[재료공학실험4]표면에너지, 접촉각, 자기조립단층막(SAM)

소개글

재료공학실험4 Pf. Lee

목차

a. contact angle을 통한 surface energy 계산 방법 조사
b. surface energy를 측정하기 위한 방법 조사
c. SAM 의 종류와 특성, 원리에 대하여 조사

본문내용

a. contact angle을 통한 surface energy 계산 방법 조사

■ 접촉각이란 액체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 갖는 각을 말한다. 표면과 시약 사이에서 이루는 접촉각의 측정은 접착, 표면처리 그리고 폴리머 표면 분석과 같은 많은 분야에서 잘 알려진 분석 기술로서, 수Å 단위의 단일층 변화에도 민감한 표면 분석 기술이다. 예를 들면 기체 분위기에서 고체 표면에 번져있는 액체는 고체표면의 물리적 화학적 성질이 균일할 경우 그 접촉각은 어느 지점이나 동일하다. 이러한 접촉각은 계면의 연구 뿐만 아니라 접착(Adhesion), 코팅, 고분자 분야, 박막기술, 표면처리 등에서 매우 중요한 분석기술로 활용되고 있다.

■ 표면에너지 계산
① 액체 표면에너지 성분에 따른 해석 방법
- 한 개의 측정용액 : Girifalco-Good-Fowkes-Young model
- 두 개의 측정용액 : Owens-Wendt-geometric mean, Wu-harmonic mean
- 세 개의 측정용액 : Lewis Acid/Base model
하지만 어느 방법도 모든 경우에 다 적용이 되지 않기 때문에 위의 3가지 방법 모두 아직은 불완전하다. 그러나 3번째 방법인 Lewis acid/base 모델이 그 중 가장 정확하며 특히 표면이 소수성인 경우에 잘 맞는 것으로 알려져 있다.

※ Lewis Acid/Base Theory

실제적으로 많이 쓰이는 방법. 근사적이긴 하지만 가장 많은 정보를 얻을 수 있고 보다 정확한 표면에너지를 유추 할 수 있다. 소수성의 경향이 아주 센 경우와 중간적인 경우 모두에서 잘 맞아 떨어진다. 하지만 친수성이 강한 경우에는 디오도메탄 대신 다른 용액을 사용해야 한다.
이 방법론은 "apolar(nonpolar,비극성)"와 "polar(극성)"의 새로운 의미의 개념을 소개하고 있다. 후자는 gp와 같은 하나의 변수에 의해 기술할 수 없다. 식에서 보는 것처럼 표면장력 g 는 apolar성분과 수소 결합성분 혹은 산-염기 상호작용으로 분할할 수 있다. 이것은 Fowkes의 접근을 따르며 몇몇 성분의 표면장력으로 분리되게 된다.

참고 자료

없음