A new fabrication method for ultrathin (500 nm-thick) pressure sensitive adhesive (PSA) was demonstrated by utilizing a series of in-situ cross-linked viscoelastic copolymer films. Viscoelastomer films comprised of poly(2-hydroxyethyl acrylate-co-2-ethylhexyl acrylate) [p(HEA-co-EHA)] were synthesized successfully in one-step manner by initiated chemical vapor deposition (iCVD) process, where the free-radical polymerization is triggered either by heat or ultraviolet (UV), or the combination of both in vapor phase. Surface growth polymerization of iCVD, which allows the polymer synthesis and deposition in one-step, enables ultra-thin and conformal coating even for viscoelastic materials. Especially, photo-initiated chemical vapor deposition (PiCVD) method generated a highly cross-linked polymer film, whereas the cross-linking of the copolymer film was substantially suppressed in conventional thermal iCVD method. The combination of thermal and photo-initiated chemical vapor deposition (TPiCVD) could regulate the cross-linking density of the copolymer films. The synthesized copolymer films showed a unique sticky property and readily adhered to various kinds of substrate materials, whose adhesion performance could be modulated systematically by tuning the copolymer composition and the cross-linking density. A high shear strength over 80 N/$cm^2$ was achieved only with 500 nm-thick copolymer PSA. The highly cross-linked PSA was totally transparent and exhibited an excellent thermal stability even at 200 ℃ with no apparent degradation of adhesion performance. The ultrathin PSAs developed in this work will be utilized widely for the realization of various soft electronic devices, which usually require strong adhesion, tunable viscoelastic properties, and optically transparency.
본 연구에서는 500 나노미터 두께의 초박막 감압 접착제를 제작하기 위한 점탄성 고분자의 새로운 합성 방법으로 개시제를 이용한 화학기상증착(iCVD)공정을 제시하였다. 2-하이드록시에틸 아크릴레이트와 에틸헥실 아크릴레이트의 공중합체로 구성된 점탄성 필름은 열 또는 자외선에 의해 생성된 라디칼에 의해 기상에서 합성되었다. 기상합성공정은 고분자의 표면 성장 중합을 통하여 점탄성 물질에 대해서도 임의의 기판에 매우 얇고 균일한 고분자 코팅을 가능하게 하였다. 일반적인 iCVD공정은 열에 의해 반응이 시작되며 선형구조의 고분자를 생성하는 반면, 광개시 화학기상증착(PiCVD)공정은 고도의 가교 결합 된 중합체 필름을 형성한다. 본 연구에서 열 및 광개시 화학기상증착(TPiCVD)공정을 새롭게 사용하여 단일 단계의 합성과정에서 공중 합체 필름의 가교 결합 밀도를 조절할 수 있었다. 합성 된 공중 합체 필름은 고유의 점착성을 나타내었고, 다양한 종류의 기재 물질에 쉽게 부착되었다. 또한 합성단계에서 공중합체의 조성과 가교 결합 밀도를 제어함으로써 체계적으로 접착 성능을 조절할 수 있었다. 가교 결합 밀도 조절을 통해 성능이 향상된 감압 접착제는 500 나노미터의 매우 얇은 두께에도 80 N / $cm^2$ 이상의 강한 전단 강도를 지니고 있다. 합성된 감압 접착제는 광학적으로 높은 투명도를 보였으며, 200 ℃에서도 접착력이 저하되지 않는 뛰어난 열 안정성을 나타내었다. 본 연구에서 개발된 초박막 감압 접착제는 일반적으로 강한 점착성, 가변 점탄성 특성 및 광학적 투명성이 요구되는 다양한 소프트 전자 장치의 실현을 위해 널리 활용 될 것이다.
