세라믹-고분자 복합체의 정렬된 3차원 나노 쉘 구조를 포함하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기, 그 제조방법 및 이를 이용한 기체 분별 방법
MICROSEPARATOR INCLUDING 3D ORDERED NANOSHELL STRUCTURE OF CERAMIC-POLYMER COMPOSITE FOR GAS CHROMATOGRAPHY, METHOD FOR FABRICATING THE SAME AND METHOD FOR SEPSRATING GAS MIXTURE USING THE SAME
특허 요약
가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기는, 마이크로 칼럼을 정의하는 트렌치를 갖는 베이스 기판 및 상기 마이크로 칼럼 내에 배치되며, 주기성을 가지며 3차원으로 연결된 기공들을 갖는 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체를 포함한다. 상기 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체는, 3차원으로 배열된 나노 쉘 어레이를 형성하는 세라믹 나노구조체 및 상기 세라믹 나노구조체의 표면에 결합되며 고분자 반응 활성화 물질을 포함하는 반응 활성화층을 포함한다. 상기 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체의 두께는 10㎛ 내지 20㎛이고, 상기 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체의 칼럼 길이는 30cm 내지 70cm이고, 상기 세라믹 나노구조체의 쉘 두께는 20nm 내지 60nm이다. 상기 마이크로 분별기는 향상된 분별 성능 및 내구성을 가질 수 있다.
청구항
번호청구항
1

마이크로 칼럼을 정의하는 트렌치를 갖는 베이스 기판; 및상기 마이크로 칼럼 내에 배치되며, 주기성을 가지며 3차원으로 연결된 기공들을 갖는 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체를 포함하고,상기 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체는, 3차원으로 배열된 나노 쉘 어레이를 형성하는 세라믹 나노구조체 및 상기 세라믹 나노구조체의 표면에 결합되며 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산 및 폴리메틸페닐시아노프로필실록산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반응 활성화층을 포함하고,상기 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체의 두께는 10㎛ 내지 20㎛이고, 상기 3차원 다공성 세라믹-고분자 복합체의 칼럼 길이는 30cm 내지 70cm이고,상기 세라믹 나노구조체의 쉘 두께는 20nm 내지 60nm인, 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기.

2

제1항에 있어서, 상기 세라믹 나노구조체는, Zn, Al, Ni, Mo, Co, Sn, Fe, W, Ti, Mn, Zr 및 Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 산화물, 질화물 또는 황화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기.

3

삭제

4

제1항에 있어서, 상기 반응 활성화층은 꽃 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기.

5

제1항에 있어서, 상기 베이스 기판과 결합하여 상기 마이크로 칼럼을 커버하는 커버 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기.

6

마이크로 칼럼을 정의하는 트렌치를 가지며, 상기 트렌치가 형성되지 않은 영역을 커버하는 희생층과 결합된 베이스 기판을 준비하는 단계;상기 트렌치 내에 3차원 다공성 주형을 형성하는 단계;상기 3차원 다공성 주형 내에 세라믹 소재를 제공하여 3차원으로 배열된 나노 쉘 어레이를 형성하는 세라믹 나노구조체를 형성하는 단계;상기 3차원 다공성 주형을 제거하는 단계;상기 3차원 다공성 주형을 제거한 후, 상기 희생층을 제거하여 상기 베이스 기판의 상면에서 상기 마이크로 칼럼 영역 외의 잔여물을 제거하는 단계;상기 베이스 기판과 커버 기판을 결합하는 단계;상기 베이스 기판의 마이크로 칼럼에 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산 및 폴리메틸페닐시아노프로필실록산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 반응 활성화 물질 및 용매를 포함하는 고분자 용액을 제공하는 단계; 및상기 용매를 제거하여 상기 세라믹 나노구조체와 상기 고분자 반응 활성화 물질의 복합체를 형성하는 단계를 포함하고,상기 고분자 용액 내의 상기 고분자 반응 활성화 물질의 함량은 0.07wt% 내지 0.3wt%인 것을 특징으로 하는, 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

7

제6항에 있어서, 상기 세라믹 나노구조체는, Zn, Al, Ni, Mo, Co, Sn, Fe, W, Ti, Mn, Zr 및 Cu로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 산화물, 질화물 또는 황화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

8

제7항에 있어서, 상기 세라믹 나노구조체는 원자층 증착을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

9

삭제

10

삭제

11

삭제

12

제6항에 있어서, 상기 희생층은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

13

제6항에 있어서, 상기 희생층과 결합된 베이스 기판을 준비하는 단계는,상기 베이스 기판의 상면에 상기 희생층을 형성하는 단계; 및상기 희생층과 상기 베이스 기판을 부분적으로 제거하여 상기 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

14

제6항에 있어서, 상기 트렌치 내에 3차원 다공성 주형을 형성하는 단계는,상기 트렌치 내에 포토레지스트 필름을 형성하는 단계;상기 트렌치와 이격된 상기 베이스 기판의 하면에 위상 마스크를 배치하는 단계;상기 위상 마스크를 통해 상기 포토레지스트 필름에 광을 조사하는 단계; 및상기 노광된 포토레지스트 필름을 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

15

제6항에 있어서, 상기 세라믹 나노구조체의 두께는 10㎛ 내지 20㎛이고, 상기 세라믹 나노구조체의 칼럼 길이는 30cm 내지 70cm이고, 상기 세라믹 나노구조체의 쉘 두께는 20nm 내지 60nm인 것을 특징으로 하는 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 제조 방법.

16

제1항의 가스 크로마토그래피용 마이크로 분별기의 마이크로 칼럼에 기체 혼합물을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 기체 혼합물은 마약류를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 분별 방법.