선택적 에칭 공정을 통한 hollow/rattle/raspberry 실리카 입자의 제조

Abstract

Hollow/rattle 구조를 갖는 입자들은 약물전달시스템, 촉매, 센서, 리튬-이온 전지 등 다양한 분야에서 많은 관심을 받아왔다. Raspberry 구조를 갖는 입자 또한 자가세정(self-cleaning) 표면과 같은 초발수(superhydrophobic) 표면에 이용할 수 있어 다양한 제조 방법들이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 PTMS, VTMS, APTMS를 전구체로 이용하고 실란의 비율을 조절하여 다양한 조성의 P@V@A 다기능성 실리카(multi-functional silica, MFS) 입자를 만들었으며 이를 물과 에탄올 혼합용액을 이용하여 V@A 부분만 선택적으로 에칭하였다. 그 결과 hollow/rattle 구조는 물론 raspberry 구조를 가지면서 열에 대한 구조적 안정성이 우수한 입자를 손쉽게 제조하였다. 이 방법은 독성 에칭 에이전트가 아닌 물과 에탄올 혼합용액을 이용하여 에칭하기 때문에 매우 간편하고 안전하다. 또한 주형이나 계면활성제를 이용하지 않고 hollow/rattle 입자를 제조하였기에 상대적으로 깨끗한 표면을 가져 촉매나 센서와 같은 산업분야에 적용하기 적합하며, 유리기판에 raspberry 입자를 코팅한 필름은 높은 물 접촉각 값(153.6º)을 가지고 있어 초발수 표면에 충분히 이용할 수 있다. 에칭 후 hollow/rattle/raspberry 구조의 형성 여부는 SEM, TEM 분석을 통해 확인하였고 V@A 부분의 선택적 에칭 여부는 FT-IR을 통해 확인하였다.