Morphology control of the films is one of the important issues in recent years because this has resulted in materials with unusual properties and broadened their application range beyond the traditional use as catalysts and materials for the electronic devices.
Macroporous titania film was synthesized using polystyrene latex as a template by spray deposition system at 150℃ and photocatalytic property was evaluated by measuring the degradation ratio of methylene blue under irradiation of UV lamp. Macroporous titania film showed higher degradation ratio of methylene blue than nonporous titania film. This result was caused by the increase of the surface area in titania film. Even though many kinds of well-established methods exist for the production of porous titania film, spray deposition system is promising alternative method because it is simple, cheap to operate, and environmental friendly with high quality and properties.
Fabrication of folded shape structured $SiO_2$ films using oyster shell by spray deposition demonstrated a new strategy for the morphology control of the ceramic films. A new form of $SiO_2$ film with folded shape was generated by using phenomenological structural differences between chalky layer and folia layer in oyster shell induced from organic matrices. The main reason for $SiO_2$ film with folded shape is the differences in mechanical properties such as elastic modulus and strain between chalky and folia layer. This method might be applied to solar cell and electrical devices which requires specific folded or patterned structure.
다양한 형태를 가지는 물질들의 형상제어에 관한 연구는 촉매나, 전자기기 등에서 사용되는 물질들의 응용분야를 넓혀주거나 그 물질 자체가 가질 수 없었던 특별한 성질들을 가지게 해 줄 수 있는 장점 때문에 많은 연구자들에 의하여 연구되어 왔다. 본 연구에서는 필름의 형상제어를 위하여 저렴한 가격에 양질의 필름을 생산할 수 있는 분무증착법에 의하여 필름을 생성하였다. 이렇게 생성된 필름은 구슬 모양의 폴리스타이렌과 굴껍질을 각각 주형과 기판으로 이용하여 구조체 필름을 제조하였다.
티타니아는 뛰어난 광활성 능력을 가지고 또한 가격이 싸고, 안정적이라는 장점 때문에 가장 범용적으로 사용되는 광촉매이다. 기존에 사용되는 티타니아는 대부분 파우더 형태이다. 이러한 파우더 형태의 티타니아는 뛰어난 광활성을 보이는 장점이 있지만, 유기오염물질을 제거하기 위한 수처리 시에는 사용된 광촉매의 회수, 분리가 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 티타니아의 고정화 기술이 필요하고 이를 충족시키기 위하여 티타니아 필름을 제조하였다.
티타니아와 실리카 박막은 진공장치를 기반으로 하는 CVD, magnetron sputtering 또는 진공을 사용하지 않고 상압에서 필름을 제조하는 spin coating, dip-drawing 등을 이용하여 제조되어 왔다. 이러한 여러가지 증착방법에 비하여, 스프레이 증착 시스템은 상온, 상압에서도 작동될 수 있기 때문에 운영비용이 적고, 또한 장치의 구성이 간단하다는 장점이 있다. 또한 전구체 용액의 농도와 조성을 변화시켜 비교적 쉽게 박막의 조성을 조절할 수 있다. 이러한 장점 때문에 분무증착 시스템은 박막의 제조에 널리 사용되고 있다.
분무증착 시스템에 의하여 제조된 필름의 형상제어를 위하여 다양한 크기의 구슬모양의 폴리스타이렌을 주형으로 사용하여 거대기공을 가지는 티타니아 필름을 제조하였다. 기공을 가지는 티타니아 필름이 기공을 가지지 않는 티타니아 필름보다 좋은 광활성을 가진다는 것이 확인되었다. 또한 제조된 필름의 기공의 크기는 50nm에서 300nm까지 조절되었고 50nm 기공 크기를 가지는 타이타니아 필름이 가장 좋은 메틸렌블루 분해능력을 보였다. 이는 상대적으로 작은 크기의 기공을 가지는 티타니아 필름의 표면적이 넓기 때문에 발생하는 현상으로서 설명되었다.
실리카 필름의 형상제어를 위하여 분무증착 장치를 이용하여 실리카 필름을 chalky와 folia 로 구성된 굴껍질 표면에 증착시켰다. 기판으로 사용된 굴껍질 안에 존재하는 chalky 와 folia층은 calcite라는 같은 물질로 구성되어 있지만, 각 층이 가지는 유기적인 성분이 다른 이유 때문에 서로 다른 구조를 가지고 있다. Chalky 층 위에 생성된 실리카 필름은 벌집구조를 가지는 chalky층의 모양을 닮은 필름이 생성되는 것을 확인하였고, folia층에 생성된 필름은 여러 개의 합판으로 구성된 형태를 가지는 folia의 형태와 닮은 필름이 생성되는 것을 확인하였다. 이를 통하여 스프레이 증착시스템을 이용하여 생물체를 이용한 기판의 형상을 모방할 수 있다는 결론을 얻게 되었다. 또한 생물학적인 구조체의 모방에 의한 필름형상제어를 할 수 있다는 사실 이외에도, 완벽히 접힌 구조를 가지는 실리카 필름을 제조할 수 있다는 사실을 발견하였다. 이러한 접힌 구조를 가지는 실리카 필름은 chalky와 folia층의 형상학적인 차이에 의해 발생되는 각 층의 기계적인 성질 차이 때문에 발생한 것으로 해석되었다. 기판의 특성을 이용한 필름의 구조를 조절하는 연구를 통하여 생성된 실리카 필름은 태양전지나 전기, 전자 부품에 필요한 물질들의 형태조절에 응용될 수 있을 것이라고 기대된다.
