of a frequency of a function generated in the signal generator and a degree of wettability of the thin film.
상기 신호입력부는,
상기 박막의 습윤성의 정도를 입력 받은 경우,
기저장된 매핑 정보에 기초하여 진동수를 도출하는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 4,
The signal input unit,
When the degree of wetting of the thin film is input,
A device for controlling the wettability of a thin film to derive a frequency based on previously stored mapping information.
상기 매핑 정보는,
입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 5,
The mapping information,
And a frequency for forming a mode shape of the thin film that can express the degree of wettability with respect to the degree of wettability received.
상기 박막은,
1μm 내지 5mm의 두께를 갖는, 박막의 습윤성 제어장치,
The method according to claim 1,
The thin film,
Wetness control device of the thin film, having a thickness of 1μm to 5mm,
상기 가진부는,
상기 박막에 80kHz 내지 100MHz의 진동수를 갖는 진동을 가하는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 1,
The exciting part,
Apparatus for controlling the wettability of the thin film, applying a vibration having a frequency of 80kHz to 100MHz to the thin film.
The wettability control apparatus of claim 1, wherein the high frequency vibration causes the width of the bend in the eigen mode to be 10 nm to 100 μm.
상기 박막고정부는,
상기 박막에 장력을 인가하는 장력인가부; 를 포함하는, 박막의 습윤성 제어장치.
The method according to claim 1,
The thin film fixing part,
A tension applying unit for applying tension to the thin film; Including, the wettability control device of the thin film.
박막을 고정하는 박막고정단계;
상기 박막에 장력을 인가하는 장력인가단계;
습윤성 제어를 위한 정보를 입력 받는 신호입력단계; 및
상기 박막에 습윤성 제어를 위한 진동수에 해당하는 고주파 진동을 가하는 가진단계; 를 포함하고,
상기 박막은 상기 가진단계의 고주파 진동에 의해 고유 모드에 의한 모드형상을 형성함으로써 박막의 습윤성을 제어하는, 박막의 습윤성 제어방법.
As a method of controlling the wettability of a thin film using high frequency vibration,
A thin film fixing step of fixing the thin film;
Applying a tension to the thin film;
A signal input step of receiving information for controlling wettability; And
Applying a high frequency vibration corresponding to a frequency for controlling wettability of the thin film; Including,
And the thin film controls the wettability of the thin film by forming a mode shape by an intrinsic mode by the high frequency vibration of the excitation step.
상기 신호입력단계는,
상기 박막에 가해질 고주파 진동의 진동수를 입력 받는, 박막의 습윤성 제어방법.
The method according to claim 11,
The signal input step,
Receiving a frequency of high frequency vibration to be applied to the thin film, the wettability control method of the thin film.
상기 신호입력단계는,
상기 박막의 습윤성의 정도를 입력 받는 습윤성입력단계; 및
기저장된 매핑 정보에 기초하여 진동수를 도출하는 진동수도출단계; 를 포함하는, 박막의 습윤성 제어방법.
The method according to claim 11,
The signal input step,
A wettability input step of receiving a degree of wettability of the thin film; And
A frequency derivation step of deriving a frequency based on previously stored mapping information; Including, the wettability control method of the thin film.
상기 매핑 정보는,
입력 받은 상기 습윤성의 정도에 대해 상기 습윤성의 정도를 나타낼 수 있는 박막의 모드형상을 형성할 수 있는 진동수가 대응되어 있는, 박막의 습윤성 제어방법.
The method according to claim 13,
The mapping information,
And a frequency for forming a mode shape of the thin film that can express the degree of wettability with respect to the degree of wettability received.
상기 박막은,
1μm 내지 5mm의 두께를 갖는, 박막의 습윤성 제어방법,
The method according to claim 11,
The thin film,
Wetness control method of the thin film, having a thickness of 1μm to 5mm,
상기 가진단계는 상기 박막에 80kHz 내지 100MHz의 진동수를 갖는 진동을 가하는, 박막의 습윤성 제어방법.
The method according to claim 11,
The exciting step of applying a vibration having a frequency of 80kHz to 100MHz to the thin film, the wettability control method of the thin film.
상기 고주파 진동은 상기 고유 모드의 굴곡의 폭이 10nm 내지 100 μm 가 되도록 하는, 박막의 습윤성 제어방법.
The method according to claim 11,
The high frequency oscillation is a method of controlling the wettability of the thin film, such that the width of the bend in the natural mode is 10nm to 100μm.
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KR20220102356A (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-20 | 가천대학교 산학협력단 | Vibration-based coating layer surface modification method considering boundary layer thickness |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11128859A (en) * | 1997-10-27 | 1999-05-18 | Nec Corp | Water drop adhesion preventive device |
KR20120060062A (en) * | 2010-12-01 | 2012-06-11 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | Vibration experimental apparatus for education |
-
2018
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KR20220102356A (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-20 | 가천대학교 산학협력단 | Vibration-based coating layer surface modification method considering boundary layer thickness |
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