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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박재형
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
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마이크로, 나노 입자를 이용한 분석은 국내외에서 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구에 있어서 주된 이슈중 하나는 마이크로, 나노 입자를 일정한 영역 내에 효율적으로 분리 및 농축을 하는 유체 소자의 제작이다. 그에 맞춰 전기영동, 자기영동 및 유전영동 등 미세유체 소자 내에서 다양한 방법을 이용한 마이크로, 나노 입자를 분리 및 농축하는 연구가 발표 되어있다. 하지만 이러한 방식의 경우 미세유체 소자 외부에 유체를 주입하는 실린지 펌프 이외에도 함수발생기나 직류 전원장치 등의 장비가 필요로 하며 유체 소자의 구조가 복잡하거나 자성입자를 필요로 하는 단점이 있다. 반면 멤브레인 필터를 이용한 마이크로, 나노 입자 분리 및 농축 미세유체 소자의 경우 이러한 외부 장비나 복잡한 구조가 필요하지 않아 많이 사용되고 있다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 기존방식의 멤브레인 필터의 경우 기공의 크기나 패턴이 일정하지 않은 단점이 존재한다. 이러한 단점을 극복하기 위해 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 이용한 여러 멤브레인 필터의 제작에 관한 연구가 진행되었지만 이러한 멤브레인 필터의 경우 공정이 복잡하고 공정 단가가 높으며 실리콘 기판 기반으로 제작되어 미세유체 소자에 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 재사용 가능한 3D 실리콘 몰드를 이용하여 공정 단가가 낮고 PDMS (Polydimethyl -siloxane)로 제작하여 미세유체 소자에 적용하기 쉬운 PDMS 멤브레인 나노 필터를 제안하였다. 제작된 PDMS 멤브레인 나노 필터는 PDMS 습식 식각 공정을 통해 수백 nm ~ 수 um까지 크기 조절하였으며 이를 이용하여 마이크로, 나노 입자의 크기기반 분리 실험은 진행하였다.또한 제작된 멤브레인 필터를 이용하여 실시간 광학 측정이 가능한 마이크로, 나노 입자 분리 및 농축 미세유체 소자를 제작하였고 형광 입자를 이용하여 실시간 광학 측정이 가능함을 확인하였다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 기존방식의 멤브레인 필터의 경우 기공의 크기나 패턴이 일정하지 않은 단점이 존재한다. 이러한 단점을 극복하기 위해 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 이용한 여러 멤브레인 필터의 제작에 관한 연구가 진행되었지만 이러한 멤브레인 필터의 경우 공정이 복잡하고 공정 단가가 높으며 실리콘 기판 기반으로 제작되어 미세유체 소자에 적용하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 재사용 가능한 3D 실리콘 몰드를 이용하여 공정 단가가 낮고 PDMS (Polydimethyl -siloxane)로 제작하여 미세유체 소자에 적용하기 쉬운 PDMS 멤브레인 나노 필터를 제안하였다. 제작된 PDMS 멤브레인 나노 필터는 PDMS 습식 식각 공정을 통해 수백 nm ~ 수 um까지 크기 조절하였으며 이를 이용하여 마이크로, 나노 입자의 크기기반 분리 실험은 진행하였다.또한 제작된 멤브레인 필터를 이용하여 실시간 광학 측정이 가능한 마이크로, 나노 입자 분리 및 농축 미세유체 소자를 제작하였고 형광 입자를 이용하여 실시간 광학 측정이 가능함을 확인하였다.
목차
목 차Ⅰ. 서론 11. 연구배경 12. 연구 현황 및 문제점 23. 연구의 목적 4Ⅱ. 3D 실리콘 몰드를 이용한 PDMS 멤브레인 나노 필터의 제작 51. PDMS 멤브레인 나노 필터의 설계 52. 3D 실리콘 몰드의 제작 방법 83. 3D 실리콘 몰드의 제작 결과 113.1 마이크로팁 타입 3D 실리콘 몰드 제작 결과 113.2 마이크로블레이드 타입 3D 실리콘 몰드의 실리콘 산화막 패턴 폭 및 간격 별 제작 결과 123.3 마이크로블레이드 타입 3D 실리콘 몰드의 패턴 배열에 따른 제작 결과 144. PDMS 멤브레인 나노 필터의 제작 방법 165. PDMS 멤브레인 나노 필터의 제작 결과 215.1 홀 타입 PDMS 멤브레인 나노 필터의 제작 결과 215.2 슬릿 타입 PDMS 멤브레인 나노 필터의 제작 결과 23Ⅲ. 실시간 광학 측정이 가능한 미세입자 농축 유체 소자의 제작 및 특성 비교 251. 실시간 광학 측정이 가능한 미세입자 농축 유체 소자의 설계 252. 실시간 광학 측정이 가능한 미세입자 농축 유체 소자의 제작 방법 및결과 263. 실시간 광학 측정이 가능한 미세입자 농축 유체 소자의 특성 비교 283.1 실시간 광학 측정이 가능한 미세입자 농축 유체 소자의 실험 셋업 283.2 미세입자 농축 유체소자의 신뢰성 평가 303.3 패턴 폭의 크기에 따른 회수율 측정 및 분석 323.4 패턴 유형에 따른 회수율 측정 및 분석 343.5 유량에 따른 회수율 측정 및 분석 363.6 형광 입자를 이용한 실시간 광학 측정 및 분석 383.7 식중독 병원균 농축 실험 403.8 페릴렌 막 증착을 이용한 회수율 개선 42Ⅳ. 결론 46참고문헌 47영문요약 48
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