Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.5
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pp.424-429
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2008
Surface wettability in terms of the size of the micro nano structures has been examined. To evaluate the influence of the nano structures on the contact angles, we fabricated two different kinds of structures: squarepillar-type microstructure with nano-protrusions and without nano-protrusions. Microstructure and nanostructure arrays were fabricated by deep reactive ion etching (DRIE) and reactive ion etching (RIE) processes, respectively. And plasma polymerized fluorocarbon (PPFC) was finally deposited onto the fabricated structures. Average value of the measured contact angles from microstructures with nanoprotrusions was $6.37^{\circ}$ higher than that from microstructures without nano-protrusions. This result indicates that the nano-protrusions give a crucial effect to increase the contact angle.
Kim, Hyung-Mo;Lee, Sang-Min;Lee, Chan;Kim, Moo-Hwan;Kim, Joon-Won
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.9
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pp.1020-1025
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2012
In this study, we fabricated the superhydrophobic and super-water-repellent surface with the micro/nano scale structures using simple conventional silicon wet-etching technique and the black silicon method by deep reactive ion etching. These fabrication methods are simple but very effective. Also we reported the droplet impact experimental results on the micro/nano-scaled surface. There are two representative impact behaviors as "rebound" and "fragmentation". We found the transition Weber number between "rebound" and "fragmentation" statements, experimentally. Additionally, we concerned about the dimensionless spreading diameters for our super-water-repellent surface. The novel characterization method was introduced for analysis including the "fragmentation" region. As a result, our super-water-repellent surface with the micro/nano-scaled structures shows the different impact behaviors compared with a reference smooth surface, by some meaningful experiments.
Various surface texturing techniques have been studied because of the effective applicability of micro or nano scale surface patterns. Particularly, the most promising types of patterns include the hierarchical patterns, which consists of micro/nano structures. Different processes such as MEMS, laser machining, micro cutting and micro grinding have been applied in the production of hierarchical patterns on various material surfaces. This study demonstrates the process of hot imprinting to induce the hierarchical patterns on the Al alloy surfaces. Wire electrical discharge machining (WEDM) process was used to imprint molds with micro scale sinusoidal pattern. In addition, the sinusoidal pattern with rough surface morphology was obtained as a result of the discharge craters. Consequently, the hierarchical patterns consisting of the sinusoidal pattern and the discharge craters were prepared on the imprinting mold surface. Hot imprinting process for the Al plates was conducted on the prepared mold, and the replication performance was analyzed. As a result, it was confirmed that the hierarchical patterns of the mold were effectively duplicated on the surface of Al plate.
This paper addresses effects of nanoscale structures on structural colors of micropatterned transparent substrate by light diffraction. Structural colors is widely investigated because they present colors without any chemical pigments. Typically structural colors is presented by diffraction of light on a micropatterned surface or by multiple interference of light on a surface containing a periodic or quasi-periodic nano-structures. In this paper, each structural colors induced by quasi-periodic nano-structures, periodic micro-structures, and nano/micro dual structures is measured in order to investigate effects of nanoscale and microscale structures on structural colors in the transparent substrate. Using pre-fabricated pattern mold and hot-embossing process, nanoscale and microscale structures are replicated on the transparent PMMA(Poly methyl methacrylate) substrate. Nanoscale and microscale pattern molds are prepared by anodic oxidation process of aluminum sheet and by reactive ion etching process of silicon wafer, respectively. Structural colors are captured by digital camera, and their optical transmittance spectrum are measured by UV/visible spectrometer. From experimental results, we found that nano-structures provide monotonic colors by multiple interference, and micro-structures induce iridescent colors by diffraction of light. Structural colors is permanent and unchangeable, thus it can be used in various application field such as security, color filter and so on.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.45
no.4
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pp.151-154
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2012
A hydrophobic surface has been fabricated on aluminum by two-step surface treatment processes consisting of structure modification and surface coating. Nature inspired micro nano scale structures were artificially created on the aluminum surface by a blasting and Ar ion beam etching. And a hydrophobic thin film was coated by a trimethylsilane ($(CH_3)_3SiH$) plasma deposition to minimize the surface energy of the micro nano structure surface. The contact angle of micro nano structured aluminum surface with the trimethylsilane coating was $123^{\circ}$ (surface energy: 9.05 $mJ/m^2$), but the contact angle of only trimethylsilane coated sample without the micro nano surface structure was $92^{\circ}$ (surface energy: 99.15 $mJ/m^2$). In the hydrophobic treatment of aluminum surface, a trimethylsilane coated sample having the micro nano structure was more effective than only trimethylsilane coated sample without the micro nano structure.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.7
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pp.799-804
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2012
Recently micro-nano structures has widely been reported to improve the performance of waterproof, heat isolation, sound and light absorption in various fields of electric devices such as mobiles, battery, display and solar panels. A lot of micro-sized holes on the surface of thin film provide excellent sound, or heat, or light transmission efficiency more than solid film and simultaneously nano-sized protrusions around micro hole increase the hydrophobicity of the surface of thin film because of lotus leaf effects as generally known previously. In this paper new rapid fabrication process with 355 nm UV laser ablation was proposed to get micro-nano structures on the surface of thin film, which have only been observed at higher laser fluence. Developed thin micro-nano structured film was also investigated the hydrophobic property by measuring the contact angle and demonstrated the possibility to apply to water droplet separation.
