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레이저를 이용한 고분자의 표면개질(Laser-Induced Surface Modification of Plastics)

전문가 제언: □ 재료의 젖음성, 흡착성, 접착성, 접합성, 염색성, 발수성, 내마모성 등의 특성은 그 재료의 벌크의 성질과 관계없이 재료 표면에 존재하는 아주 얇은 층 내에 존재하는 원자나 분자의 조성 또는 구조에 크게 의존한다. 그러므로 재료의 벌크 성질은 그대로 유지하고 표면에 기능성을 부여함으로써 복합재료나 생체재료로서의 기능을 크게 증진시킬 수 있다. 표면처리의 수단으로 플라스마 처리법이 널리 이용되고 있으나 자외선을 광원으로 사용한 광 처리로 인해 다른 표면처리로서는 도달할 수 없는 가공효과를 얻을 수 있다.

□ 자외선 레이저가 갖는 광자 에너지는 3~8eV(80~180kcal/mol)로 플라스마나 이온 등이 갖는 에너지 수 keV에 비해 아주 적다. 거의 모든 유기화합물의 공유결합의 결합에너지는 5eV(100kcal/mol) 내외이며 이는 그 파장이 200~400㎚의 범위에 존재하는 자외선의 광 에너지와 거의 같은 수준의 값을 가지며 사용하는 자외선의 파장을 선택하여 사용함으로써 선택적인 화학결합의 해리를 가져 올 수 있으며 처리되는 피조사물 옆에 존재하는 작용기 보유 화합물의 존재시킬 때 효과적인 작용기의 도입이 가능하며 이 가공기법은 피처리물의 상태에 의존하지 않으며 특히 마스크 패턴(mask pattern)을 렌즈로 축소 투영하여 광조사함으로써 마이크로 패턴 모양을 갖는 부분적인 표면개질이 가능한데 이 점이 자외광 조사의 가장 특출한 장점이다.

□ 본고는 엑시머 레이저나 엑시머 램프의 광화학적 성질을 이용한 플루오르수지나 폴리이미드 또는 여러 가지 엔지니어링 플라스틱의 고유의 벌크 성질은 그대로 유지한 채 표면의 필요한 장소에만 특정한 작용기를 도입함으로써 복합재료, 생체재료, 전자산업에 요구되는 각종 기판의 제조 등 21세기에 들어 앞으로 그 용도가 크게 전개될 것으로 예상되는 첨단재료의 개발을 위한 중요한 자외광을 이용한 고분자의 표면개질에 관련된 최근의 연구 개발 결과를 소개하고 있어 참고의 가치가 큰 것으로 판단된다.

저자: Masataka Murahara
자료유형: 학술정보