東京電機대학 공학부의 松村隆 교수 등은 워터젯트를 사용하여 유리에 마이크로미터 단위의 미세한 수로를 만드는 기술을 개발했다. 유리표면을 따라 지립(砥粒)이 든 속도 빠른 물을 흘려보내기 때문에 표면의 수직방향으로 물을 분사한다는 것이 특징으로 유리를 깨지 않고 평평한 가공면이 효율적으로 만들어진다. 플레파라이트의 크기로 직접한 화학분석장치 ‘마이크로 TAS’의 미세한 수로 만들기 등에 응용을 기대할 수 있다.
표면의 수직방향으로 물을 분사하면 설령 지립의 입경이 작아도 유리는 보통 갈라져 버린다. 반대로 유리가 갈라지지 않도록 표면과 수명에 가까운 각도에서 물을 분사하면 이번에는 가공효율이 저하된다는 것이 딜레마이다.
물을 수직으로 분사한 경우, 표면에는 아주 미세하지만 유속제로의 영역(정체 영역)이 생긴다. 이 ‘정체 영역’을 인위적으로 크게하기 위해 개발한 기술에서는 가공하지 않은 부분을 초경합금제 V자형 마스크를 씌운다.
가공부분을 향해 물을 수직으로 분사하면 정체 영역의 유리를 깨지 않고 이 영역 주변의 물이 유리 표면을 따라 나아간다. 이 ‘표면과 수평인 빠른 수류’에 의해 수로의 홈이 만들어진다.
지립에는 석영유리의 연마에 사용되는 입경 300~500나노미터의 산화세륨 입자를 사용했다.
실험에서는 중량농도 2.5%의 지립이 들어간 물을 수압 30메가펄스로 분사, 플레파라이트 크기의 석영유리에 폭 20×깊이 2.5마이크로미터의 홈을 만들었다. 계산에 의하면 물의 속도는 분사 시는 매초 약 180미터, 표면을 따라 흐를 때는 매초 150미터 정도가 된다. 길이 1센티미터의 홈을 2분 정도만에 가공하고, 홈 밑부분 가공면의 조도는 20나노미터 이하로 낮추었다.
(NK)
기사를 사용하실 때는 아래 고유 링크 주소를 출처로 사용해주세요.
https://www.cerazine.net