The classical continuum theory-based thin film model is independent of their size and the surface effect can be ignored. But the surface to bulk ratio becomes very large in nano-size structures such as nano film, nano wire and nano beam. In this case, surface effect plays an important role and its contribution of the surface effect must be considered. Molecular dynamics simulation has been a conventional way to analyze these ultra-thin structures but structures in the range between submicro and micro are difficult to analyze by classical molecular dynamics due to the restriction of computing resources and time. Therefore, in present study, the continuum-based method is considered to predict the overall physical and mechanical properties of the structures in nano-scale, especially, for the thin-film. The proposed continuum based-thin plate finite element is efficient and reliable for the prediction of nano-scale film behavior.
Mechanical behavior in nano-sized structures differs from those in macro sized structures due to surface effect. As the ratio of surface to volume increases, surface effect is not negligible and causes size-dependent mechanical behavior. In order to identify this size effect, atomistic simulations are required; however, it has many limitations because too much computational resource and time are needed. To overcome the restrictions of the atomistic simulations and graft the well-established continuum theories, the continuum model considering surface effect, which is based on the bridging technique between atomistic and continuum simulations, is introduced. Because it reflects the size effect, it is possible to carry out a variety of analysis which is intractable in the atomistic simulations. As a part of the application examples, the homogenization method is applied to micro/nano thin films with porosity and the homogenized elastic coefficients of the nano scale thickness porous films are computed in this paper.
Nano and micro structure-based biosensors are promising tool for label-free detection of biomolecular interactions with great accuracy. This review gives a brief survey on nano and micro platforms to sense a variety of analytes such as DNA, proteins and viruses. Among incredible nano and micro structure for bio-analytical applications, the scope of this paper will be limited to micro and nano resonators and nanowire field-effect transistors. Nanomechanical motion of the resonators transducers biological information to readable signals. They are commonly combined with an optical, capacitive or piezo-resistive detection systems. Binding of target molecule to the modified surface of nanowire modulates the current of the nanowire through electrical field-effect. Both detection methods have advantages of label-free, real-time and high sensitive detection. These structures can be extended to fabricate array-type sensors for multiplexed detection and high-throughput analysis. The biosensors based on these structures will be applied to lab-on-a-chip platforms and point-of-care diagnostics. Basic concepts including detection mechanisms and trends in their fields will be covered in this review.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.24-24
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2018
One of the challenges in tissue engineering is the design of optimal biomedical scaffolds, which can be governed by topographical surface characteristics, such as size, shape, and direction. Of these properties, we focus on the effects of nano - to micro - sized hierarchical surface. To fabricate the hierarchical surface structure on poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) film, we employed a nano/micro-casting technique (NCT) and modified plasma process. The micro size topography of PCL film was controlled by sizes of the micro structures on lotus leaf. Also, the nano-size topography and hydrophilicity of PCL film were controlled by modified plasma process. After the plasma treatment, the hydrophobic property of the PCL film was significantly changed into hydrophilic property, and the nano-sized structure was well developed, as increasing the plasma exposure time and applied power. The surface properties of the modified PCL film were investigated in terms of initial cell morphology, attachment, and proliferation using osteoblast-like-cells (MG63). In particular, initial cell attachment, proliferation and osteogenic differentiation in the hierarchical structure were enhanced dramatically compared to those of the smooth surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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